Diorama vodního cyklu Arduino: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Vytvoříme diorámu představující koloběh vody, pomocí Arduina a některých motorů přidáme pohyb a osvětlení. Má školní atmosféru - protože je to vlastně školní projekt!

Scénář prezentace je tento:

Slunce vychází ráno [Jeden servomotor hýbe sluncem].

Voda se z moře odpařuje [Jeden krokový motor zvedá "odpařovací list"]

Na obloze se tvoří mraky [Jeden krokový motor spouští bavlněná oblaka]

Déšť padá [Jeden krokový motor spouští "dešťovou plachtu"]

Světla (APA106 LED) mezitím mění barvu a označují východ slunce, zataženou oblohu a blesky během deště.

Materiály:

1. Arduino Uno
2. Krokové motory a ovladače 5V (x3)
3. Servomotor (x1)
4. LED diody APA106 (x5)
5. Kovová trubka
6. Šrouby a šrouby
7. Papíry, tyl, bavlna
8. Horká lepicí pistole

Takže vyrážíme!

Krok 1: Postavte krabici

Postavili jsme dřevěnou krabici, ale můžete použít i karton. Rozměry krabice jsou 40 cm vpředu, 25 cm hloubka, 30 cm výška.

Vložili jsme šikovné víko se závěsy, takže zvednutím ho můžete snáze ovládat. Také ve skutečnosti nepotřebujeme zadní stěnu, takže to můžete přeskočit a použít jen modrý papír na oblohu, jak je znázorněno na fotografii.

Krok 2: Připojte motory

Krokové motory připevníme poblíž horní části krabice tak, aby se otáčely a obepínaly náš dešťový tyl, odpařovací tyl a mraky.

Nejprve musíme vyvrtat otvory.

Pomocí papíru vytvořte masku motoru, jak je znázorněno na fotografii. To vám umožní správně označit otvory [fotografie]. Vyvrtejte a poté připevněte motor šrouby a šrouby.

Krok 3: Připojte osy

Pro osy používáme měděnou instalatérskou trubku. Změřte vzdálenost s ohledem na hloubku motoru, odečtěte ještě jeden cm a nakrájejte 3 kusy.

Použijte hřídel motoru jako formu a pomocí kleští přitlačte jeden konec trubky kolem ní.

Poté použijte šroub jako formu a proveďte totéž na druhém konci tuby.

Vyvrtejte otvor na druhé zdi, naproti hřídeli motoru (změřte vzdálenosti). Zajistěte osu mezi hřídelem motoru a šroubem otvorem. Pomocí jednoho nebo dvou šroubů zajistěte šroub a kovovým kroužkem umožněte plynulejší otáčení osy, jak je znázorněno na fotografii.

Krok 4: Zajistěte servomotor

K připevnění servomotoru na podlahu použijte modrý tac pod ním a kovový pásek se šrouby nahoře. To bude použito pro zvedání slunce, jak je znázorněno na fotografii.

Ujistěte se, že jste jej připojili správným směrem. (Pokud to uděláte špatně, není to velký problém, stačí to upravit v arduino kódu.)

Pomocí slámy a lepidla namontujte slunce na hřídel motoru.

Krok 5: Připojte elektroniku, motory, diody LED

Arduino Uno má 14 digitálních pinů. Potřebujeme 4 piny pro každý ovladač krokového motoru, plus jeden pin pro servomotor a jeden pin pro LED diody.

Základní zapojení můžete vidět ve schématu. K ovladači jsou připojeny 4 digitální piny. Pro ovladač (a motor) budete potřebovat samostatný zdroj energie, protože motory odebírají docela dost energie a pokud je budete napájet z Arduina, budete mít problémy. Můžete použít USB nabíječku a kabel, přerušit, použít +5V a GND k napájení motoru. Budete také muset připojit GND z desky Arduino k GND z externího napájecího zdroje, jak ukazuje schéma.

Pin 0, 1, 2, 3: Motor 2

Kolík 4, 5, 6, 7: Motor 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Všimněte si, že pro servomotor ukládáme PIN 9: u některých desek Arduino mohou servo pohánět pouze piny 9 a 10.

