Vytvorte okolité zobrazenie založené na vetre: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Jedná sa o projekt triedy, ktorý navrhli a vyrobili Trinh Le a Matt Arlauckas pre zariadenia HCIN 720: Prototyping Wearable a Internet of Things na Rochester Institute of Technology.

Cieľom tohto projektu je abstraktne vizualizovať smer a rýchlosť vetra v lokalitách spojených s tokenmi RFID. Tieto dva rozmery by boli užitočné pre každého, kto pilotuje člny, drony, draky, modelové rakety a podobne.

Displej by pozostával z ventilátora smerujúceho nahor, aby sa stuhy látky zvlnili a „tancovali“nad doskou stola. Živá stužka by ukazovala veľkosť rýchlosti vetra. Smer vetra by predstavoval indikátor pripojený k krokovému motoru v základni, ktorý by sa mohol otáčať o celých 360 °.

Krok 1: Materiály a nástroje

Bývanie

• 1/8”akrylové (PMMA) listy, vhodné na rezanie laserom
• 1/8”akrylové tyče (na vyplnenie škár)
• Fringy veci

Elektronické súčiastky

• Fotón častíc (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC sudový konektor (https://www.adafruit.com/product/373)
• Napájanie 12VDC 600mA s konektorom 2,1 mm (https://www.adafruit.com/product/798)
• Menič napájania DC-DC (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ALEBO obvod regulátora napätia 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• Doska čítačky RFR MFRC522 (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• Ovládač motora L293D Dual H-Bridge (https://www.adafruit.com/product/807)
• Krokový motor 12V (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120 mm ventilátor 12VDC (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN tranzistor (alebo podobný)
• Odpor 2 - 220 Ohm
• 1N4001 dióda
• 5 mm modrá LED dióda
• Nálepky Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Elektrické vedenie

• Polpenzia Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG drôt, pevný a splietaný
• 20 AWG, dvojvodičový vodič (na napájanie)
• Zásuvkový konektorový konektor (na pripojenie ventilátora a motora)
• 2 - 12 kolíkové stohovateľné lišty (pre fotón)
• Zásuvkový lištový kolík 1 - 1x3 0,1”(pre ventilátorový tranzistor)
• 1 - 1x8 0,1”konektor konektora s rozstupom a kontaktmi krimpovacej zásuvky (čítačka RFID)
• 1 - 1 x 2 0,1 -palcový konektor konektora rozstupu a kontakty krimpovacej zásuvky (ventilátor)
• 4 - 1 x 1 0,1 “konektor konektora s rozstupom a krimpovacími kontaktmi (krokový motor)
• 1-16-kolíková zásuvka DIP (pre mostík H)
• Malé nylonové zaväzovacie pásky (voliteľné)
• Zmršťovacia trubica (voliteľné)

Hardvér

• 2 - skrutky M3x6 mm (na montáž krokového motora)
• 4 - skrutky M3x35 mm (na montáž ventilátora)
• 8 - ploché podložky M3
• 4 - orechy M3

Nástroje

• Laserová rezačka
• 3D tlačiareň
• Spájkovacie nástroje
• Akrylové lepidlo (https://www.amazon.com/Acryl-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Ploché listy vlnitej lepenky (na montážny prípravok)

Krok 2: Údaje na reprezentáciu

Wind Display zobrazí zobrazenie smeru a rýchlosti vetra z miesta spojeného s tokenom označeným RFID. Tieto údaje budú zozbierané z WeatherUnderground API. Ak chcete používať toto API, vytvorte si účet na https://www.wunderground.com/weather/api a vyberte možnosť plánu, ktorá najlepšie vyhovuje vašim potrebám.

Krok 3: Konštrukcia displeja

Rezanie laserom

Podľa návodu na obsluhu laserovej rezačky, ktorú budete používať, pripravte zobrazené súbory Adobe Illustrator (nižšie) na rezanie. Možno budete musieť zmeniť usporiadanie predmetov v súboroch tak, aby zodpovedali veľkosti používanej laserovej rezačky.

Dosky laserom rezané z 1/8 akrylových (PMMA) plastových listov.

Montážny prípravok

Aby sme udržali pravidelný vonkajší uhol päťuholníka 116,6 °, navrhli sme rýchly prípravok (assembly_jig.ai), ktorý pomôže pri montáži dosiek.

1. Otvorte súbor assembly_jig.ai a odstrihnite niekoľko kusov z vlnitej lepenky.
2. Prilepte ich na stoh a uistite sa, že stoh zostane hranatý.

