Covid drošības ķivere 1. daļa: Ievads Tinkercad ķēdēs!: 20 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Tinkercad projekti »

Sveiks draugs!

Šajā divdaļīgajā sērijā mēs iemācīsimies izmantot Tinkercad shēmas - jautru, spēcīgu un izglītojošu rīku, lai uzzinātu par shēmu darbību! Viens no labākajiem veidiem, kā mācīties, ir darīt. Tātad, vispirms izstrādāsim savu projektu: Covid aizsargķiveres shēmu!

Mūsu mērķis ir izveidot ķiveri, kas brīdinās, kad cilvēks tuvojas. Tādā veidā jūs varat pasargāt sevi no Covid, attālinoties, lai saglabātu attālumu starp jums un šo personu.

Šī projekta beigās jums būs pamatzināšanas par shēmu un programmu izstrādi, izmantojot Tinkercad. Lai gan tas var likties grūti, neuztraucieties! Es būšu šeit, lai palīdzētu jums visā procesā - vienkārši mācieties un izbaudiet!

Piegādes:

Viss, kas Jums nepieciešams, ir Tinkercad konts! Vai jums tāda nav? Reģistrējieties bez maksas vietnē www.tinkercad.com

1. darbība: atveriet Tinkercad

Piesakieties Tinkercad (vai reģistrējieties, ja vēl neesat to izdarījis).

Pēc pieteikšanās informācijas panelī dodieties uz kreiso sānjoslu un atlasiet “Ķēdes”.

Pēc tam izvēlieties "Izveidot jaunu ķēdi" (aplis oranžā krāsā). Šeit mums ir brīvība būt radošiem un veidot jebkuras vēlamās shēmas. Jūs varat arī precīzi simulēt savas shēmas, lai redzētu, kā tās darbotos reālajā pasaulē, pirms to faktiski veidojat reālajā dzīvē!

Tagad mēs esam gatavi sākt!

2. darbība. Nosauciet savu projektu

Pēc tam, kad nospiedīsit "Izveidot jaunu ķēdi", jūs sagaidīs šī tukšā darbvieta.

Vispirms - visi mūsu projekti tiks saglabāti mūsu informācijas panelī (no iepriekšējā soļa), tāpēc ir svarīgi, lai mēs nosauktu savus projektus, lai mēs varētu tos atcerēties un atrast vēlāk!

Ja paskatās augšējā kreisajā stūrī, jums tiks ģenerēts jautrs izlases nosaukums. Jūs varat noklikšķināt uz tā, lai aizstātu šo nosaukumu ar savu. Šeit es to nosaucu par "Covid drošības ķiveri".

3. darbība: pievienojiet mūsu Micro: bit

Mēs sāksim savu projektu, pievienojot micro: bit.

Micro: bit ir mazs dators, kurā var iemācīties programmēt. Tam ir daudz lielisku funkciju, piemēram, LED gaismas, kompass un pielāgojamas pogas!

Šis mikro: bits apstrādā visu informāciju no mūsu sensoriem (kurus mēs vēlāk pievienosim). Micro: bit arī sniegs mums šo informāciju viegli saprotamā veidā.

Lai to pievienotu mūsu darbvietai, mēs izmantosim sānjoslu labajā pusē. Šeit jūs atradīsit veselu virkni komponentu, kurus varat izmantot. Pagaidām ignorēsim visu pārējo un meklēsim “microbit”.

Atlasiet micro: bit un nogādājiet to darbvietā.

4. solis: mūsu sensora pievienošana

Tagad, kad mums ir mūsu micro: bit, pievienosim sensoru. Mēs pievienosim kaut ko tādu, ko sauc par PIR sensoru, kas ir saīsinājums no pasīvā infrasarkanā sensora.

PIR var noteikt infrasarkano starojumu vai siltumu. Tā kā cilvēki izdala siltumu, bet tādi priekšmeti kā sienas, ūdens pudeles un lapas to nedod, šo sensoru var izmantot, lai noteiktu, kad tuvumā atrodas cilvēki.

