„Covid“saugos šalmas 1 dalis: „Tinkercad“grandinių įvadas!: 20 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Tinkercad projektai »

Labas drauge!

Šioje dviejų dalių serijoje išmoksime naudotis „Tinkercad's Circuits“- linksma, galinga ir edukacinė priemonė, skirta sužinoti, kaip veikia grandinės! Vienas iš geriausių mokymosi būdų yra tai padaryti. Taigi, pirmiausia suprojektuosime savo projektą: „Covid“apsauginio šalmo grandinę!

Mūsų tikslas yra sukurti šalmą, kuris jus įspėtų, kai žmogus artėja. Tokiu būdu galite apsisaugoti nuo „Covid“pasitraukdami, kad išlaikytumėte atstumą tarp jūsų ir to asmens.

Pasibaigus šiam projektui, turėsite pagrindinį supratimą, kaip kurti grandines ir programuoti naudojant „Tinkercad“. Nors tai gali atrodyti sunku, nesijaudinkite! Aš būsiu čia, kad padėtų jums visą procesą - tiesiog mokykitės ir mėgaukitės!

Priedai:

Viskas, ko jums reikia, yra „Tinkercad“paskyra! Neturite jos? Registruokitės nemokamai www.tinkercad.com

1 veiksmas: atidarykite „Tinkercad“

Prisijunkite prie „Tinkercad“(arba užsiregistruokite, jei dar to nepadarėte).

Prisijungę prie prietaisų skydelio, eikite į kairę šoninę juostą ir pasirinkite „Grandinės“.

Po to pasirinkite „Sukurti naują grandinę“(pažymėta oranžine spalva). Čia mes turime laisvę būti kūrybingiems ir kurti bet kokias norimas grandines. Taip pat galite tiksliai imituoti savo grandines, kad pamatytumėte, kaip jos veiktų realiame pasaulyje, prieš jas sukurdami realiame gyvenime!

Dabar mes pasiruošę pradėti!

2 žingsnis: pavadinkite savo projektą

Kai paspausite „Sukurti naują grandinę“, būsite pasveikinti su šia tuščia darbo vieta.

Pirmiausia - visi mūsų projektai bus išsaugoti mūsų prietaisų skydelyje (iš ankstesnio veiksmo), todėl svarbu, kad pavadintume savo projektus, kad galėtume juos prisiminti ir rasti vėliau!

Jei pažvelgsite į viršutinį kairįjį kampą, jums bus sukurtas įdomus atsitiktinis pavadinimas. Galite spustelėti jį ir pakeisti tą pavadinimą savo pavadinimu. Čia aš pavadinau jį „Covid“saugos šalmu “.

3 žingsnis: pridėkite „Micro: bit“

Mes pradėsime savo projektą pridėdami „micro: bit“.

„Micro: bit“yra mažas kompiuteris, kuriame galite išmokti programuoti. Jame yra daugybė puikių funkcijų, tokių kaip LED žibintai, kompasas ir pritaikomi mygtukai!

Šis mikro: bitas apdoros visą informaciją iš mūsų jutiklių (kuriuos vėliau pridėsime). „Micro: bit“taip pat suteiks mums tokią informaciją mums suprantamu būdu.

Norėdami tai pridėti prie savo darbo vietos, naudosime šoninę juostą dešinėje. Čia rasite visą krūvą komponentų, kuriuos galite naudoti. Kol kas ignoruokime visa kita ir ieškokime „microbit“.

Pasirinkite „micro: bit“ir nuneškite jį į darbo vietą.

4 žingsnis: pridėkite jutiklį

Dabar, kai turime „micro: bit“, pridėkime jutiklį. Pridėsime kažką, vadinamą PIR jutikliu, kuris yra trumpas pasyvaus infraraudonųjų spindulių jutiklio atžvilgiu.

PIR gali aptikti infraraudonąją spinduliuotę arba šilumą. Kadangi žmonės skleidžia šilumą, tačiau tokie daiktai kaip sienos, vandens buteliai ir lapai to nedaro, šis jutiklis gali būti naudojamas aptikti, kai žmonės yra netoliese.

Paprastai jis gali „matyti“iki 5 metrų (16 pėdų) atstumu, o tai yra gerai, nes tai leis mums gauti išankstinį įspėjimą, kai žmonės artėja, ir leis mums reaguoti, kol jie nepasieks 2 m (6 pėdų) socialinio atsiribojimo gairių.

5 žingsnis: supraskite komponentus

Dabar, kai turime dvi dalis, kaip jas sujungti, kad „micro: bit“galėtų bendrauti su PIR jutikliu?

