Automatyczny kosz na śmieci: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Cześć przyjaciele!

Jeśli oglądacie mój kanał od dłuższego czasu, to najprawdopodobniej pamiętacie projekt o koszu na śmieci z automatyczną pokrywą. Ten projekt był jednym z pierwszych w Arduino, można powiedzieć, że to mój debiut. Miała jednak jedną bardzo dużą wadę: system pobierał ponad 20 miliamperów, co uniemożliwiało autonomiczną pracę na bateriach. A dzisiaj, mając za sobą nową wiedzę i dziesiątki projektów, naprawię ten problem.

Krok 1: Komponenty

Aby to stworzyć, potrzebujemy wiadra z otworem pokrywy na zawiasach. Ten był kupowany w artykułach gospodarstwa domowego i nazywany wiadrem na proszek do prania. Jako płytkę Arduino wziąłem model Nano. Serwonapęd jest pożądany z metalowym reduktorem. Dalej - ultradźwiękowy czujnik odległości i komora baterii na 3 baterie palcowe. Dla piękna weźmy ten stylowy plastikowy futerał.

• Arduino NANO
• Czujnik zasięgu
• Serwo
• Uchwyt baterii
• Pudełko
• MOSFET Gorąco polecam stosować kondensator elektrolityczny 10V 470-1000 uF
• Rezystor 100 Ohm
• Rezystor 10 kOhm

Krok 2: Sprzęt

Najpierw pozbywamy się nadmiaru plastiku na okładce. To zatrzask i klamka. Czujnik odległości idealnie pasuje do pudełka, wystają tylko piny przyłączeniowe. Usuniemy je. Najpierw wytniemy plastik szpilek. Przy serwonapędzie przedłużamy przewody, ponieważ muszą sięgać do przodu kosza na śmieci. I wszystko łączymy według tego prostego obwodu. Czujnik będzie zasilany z jednego z pinów Arduino, aby nie przylutować stosu przewodów do pinu zasilania, bo serwo jest tam już podłączone.

Teraz wszystko umieszczamy w etui. Najpierw zrobimy otwory na czujnik. Centra zaznaczyłem nożem. Najpierw wywierciłem otwór zwykłym wiertłem dla dokładności środka, a następnie powiększyłem go wiertłem stopniowym. Wypełnij wszystko gorącym klejem. Komora baterii jest przyklejona dwustronną taśmą klejącą, a przewód z serwonapędu wyjdzie przez boczny otwór.

Krok 3: Mocowanie serwomechanizmu i pudełka

Teraz wyczyść stronę serwomechanizmu papierem ściernym i pokrywę pojemnika w tym miejscu. Sklejamy je razem zwykłym klejem błyskawicznym. Możemy go dodatkowo wzmocnić opaskami kablowymi. Trzeba też zrobić rowek pod drutami, żeby nie były mocno zaciśnięte. Oczywiście serwonapęd musi wejść do wiadra i niczego się nie czepiać. Druty mocowano wzdłuż krawędzi wiadra gorącym klejem.

Samo pudełko jest przymocowane do wiadra za pomocą śrub i nakrętek. Należy go zamocować tak, aby wiązka czujnika nie zaczepiała o pokrywę kosza. W tym celu pod górne śruby można włożyć kilka nakrętek.

Krok 4: Mechanizm

Najpierw zrobiłam to z patyczka lodów. Ale była zbyt gruba i nie pozwalała na swobodne zamknięcie pokrywy. Potem zrobiłem to samo z kawałka metalowego słoika na konserwę. W górnej części drążek serwonapędu mocowany jest spinaczem do papieru. A ten kawałek jest przyklejony za pomocą superglue i sody do paska metalu.

Cóż, zamontujmy to. Bardzo ostrożnie przekręć serwo do skrajnej pozycji i zamocuj wahacz w pozycji otwartej pokrywy. Cóż, teraz nasze wiadro zamyka się i otwiera. Zrób to ostrożnie, ponieważ ten produkt z Chin może się zepsuć, jeśli działa przeciwnie. W zasadzie część sprzętowa jest gotowa, przejdźmy do programowania. Najpierw napiszemy prosty algorytm, bez oszczędzania energii.

