Diorama obiegu wody Arduino: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Zrobimy dioramę przedstawiającą obieg wody, używając Arduino i niektórych silników, aby dodać ruch i oświetlenie. Ma szkolny charakter - ponieważ jest to w rzeczywistości projekt szkolny!

Scenariusz prezentacji jest następujący:

Słońce wschodzi rano [jeden serwomotor porusza słońcem].

Woda odparowuje z morza [Jeden silnik krokowy podnosi „arkusz parowania”]

Na niebie tworzą się chmury [jeden silnik krokowy obniża bawełniane chmury]

Pada deszcz [Jeden silnik krokowy obniża „blachę przeciwdeszczową”]

Tymczasem światła (diody LED APA106) zmieniają kolor, wskazując wschód słońca, zachmurzone niebo, błyskawice podczas deszczu.

Materiały:

1. Arduino Uno
2. Silniki krokowe 5 V i sterowniki (x3)
3. Silnik serwo (x1)
4. Diody APA106 (x5)
5. Metalowa rura
6. Śruby i śruby
7. Papiery, tiul, bawełna
8. Pistolet na gorący klej

Więc jedziemy!

Krok 1: Zbuduj pudełko

Zbudowaliśmy drewnianą skrzynkę, ale możesz też użyć kartonu. Wymiary pudełka to 40cm przód, 25cm głębokość, 30cm wysokość.

Założyliśmy poręczną pokrywkę z zawiasami, dzięki której podnosząc ją do góry, praca jest łatwiejsza. Poza tym tak naprawdę nie potrzebujemy tylnej ściany, więc możesz to pominąć i po prostu użyć niebieskiego papieru do nieba, jak pokazano na zdjęciu.

Krok 2: Podłącz silniki

Przymocujemy silniki krokowe w górnej części pudełka, aby obracały się i owijały w górę lub w dół nasz tiul przeciwdeszczowy, tiul parujący i chmury.

Najpierw musimy wywiercić otwory.

Użyj papieru, aby stworzyć maskę silnika, jak pokazano na zdjęciu. Umożliwi to prawidłowe oznaczenie otworów [foto]. Wywierć, a następnie przymocuj silnik za pomocą śrub i śrub.

Krok 3: Dołącz osie

Do osi używamy miedzianej rury kanalizacyjnej. Zmierz odległość biorąc pod uwagę głębokość silnika, odejmij jeszcze jeden cm i wytnij 3 kawałki.

Użyj wału silnika jako formy i użyj szczypiec, aby docisnąć jeden koniec rury wokół niego.

Następnie użyj śruby jako formy i zrób to samo na drugim końcu rury.

Wywierć otwór w drugiej ścianie, naprzeciw wału silnika (zmierz odległości). Zabezpiecz oś między wałem silnika a śrubą przez otwór. Użyj jednej lub dwóch śrub do zabezpieczenia śruby i metalowego pierścienia, aby umożliwić płynniejszy obrót osi, jak pokazano na zdjęciu.

Krok 4: Zabezpiecz serwomotor

Użyj trochę blue-tac poniżej i metalowego paska ze śrubami powyżej, aby przymocować serwomotor do podłogi. Będzie to używane do wschodu słońca, jak pokazano na zdjęciu.

Upewnij się, że przyczepiasz go we właściwym kierunku. (Jeśli zrobisz to źle, nie jest to duży problem, możesz to po prostu edytować w kodzie arduino.)

Użyj słomki i kleju, aby zamontować słońce na wale silnika.

Krok 5: Podłącz elektronikę, silniki, diody LED

Arduino Uno ma 14 cyfrowych pinów. Potrzebujemy 4 pinów dla każdego sterownika silnika krokowego, plus jeden pin dla serwomotoru, plus jeden pin dla diod LED.

Możesz zobaczyć podstawowe połączenie na schemacie. Do sterownika podłączone są 4 piny cyfrowe. Będziesz potrzebować osobnego źródła zasilania dla sterownika (i silnika), ponieważ silniki pobierają dość dużo mocy i będziesz mieć problemy, jeśli zasilisz je z Arduino. Możesz użyć ładowarki USB i kabla, przeciąć go, użyć +5V i GND do zasilania silnika. Będziesz także musiał podłączyć GND z płytki Arduino do GND z zewnętrznego zasilacza, jak pokazano na schemacie. Połączenia:

Pin 0, 1, 2, 3: Silnik 2

Pin 4, 5, 6, 7: Silnik 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Zauważ, że zapisujemy PIN 9 dla silnika Servo: w niektórych płytach Arduino tylko piny 9 i 10 mogą sterować Servo.

