Zvukově aktivované planetárium: 8 kroků (s obrázky)

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

Tento instruktážní dokument byl vytvořen v rámci splnění projektového požadavku Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

Toto je moje zvukem aktivované planetárium. Základní funkcí planetária je aktivace za přítomnosti hlasitého zvuku, například tleskání, a obnovení oběžné dráhy Měsíce a Země kolem Slunce. Jedná se o zábavný a jednoduchý projekt, který lze snadno znovu vytvořit a bude z něj pěkný dekorativní a interaktivní kousek k zobrazení.

V tomto Instructable vysvětlím, jak znovu vytvořit toto planetárium diskusí o převodovém systému, obecném nastavení a řídicím systému.

Krok 1: Krok 1: Díly a nástroje

Díly

• 1 skříň DC -47P DC pro vysokou zátěž pro elektroniku - 9,58 $
• Wood Doll Head od ArtMinds®, 2,5 " - 2,49 $
• Wood Doll Head od ArtMinds®, 2,25 " - 1,89 USD
• 3/8 "průměr 6061 hliníková kulatá tyč 24" délka T6511 extrudovaný průměr 0,375 palce - 7,20 USD

Elektronika

• Krokový motor DC 5V 28BYJ-48 s 4fázovou deskou testovacího modulu ovladače ULN2003-1,79 USD
• Modul zvukového senzoru - 1,50 $
• Vývojová deska UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 pro kabel Arduino + USB - 7,58 USD
• Mini prkénko - 5,69 $
• 4kolíkový kabel žena-žena-3,84 $
• Drátěný propojovací drát 75 ks - 4,99 USD

Nástroje a zásoby

• 3D tiskárna
• Měřicí páska
• 3/8 "kuličkové ložisko
• 5minutový epoxid
• Párátko nebo jednorázové míchadlo
• Jednorázový zásobník
• Kladivo
• Vrtat
• Pila na 4 "otvory
• Pásová pila
• Plochý a zakřivený ruční pilník
• Akrylové barvy a štětce: tmavě modrá, tmavě zelená, bílá, žlutá

Software

Budete potřebovat buď Arduino IDE, nebo samostatné verze AVR-GCC a AVRDude

Krok 2: Krok 2: Vytvoření převodového systému

Zde přichází na řadu 3D tiskárna. Budete si muset stáhnout přiložené soubory STL pro 3D tisk ozubených kol a základny, která udrží převody a tyče na svém místě. Konstrukce planetária se skládá ze 4 rychlostních stupňů: ozubené kolo motoru (hnací kolo), zemní kolo (hnané kolo), malé centrální ozubené kolo a ozubené kolo Moon. Převodovka motoru bude připojena ke krokovému motoru a bude pohánět ozubené kolo Země. Měsíční ozubené kolo bude na vrcholu pozemského ozubeného kola a ve středu bude mít tyč, která bude procházet zemským ozubeným kolem. To způsobí, že se měsíční kolo otáčí, zatímco se točí pozemské. Centrální ozubené kolo slouží k přidržení ozubeného kola Moon na místě a obíhá střed zemského ozubeného kola. Tyčinka pro Měsíc bude procházet zařízením Moon, které umožní Měsíci cestovat po Zemi, zatímco Země i Měsíc obíhají kolem Slunce. Abych ušetřil čas tisku, použil jsem výplň 5% na základnu. Díky této nízké výplni byla základna velmi lehká, což bylo výhodné.

Krok 3: Krok 3: Přípravná práce

Příprava tyče

Jakmile bude vše vytištěno, budeme muset udělat nějaké přípravné práce, abychom připravili naše planety, tyče a pouzdro k instalaci. Nejprve budeme muset pásovou pilou rozřezat tyč na tři části. Jedna by měla mít 5 palců, jedna 3 palce a poslední 1,5 palce.

Příprava planety

Hlavy panenek a kuličkové ložisko použijeme k vytvoření Země, Slunce a Měsíce. Hlava 1,5 "bude použita pro Slunce, 1,25" hlava pro Zemi a kuličkové ložisko pro Měsíc. Nejprve chcete vyvrtat otvory do plochého dna hlaviček panenek pomocí vrtáku 3/8 ". To vám umožní připevnit planety k prutům. Nyní přichází zábavná část, malování! Podle toho, jakou barvu použijete, možná budete muset nanést několik vrstev, abyste získali zářivé barvy, zvláště při malování Slunce a Měsíce. Pamatujte si, že je lepší nanést několik tenkých vrstev, než je třeba nanášet na jednu velmi silnou vrstvu. Silná vrstva pravděpodobně způsobí odkapávání a trvat dlouho, než zaschne. Než budete pokračovat, určitě nechte každý tenký nátěr úplně zaschnout. Země byla namalována od ruky. Jakmile je Měsíc úplně suchý, připevněte jej k tyči pomocí epoxidu.

Příprava skříně

Musíme vyříznout otvor ve víku krytu, aby se tyče mohly volně pohybovat. K tomu budete muset použít 4 otvorovou pilu připevněnou k vrtáku. Pamatujte, že otvor musí být odsazen od středu, aby poskytl prostor pro krokový motor a převodovku motoru. Pomocí základny určíte, kam vyřízněte otvor a ujistěte se, že je vycentrován s okraji skříně.

Nyní, když jsou vaše planety, tyče a ohrazení připraveny, jste připraveni začít sestavovat!

