Zvukovo aktivované planetárium: 8 krokov (s obrázkami)

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

Tento pokyn bol vytvorený ako splnenie projektovej požiadavky Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

Toto je moje zvukovo aktivované planetárium. Základnou funkciou planetária je aktivácia za prítomnosti hlasného zvuku, ako je tlieskanie, a obnovenie obežnej dráhy Mesiaca a Zeme okolo Slnka. Jedná sa o zábavný a jednoduchý projekt, ktorý je možné ľahko obnoviť a bude z neho pekný dekoratívny a interaktívny kus na zobrazenie.

V tomto návode vysvetlím, ako znovu vytvoriť toto planetárium, a to prediskutovaním prevodového systému, všeobecného nastavenia a riadiaceho systému.

Krok 1: Krok 1: Diely a nástroje

Časti

• 1 kryt DC -47P DC pre ťažkú elektroniku - 9,58 dolárov
• Drevená bábická hlava od ArtMinds®, 2,5 palca - 2,49 dolárov
• Drevená bábická hlava od ArtMinds®, 2,25 palca - 1,89 dolára
• 3/8 "priemer 6061 hliníková guľatá tyč s dĺžkou 24" T6511, extrudovaný priemer 0,375 palca - 7,20 dolárov

Elektronika

• 4-fázový krokový motor DC 5V 28BYJ-48 s doskou testovacieho modulu ovládača ULN2003-1,79 dolára
• Modul zvukového senzora - 1,50 dolára
• Vývojová doska UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 pre kábel Arduino + USB - 7,58 dolárov
• Mini breadboard - 5,69 dolárov
• 4-kolíkový kábel female-female-3,84 dolárov
• Prepojovací drôt na chlebovník 75 ks - 4,99 dolárov

Nástroje a zásoby

• 3D tlačiareň
• Meracia páska
• 3/8 "guľkové ložisko
• 5 -minútový epoxid
• Špáradlo alebo jednorazové miešadlo
• Jednorazový podnos
• Kladivo
• Vŕtačka
• 4 "dierová píla
• Pásová píla
• Plochý a zakrivený ručný pilník
• Akrylové farby a štetce: tmavo modrá, tmavozelená, biela, žltá

Softvér

Budete potrebovať buď Arduino IDE, alebo samostatné verzie AVR-GCC a AVRDude

Krok 2: Krok 2: Vytvorenie prevodového systému

Tu 3D 3D tlačiareň vstupuje do hry. Budete si musieť stiahnuť priložené súbory STL na 3D tlač prevodu a základne, ktorá udrží prevody a tyče na svojom mieste. Konštrukcia planetária pozostáva zo 4 prevodových stupňov: motorové ozubené koleso (hnacie ozubené koleso), pozemské ozubené koleso (poháňané ozubené koleso), malý centrálny prevodový stupeň a mesačný prevodový stupeň. Motorové zariadenie bude pripevnené k krokovému motoru a bude poháňať zemské koleso. Zariadenie Moon bude na vrchole zariadenia Earth a bude mať v strede tyč, ktorá bude prechádzať zariadením Earth. To spôsobí, že sa mesačný prevodový stupeň bude otáčať tak, ako sa otáča zemský. Stredový prevodový stupeň slúži na držanie mesačného prevodu na mieste a obieha v strede ozubeného kolesa Zeme. Tyčinka na Mesiac bude prechádzať mesačným výstrojom, ktorý umožní Mesiacu cestovať po Zemi, zatiaľ čo Zem aj Mesiac obiehajú okolo Slnka. Aby som ušetril čas pri tlači, použil som na základňu výplň 5%. Vďaka tejto nízkej výplni bola základňa veľmi ľahká, čo bolo prospešné.

Krok 3: Krok 3: Prípravná práca

Príprava tyče

Keď bude všetko vytlačené, budeme musieť urobiť niekoľko prípravných prác, aby boli naše planéty, prúty a puzdro pripravené na inštaláciu. Najprv budeme musieť pásovou pílou rozrezať tyč na tri časti. Jedna by mala mať 5 palcov, jedna 3 palce a posledná má 1,5 palca.