Połączenie silnika serwo jest dość standardowe. Użyj cyfrowego styku 9 do sterowania. Do zasilania serwa użyj zewnętrznego źródła zasilania, takiego jak dla silników krokowych (czyli nie tak jak na schemacie, gdzie zasilanie pobierane jest z płytki Arduino).

Konstrukcja LED APA106 pozwala nam indywidualnie sterować kilkoma diodami LED za pomocą tylko jednego pinu. Będziemy używać Digital Pin 13 (który jest również podłączony do wbudowanej diody LED na płycie Arduino). Podstawowe połączenie można zobaczyć na schemacie. APA106 ma cztery piny. Dwa środkowe piny są dla +5V i GND. Następnie podłączamy DATA IN pierwszej diody LED do Pina 13, jej DATA OUT do DATA IN drugiej diody LED itd. Każda następna dioda LED pobiera swój sygnał DATA IN z DATA OUT poprzedniej diody. Ostatnia dioda LED DATA OUT może pozostać niepodłączona.

Po wykonaniu dekoracji warto zabezpieczyć diody LED na obudowie, aby lepiej sprawdzić oświetlenie. Alternatywnie można je zabezpieczyć za pomocą gorącego kleju, a następnie zamontować ozdoby.

Krok 6: Kod Arduino

Oto opis działania kodu.

Wschód słońca: silnik serwo zmienia się z 10 do 50 stopni, prędkość 2 stopnie/s, podczas gdy oświetlenie zmienia się z czerwonego (świt) na białe (południe).

Waporyzacja: Silnik krokowy nawija oś, do której przyczepiony jest „parujący” tiul, podnosząc go. Być może będziesz musiał dostosować liczbę zwojów, w zależności od twoich wymiarów.

Chmury: Silnik krokowy rozwija oś, aby odsłonić chmury. Kolory sceny zmieniają się na ustawienie „deszczowe”.

Deszcz: Silnik krokowy rozwija tiulową oś „deszczu”. Mamy losowe błyski, w których kolor na chwilę zmienia się na biały - a potem z powrotem na "deszczowy".

Reset systemu: Światła są wyłączone, a następnie silniki cofają osie, dzięki czemu system jest gotowy do wykonania kolejnej iteracji po ponownym podłączeniu.

Zwróć uwagę, że zdecydowaliśmy się na tylko jedno uruchomienie, a następnie zresetowanie, aby zminimalizować szansę, że ktoś zatrzyma system w trakcie akcji. W takim przypadku tiule byłyby na wpół zwinięte na osiach, aby system nie działał poprawnie.

Pobaw się trochę kodem przed dodaniem dekoracji. Dostrojenia dokonasz później.

Krok 7: Wykonaj i przymocuj dekoracje i diody LED

Zdecydowaliśmy się na przedstawienie krajobrazu 2,5D. Składa się z 4 warstw krajobrazu, jedna za drugą. Z tyłu jest też niebo. Pomiędzy niebem a tylną warstwą, tą z górami, znajduje się słońce, przymocowane do serwomotoru.

Tiule przeciwdeszczowe i parujące są złożone i schowane między innymi warstwami, gdy są na dole. Są one przymocowane do osi powyżej za pomocą gwintu.

Chmury to małe waciki (które przydają się do demakijażu), które są przyczepiane niezależnie na osi chmurki za pomocą nici. Owijasz nić na osi, a odwijając ją, chmury opadają.

Diody są połączone w łańcuszek i wklejone między warstwami, pierwsza dioda z tyłu, aby później połączyć ją z płytką Arduino.

Na deszcz pocięliśmy małe kawałki papieru w kształcie kropli wody i przykleiliśmy je do tiulu. Na zdjęciu widać, że przyklejamy jakiś ciężarek, np. małe orzechy, za kroplami wody (i metalowe pierścienie za „oparami”), dzięki czemu tiul spada grawitacyjnie, zamiast zawisać w środku. Góra i dół tiulu owija się wokół ołówka pałeczek, również na wagę. Ten ostatni „dotyk” nadaje dioramie „dziecinny” akcent (miało to wyglądać jak projekt dla dzieci). Możesz użyć czegoś innego, bardziej niewidocznego, aby dodać ciężaru tiulu, jeśli chcesz.

Krok 8: Podłącz Arduino i zamontuj go na płycie

Musisz podłączyć sterowniki silników, silnik servo, diody LED na Arduino. Piny są zapisane w kodzie.

Za pomocą gorącego kleju można przymocować płytki Arduino i sterowników silnika do obudowy za pomocą gorącego kleju i ukryć je za papierowymi górami. Użyj małej płytki stykowej do zasilania silników z zewnętrznego źródła. Kable zasilające do arduino i silników wyjdą z tyłu.

Dopracuj kod i gotowe!

Baw się dobrze!