Diorama vodného cyklu Arduino: 8 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Vytvoríme diorámu predstavujúcu kolobeh vody s použitím Arduina a niektorých motorov, ktoré dodajú pohyb a osvetlenie. Má to školský pocit - pretože je to vlastne školský projekt!

Scenár prezentácie je nasledujúci:

Slnko vychádza ráno [Jeden servomotor pohybuje slnkom].

Voda sa z mora odparuje [Jeden krokový motor zdvíha "odparovací list"]

Na oblohe sa tvoria oblaky [Jeden krokový motor znižuje oblaky bavlny]

Padá dážď [Jeden krokový motor znižuje „dažďovú plachtu“]

Svetlá (LED APA106) medzitým menia farbu a označujú východ slnka, zamračenú oblohu a blesky počas dažďa.

Materiály:

1. Arduino Uno
2. 5V krokové motory a ovládače (x3)
3. Servomotor (x1)
4. LED diódy APA106 (x5)
5. Kovová rúrka
6. Skrutky a skrutky
7. Papiere, tyl, bavlna
8. Horúca lepiaca pištoľ

Takže ideme!

Krok 1: Zostavte krabicu

Postavili sme drevenú škatuľu, ale môžete použiť aj kartón. Rozmery boxu sú 40 cm vpredu, 25 cm hĺbka, 30 cm výška.

Dali sme šikovné veko so závesmi, aby sa zdvihnutím nahor ľahšie pracovalo. Zadnú stenu tiež veľmi nepotrebujeme, takže to môžete preskočiť a použiť na oblohu modrý papier, ako je znázornené na fotografii.

Krok 2: Pripojte motory

Krokové motory pripevníme k hornej časti škatule tak, aby sa otáčali a obaľovali náš dažďový tyl, odparovací tyl a oblaky.

Najprv musíme vyvŕtať otvory.

Pomocou papiera vytvorte masku motora, ako je znázornené na fotografii. To vám umožní správne označiť otvory [fotografia]. Vŕtajte a potom pripevnite motor skrutkami a skrutkami.

Krok 3: Pripojte osi

Na osi používame medenú vodovodnú rúrku. Zmerajte vzdialenosť s prihliadnutím na hĺbku motora, odčítajte ešte jeden cm a nakrájajte 3 kusy.

Hriadeľ motora použite ako formu a pomocou klieští zatlačte na jeden koniec trubice.

Potom použite skrutku ako formu a to isté urobte na druhom konci trubice.

Vyvŕtajte otvor na druhej stene oproti hriadeľu motora (zmerajte vzdialenosti). Zaistite os medzi hriadeľom motora a skrutkou cez otvor. Na zaistenie skrutky použite jednu alebo dve skrutky a kovový krúžok umožní plynulejšie otáčanie osi, ako je znázornené na fotografii.

Krok 4: Zaistite servomotor

Na pripevnenie servomotora k podlahe použite nejaký modrý tac pod ním a kovový pás so skrutkami hore. Toto bude použité na vychádzanie slnka, ako je znázornené na fotografii.

Uistite sa, že ho pripevňujete správnym smerom. (Ak to urobíte zle, nie je to veľký problém, stačí to upraviť v kóde arduino.)

Slamkou a lepidlom namontujte slnko na hriadeľ motora.

Krok 5: Pripojte elektroniku, motory, diódy LED

Arduino Uno má 14 digitálnych pinov. Potrebujeme 4 piny pre každý ovládač krokového motora, plus jeden kolík pre servomotor a jeden kolík pre diódy LED.

Základné spojenie môžete vidieť na schéme. K ovládaču sú pripojené 4 digitálne piny. Pre ovládač (a motor) budete potrebovať samostatný zdroj energie, pretože motory odoberajú dosť energie a ak ich budete napájať z Arduina, budete mať problémy. Môžete použiť USB nabíjačku a kábel, prerušiť ich, na napájanie motora použiť +5V a GND. Budete tiež musieť pripojiť GND z dosky Arduino k GND z externého zdroja napájania, ako je znázornené na schéme. Pripojenia:

Kolík 0, 1, 2, 3: Motor 2

Kolíky 4, 5, 6, 7: Motor 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Všimnite si, že pre servomotor ukladáme PIN 9: v niektorých doskách Arduino môžu servo poháňať iba kolíky 9 a 10.

Pripojenie servomotora je celkom štandardné. Na ovládanie použite Digital Pin 9. Na napájanie serva použite externý zdroj energie, rovnaký ako pre krokové motory, (tj. Nie ako schéma, kde sa energia odoberá z dosky Arduino.)

