Vytvořte okolní displej založený na větru: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Jedná se o projekt třídy, který navrhli a postavili Trinh Le a Matt Arlauckas pro zařízení HCIN 720: Prototyping Wearable a Internet of Things na Rochester Institute of Technology.

Cílem tohoto projektu je abstraktně vizualizovat směr a rychlost větru v místech spojených s RFID tokeny. Tyto dvě dimenze by byly užitečné pro každého, kdo pilotuje lodě, létá s drony, draky, modeluje rakety atd.

Displej by sestával z ventilátoru směřujícího vzhůru, aby se stuhy látky zvlnily a „tancovaly“nad deskou stolu. Živost pásů by ukazovala velikost rychlosti větru. Směr větru by představoval indikátor připojený k krokovému motoru v základně a schopný otáčet se o celých 360 °.

Krok 1: Materiály a nástroje

Bydlení

• 1/8”akrylátové (PMMA) plechy, vhodné pro řezání laserem
• 1/8”akrylové tyče (pro vyplňování spár)
• Fringy věci

Elektronické součástky

• Foton částic (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC barel jack (https://www.adafruit.com/product/373)
• Napájení 12VDC 600mA s konektorem 2,1 mm (https://www.adafruit.com/product/798)
• Převodník DC-DC (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) NEBO obvod regulátoru napětí 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• Deska čtečky RFR MFRC522 (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• Ovladač motoru L293D Dual H-Bridge (https://www.adafruit.com/product/807)
• Krokový motor 12V (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm ventilátor 12VDC (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN tranzistor (nebo podobný)
• Odpor 2 - 220 Ohm
• 1N4001 dioda
• 5mm modrá LED
• Štítky štítků Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Elektrické vedení

• Polopenze Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG drát, pevný a splétaný
• 20 AWG, dvouvodičový vodič (pro napájení)
• Konektorová lišta zástrčky (pro připojení ventilátoru a motoru)
• 2-12 pinové stohovatelné lišty záhlaví (pro foton)
• Zásuvkový lištový konektor 1 - 1x3 0,1”(pro ventilátorový tranzistor)
• 1 - 1x8 0,1”konektor konektoru rozteče a kontakty krimpovací zásuvky (čtečka RFID)
• 1 - 1x2 0,1”konektor konektoru rozteče a kontakty krimpovací zásuvky (ventilátor)
• 4 - konektor konektoru rozteče 1 × 1 0,1”a kontakty krimpovací zásuvky (krokový motor)
• 1-16kolíková zásuvka DIP (pro H-můstek)
• Malé nylonové vázací pásky (volitelně)
• Smršťovací bužírky (volitelně)

Hardware

• 2 - šrouby M3x6 mm (pro montáž krokového motoru)
• 4 - šrouby M3x35 mm (pro montáž ventilátoru)
• 8 - ploché podložky M3
• 4 - matice M3

Nástroje

• Laserová řezačka
• 3D tiskárna
• Pájecí nástroje
• Akrylové lepidlo (https://www.amazon.com/Acryl-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Ploché listy vlnité lepenky (pro montážní přípravek)

Krok 2: Data k reprezentaci

Wind Display zobrazí reprezentaci směru a rychlosti větru z místa spojeného s tokenem označeným RFID. Tato data budou sklizena z WeatherUnderground API. Chcete -li toto API používat, vytvořte si účet na https://www.wunderground.com/weather/api a vyberte možnost plánu, která nejlépe vyhovuje vašim potřebám.

Krok 3: Zobrazení konstrukce

Laserové řezání

Podle návodu k obsluze laserové řezačky, kterou budete používat, připravte zobrazované soubory Adobe Illustrator (níže) na řezání. Objekty v souborech budete možná muset upravit tak, aby odpovídaly velikosti používaného laserového řezače.

Laserem řezané desky z 1/8 akrylových (PMMA) plastových fólií.

Montážní přípravek

Abychom udrželi pravidelný vnější úhel pětiúhelníku 116,6 °, navrhli jsme rychlý přípravek (assembly_jig.ai), který pomůže s montáží desek.

