Chytrý chodníkový osvětlovací systém- Team Sailor Moon: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Ahoj! Toto je Grace Rhee, Srijesh Konakanchi a Juan Landi a společně jsme Team Sailor Moon! Dnes vám přineseme dvoudílný DIY projekt, který můžete realizovat přímo u vás doma. Náš konečný inteligentní osvětlovací systém pro chodníky obsahuje ultrazvukový senzor, pohybový senzor PIR, převaděč světla na frekvenci, obrazovku OLED, čtečku/zapisovačku karet SD, IR dálkový ovladač/přijímač, snímač vlhkosti a teploty a fotorezistor, z nichž tři lze testovat v náš environmentální model.

Tento osvětlovací systém chodníku je prototyp navržený tak, aby minimalizoval světelné znečištění pomocí kreativních metod stínění (ve tvaru půlměsíce, na počest jména našeho týmu), shromažďoval mnoho různých typů dat a zaznamenával je a byl esteticky příjemný pro diváka. Přejeme vám hodně štěstí s tímto projektem a hodně zábavy!

Milovat, Tým Sailor Moon

Zásoby

• Pro environmentální model:

  • Více pěnových desek
  • Stavební papír
  • Arduino Mega 2560 R3
  • Tuny drátů
  • OLED obrazovka
  • Ultrazvukový senzor
  • IR přijímač/dálkový ovladač
  • Fotorezistor
  • Prkénko
  • Přesný nůž
  • Pravítko
  • Nanukové tyčinky
  • Hmoždinky

• Pro finální model:

  • Arduino Mega 2560
  • 3D tiskárna
  • Počítač/notebook
  • Oboustranná páska
  • Pistole na horké lepidlo
  • Čtečka/zapisovačka karet SD
  • OLED obrazovka
  • Poloviční Breadboard a Mini Breadboard
  • Pár žlutých LED diod
  • Samec x samice a samec x samec
  • Odstraňovače drátů a vlastní dráty (není nutné)

  • Senzory:

    • PIR
    • Infračervený dálkový ovladač a přijímač
    • Ultrazvukový senzor
    • Fotorezistor
    • Převodník světla na frekvenci
    • Senzor vlhkosti/teploty

Nezapomeňte si stáhnout soubor.zip na tomto odkazu:

drive.google.com/file/d/1yRjkAYLwCxfwWWB7z…

Krok 1: Volitelný vedlejší projekt: Environmentální model

Nyní řekněme, že chcete vyzkoušet možnosti našeho osvětlovacího systému pro chodce, ale chcete vědět, do čeho jdete, než se do toho pustíte. Snadnou možností je vytvořit náš environmentální model, který zobrazuje několik vybraných vlastností našeho prototypu, aby předvedl, jak mohou světla fungovat v reálném světě.

Chcete -li začít, podívejte se na seznam dodávek v našem úvodu a rozložte materiály tak, aby byly všechny snadno dostupné.

Dům:

Pěnové desky rozřízněte na dva čtverce 17 x 17 cm a další dva přesně stejné velikosti, kromě trojúhelníku v horní části, který vytvoří tvar domu. Vše zalepte dohromady za horka. Tím vytvoříte vzorový dům, do kterého se vejde veškerá vaše elektronika, a budete je mít mimo dohled. Vyřízněte čtverec na straně jednoho ze čtverců, aby mohl projít kabel Arduino.

Nyní nakrájejte dvě pěnové desky na obdélníky 51 x 44 cm. Ty budou tvořit základ vašeho projektu. Umístěte dům tak, aby byl 17 cm od kratší strany, a vytvořte chodník vedoucí ke dveřím. To by vám mělo pomoci simulovat někoho, kdo jde později do domu. Dům ještě nelepte.

Chodník a světla:

Ze stavebního papíru vystřihněte chodník dlouhý 17 cm a přilepte jej, počínaje kratším okrajem (44 cm). To by vám mělo pomoci vše umístit.

U světel vystřihněte dva proužky papíru z pásu o tloušťce 2,5 cm (nebo palce). Měly by mít délku 3 cm a 2 cm (tloušťku 1,25 a 0,75 palce).

Vezměte delší a rozdělte jej na pětiny (každý 0,25 palce), jak ukazuje obrázek. Přeložte podél těchto čar a přilepte přesah. Nyní by měl vypadat jako obdélníkový hranol, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Jakmile lepidlo zaschne, označte shora bod 0,25 palce a vytvořte výřez pouze z této strany. To by mělo zajistit, že LED může prosvítat. Nyní vezměte druhý proužek papíru a označte křivku, jak je znázorněno na obrázku, a vystřihněte. Druhý konec obtočte kolem tří stran světelné tyče, které nemají výřez, a zmáčkněte horní část otvoru a zajistěte, aby otvor zcela zakryl. Záhyby, které vám zůstanou, by měly být stejné jako ty, které jsou vyznačeny na obrázku.