„Tinkercad“tai gana paprasta. Galite pamatyti, kad PIR jutiklio apačioje yra 3 kaiščiai.

1. Užvedę pelės žymeklį ant jų pamatysite, kad pirmasis smeigtukas yra „Signalo“smeigtukas, o tai reiškia, kad aptikus žmogų tai duos signalą.
2. Antrasis kaištis yra „Maitinimas“, prie kurio prijungiame elektros šaltinį, kad įjungtume PIR jutiklį.
3. Trečiasis kaištis yra „Žemė“, kur visa „panaudota“elektra išeis iš PIR jutiklio.

Galite pastebėti, kad „micro: bit“apačioje taip pat yra 5 taškai, prie kurių galima prijungti laidus. Užveskite pelės žymeklį virš jų.

1. Pirmieji 3 taškai pažymėti P0, P1 ir P2. Šiuos taškus galima pritaikyti ir jie gali priimti signalus (įvestis) arba išmesti signalus (išvestis). Šiuos taškus galime naudoti įvairiais būdais, nes juos labai galima pritaikyti! Daugiau apie tai vėliau…
2. 3 V taškas yra 3 voltų elektros šaltinis. Prisiminkite, kad mūsų PIR jutikliui reikia elektros šaltinio? Na, mes galime gauti tą elektros energiją iš „micro: bit“3 V taško!
3. GND taškas yra trumpas „žemė“, į kurią elektra gali „išeiti“atlikusi savo darbą. Čia galima prijungti PIR jutiklio įžeminimo kaištį.

6 veiksmas: komponentų prijungimas

Norėdami prijungti kaiščius, pirmiausia spustelėkite vieną žymeklį su žymekliu. Tada spustelėkite kitą kaištį (prie kurio norite prijungti pirmąjį kaištį). Pamatysite, kad susidarė viela! Jei norite, galite spustelėti laidą, kad pakeistumėte jo spalvą. Arba galite jį ištrinti ir bandyti dar kartą, jei jis atrodo netvarkingas. Pabandykite švariai nutiesti laidus, kad vėliau galėtumėte atsekti, kur yra kiekvienas laidas!

Prijungę laidus, patikrinkite, ar jis atitinka tai, ką turiu. Jei taip, puiku! Jei ne, nesijaudinkite! Ištrinkite laidus ir bandykite dar kartą.

Tikriausiai galite įsivaizduoti, kas vyksta dabar. Tai paprasta kilpa:

1. Elektra palieka mikro: bitą →
2. → per „maitinimo“kaištį įeina į PIR jutiklį →
3. → ar veikia kai kurie PIR jutikliai →
4. → palieka PIR jutiklį per „įžeminimo“arba „signalinį“kaištį →
5. → pereina prie „micro: bit“„Ground“arba „P0“kaiščio

7 žingsnis: mūsų grandinės modeliavimas (1 dalis)

Kai kuriame tinklus „Tinkercad“, taip pat galime juos imituoti.

Tokiu būdu mes galime eksperimentuoti, kad pamatytume, kaip mūsų grandinės komponentai gali reaguoti realiame pasaulyje, o tai gali padėti planuoti ir kurti grandines, nereikalaujant „bandymų ir klaidų“ir išleidžiant laiko bei pinigų tam, kas gali neveikti!

Norėdami imituoti mūsų grandinę, paspauskite mygtuką „Pradėti modeliavimą“, esantį viršutiniame dešiniajame kampe …

8 žingsnis: mūsų grandinės modeliavimas (2 dalis)

Vykdant simuliaciją, galime sąveikauti su savo grandine.

Spustelėkite PIR jutiklį. Pasirodys kamuolys. Įsivaizduokite, kad šis kamuolys yra žmogus. Galite spustelėti ir perkelti tą žmogų.

Galite pastebėti, kad kai perkeliate kamuolį į raudoną zoną šalia PIR jutiklio, jutiklis užsidega. Jei tai tiesa, viską suvedėte teisingai! Kai perkeliate kamuolį iš PIR aptikimo zonos, jutiklis nustoja šviesti. Žaisk su juo!

Taip pat galite pastebėti, kad kai kamuolys yra aptikimo zonoje, bet jis yra nejudantis, PIR neįjungiamas. Tai nėra problema, nes žmonės daug juda, todėl jutiklis beveik visada aptiks žmones, esančius šalia jūsų erdvės.

O kaip micro: bit? Mes jau prijungėme signalinį laidą, tad kodėl nieko nevyksta ?!