Parasti tas var "redzēt" līdz 5 m (16 pēdu) attālumā, kas ir labi, jo tas ļaus mums saņemt agrīnu brīdinājumu, kad cilvēki tuvojas, ļaujot mums reaģēt, pirms viņi sasniedz 2 m (6 pēdas) sociālās distancēšanās vadlīnijas.

5. darbība: izpratne par komponentiem

Tagad, kad mums ir mūsu divas daļas, kā mēs varam tās savienot kopā, lai ļautu micro: bit sazināties ar PIR sensoru?

Vietnē Tinkercad tas ir pavisam vienkārši. Jūs varat redzēt, ka PIR sensora apakšā ir 3 tapas.

1. Novietojot peles kursoru virs tiem, jūs redzēsiet, ka pirmā tapa ir "Signāla" tapa, kas nozīmē, ka tas dos signālu, kad tas atklās personu.
2. Otra tapa ir "Power", kur mēs pievienojam elektrības avotu, lai ieslēgtu PIR sensoru.
3. Trešā tapa ir "Zeme", kur visa "izmantotā" elektrība iziet no PIR sensora.

Jūs varat pamanīt, ka micro: bit apakšā ir arī 5 punkti, ar kuriem var savienot vadus. Novietojiet peles kursoru virs tiem.

1. Pirmie 3 punkti ir apzīmēti ar P0, P1 un P2. Šie punkti ir pielāgojami, un tie var uztvert signālus (ievade) vai izmest signālus (izeja). Ir daudz dažādu veidu, kā mēs varam izmantot šos punktus, jo tie ir ļoti pielāgojami! Vairāk par to vēlāk…
2. 3V punkts ir 3 voltu elektroenerģijas avots. Atcerieties, ka mūsu PIR sensoram ir nepieciešams elektrības avots? Mēs varam iegūt šo elektrību no micro: bit 3V punkta!
3. GND punkts ir saīsinājums no "zemes", kur elektrība var "iziet" pēc darba pabeigšanas. Šeit var pievienot PIR sensora zemējuma tapu.

6. darbība: komponentu savienošana

Lai savienotu tapas, vispirms ar kursoru noklikšķiniet uz vienas tapas. Pēc tam noklikšķiniet uz cita tapas (vietā, kur vēlaties pieslēgt pirmo tapu). Jūs redzēsit, ka ir izveidojies vads! Ja vēlaties, varat noklikšķināt uz stieples, lai mainītu tā krāsu. Vai arī varat to izdzēst un mēģināt vēlreiz, ja tas izskatās netīrs. Mēģiniet tīri novietot vadus, lai vēlāk varētu izsekot, kur atrodas katrs vads!

Pēc vadu pievienošanas pārbaudiet, vai tas atbilst tam, kas man ir. Ja tā, lieliski! Ja nē, neuztraucieties! Izdzēsiet vadus un mēģiniet vēlreiz.

Jūs droši vien varat iedomāties, kas notiek tagad. Tā ir vienkārša cilpa:

1. Elektrība atstāj mikro: bitu →
2. → iekļūst PIR sensorā caur tapu "Barošana" →
3. → vai kāds darbojas PIR sensora ietvaros →
4. → iziet no PIR sensora caur "Zemes" tapu vai "Signāla" tapu →
5. → iet uz micro: bit "Ground" tapu vai "P0" pin

7. darbība: mūsu ķēdes simulācija (1. daļa)

Veidojot ķēdes Tinkercad, mēs tās varam arī simulēt.

Tādā veidā mēs varam eksperimentēt, lai redzētu, kā mūsu ķēdes komponenti var reaģēt reālajā pasaulē, kas var palīdzēt plānot un projektēt shēmas, neveicot izmēģinājumus un kļūdas, kā arī tērējot laiku un naudu kaut kam, kas var nedarboties!