Slepte to všechno a pohrajte si s tím, dokud se vám to nebude líbit! Opakujte tolikrát, kolikrát potřebujete.

Krok 2: Environmentální model: Sestavení obvodu

Samotný obvod je poměrně přímočarý, ale dávejte pozor na správné zapojení vodičů. Po připojení všeho na prkénko a arduino vyřízněte dva otvory v základně projektu. Protáhněte vodiče LED jedním otvorem a OLED a ultrazvukový senzor druhým otvorem.

U LED diod vystřihněte tolik čtvercových slotů, kolik potřebujete, a prostrčte LED diody. Zajistěte jej páskou a nasuňte na něj svícny. Rozhodli jsme se skrýt ultrazvukový senzor s nanukem, ale můžete být kreativní! Ujistěte se, že jste jej umístili na samém začátku chodníku, aniž byste jej museli blokovat. U OLED obrazovky ji umístěte někam, kde je dobře vidět. Umístili jsme to na základnu projektu. IR přijímač a fotorezistor byly umístěny u oken, která jsme vyřízli z domu.

Krok 3: Environmentální model: Odstraňování problémů a kód

Až budete s elektrickou sestavou hotovi, nahrajte připojený kód a spusťte jej. Doufejme, že to bude fungovat, ale pokud ne, řešte problémy! Jakmile vše funguje, přestřihněte tyče na hmoždinky, které máte, na 3 cm. kousky a přilepte jej ke čtyřem okrajům základny. Toto je poslední krok, takže se ujistěte, že je vše dokončeno, než to uděláte.

Gratulujeme! Dokončili jste technické aspekty této stavby! Nyní vše, co musíte udělat, je jazzovat podle vašich představ. Doufali jsme, že se vám tento mini model líbil:)

Krok 4: Finální model: Vytvoření obvodu

Krok 5: Finální model: Nahrání kódu na obvod

Po instalaci souboru.zip z výše uvedeného odkazu na disk Google byste měli najít složku s kódováním. V něm máte kód jak pro environmentální build, tak pro skutečnou jednotku.

Otevřete ten, který chcete nahrát, a poté stačí stisknout tlačítko pro odeslání na Arduino IDE. Ujistěte se, že jsou kabely správně umístěny, a měli byste být schopni úspěšně spustit program.

Veškerý kód je komentován, takže se můžete porozhlédnout, jak to všechno funguje dohromady. Můžete také vidět diagram, jak byla obrazovka OLED kódována pro použití systému číselných stavů k zobrazení textu, který vidíte.

Ovládání světel LED používá příkazy if ke změně jasu LED v závislosti na situaci, ve které se nachází.

Krok 6: Finální model: Nápověda pro odstraňování problémů

Při stavbě jakékoli struktury Arduino se můžete setkat s mnoha problémy. Pokud narazíte na nějaké problémy, je více než pravděpodobné, že se jedná o problém s elektřinou, protože právě tam se objevilo mnoho našich vlastních chyb. Uvedeme seznam řady běžných problémů, se kterými jsme se setkali, abychom vám pomohli rychle je odhalit.

• Data se nečtou:

  Znovu zkontrolujte, zda jsou všechny kolíky správně umístěny od jednoho kolíku k druhému na prkénku i na Arduino Mega

• Kód se nenahrává:

  Pokud máte zaneprázdněný port nebo jen chybu nahrávání, pak nejčastěji došlo ke zkratu. To znamená, že jeden z vašich kolíků uzemnění (GND) nebo napětí (VCC) nebyl správně umístěn, což způsobilo zkrat, který narušuje proces nahrávání

• Nahrávání kódu, ale nedělá nic:

  V kódu první věc, kterou kontroluje, je, zda je detekována karta SD, takže pokud není detekována, program ani neopustí nastavení. V takovém případě zkontrolujte, zda jsou všechny kolíky karty SD správně umístěny a napájecí piny jsou také správné

Pokud to stále nedokážete spustit, vytáhněte sériový monitor na Arduino IDE a přepněte rychlost BAUD tak, aby odpovídala tomu, co je uvedeno v kódu. Odtud můžete přidat nějaké Serial.println (data); řádky pro kontrolu, kde se program zastaví nebo zda přijímá nebo nepřijímá hodnoty ze senzorů.

Krok 7: Finální model: Soubory.stl 3D tisku

Ujistěte se, že máte postel vyrovnanou. Jedná se o velmi zdlouhavé 3D výtisky a neradi bychom, aby se kdekoli pokazily. Většina z nich také nepotřebuje podporu. Vytiskl jsem to za 0,28 pro vyšší rychlosti, ale 0,16 a cokoli mezi tím je také naprosto v pořádku, pokud chcete více detailů. Tyto výtisky mi trvaly asi 20 hodin a na svém Enderu-3 jsem je nastavil na 250%.

