Sukurkite vėjo aplinkos ekraną: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Tai klasės projektas, sukurtas ir sukurtas Trinh Le ir Matt Arlauckas, skirtas HCIN 720: nešiojamų ir daiktų interneto įrenginių prototipų kūrimas Ročesterio technologijos institute.

Šio projekto tikslas yra abstrakčiai vizualizuoti vėjo kryptį ir greitį vietose, susijusiose su RFID žetonais. Šie du matmenys būtų naudingi visiems, kurie pilotuoja valtis, skraido dronus, aitvarus, modelines raketas ir pan.

Ekranas susideda iš į viršų pučiamo ventiliatoriaus, kad audinio juostelės banguotų ir „šoktų“virš stalo. Juostelių gyvumas parodytų vėjo greičio dydį. Vėjo kryptį parodys indikatorius, prijungtas prie žingsninio variklio bazėje ir galintis pasukti visą 360 °.

1 žingsnis: medžiagos ir įrankiai

Būstas

• 1/8 colių akrilo (PMMA) lakštai, tinkami pjaustyti lazeriu
• 1/8 colių akrilo strypai (siūlėms užpildyti)
• Švelnus dalykas

Elektroninės dalys

• Dalelių fotonas (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC statinės lizdas (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12 V nuolatinės srovės 600 mA maitinimo šaltinis su 2,1 mm kištuku (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC galios keitiklis (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ARBA 7805 įtampos reguliatoriaus grandinė (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID skaitytuvo lenta (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D dvigubo H tilto variklio tvarkyklė (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12 V žingsninis variklis (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120 mm 12 VDC ventiliatorius (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN tranzistorius (arba panašus)
• 2 - 220 omų rezistorius
• 1N4001 diodas
• 5 mm mėlynas šviesos diodas
• „Mifare Classic“1K RFID lipdukų žymės (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Laidai

• „Adafruit Perma-Proto“dalinis maitinimas (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG viela, tvirta ir susukta
• 20 AWG, dviejų laidų viela (maitinimui)
• Vyrų antgalio jungties juostelė (ventiliatoriaus ir variklio jungtims)
• 2 - 12 kaiščių moteriškos sukraunamos antraštės juostelės (fotonui)
• 1 - 1x3 0,1 colio žingsnio antraštė (ventiliatoriaus tranzistoriui)
• 1 - 1x8 0,1 colio žingsnio antraštės jungtis ir gofruoto lizdo kontaktai (RFID skaitytuvas)
• 1 - 1x2 0,1 colio žingsnio jungties jungtis ir gofruoto lizdo kontaktai (ventiliatorius)
• 4 - 1x1 0,1 colio žingsnio antgalio jungtis ir gofruoto lizdo kontaktai (žingsninis variklis)
• 1-16 kontaktų DIP lizdas (H tiltui)
• Maži nailoniniai kaklaraiščiai (neprivaloma)
• Termiškai susitraukiantys vamzdžiai (neprivaloma)

Techninė įranga

• 2 - M3x6mm varžtai (žingsninio variklio tvirtinimui)
• 4 - M3x35mm varžtai (ventiliatoriaus tvirtinimui)
• 8 - M3 plokščios poveržlės
• 4 - M3 riešutai

Įrankiai

• Lazerinis pjoviklis
• 3D spausdintuvas
• Litavimo įrankiai
• Akrilo klijai (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Plokšti gofruoto kartono lakštai (surinkimo įrangai)

2 veiksmas: duomenys, kuriuos reikia pateikti

Vėjo ekrane bus rodomas vėjo kryptis ir greitis iš vietos, susietos su RFID pažymėtu žetonu. Šie duomenys bus renkami iš „WeatherUnderground“API. Jei norite naudoti šią API, sukurkite paskyrą adresu https://www.wunderground.com/weather/api ir pasirinkite plano parinktį, kuri geriausiai atitinka jūsų poreikius.

3 žingsnis: ekrano kūrimas

Pjovimas lazeriu

Vadovaudamiesi naudojamo lazerinio pjaustytuvo naudojimo instrukcija, paruoškite pjaustymui skirtus „Adobe Illustrator“failus (žemiau). Gali reikėti pertvarkyti failuose esančius objektus, kad jie atitiktų naudojamo lazerinio pjaustytuvo dydį.

Plokštes lazeriu supjaustykite iš 1/8 colio akrilo (PMMA) plastiko lakštų.

Surinkimas Jig

Norėdami išlaikyti taisyklingą penkiakampį 116,6 ° išorinį kampą, mes sukūrėme greitą svirtį (assembly_jig.ai), padedančią surinkti plokštes.

1. Atidarykite failą assembly_jig.ai ir iš gofruoto kartono iškirpkite keletą dalių.
2. Klijuokite juos į krūvą, įsitikinkite, kad krūva lieka kvadratinė.