Príprava planéty

Hlavy bábik a guľkové ložiská použijeme na vytvorenie Zeme, Slnka a Mesiaca. Hlava 1,5 "bude použitá pre Slnko, hlava 1,25" pre Zem a guľkové ložisko pre Mesiac. Najprv chcete vyvŕtať otvory do plochého dna hlavičiek bábik pomocou vrtáka 3/8 ". To vám umožní pripevniť planéty k tyčiam. Teraz prichádza zábavná časť, maľovanie! Podľa toho, akú farbu použijete, Možno budete musieť použiť niekoľko vrstiev, aby ste získali žiarivú farbu, najmä pri maľovaní Slnka a Mesiaca. Pamätajte si, že je lepšie naniesť niekoľko tenkých vrstiev, ako je to na jednu veľmi hrubú vrstvu. Hrubá vrstva pravdepodobne spôsobí odkvapkávanie a trvať dlho, kým schne. Predtým, než budete pokračovať, nechajte každú tenkú vrstvu úplne vyschnúť. Zem bola namaľovaná voľnou rukou. Akonáhle je Mesiac úplne suchý, pomocou epoxidu ho pripevnite k tyči.

Príloha prílohy č

Musíme vyrezať otvor vo veku krytu, aby sa prúty mohli voľne pohybovať. Na to budete potrebovať 4 -palcovú pílu pripevnenú k vŕtačke. Pamätajte na to, že otvor je potrebné odsadiť od stredu, aby poskytol priestor pre krokový motor a prevodovku. Na základe referenčného základu určte, kam vyrežte otvor a uistite sa, že je zarovnaný s okrajmi krytu.

Teraz, keď sú vaše planéty, tyče a puzdro pripravené, ste pripravení začať skladať!

Krok 4: Krok 4: Hlavné zhromaždenie

Začnite umiestnením krokového motora do určeného otvoru v základni. Dbajte na to, aby ste drôty zastrčili tak, aby prechádzali dole po základni a von. Potom umiestnite ozubené koleso Zeme na extrudovanú rúrku na základni. Chcete umiestniť pozemské ozubené koleso tak, aby plávalo tesne nad základňou a nebude sa oň trieť pri otáčaní. Teraz umiestnite ozubené koleso motora na krokový motor tak, aby stred prevodu prechádzal hriadeľom motora. Motorové a zemné prevody by mali do seba pekne zapadať. Potom do extrudovanej rúrky pridajte centrálny prevod. Centrálny prevod bude veľmi tesne priliehať na extrudovanú rúrku a bude potrebné ho zatĺcť na miesto.

Všimnite si toho, že je veľmi ťažké odstrániť centrálny prevodový stupeň, keď je zatlčaný na miesto, takže pred pokračovaním sa uistite, že ste pod ním správne umiestnili všetko. Tiež by ste chceli nechať malý priestor medzi ozubeným kolesom Zeme a centrálnym prevodom, aby sa navzájom nerušili.

Teraz ste pripravení pridať svoje prúty. Slnečná tyč prejde do extrudovanej trubice na základni a zemská tyč prejde otvorom v zemskom prevode. Opäť sa uistite, že medzi rovnobežnými časťami nedochádza k treniu. Moonové ozubené koleso je potom umiestnené okolo zemskej tyče, na vrchol pozemského zariadenia. Moon tyč prejde do sekundárneho otvoru na zariadení Moon. Doplňte svoje prúty príslušnými planétami a ste pripravení prejsť na schému zapojenia.

Krok 5: Krok 5: Schéma obvodu

Hlavnými časťami schémy sú mikrokontrolér, napájací zdroj, krokový motor a doska vodiča a zvukový senzor.

Zdroj

Energiu dodáva 9V batéria, ktorá sa pripája k mikrokontroléru.

Krokový motor a doska pohonu

Krokový motor je pripojený k pinom 8, 9, 10 a 11 na mikrokontroléri. Tieto kolíky sa používajú na aktiváciu cievok 1-4 krokového motora. Sú definované ako výstupy v náčrte.