Lai simulētu mūsu ķēdi, nospiediet pogu "Sākt simulāciju", kas atrodas augšējā labajā stūrī …

8. darbība: mūsu ķēdes simulācija (2. daļa)

Veicot simulāciju, mēs varam mijiedarboties ar mūsu ķēdi.

Noklikšķiniet uz PIR sensora. Parādīsies bumba. Iedomājieties, ka šī bumba ir cilvēks. Jūs varat noklikšķināt un pārvietot šo cilvēku.

Jūs varat pamanīt, ka, pārvietojot bumbiņu sarkanajā zonā pie PIR sensora, sensors iedegas. Ja tā ir taisnība, jūs visu esat pareizi savienojis! Kad pārvietojat bumbu ārpus PIR noteikšanas zonas, sensors pārstāj iedegties. Spēlējiet ar to!

Jūs varētu arī pamanīt, ka tad, kad bumba atrodas noteikšanas zonā, bet tā ir nekustīga, PIR netiek aktivizēts. Tā nav problēma, jo cilvēki daudz pārvietojas, tāpēc sensors gandrīz vienmēr noteiks cilvēkus, kas atrodas jūsu telpas tuvumā.

Kā ar micro: bit? Mēs jau savienojām signāla vadu, tad kāpēc nekas nenotiek ?!

Neuztraucieties, tas ir gaidāms!

Lai gan mēs pievienojām signāla vadu, micro: bit dators nezina, ko darīt ar informāciju, ko PIR sensors sniedz. Mēs jums pateiksim, kā rīkoties, to ieprogrammējot nākamajā darbībā.

9. darbība. Koda bloķēšanas pamati

Izejiet no simulācijas un pēc tam noklikšķiniet uz "Kods" (blakus "Sākt simulāciju"). Tas atvērs jaunu, lielāku sānjoslu labajā pusē.

Papildus shēmu projektēšanai un simulēšanai mēs varam arī programmēt Tinkercad, izmantojot Codeblocks. Kodu bloķēšana ir vienkāršs veids, kā uzzināt par programmēšanas loģiku, kas ir lielisks ievads kodēšanā, pirms iedziļināties sarežģītākās valodās, piemēram, Javascript, Python vai C.

Sāksim, iepazīstoties ar Codeblock vidi. Codeblock sānjoslas kreisajā pusē ir koda bloki, kurus varat vilkt un nomest. Labajā pusē ir jūsu faktiskais kods. Mēģiniet izpētīt, velkot un nometot dažus gabalus.

Kad esat to iepazinis, atbrīvojiet kodēšanas vietu (velkot blokus miskastē apakšējā labajā stūrī), lai mēs varētu sākt pievienot ķēdes kodu.

10. solis: Micro: bit programmēšana (1. daļa)

Sāksim darbu, meklējot blokus "Ievadi" un velkot "uz tapas [P0], mainīts uz [Augsts]". Šī ir ievade, jo tā pabaros mikro: bitu informāciju.

Būtībā P0 punktam (kur savienojas mūsu signāla vads) var būt divas vērtības: augsta vai zema. Augsts nozīmē, ka ir signāls, un zems nozīmē, ka signāla nav.

Ja PIR sensors konstatē iebrucēju, vai signāls ir augsts vai zems? Ja atbildējāt augstu, jums ir taisnība! Alternatīvi, ja noteikšanas zonā nav iebrucēja (vai īpaši retos gadījumos, kad iebrucējs ir pilnīgi nekustīgs), būs zems elektriskais signāls.

Tāpēc mūsu koda loģika pamatā ir šāda: "kad tiek atklāta persona, rīkojieties _".

Pašlaik tas neko nedara, jo mēs neesam definējuši kaut ko tam veicamu (tas ir tukšs). Tātad, liksim tai kaut ko darīt.

11. solis: Micro: bit programmēšana (2. daļa)

Pievienosim izvades koda bloku ar nosaukumu "parādīt gaismas diodes". Šis koda bloks ļauj mums sajaukt ar mikro: bita apgaismojumu. Jūs varat pārslēgt LED režģi, lai izveidotu jebkuru vēlamo dizainu. Es pievienoju smaidīgu seju. Šī ir izvade, jo micro: bit izsniedz informāciju.