Kampiniai užpildymo strypai

Kadangi kampai nėra statmeni vienas kitam, mes naudojame 1/8 akrilo strypus, kad užpildytume tarpą ir suteiktume daugiau paviršiaus klijavimui. Iš anksto supjaustyti strypų ilgiai turi būti tarp kiekvienos plokštės, paliekant šiek tiek vietos kiekviename gale, kur kampai susijungia.

Pagrindo surinkimas

Pradėkite nuo pagrindinės dalies su didele ventiliatoriaus anga ir ant kiekvieno iš penkių kraštų priklijuokite akrilo strypo gabalėlį.

Padėkite šį ventiliatoriaus elementą ant vieno surinkimo įtaiso įstrižos, o pagrindo šoninę dalį - į priešingą nuožulnią pusę.

Atsargiai užtepkite klijus ant jungties ir palaukite, kol sukietės.

Tęskite darbą aplink kitas pagrindo dalis, būtinai pritvirtinkite užpildo strypo gabalą visur, kur susitinka dvi plokštės.

„Deck“surinkimas Klijuokite du žingsninio variklio tvirtinimo diskus, sudarydami skylutes. Nustatę, atsargiai kranu įsukite dvi mažas skyles M3 varžtams. Dabar priklijuokite jį prie denio plokštės centro ir vėl įsitikinkite, kad sutelkiate centrinę skylę.

Pritvirtinkite žingsninį variklį dviem M3x6mm varžtais.

Viršaus surinkimas

Viršutinė dalis surenkama taip pat, kaip ir apačia, tačiau tik su keturiomis plokštėmis. Paliksite tarpą ten, kur „gali būti“penktoji plokštė. Nepamirškite naudoti akrilo strypo, klijuodami viršutines plokštes.

4 žingsnis: Elektronika

Šį projektą galima greitai surinkti naudojant duonos lentą ir trumpiklius. Tiesiog sekite aukščiau pateiktą diagramą.

Jei norite sukurti tvirtesnį pastatymą, gerai, tada atėjo laikas atsikratyti tų beprotiškų litavimo įgūdžių.

Jūs turite beprotiškų litavimo įgūdžių, ar ne? Jei ne, čia yra keletas nuorodų, kurios padės tai ištaisyti …

• Instrukcijos: kaip lituoti
• „Adafruit“puikus litavimo vadovas

Naudodami „Adafruit Perma-proto“dalinį maitinimą sudėkite komponentus, kaip parodyta aukščiau esančioje Fritzing diagramoje. Naudojant lizdus integruotiems grandynams ir tranzistoriui, galima greitai ir lengvai pakeisti, jei atsitiks „Magic Smoke“(https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Lituokite antgalio kaiščius/lizdus prie plokštės, kad padėtumėte prijungti išorinius komponentus (žingsninį variklį ir ventiliatorių) ir juos būtų lengva pakeisti (žr. „Magiški dūmai“aukščiau). Pirmiausia lituokite maitinimo laidą ir įžeminimo laidą, stengdamiesi, kad jie būtų kuo trumpesni ir tiesioginiai. Lituokite nuolatinės srovės maitinimo lizdą prie vieno 20AWG dviejų laidų laido ilgio galo, o kitą galą-prie viršutinių maitinimo bėgių (plokštė orientuota su fotonų antraštėmis į kairę).

Lituokite laidus, kad sujungtumėte grandinę. Kai kuriais atvejais lengviau prijungti laidus lentos apačioje. RFID skaitytuvui sukraunamos fotonų antraštės suteikia pakankamai erdvės jungtis po fotonu. Nutraukite RFID laidus 1x8 antraštės jungtimi, kad pritvirtintumėte prie RFID skaitytuvo antraštės.

5 žingsnis: įdiekite elektroniką

Kai pagrindas yra priklijuotas, įdėkite ventiliatorių į pagrindą, naudodami keturis M3x35 varžtus, poveržles ir veržles.

Pritvirtinkite pagrindinę plokštę prie galinės plokštės vidinės pusės (plokštė su stačiakampiu išpjovimu DC statinės lizdui), naudodami tvirtinimo juostą su putomis.

Įstatykite nuolatinės srovės statinės lizdą į stačiakampę skylę, o akrilo klijais pritvirtinkite cementu.

Pritvirtinkite RFID skaitytuvo plokštę prie jungties ir pritvirtinkite ten, kur patogu, naudodami tvirtinimo juostą su putomis. Gerai, jei plokštės nugarėlė nukreipta į ekrano išorę, antena vis tiek priims RFID signalą. Užfiksuokite mėlyną šviesos diodą šalia.

Prijunkite ventiliatorių ir žingsninį variklį prie pagrindinės plokštės.

6 žingsnis: programavimas

Naujas dalelių fotonas?