Krok 4: Krok 4: Hlavní sestava

Začněte tím, že umístíte krokový motor do vyhrazeného otvoru v základně. Dráty zapojte tak, aby stékaly skrz základnu a ven ze dna. Dále umístěte zemské kolo na extrudovanou trubku na základně. Chcete umístit ozubené kolo Země tak, aby se vznášelo těsně nad základnou a nebude se o něj při otáčení drhnout. Nyní umístěte ozubené kolo motoru na krokový motor tak, aby střed ozubeného kola procházel hřídelem motoru. Motorové a pozemské zařízení by do sebe mělo pěkně zapadat. Dále přidejte centrální kolo do extrudované trubky. Centrální ozubené kolo bude mít velmi těsné uložení na extrudované trubce a bude muset být zatlučeno na místo.

Všimněte si, že je velmi obtížné vyjmout centrální ozubené kolo, jakmile je zatlučeno na místo, takže před pokračováním se ujistěte, že jste pod ním dostatečně umístili vše. Také byste chtěli ponechat malý prostor mezi ozubeným kolem a centrálním kolem, aby se navzájem nerušily.

Nyní jste připraveni přidat své pruty. Sluneční tyč přejde do extrudované trubice na základně a zemská tyč projde otvorem v zemském ozubeném kole. Opět se ujistěte, že nedochází k tření mezi rovnoběžnými částmi. Měsíční ozubené kolo je poté umístěno kolem zemské tyče, na zemské ozubené kolo. Měsíční tyč přejde do sekundárního otvoru na měsíčním zařízení. Doplňte své pruty příslušnými planetami a jste připraveni přejít k schématu zapojení.

Krok 5: Krok 5: Schéma obvodu

Hlavními částmi schématu jsou mikrokontrolér, napájecí zdroj, krokový motor a deska řidiče a zvukový senzor.

Zdroj napájení

Napájení je zajištěno 9V baterií, která se připojuje k mikrokontroléru.

Krokový motor a pohonná deska

Krokový motor je připojen k pinům 8, 9, 10 a 11 na mikrokontroléru. Tyto kolíky se používají k aktivaci cívek 1-4 krokového motoru. Jsou definovány jako výstupy v náčrtu.

Zvukový senzor

Zvukový senzor je připojen ke kolíku 4 na mikrokontroléru. Je definován jako vstup do skici.

Krok 6: Krok 6: Skica Arduino

Jak již bylo zmíněno dříve, kolíky 8 -11 jsou připojeny k desce pohonu (stínění) a aktivují cívky 1-4 krokového motoru. Zvukový senzor je připojen ke kolíku 4. Definoval jsem dobu zpoždění 8 ms, aby krokový motor poskytoval spolehlivou rychlost otáčení. V nastavení jsem definoval kolíky motoru jako výstupy a kolík zvukového senzoru jako vstup. Zvukový senzor je načten v hlavní smyčce pomocí stavových proměnných statusSensor. Když je detekován hluk, stavový senzor se nastaví na 1. Tím se motor začne otáčet dopředu o 300 kroků. K počítání kroků se používá smyčka while. Pokud je detekován nový zvuk, počítání se restartuje, což způsobí delší dobu točení motoru. Pokud není detekován zvuk, motor se zastaví po 300 krocích. Další informace naleznete v přiloženém videu.

Poznámka: Můžete nastavit libovolný počet kroků pro otáčení motoru. Zjistil jsem, že 300 kroků poskytne zhruba 30 sekund pohybu. Pokud chcete, aby planetárium běželo delší nebo kratší dobu, můžete počet kroků změnit.

Krok 7: Krok 7: Sestava skříně

Nyní zbývá jen vložit všechny součásti do skříně. Zjistil jsem, že to bylo nejsnadněji a nejefektivněji dosaženo pomocí pásků na suchý zip. Nejprve vyložte spodní část skříně háčkem (hrubá strana). Dále položte spodní část prkénka, mikrokontroléru, zvukového senzoru, motoru, stínění motoru a baterie smyčkou (měkká strana). Přidejte smyčku na horní část prkénka, aby motor držel na místě. Nyní můžete bezpečně umístit každou zbývající součást do skříně. Chcete -li připevnit základnu, nejprve vystřihněte dva kusy smyčky, které jsou o něco větší na délku a šířku než dlouhé strany základny. Každý proužek připevněte k dlouhé straně skříně umístěné takovým způsobem, který umožní úplné uzavření ozubeného kola krokového motoru a zemní ozubené kolo pěkně zapadne do otvoru, který byl vyříznut z víka skříně. Moje byly umístěny přibližně 1 od horní části skříně. Dále připevněte dva odpovídající háčky k dlouhým stranám základny. Nyní můžete základnu připevnit ke skříni. Rozhodl jsem se základnu vyvýšit tímto způsobem, abych poskytl prostor pro obvody vespod.

Vaše planetárium je nyní plně sestaveno a připraveno k použití! Ujistěte se, že je vaše baterie připojena k mikrokontroléru, přišroubujte šrouby k pouzdru a vydejte pěkný hluk. Měli byste vidět, jak se vaše planetárium začíná hýbat.

Poznámka: pro lepší detekci zvuku připojte zvukový senzor k jedné ze stěn skříně poblíž výřezu ve víku.

Krok 8: Závěrečné poznámky

Přestože se jednalo o jednoduchý projekt, znalosti, které jsem z něj získal, jsou neocenitelné. Naučil jsem se vše o 3D modelování, kódování mikrokontrolérů, úpravách videa, plánování projektů a mnoho dalšího. Také jsem získal mnohem větší respekt k produktovým designérům, protože je mnoho myšlenek a úsilí, které je třeba při navrhování něčeho a uvádění těchto návrhů v život. Mnoho pokusů a omylů a spousta řešení problémů. Bylo zábavné zapojit se do toho procesu.

Doufám, že se vám tento návod líbil!