Připojení servomotoru je celkem standardní. K ovládání použijte Digital Pin 9. K napájení serva použijte externí zdroj energie, stejný jako u krokových motorů (tj. Ne jako schéma, kde je energie odebírána z desky Arduino.)

Design APA106 LED nám umožňuje individuálně ovládat několik LED diod pouze jedním pinem. Budeme používat Digital Pin 13 (který je také připojen k vestavěné LED na desce Arduino). Základní zapojení je vidět na schématu. APA106 má čtyři piny. Dva střední piny jsou pro +5V a GND. Poté připojíme první LED diodu DATA IN na pin 13, její DATA OUT na druhou LED DATA IN atd. Každá následující LED bere svůj DATA IN signál z DATA OUT předchozí. DATA OUT posledních LED diod může být ponechána nezapojená.

Po dekoraci můžete chtít zajistit LED diody na pouzdru, abyste mohli lépe kontrolovat osvětlení. Případně je můžete zajistit ne, pomocí horkého lepidla, a následně nainstalovat dekorace.

Krok 6: Kód Arduino

Zde je popis toho, co kód dělá.

Východ slunce: Servomotor jde z 10 na 50 stupňů, rychlost 2 stupně/s, zatímco osvětlení se mění z červeného (svítání) na bílé (poledne).

Vaporizace: Krokový motor navíjí osu, kde je připevněn tyl „par“, a tím jej zvedá. Možná budete muset upravit počet otáček v závislosti na vašich rozměrech.

Mraky: Krokový motor odvíjí osu a odhaluje mraky. Barvy scény se změní na „deštivé“nastavení.

Déšť: Krokový motor odvíjí osu „deště“tylu. Máme náhodné záblesky, kde se barva na chvíli změní na bílou - a pak zpět na „deštivé“.

Reset systému: Světla jsou vypnutá a poté motory navíjí osy zpět, takže je systém připraven provést další iteraci, když je znovu zapojen.

Všimli jsme si, že jsme zvolili pouze jeden běh a poté reset, abychom minimalizovali šanci, že někdo zastaví akci systému uprostřed. V takovém případě bychom měli tyly napůl navinuté na osách, aby systém neběžel správně.

Před přidáním dekorací si trochu pohněte s kódem. Úpravy doladění provedete později.

Krok 7: Vyrobte a připevněte dekorace a LED diody

Rozhodli jsme se pro 2,5D reprezentaci krajiny. Skládá se ze 4 vrstev krajiny, jedna za druhou. Vzadu je také nebe. Mezi oblohou a zadní vrstvou, ta s horami, je místo, kde se nachází slunce, připevněné na servomotoru.

Déšťové a odpařovací tyly jsou složeny a skryty mezi ostatními vrstvami, když jsou dole. Jsou připevněny k osám výše závitem.

Mraky jsou malé bavlněné koule (které se hodí k odlíčení), které jsou připevněny nezávisle na ose mraku pomocí nitě. Omotáte nit na osu a rozbalením se mraky spustí dolů.

LED diody jsou spojeny v řetězci a slepeny mezi vrstvami, první LED na zadní straně, takže je později připojena k desce Arduino.

Na déšť jsme nastříhali malé kousky papíru ve tvaru kapky a nalepili na tyl. Na obrázku vidíte, že lepíme nějakou váhu, např. malé oříšky, za kapkami vody (a kovovými kroužky za „výpary“), takže tyl je stažen dolů gravitací, místo aby se vznášel uprostřed. Horní a spodní část tylu je zabalena kolem tužky hůlky, také pro váhu. Tento poslední „dotek“dává diorámu „dětskou“poznámku (mělo to vypadat jako dětský projekt). Můžete použít něco jiného, neviditelnějšího, pro přidání váhy tylu, pokud chcete.

Krok 8: Připojte Arduino a namontujte jej na desku

Na Arduinu musíte připojit ovladače motoru, servomotor, LED diody. Piny jsou uvedeny v kódu.

Desky Arduina a ovladače motoru můžete na pouzdru kopat pomocí horkého lepidla a schovat za papírové hory. K napájení motorů použijte malý prkénko z externího zdroje. Napájecí kabely pro arduino a motory půjdou zezadu.

Proveďte jemné doladění kódu a můžete začít!

Bavte se!