1. Otevřete soubor assembly_jig.ai a vystřihněte několik kusů z vlnité lepenky.
2. Přilepte je na hromádku a ujistěte se, že stoh zůstane hranatý.

Úhlové plnicí tyče

Protože úhly nejsou navzájem kolmé, používáme k vyplnění mezery akrylové tyče 1/8 a poskytujeme větší povrchovou plochu pro lepení. Předřezané délky tyče umístěte mezi každou desku a ponechte trochu místa na každém konci, kde se rohy spojují.

Sestavení základny

Začněte základním dílem s velkým otvorem pro ventilátor a na každý z pěti okrajů přilepte kus akrylové tyče.

Umístěte tento kus ventilátoru na jednu šikmou část sestavy sestavy a položte boční část základny na opačnou šikmou stranu.

Opatrně naneste lepidlo na spoj a počkejte, až ztuhne.

Pokračujte v práci kolem ostatních stran základny a ujistěte se, že připojíte kousek plnicí tyče všude tam, kde se setkávají dvě desky.

Sestavení DeckGlue dvou montážních kotoučů krokového motoru zády k sobě, ujistěte se, že jsou otvory zarovnány. Při nastavení opatrně pomocí závitníku provlékněte dva malé otvory pro šrouby M3. Nyní to přilepte ke středu palubní desky a znovu zajistěte zarovnání středového otvoru.

Připojte krokový motor pomocí dvou šroubů M3x6 mm.

Sestavení vršku

Horní část je sestavena stejným způsobem jako spodní část, ale pouze se čtyřmi deskami. Zanecháte mezeru, kde by se mohla nacházet pátá deska. Nezapomeňte použít akrylovou tyč k nalepení horních desek.

Krok 4: Elektronika

Tento projekt lze rychle sestavit pomocí prkénka a propojovacích vodičů. Postupujte podle výše uvedeného diagramu.

Pro odhodlanější postavené, pak je čas zničit ty šílené pájecí schopnosti.

Máte šílené pájecí schopnosti, že? Pokud ne, zde je několik odkazů, které vám pomohou opravit…

• Instructables: How to Solder
• Průvodce Adafruitem pro vynikající pájení

Pomocí polopenze Adafruit Perma-proto rozložte komponenty podle výše uvedeného Fritzingova diagramu. Použití zásuvek pro integrované obvody a tranzistor umožňuje rychlou a snadnou výměnu, pokud náhodou vypustíte jakýkoli Magic Smoke (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Pájecí kolíky/zásuvky připájejte k desce, abyste pomohli připojit odlehlé komponenty (krokový motor a ventilátor) a snadno je vyměnit (viz „Magic Smoke“výše). Nejprve pájejte napájecí a zemnící vodič a snažte se je udržet co nejkratší a nejpřímější. Pájecí konektor stejnosměrného napájení připájejte na jeden konec délky dvouvodičového vodiče 20AWG a druhý konec k horním napájecím lištám (deska orientovaná s hlavičkami Photon vlevo).

Pájením vodičů proveďte zapojení obvodu. V některých případech je jednodušší vést kabeláž na spodní straně desky. U čtečky RFID umožňují stohovatelné záhlaví pro foton dostatečný prostor pro připojení pod fotonem. Ukončete vodiče RFID konektorem záhlaví 1x8 a připojte jej ke konektoru čtečky RFID.

Krok 5: Nainstalujte elektroniku

Jakmile je základna nalepena, nainstalujte ventilátor do základny pomocí čtyř šroubů, podložek a matic M3x35.

Připevněte hlavní desku k vnitřní straně zadní desky (deska s obdélníkovým výřezem pro DC barel jack) pomocí montážní pásky s pěnovou podložkou.

Vložte DC sudový zvedák do obdélníkového otvoru a cementujte na místě pomocí akrylového lepidla.

Připojte desku čtečky RFID ke konektoru a upevněte ji, kdykoli je to vhodné, pomocí montážní pásky s pěnovou podložkou. Je v pořádku, pokud je zadní strana desky otočena k vnější straně displeje, anténa stále zachytí signál RFID. Zajistěte modrou LED blízko.

Zapojte ventilátor a krokový motor do základní desky.

Krok 6: Programování

Jste nováčkem v částicovém fotonu?