Nesijaudinkite, tai tikimasi!

Nors prijungėme signalo laidą, „micro: bit“kompiuteris nežino, ką daryti su informacija, kurią jam suteikia PIR jutiklis. Kitame žingsnyje užprogramuodami pasakysime, ką daryti.

9 veiksmas: kodo blokavimo pagrindai

Išeikite iš modeliavimo ir spustelėkite „Kodas“(šalia „Pradėti modeliavimą“). Tai atidarys naują didesnę šoninę juostą dešinėje.

Be grandinių projektavimo ir modeliavimo, mes taip pat galime programuoti „Tinkercad“naudodami „Codeblocks“. „Codeblocks“yra paprastas būdas sužinoti apie programavimo logiką, o tai yra puikus įvadas į kodavimą prieš gilinantis į pažangesnes kalbas, tokias kaip „Javascript“, „Python“ar C.

Pradėkime susipažinti su „Codeblock“aplinka. Kairėje „Codeblock“šoninės juostos pusėje yra kodo blokai, kuriuos galite vilkti ir numesti. Dešinėje pusėje yra jūsų tikrasis kodas. Pabandykite tyrinėti vilkdami ir numesdami kai kuriuos gabalus.

Kai būsite susipažinę su juo, išvalykite kodavimo vietą (vilkdami blokus į šiukšliadėžę apačioje dešinėje), kad galėtume pradėti pridėti grandinės kodą.

10 veiksmas: „Micro: bit“programavimas (1 dalis)

Pradėkime ieškodami „įvesties“blokų ir vilkite „ant kaiščio [P0] į [aukštas]“. Tai yra įvestis, nes tai suteiks informaciją apie mikro: bitą.

Iš esmės P0 taškas (kur jungiasi mūsų signalinis laidas) gali turėti dvi reikšmes: aukštą arba žemą. Aukštas reiškia, kad yra signalas, o žemas reiškia, kad signalo nėra.

Jei PIR jutiklis aptiks įsibrovėlį, ar signalas bus aukštas ar žemas? Jei atsakėte aukštai, jūs teisus! Arba, kai aptikimo zonoje nėra įsibrovėlio (arba itin retais atvejais, kai įsibrovėlis yra visiškai nejudantis), bus silpnas elektros signalas.

Todėl mūsų kodo logika iš esmės yra tokia: „kai asmuo aptinkamas, daryk _“.

Šiuo metu jis nieko nedaro, nes nenustatėme, ką jam daryti (jis tuščias). Taigi, priverskime tai ką nors padaryti.

11 veiksmas: „Micro: bit“programavimas (2 dalis)

Pridėkime išvesties kodo bloką, vadinamą „šou LED“. Šis kodo blokas leidžia mums susipainioti su „micro: bit“lemputėmis. Galite perjungti LED tinklelį, kad sukurtumėte bet kokį norimą dizainą. Pridėjau šypsenėlę. Tai yra išvestis, nes „micro: bit“skleidžia informaciją.

Tada įvesties kodo bloke pakeiskite [HIGH] į [LOW].

Kadangi mes pakeitėme signalą iš aukšto į žemą, mūsų kodas dabar sako:

kai P0 signalas silpnas, įjunkite šviesos diodus, kad sukurtumėte šypsenėlę

Tai reiškia, kad kai mūsų aptikimo zonoje nėra žmonių, mikro: bit parodys šypsenėlę, nes tai saugu! =)

12 žingsnis: „Micro: bit“programavimas (3 dalis)

Mes žinome, ką darys „micro: bit“, kai aplink aptikimo zoną nebus žmonių. O kaip tada, kai kas nors yra?

Apibrėžkime ir tai. Pridėkite dar vieną įvesties kodo bloką „kaištyje [P0] pakeistas į [aukštas]“.

Šį kartą paliksime jį kaip [HIGH], nes jį naudosime tam, kad ką nors padarytume, kai asmuo bus aptiktas.

Pridėkite dar vieną LED išvestį ir sukurkite dizainą! Aš naudojau pašėlusį veidą, nes kai asmuo yra aptikimo zonoje, jis gali būti mažiau saugus! = (

13 žingsnis: išbandykite mūsų kodą

Dar kartą paleiskite simuliaciją. Perkelkite kamuolį (dar žinomas kaip asmuo) ir pažiūrėkite, kaip jūsų „micro: bit“reaguoja.

Jei jis neveikia taip, kaip norite, pakartokite ankstesnį veiksmą ir patikrinkite kodo blokus naudodami mano ekrano kopiją. Nepasiduok!:)

14 žingsnis: papildomų PIR jutiklių pridėjimas

Jei jūsų ankstesnio veiksmo kodas tinkamai veikė, puiku! Dabar pažvelkime į savo projektą.