Dizajn APA106 LED nám umožňuje individuálne ovládať niekoľko LED diód iba jedným kolíkom. Budeme používať Digital Pin 13 (ktorý je tiež pripojený k vstavanej LED na doske Arduino). Základné spojenie je možné vidieť na schéme. APA106 má štyri kolíky. Dva stredné kolíky sú na +5V a GND. Potom pripojíme DATA IN prvých LED diód na pin 13, ich DATA OUT k druhým LED DATA IN, atď. Každá nasledujúca LED vezme svoj DATA IN signál z DATA OUT predchádzajúceho. DATA OUT posledných LED diód môžete nechať nezapojené.

Potom, čo urobíte dekoráciu, možno budete chcieť zaistiť LED diódy na puzdre, aby ste mohli lepšie kontrolovať osvetlenie. Prípadne ich môžete zaistiť nie, pomocou horúceho lepidla, a potom nainštalovať ozdoby.

Krok 6: Kód Arduino

Tu je popis toho, čo kód robí.

Východ slnka: Servomotor ide z 10 na 50 stupňov, rýchlosť 2 stupne/s, pričom osvetlenie sa zmení z červeného (svitania) na biele (poludnie).

Vaporizácia: Krokový motor navíja os, kde je pripevnený tyl „pár“, a tým ho zvyšuje. V závislosti od vašich rozmerov bude možno potrebné upraviť počet závitov.

Mraky: Krokový motor odvíja os, aby odhalil mraky. Farby scény sa zmenia na „daždivé“prostredie.

Dážď: Krokový motor odvíja os dažďového tylu. Máme náhodné záblesky, kde sa farba na chvíľu zmení na bielu - a potom opäť na „daždivú“.

Reset systému: Svetlá sú vypnuté a potom motory navinú osi, aby bol systém pripravený na ďalšiu iteráciu, keď je znova zapojený.

Všimnite si toho, že sme sa rozhodli mať len jeden beh a potom reset, aby sme minimalizovali šancu, že niekto zastaví činnosť systému v strede akcie. V takom prípade by sme mali tyly napoly navinuté na osiach, aby systém nefungoval správne.

Pred pridaním dekorácií sa trochu pohnite s kódom. Úpravy doladenia vykonáte neskôr.

Krok 7: Vyrobte a pripevnite dekorácie a LED diódy

Rozhodli sme sa pre 2,5D reprezentáciu krajiny. Skladá sa zo 4 vrstiev krajiny, jednej za druhou. Na zadnej strane je tiež obloha. Medzi oblohou a zadnou vrstvou, tá s horami, je miesto, kde sa nachádza slnko, pripevnené k servomotoru.

Dažďové a odparovacie tyly sú zložené a skryté medzi ostatnými vrstvami, keď sú dole. Sú pripevnené k osiam vyššie pomocou závitu.

Oblaky sú malé vatové tampóny (ktoré sa hodia na odlíčenie), ktoré sú pripevnené nezávisle na osi mraku niťou. Niť omotáte na os a rozbalením ju spustia mraky.

LED diódy sú spojené v reťazci a prilepené medzi vrstvy, najskôr LED na zadnej strane, aby sa neskôr pripojil k doske Arduino.

Na dážď sme nastrihali malé kúsky papiera v tvare kvapky a nalepili sme na tyl. Na obrázku vidíte, že lepíme nejakú váhu, napr. malé oriešky, za kvapky vody (a kovové krúžky za „pary“), takže tyl je namiesto vznášania sa v strede stiahnutý gravitáciou. Horná a dolná časť tylu je omotaná okolo ceruzky paličky, a to aj kvôli hmotnosti. Tento posledný „dotyk“dáva dioráme „detskú“poznámku (toto malo vyzerať ako detský projekt). Môžete použiť aj niečo iné, neviditeľnejšie, na pridanie váhy tylu, ak chcete.

Krok 8: Pripojte Arduino a namontujte ho na dosku

Na Arduino musíte pripojiť ovládače motora, servomotor, LED diódy. Kolíky sú uvedené v kóde.

Dosky Arduino a dosky vodiča motora môžete na puzdre kopírovať pomocou horúceho lepidla a skryť ich za papierové hory. Na napájanie motorov z externého zdroja použite malú dosku. Napájacie káble pre arduino a motory pôjdu zozadu.

Vykonajte jemné doladenie kódu a môžete začať!

Bavte sa!