Uhlové plniace tyče

Pretože uhly nie sú navzájom ortogonálne, používame na vyplnenie medzery akrylové tyče 1/8 a poskytujeme väčšiu povrchovú plochu na lepenie. Predrezané dĺžky tyče je potrebné umiestniť medzi každú dosku, čím ponecháme trochu priestoru. na každom konci, kde sa rohy spájajú.

Zostavenie základne

Začnite základňou s veľkým otvorom pre ventilátor a prilepte kúsok akrylovej tyče na každý z piatich okrajov.

Umiestnite tento kus ventilátora na jeden šikmý nosník montážneho prípravku a položte bočný diel základne na opačnú šikmú stranu.

Opatrne naneste lepidlo na spoj a počkajte, kým sa vytvrdne.

Pokračujte v práci okolo ostatných strán základne a uistite sa, že pripevníte kúsok plniacej tyče kdekoľvek, kde sa stretnú dve platne.

Zostavenie DeckGlue dvoch montážnych kotúčov krokového motora zozadu k sebe, pričom dbajte na to, aby ste zarovnali otvory. Po nastavení opatrne pomocou závitníka prevlečte dva malé otvory pre skrutky M3. Teraz to prilepte do stredu palubnej dosky a uistite sa, že je zarovnaný stredový otvor.

Pripojte krokový motor pomocou dvoch skrutiek M3x6 mm.

Zostavenie vrcholu

Horná časť je zostavená rovnakým spôsobom ako spodná časť, ale iba so štyrmi doskami. Necháte medzeru, v ktorej sa môže nachádzať piaty tanier. Nezabudnite použiť akrylovú tyč na nalepenie vrchných dosiek.

Krok 4: Elektronika

Tento projekt je možné rýchlo zostaviť pomocou prepojovacej lišty a prepojovacích káblov. Postupujte podľa vyššie uvedeného diagramu.

Pre odhodlanejšie postavených, potom je načase vybuchnúť tie šialené spájkovacie schopnosti.

Máte šialené spájkovacie schopnosti, však? Ak nie, tu je niekoľko odkazov, ktoré vám pomôžu napraviť…

• Pokyny: Ako spájkovať
• Sprievodca Adafruitom na vynikajúce spájkovanie

Pomocou polpenzie Adafruit Perma-proto rozložte komponenty podľa vyššie uvedeného Fritzingovho diagramu. Použitie zásuviek pre integrované obvody a tranzistor umožňuje rýchlu a jednoduchú výmenu, ak náhodou vypustíte akýkoľvek magický dym (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Spájkujte kolíky/zásuvky hlavičky k doske, aby ste pomohli pripojiť odľahlé komponenty (krokový motor a ventilátor) a uľahčiť ich výmenu (pozri „Magic Smoke“vyššie). Najprv spájkujte napájací a uzemňovací vodič a snažte sa ich udržať čo najkratšie a najpresnejšie. Pripojte napájací konektor DC na jeden koniec dĺžky dvojvodičového drôtu 20AWG a druhý koniec na horné napájacie koľajnice (doska orientovaná so záhlavím Photon vľavo).

Spájkujte vodiče na pripojenie obvodov. V niektorých prípadoch je jednoduchšie viesť káble na spodnej strane dosky. V prípade čítačky RFID umožňujú stohovateľné hlavičky fotónu dostatok priestoru na vytváranie spojení pod fotónom. Ukončite káble RFID konektorom záhlavia 1x8 a pripojte ho k záhlaviu čítačky RFID.

Krok 5: Nainštalujte elektroniku

Akonáhle je základňa prilepená, nainštalujte ventilátor do základne pomocou štyroch skrutiek, podložiek a matíc M3x35.

Pripevnite hlavnú dosku k vnútornej strane zadnej dosky (doska s obdĺžnikovým výrezom pre sudový zdvihák DC) pomocou montážnej pásky s penovým podkladom.

Vložte sudový zdvihák DC do obdĺžnikového otvoru a cementujte na mieste pomocou akrylového lepidla.

Pripojte dosku čítačky RFID ku konektoru a pripevnite ju kdekoľvek, kde je to vhodné, pomocou montážnej pásky s penovým podkladom. Je v poriadku, ak je zadná strana dosky otočená k vonkajšej strane displeja, anténa stále zachytí signál RFID. Zaistite modrú diódu LED nablízku.

Pripojte ventilátor a krokový motor k základnej doske.

Krok 6: Programovanie

Začínate s fotónom častíc?

Tento projekt bude používať Parthole Webhooks na zber údajov o vetre. Tu je v skratke tento proces.