Krok 8: Finální model: Namontujte obvod do interiéru

Právě jsme použili stickie zadní část prkénka a namontovali jsme ji přímo na zadní stranu pouzdra. Uvnitř to bude velmi obtížné, vřele doporučujeme použít vlastní kabeláž, protože to usnadňuje, ale v našem případě vidíte, že to bylo příliš těsné. Do spodní části také vložte napájecí modul s baterií uvnitř pouzdra. Na tomto obrázku jsme ho vyndali, aby bylo snazší zobrazit obsah uvnitř pouzdra. Kromě toho, pokud nepoužíváte vlastní kabeláž, použijte k upevnění kabelů pásky na vlasy nebo sponky do vlasů, je to velmi únavná práce, ale díky nim bude vnitřek vypadat mnohem lépe a prostorněji, abyste mohli pracovat.

Krok 9: Finální model: Zavřete svítidlo

Dočasně jsme to uzavřeli páskou, ale důrazně doporučujeme použít horké lepidlo nebo magnetické zařízení. Důvod, proč jsme pásku používali, byl uveden v tom, že jsme potřebovali provést jakékoli řešení problémů s elektřinou. To se nám stalo, ale pomocí této metody jsme mohli rychle opravit řešení. Nedoporučujeme pásku pro finální projekt, ale dokud si nebudete zcela jisti, nevytvářejte na bočním panelu trvalé připevnění, jinak bude řešení problémů neuvěřitelně obtížné.

Krok 10: Finální model: Opravte půlměsíc a připevněte jej

Na bocích pouzdra a půlměsíce jsme vyvrtali středně velké otvory, kterými by mohly procházet dráty. Kromě toho jsme vyvrtali otvory ve tvaru půlměsíce pro LED diody. Vyvrtali jsme 9 otvorů, ale použili jsme pouze 4 z nich, protože LED diody byly dostatečně jasné dohromady. Navíc jsme za tepla nalepili půlměsíc na krabici a připevnili ji tam. Náš půlměsíc má 5 hlavních otvorů, které jsme použili, 4 pro LED diody a jeden pro připevnění k základní desce. Jakmile je vaše kabeláž dokončena, nezapomeňte ji upevnit na horní krytinu půlměsíce.

Krok 11: Finální model: Otestujte jej a shromážděte data

Toto je graf dvou fotorezistorů v průběhu noci. Modrá čára je fotorezistor, ke kterému není nic připojeno. Je to holý odpor. Ale červená čára je nižší, a to proto, že je to fotorezistor s přichytávacími obvody a má černý válec, který ukazuje pouze v jednom směru. To by nám poskytlo přesnější hodnoty a odstranilo světlo z jakéhokoli jiného směru. Chcete -li to udělat sami, můžete si vzít kartu SD a otevřít list aplikace Excel. Odtud vyberte čas a další sloupce, které byste chtěli. Je velmi snadné vytvořit graf a změnit, co byste z něj chtěli vidět. Naštěstí, jak se světelné znečištění zlepšuje, můžeme vidět temnější noci a nižší hodnoty!

Krok 12: Závěr a poděkování

A… to bylo od týmu Sailor Moon!

Doufáme, že se vám podařilo dosáhnout toho, co jste chtěli, a snad se vám to líbilo natolik, že jste zvážili implementaci našeho prototypu ve vašem vlastním domě;)

Ale nemohli jsme se sem dostat úplně sami- rádi bychom poskytli úvěr tam, kde je splatný kredit.

Předně našemu úžasnému mentorovi Ježíši, který tam byl na každém kroku- jsme vám velmi vděční a za vše, co jste pro nás při vytváření tohoto úžasného programu udělali.

Rádi bychom také poděkovali Kenovi, Gezovi, Kelly, Chrisovi a Cynthii za veškerý čas, kdy se účastnili schůzek a pracovali s námi, což nám poskytlo tolik potřebnou zpětnou vazbu, která nám pomohla zlepšit se, nebo základní znalosti o předmětech, na kterých jsme pracovali s.

Děkujeme společnosti Elenco za zásobování všech účastníků workshopu sadami snap obvodů- při stavbě našeho projektu se velmi hodily.

A dárcům, kteří tento program umožnili, děkujeme za podporu v tomto workshopu. Bez vás by se nic z toho nemohlo stát.

Nakonec Emily, Aanika, Anika, Sneha, Mary, Jessica, Megan, Lissette a Leilani, naši spoluúčastníci, vám děkujeme za veškerou vaši podporu a za vytvoření tak příjemného prostředí. Během posledních tří týdnů jsme vás rádi poznali a zůstaňte v kontaktu!

-Team Sailor Moon

PS. Výše jsme přidali rozšířenou verzi videa, kde sdílíme více našich potíží, kterými jsme prošli při vytváření tohoto projektu. Doufáme, že se vám naše toulky budou líbit!