Zvukový senzor

Zvukový senzor je pripevnený k pinu 4 na mikrokontroléri. Je definovaný ako vstup do náčrtu.

Krok 6: Krok 6: Skica Arduino

Ako bolo uvedené vyššie, kolíky 8 -11 sú pripojené k doske pohonu (štít) a aktivujú cievky 1-4 krokového motora. Zvukový senzor je pripojený na kolík 4. Definoval som čas oneskorenia 8 ms, aby som poskytol spoľahlivú rýchlosť otáčania krokovým motorom. V nastavení som definoval kolíky motora ako výstupy a kolík zvukového senzora ako vstup. Zvukový senzor je načítaný v hlavnej slučke pomocou názvov stavových premenných statusSensor. Keď je detekovaný hluk, stavový snímač sa nastaví na 1. Tým sa motor začne otáčať dopredu o 300 krokov. Na počítanie krokov sa používa slučka while. Ak sa zistí nový zvuk, počítadlo sa reštartuje, čo spôsobí, že sa motor dlhší čas točí. Ak nie je detekovaný zvuk, motor sa zastaví po 300 krokoch. Viac informácií nájdete v priloženom videu.

Poznámka: Môžete nastaviť ľubovoľný počet krokov, počas ktorých sa motor otáča. Zistil som, že 300 krokov poskytne asi 30 sekúnd pohybu. Ak chcete, aby planetárium bežalo dlhšie alebo kratšie, pokojne zmeňte počet krokov.

Krok 7: Krok 7: Zostava krytu

Teraz zostáva len vložiť všetky komponenty do krytu. Zistil som, že to bolo najľahšie a najefektívnejšie dosiahnuť pomocou pásikov na suchý zips. Najprv zarovnajte spodok krytu s háčikom (hrubá strana). Ďalej položte spodnú časť dosky, mikrokontrolér, zvukový senzor, motor, štít motora a batériu na slučku (mäkká strana). Na vrchnú stranu dosky pridajte očko, aby motor držal na svojom mieste. Teraz môžete bezpečne uložiť všetky zostávajúce komponenty do krytu. Ak chcete pripevniť základňu, najskôr vystrihnite dva kusy slučky, ktoré majú o niečo väčšiu dĺžku a šírku ako dlhé strany základne. Každý pás pripevnite k dlhej strane krytu umiestnenej takým spôsobom, ktorý umožní úplné uzavretie ozubeného kolieska krokového motora a uzemňovacie koleso pekne zapadne do otvoru, ktorý bol vyrezaný z veka krytu. Moje boli umiestnené približne 1 od hornej časti krytu. Ďalej pripevnite dva zodpovedajúce háčiky k dlhým stranám základne. Teraz môžete základňu pripevniť k krytu. Rozhodol som sa zdvihnúť základňu týmto spôsobom, aby som poskytol priestor pre obvody pod ním.

Vaše planetárium je teraz kompletne zmontované a pripravené na použitie! Uistite sa, že je vaša batéria pripojená k mikrokontroléru, zaskrutkujte skrutky do krytu a vydávajte príjemný hluk. Mali by ste vidieť, ako sa vaše planetárium začne hýbať.

Poznámka: kvôli lepšej detekcii zvuku pripojte zvukový senzor k jednej zo stien krytu v blízkosti výrezu vo veku.

Krok 8: Záverečné poznámky

Napriek tomu, že išlo o jednoduchý projekt, znalosti, ktoré som z neho získal, sú neoceniteľné. Naučil som sa všetko o 3D modelovaní, kódovaní mikrokontrolérov, úprave videa, plánovaní projektu a oveľa viac. Tiež som získal oveľa väčšiu úctu k produktovým dizajnérom, pretože pri navrhovaní niečoho a pri uvádzaní týchto návrhov do života je veľa myšlienok a úsilia. Veľa pokusov a omylov a veľa riešení problémov. Bolo zábavné zapojiť sa do tohto procesu.

Dúfam, že sa vám tento návod páčil!