Krok 5: Programowanie w XOD

Używam wizualnego języka programowania XOD, opartego na węzłach. Węzeł to blok reprezentujący albo jakieś fizyczne urządzenie, takie jak czujnik, silnik lub przekaźnik, albo jakąś operację, taką jak dodawanie, porównywanie lub łączenie tekstu. Cały proces tworzenia tego projektu w XOD możesz obejrzeć w moim filmie o koszu na śmieci. Również pierwsze zdjęcie to prosty program XOD bez jakiejś "histerezy", a trzecie zdjęcie jest z nim.

Możesz pobrać projekt kosza na śmieci XOD na stronie projektu na GitHub.

Jak już zauważyłeś, do stworzenia tego urządzenia nie potrzebowaliśmy znajomości żadnych języków programowania. Musieliśmy tylko poprawnie przemyśleć logikę pracy i wiedzieć, które węzły istnieją w programie. To zadanie na kilka wieczorów czytania dokumentacji. W xod wyraźnie widzimy, jakie dane są przesyłane, skąd są przesyłane i skąd pochodzą. Tworzenie długiego arkusza kodu to kolejny krok fanów Arduino. Od tego momentu możesz zacząć od programowania funkcjonalnego.

Więc to działa! Porozmawiajmy o oszczędzaniu energii.

Krok 6: Oszczędność energii. Modyfikacje sprzętu

Mamy więc 3 odbiorniki energii, samo Arduino, czujnik i serwonapęd. Aby Arduino zużywało mniej baterii, należy wyłączyć diodę „pwr”, która świeci stale, gdy na płytce jest zasilanie. Po prostu przetnij ścieżkę prowadzącą do niego.

Dalej z tyłu płytki jest regulator napięcia, też go nie potrzebujemy, odgryźmy jego lewy pin. Teraz Arduino w trybie uśpienia potrzebuje dosłownie kilkudziesięciu mikrowzmacniaczy. Czujnik może być włączany i wyłączany bezpośrednio przez Arduino.

Ale serwo w trybie czuwania zużywa dużo energii. Tak, że użyjemy tranzystora mosfet jak w filmie o elektronicznej prognozie pogody. Możesz wziąć dowolny mosfet z tej listy. Potrzebny jest również rezystor 100 omów i 10 kilo omów. Pełną listę komponentów do projektu zostawię w opisie pod filmem.

Nowy obwód będzie wyglądał tak, serwo zasilane przez mosfet. Na początku ruchu serwo pobiera duży prąd, dlatego kondensator należy umieścić na wejściu zasilania.

Krok 7: Programowanie. IDE Arduino

Logika pracy jest następująca. Niestety xod nie dodał jeszcze trybów zasilania, więc firmware napisałem klasycznie w Arduino IDE, gdzie reguluję układ biblioteką „LowPower”. Obudź się, podłącz zasilanie do czujnika, zmierz odległość i wyłącz czujnik. Jeśli potrzebujesz otworzyć i zamknąć pokrywę, podłącz zasilanie do serwomechanizmu, włącz je i ponownie wyłącz zasilanie.

Możesz pobrać szkic Arduino IDE ze strony projektu GitHub

Krok 8: Wnioski

Teraz obwód w trybie czuwania zużywa około 0,1 miliampera i może bezpiecznie pracować przez długi czas na bateriach palcowych. Ale spójrz, o co chodzi: do stabilnej pracy potrzebujesz napięcia wyższego niż 3,6 V, czyli powyżej 1,2 V na akumulator.

Sądząc po wykresie dla baterii alkalicznej widać, że bateria rozładowuje się dokładnie w połowie, czyli około 1,1 amperogodzin. To około 460 dni pracy w trybie czuwania, czyż nie jest źle? Ale bateria zużyje tylko połowę pojemności, a potem można ją włożyć np. do pilota od telewizora. Ale jeśli użyjesz baterii litowych, będą działać prawie do 100% pojemności, a to prawie 3 amperogodziny, czyli 3 razy dłużej. Baterie litowe są droższe niż baterie alkaliczne, ale myślę, że warto.

Dziękuję za uwagę i nie zapomnij, że jest film o tworzeniu tego projektu!