Iki šiol mes naudojome tik vieną PIR jutiklį, kad galėtume aptikti tik žmones vienoje srityje. Ką apie likusią erdvę aplink mus? Mums reikia daugiau jutiklių!

Uždarykite kodo šoninę juostą (spustelėdami „Kodas“), jei ji vis dar atidaryta, ir ieškokite kito PIR jutiklio. Pridėkite jį prie savo darbo vietos ir prijunkite.

Pastaba: prijunkite šio antrojo PIR jutiklio signalo kaištį prie P1 arba P2 (aš prijungiau jį prie P1). Nejunkite jo prie P0, nes tą tašką jau naudoja pirmasis jutiklis. Jei tai padarysite, „micro: bit“negalės pasakyti, kuris PIR siunčia signalus!

Nors „Tinkercad“darbo srityje abu PIR jutikliai buvo nukreipti į viršų (kad ekranas būtų švaresnis), kai iš tikrųjų pritvirtinate PIR ant šalmo, vieną PIR jutiklį galima pritvirtinti nukreiptą į kairę šalmo pusę, kad jis nuskaitytų kairę jūs, o kitą galite uždėti dešinėje šalmo pusėje, kad nuskaitytumėte sritį, esančią tiesiai nuo jūsų.

15 veiksmas: papildomo kodo pridėjimas antrajam PIR

Dar kartą atidarykite kodą ir pridėkite antrą kodų blokų rinkinį, panašų į pirmąjį. Tačiau šį kartą spustelėkite naujų kodų blokų išskleidžiamąjį meniu ir pasirinkite P1 (arba P2, jei prijungėte naują PIR prie P2).

Kairėje esančiam PIR jutikliui (kuris yra prijungtas prie P0) pakeičiau LED išvesties kodo bloką, kad būtų apšviesta kairioji LED tinklelio pusė. Panašiai PIR jutikliui dešinėje pakeičiau LED išvesties kodo bloką, kad būtų apšviesta dešinė LED tinklelio pusė.

Kai nė vienas PIR nėra įjungtas, LED tinklelis vis tiek parodys šypsenėlę, nes tai saugu!

16 veiksmas: kelių PIR bandymo kodas

Teisingai pridėję ir redagavę kodo blokus, dar kartą paleiskite simuliaciją, kad patikrintumėte, ar jūsų kodas veikia.

Kai kamuolys/žmogus perkeliamas į kairiojo PIR aptikimo zoną, „micro: bit“LED tinklelis turi užsidegti kairėje pusėje.

Panašiai, jei žmogus juda aptikimo zonoje dešinėje pusėje, šviesos diodas užsidegs dešinėje pusėje.

17 veiksmas: aliarmo pridėjimas

Dabar, kai turime dvi pagrindines žaliuzių vietas (galite pridėti papildomų PIR jutiklių arba mikro: bitų, kad padengtumėte dar daugiau ploto), ženkime dar vieną žingsnį.

Ką daryti, jei norite išgirsti aliarmą, kai suaktyvinamas PIR? Jūs ne tik būtumėte įspėti (pvz., Kai miegate), bet taip pat galite atbaidyti įsibrovėlius savo asmeninėje erdvėje, taip apsaugodami jus ir įsibrovėlį nuo „Covid“.

Eikite į šoninę juostą dešinėje ir ieškokite „piezo“. Tai maži „garsiakalbiai“arba „garsiniai signalai“, kurių viduje yra paviršius, kuris vibruoja, kai per jį praeina elektros srovė, sukurdama garsų dūzgimą.

Ant pjezo yra du kaiščiai. Prijunkite neigiamą kaištį prie „micro: bit“įžeminimo ir teigiamą kaištį prie likusio „micro: bit“P2 taško. Tokiu būdu mes galime jį valdyti taip, kad garsinis signalas skambėtų tik tada, kai „micro: bit“išleis elektros srovę per savo P2 kaištį.

Pastaba: Būtinai pridėkite rezistorių ant vieno iš pjezo kaiščių (bet kurio kaiščio). Tai leis mums apriboti srovės kiekį, patenkantį į pjezo. Priešingu atveju neribotas srovės kiekis gali sugadinti mikro: bitą, pjezo ar abu!