Šis projektas naudos dalelių žiniatinklio kabliukus vėjo duomenims surinkti. Štai procesas, trumpai tariant.

1. Prietaisas laukia, kol bus nuskaitytas raktas.
2. Nuskenavus prieigos raktą, išsaugomas unikalus atpažinimo ženklo ID.
3. Tada įrenginys paskelbia šį žetono ID „Particle.io“.
4. Gavusi šiuos duomenis, „Particle.io“siunčia duomenis į mūsų API puslapį per „webhook“integraciją.
5. API puslapis gauna prieigos rakto ID ir iš vietovių masyvo ieško su juo susieto miesto ir valstijos.
6. Tada API puslapyje AP kreipiasi į „WeatherUnderground“(WU), naudodami vietos informaciją.
7. WU API grąžina JSON objektą su visomis dabartinėmis oro sąlygomis toje vietoje į API puslapį.
8. API puslapis analizuoja šią informaciją, ištraukia ir konvertuoja vėjo kryptį bei vėjo greitį ir grąžina juos į įrenginį kaip JSON objektą.
9. Prietaisas analizuoja JSON objektą, išsaugodamas vėjo kryptį ir greitį, naudojamą žingsninio variklio ir ventiliatoriaus valdymui.

Firmware

Sukurkite naują „Photon“projektą pavadinimu „wind_display“ir perrašykite pagrindinį failą su wind_display.ino kodu (žemiau).

Tada savo projekte raskite ir įdiekite šias bibliotekas:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID biblioteka dalelių įrenginiams
• SparkJSON - v0.0.2 JSON biblioteka Perkelta iš @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 „Arduino“„Stepper Motor“biblioteka

Sudarykite projektą ir atsisiųskite į savo fotoną.

API puslapis

Kad galėtumėte naudoti API puslapį, turėsite jį įkelti į PHP įgalinantį žiniatinklio serverį. Yra daug nemokamų PHP žiniatinklio prieglobos variantų.

Atsisiųskite „getWindData.txt“ir pakeiskite failo plėtinį į.php. Atidarykite norimą redaktorių ir atlikite šiuos pakeitimus:

Pridėkite „Photon Core ID“:

// Pridėkite „photons“, kuriam norite leisti naudoti šią API, core_id $ allowCores = array ('Jūsų CoreID eina čia');

Pridėkite „WeatherUnderground“API raktą:

// WeatherUnderground API raktas $ wu_apikey = "Jūsų WU API raktas";

Šiuo metu nesijaudinkite dėl žetonų/vietų nustatymo. Tuo pasirūpinsime, kai viskas bus paruošta.

Išsaugokite ir įkelkite failą į žiniatinklio serverį. Įrašykite tiesioginį API puslapio URL.

Dalelių „Webhook“

Prisijunkite prie savo dalelių konsolės ir kairėje spustelėkite integracijos piktogramą.

1. Spustelėkite „Nauja integracija“, tada pasirinkite „Webhook“.
2. Nustatykite įvykio pavadinimą į „wind_display“.
3. Nustatykite URL kaip tiesioginį API puslapio URL.
4. Spustelėkite „Sukurti„ Webhook ““.

Gaukite RFID prieigos rakto ID ir pakeiskite API puslapį

Kai fotonas prijungtas prie kompiuterio per USB ir atjungtas nuo išorinio maitinimo šaltinio, atidarykite terminalo langą ir paleiskite dalelių serijos monitorių.

1. Nuskaitykite RFID žymą ir užsirašykite 8 simbolių simbolio ID, kuris rodomas serijiniame monitoriuje.
2. Pakartokite su visomis papildomomis žymomis, kurias norite naudoti.

Dabar grįžkite į „getWindData.php“ir suraskite skyrių „Vietos“:

// Vietų masyvas // „TokenID n“pakeiskite nuskaitytu prieigos rakto ID // „Cityn“pakeiskite miestu, susietu su prieigos rakto ID // „Sn“pakeiskite dviejų ženklų būsena, susieta su miestu $ locations = array („TokenID 1“=> masyvas ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => masyvas ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => masyvas ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Pakeiskite kiekvieną žetono ID savo žymų atpažinimo ženklais ir susiekite kiekvieną su miestu ir valstija, iš kurios norite gauti informacijos apie vėją.

Išsaugokite failą ir įkelkite jį į savo žiniatinklio serverį.

7 žingsnis: naudokite

1. Parodykite, kur tik norite.
2. Nustatykite vėjo mentę į šiaurę.
3. Įjunkite maitinimo šaltinį.
4. Padėkite žetoną šalia RFID skaitytuvo ir palaukite, kol mirksės mėlynas šviesos diodas.

8 žingsnis: Kitos idėjos

Štai keletas idėjų, kaip pratęsti projektą!