Tento projekt bude využívat Particle Webhooks ke sběru dat o větru. Zde je proces v kostce.

1. Zařízení čeká na naskenování tokenu.
2. Při skenování tokenu se uloží jedinečné ID tokenu.
3. Zařízení poté toto ID tokenu zveřejní na Particle.io.
4. Po obdržení těchto dat Particle.io odešle data na naši stránku API prostřednictvím integrace webhooku.
5. Stránka API obdrží ID tokenu a vyhledá město a stát s ním spojený z pole Umístění.
6. Stránka API poté provede AP pomocí aplikace WeatherUnderground (WU) pomocí informací o poloze.
7. WU API vrací na stránku API objekt JSON s úplnými aktuálními povětrnostními podmínkami pro dané umístění.
8. Stránka API analyzuje tyto informace, extrahuje a převádí směr větru a rychlost větru a vrací je do zařízení jako objekt JSON.
9. Zařízení analyzuje objekt JSON a ukládá směr a rychlost větru, které mají být použity k ovládání krokového motoru a ventilátoru.

Firmware

Vytvořte nový projekt Photon s názvem 'wind_display' a přepište hlavní soubor kódem wind_display.ino (níže).

Dále najděte a nainstalujte do svého projektu následující knihovny:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID knihovna pro částicová zařízení
• SparkJSON - v0.0.2 knihovna JSON Portováno z @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Knihovna krokových motorů pro Arduino

Zkompilovat projekt a stáhnout do svého fotonu.

Stránka API

Abyste mohli používat stránku API, musíte ji nahrát na webový server s podporou PHP. K dispozici je mnoho bezplatných možností webhostingu PHP.

Stáhněte si soubor getWindData.txt a změňte příponu souboru na.php. Otevřete preferovaný editor a proveďte následující změny:

Přidejte si ID jádra fotonu:

// Přidejte core_id pro fotony, kterým chcete povolit používat toto API $ allowCores = array ('Your CoreID goes here');

Přidejte svůj klíč API WeatherUnderground:

// Klíč API WeatherUnderground $ wu_apikey = "Váš klíč API WU";

V tuto chvíli si nedělejte starosti s nastavením tokenů/umístění. Postaráme se o to, až bude vše nastaveno.

Uložte a nahrajte soubor na webový server. Zaznamenejte živou adresu URL stránky API.

Částicový webhook

Přihlaste se do konzoly Particle a klikněte na ikonu Integrace na levé straně.

1. Klikněte na „Nová integrace“, poté vyberte „Webhook“.
2. Nastavte název události na 'wind_display'.
3. Nastavte URL na aktuální URL stránky API.
4. Klikněte na „Vytvořit webhook“.

Získejte ID tokenů RFID a upravte stránku API

Když je Photon připojen k počítači přes USB a odpojen od externího zdroje napájení, otevřete okno terminálu a spusťte monitor sériových částic.

1. Naskenujte značku RFID a zapište si 8místné ID tokenu, které je zobrazeno na sériovém monitoru.
2. Opakujte pro všechny další značky, které chcete použít.

Nyní se vraťte zpět na getWindData.php a najděte sekci Pole umístění:

// Pole umístění // Nahraďte „TokenID n“naskenovaným ID tokenu // Nahraďte „Cityn“městem spojeným s ID tokenu // Nahraďte „Sn“stavem dvou znaků spojeným s městem $ locations = array („TokenID 1“=> pole ("město" => "Město1", "stav" => "S1"), "TokenID 2" => pole ("město" => "Město2", "stav" => "S2"), "TokenID 3" => pole ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Nahraďte každé ID tokenu ID tokenu vašich značek a každé přiřaďte k městu a státu, ze kterého chcete získat informace o větru.

Uložte soubor a nahrajte jej na svůj webový server.

Krok 7: Použijte to

1. Ukažte jej kdekoli chcete.
2. Nastavte větrnou lopatku tak, aby směřovala na sever.
3. Zapojte napájecí zdroj.
4. Umístěte token poblíž čtečky RFID a počkejte, až začne blikat modrá LED.

Krok 8: Další nápady

Zde je několik nápadů na prodloužení projektu!