Aš įdėjau 1 000 omų rezistorių, bet jūs galite įdėti bet ką. Aš rekomenduoju įdėti kažką su 500 omų - 2 000 omų. Kuo mažesnis pasipriešinimas, tuo didesnė srovė, todėl garsinis signalas bus garsesnis

18 veiksmas: garsinio signalo kodavimas

Kaip ir šviesos diodų tinklelis, turime užprogramuoti „micro: bit“, kad užtikrintume, jog garsinis signalas veikia tinkamai. Gali būti erzina, jei garsinis signalas nuolat zvimbia, kai kas nors yra mūsų aptikimo zonoje, todėl koduokime jį taip, kad jis skambėtų tik vieną kartą, kai žmogus patenka į aptikimo zoną (pranešdamas mums, kad kažkas ateina).

Norėdami tai padaryti, inicijuokime P2 kaištį. Pridėkite „įjungimo“kodo bloką ir „analgo set pitch PIN [P2]“kodą.

Tada kiekvieno kodo „ant kaiščio pakeitimo į [HIGH]“viduje po LED išvesties kodo bloku pridėkite „analoginio žingsnio“išvesties kodo bloką (jei ši formuluotė yra paini, peržiūrėkite aukščiau pateiktą ekrano kopiją!).

Šis analoginis kodo blokas leidžia mums nustatyti du nustatymus: žingsnį ir laiką.

• Laiko nustatymas nurodo, kiek laiko reikia leisti toną. Įdėjau 500 ms (galite pasirinkti bet kurį skaičių).

• Aikštelė nurodo, koks turėtų būti aukštas tonas.

  Čia kiekvienam PIR pasirinkite skirtingą dažnį. Vieną nustatiau 100 (žemas aukštis), o kitą - 400 (aukštas aukštis). Tokiu būdu jūs galite pasakyti, kuris PIR jutiklis suaktyvinamas vien tonu (net nereikia žiūrėti į LED tinklelį)

19 žingsnis: galutinis modeliavimas

Dabar paskutinį kartą atlikite savo modeliavimą, kad įsitikintumėte, jog viskas veikia.

Jei pakartojote šią instrukciją, kai asmuo patenka į kairės pusės aptikimo zoną, trumpai turėtų pasigirsti žemas tonas, kad jums būtų pranešta, o kairė šviesos diodų tinklelio pusė turėtų užsidegti, pranešdama, kad iš kairėje.

Kai asmuo patenka į dešinės pusės aptikimo zoną, trumpai turi skambėti aukštas signalas, kad jums būtų pranešta, o dešinė šviesos diodų tinklelio pusė turėtų užsidegti, pranešdama, kad įsibrovėlis ateina iš dešinės.

Kai niekas nėra nė vienoje aptikimo zonoje, LED tinklelis turėtų parodyti laimingą veidą ir pasakyti, kad esate saugus!

20 žingsnis: paskutinės mintys ir ateities projektai

Jei tai padarėte per šią instrukciją, sveikiname! Net jei stengėtės arba nepavyko to užbaigti, esu tikras, kad mažiausiai sužinojote keletą dalykų apie „Tinkercad“, ir tai yra toks puikus darbas!

Dabar, kai turite veikiančią socialiai atsiribojančią aliarmo grandinę, jei norite pereiti prie kito žingsnio ir sukurti tai realiame pasaulyje, galite įsigyti reikmenų ir prijungti laidus tiksliai taip, kaip tai darėte šioje „Tinkercad“darbo vietoje.

Aukščiau pateikta nuotrauka yra šalmo, prie kurio dirbu, 3D modelis (.stl), naudojant tą pačią tikslią grandinę, kurią sukūrėme šioje instrukcijoje. Jame yra 2 PIR jutikliai šonuose, „micro: bit“, sumontuotas priekyje (kad galėtumėte pamatyti LED tinklelį), ir garso signalai.

Jei norite vien tik savo kūrybiškumą panaudoti, nedvejodami ženkite jį dar vienu žingsniu toliau, karštu klijuodami grandinę prie šalmo. Priešingu atveju sekite mano kitą „Instructable“, kur mes kartu sukursime šį šalmą!

Atkreipkite dėmesį: jei esate jaunas, paprašykite globėjo pagalbos naudojant įrankius statant grandinę ir šalmą.

Tikiuosi, kad jums patiko ši pamoka ir kad galėsite panaudoti tai, ką sužinojote apie „Tinkercad“, kad galėtumėte būti kūrybingi ir kurti kai kuriuos savo projektus. Nekantrauju pamatyti, ką jūs visi sukuriate, todėl būtinai susiekite savo projektus komentaruose!

Smagaus ir mokymosi kupino 2021-ųjų!