1. Zariadenie čaká na skenovanie tokenu.
2. Pri skenovaní tokenu sa uloží jedinečný identifikátor tokenu.
3. Zariadenie potom zverejní tento identifikátor tokenu na Particle.io.
4. Po prijatí týchto údajov Particle.io odošle údaje na našu stránku API prostredníctvom integrácie webhooku.
5. Stránka API dostane identifikátor tokenu a vyhľadá mesto a štát, ktorý je s ním spojený, z poľa Miesta.
6. Stránka API potom uskutoční AP volanie na WeatherUnderground (WU) pomocou informácií o polohe.
7. Rozhranie WU API vracia na stránku API objekt JSON s úplnými aktuálnymi poveternostnými podmienkami pre dané umiestnenie.
8. Stránka API analyzuje tieto informácie, extrahuje a prevádza smer vetra a rýchlosť vetra a vracia ich do zariadenia ako objekt JSON.
9. Zariadenie analyzuje objekt JSON a ukladá smer a rýchlosť vetra, ktoré sa majú použiť na ovládanie krokového motora a ventilátora.

Firmvér

Vytvorte nový projekt Photon s názvom „wind_display“a prepíšte hlavný súbor kódom wind_display.ino (nižšie).

Ďalej vo svojom projekte nájdite a nainštalujte nasledujúce knižnice:

• Knižnica MFRC522 - v0.1.4 RFID pre časticové zariadenia
• SparkJSON - v0.0.2 knižnica JSON Ported from @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Knižnica krokových motorov pre Arduino

Zostavte projekt a stiahnite si ho do svojho fotónu.

Stránka API

Ak chcete používať stránku API, musíte ju nahrať na webový server s podporou PHP. K dispozícii je mnoho bezplatných možností webhostingu PHP.

Stiahnite si súbor getWindData.txt a zmeňte príponu súboru na.php. Otvorte požadovaný editor a vykonajte nasledujúce zmeny:

Pridajte si ID jadra fotónu:

// Pridajte core_id pre fotóny, ktorým chcete povoliť používanie tohto API $ allowCores = array ('Your CoreID goes here');

Pridajte svoj kľúč API WeatherUnderground:

// Kľúč API WeatherUnderground $ wu_apikey = "Váš kľúč WU API";

V tejto chvíli si nerobte starosti s nastavením tokenov/umiestnení. Postaráme sa o to, keď bude všetko nastavené.

Uložte a nahrajte súbor na webový server. Zaznamenajte aktívnu adresu URL stránky API.

Časticový webhook

Prihláste sa do konzoly Particle a kliknite na ikonu Integrácie na ľavej strane.

1. Kliknite na „Nová integrácia“a potom na „Webhook“.
2. Nastavte názov udalosti na „wind_display“.
3. Nastavte adresu URL na aktuálnu adresu URL stránky API.
4. Kliknite na položku „Vytvoriť webhook“.

Získajte ID tokenov RFID a upravte stránku API

Keď je fotón zapojený do počítača cez USB a odpojený od externého zdroja napájania, otvorte okno terminálu a spustite sériový monitor častíc.

1. Naskenujte štítok RFID a zapíšte si 8-znakové ID tokenu, ktoré sa zobrazuje na sériovom monitore.
2. Opakujte pre všetky ďalšie značky, ktoré chcete použiť.

Teraz sa vráťte na stránku getWindData.php a nájdite sekciu poľa Miesta:

// Pole umiestnení // Nahradiť „TokenID n“naskenovaným ID tokenu // Nahradiť „Cityn“mestom spojeným s ID tokenu // Nahradiť „Sn“stavom s dvoma znakmi spojeným s mestom $ locations = array („TokenID 1“=> pole ("mesto" => "Mesto1", "štát" => "S1"), "TokenID 2" => pole ("mesto" => "Mesto2", "štát" => "S2"), "TokenID 3" => pole ("mesto" => "Mesto3", "štát" => "S3"));

Nahraďte každý identifikátor tokenu ID tokenu vašich značiek a každý z nich priraďte k mestu a štátu, z ktorého chcete získať informácie o vetre.

Uložte súbor a nahrajte ho na svoj webový server.

Krok 7: Použite to

1. Ukážte ho kdekoľvek chcete.
2. Nastavte veternú lopatku tak, aby smerovala na sever.
3. Pripojte napájanie.
4. Umiestnite token do blízkosti čítačky RFID a počkajte, kým nezačne blikať modrá dióda LED.

Krok 8: Ďalšie nápady

Tu je niekoľko nápadov na predĺženie projektu!