Pēc tam ievades koda blokā mainīsim [HIGH] uz [LOW].

Tā kā mēs mainījām signālu no augsta uz zemu, mūsu kods tagad saka:

kad P0 signāls ir zems, ieslēdziet gaismas diodes, lai izveidotu smaidīgu seju

Tas nozīmē, ka tad, ja mūsu noteikšanas zonā nav neviena cilvēka, micro: bit parādīs smaidīgu seju, jo tā ir droša! =)

12. solis: Micro: bit programmēšana (3. daļa)

Mēs zinām, ko darīs micro: bit, ja ap noteikšanas zonu nav nevienas personas. Kā būtu, ja kāds tur būtu?

Definēsim arī to. Pievienojiet vēl vienu ievades koda bloku "uz pin [P0] mainīts uz [High]".

Šoreiz mēs to atstāsim kā [HIGH], jo mēs to izmantosim, lai kaut ko darītu, kad persona tiek atklāta.

Pievienojiet vēl vienu LED izvadi un izveidojiet dizainu! Es izmantoju saraustītu seju, jo, atrodoties noteikšanas zonā, tā var būt mazāk droša! = (

13. darbība: mūsu koda pārbaude

Palaidiet simulāciju vēlreiz. Pārvietojieties pa bumbu (pazīstams arī kā cilvēks) un uzziniet, kā jūsu micro: bit reaģē.

Ja tas nedarbojas tā, kā vēlaties, mēģiniet vēlreiz veikt iepriekšējo darbību un pārbaudiet kodu bloķus, izmantojot manu ekrānuzņēmumu. Nepadodies!:)

14. darbība: papildu PIR sensoru pievienošana

Ja jūsu kods no iepriekšējās darbības darbojās pareizi, lieliski! Tagad virzīsim mūsu projektu tālāk.

Līdz šim mēs izmantojām tikai vienu PIR sensoru, lai mēs varētu noteikt cilvēkus tikai vienā apgabalā. Kā ir ar pārējo telpu ap mums? Mums vajag vairāk sensoru!

Aizveriet koda sānjoslu (noklikšķinot uz "Kods"), ja tā joprojām ir atvērta, un meklējiet citu PIR sensoru. Pievienojiet to savai darbvietai un pievienojiet vadu.

Piezīme: Pievienojiet šī otrā PIR sensora signāla tapu P1 vai P2 (es to pievienoju P1). Nepievienojiet to P0, jo šo punktu jau izmanto pirmais sensors. Ja jūs to darāt, micro: bit nevarēs noteikt, kurš PIR sūta signālus!

Lai gan Tinkercad darbvietā es ievietoju abus PIR sensorus uz augšu (lai ekrāns būtu tīrāks), kad jūs faktiski pievienojat PIR uz ķiveres, vienu PIR sensoru var piestiprināt pret ķiveres kreiso pusi, lai tas skenētu kreiso pusi no jūs, bet otru var novietot ķiveres labajā pusē, lai skenētu apgabalu, kas atrodas tieši jums.

15. darbība. Papildu koda pievienošana otrajam PIR

Atveriet kodu vēlreiz un pievienojiet otru koda bloku komplektu, kas ir līdzīgs pirmajam. Tomēr šoreiz noklikšķiniet uz jauno kodu bloku nolaižamā saraksta un izvēlieties P1 (vai P2, ja jauno PIR savienojāt ar P2).

Kreisajā pusē esošajam PIR sensoram (kas ir savienots ar P0) es modificēju LED izejas koda bloku tā, lai LED režģa kreisā puse būtu izgaismota. Līdzīgi PIR sensoram labajā pusē es mainīju LED izejas koda bloku tā, lai LED režģa labā puse būtu izgaismota.

Ja neviens PIR nav aktivizēts, LED režģis joprojām parādīs smaidīgu seju, jo tas ir droši!

16. darbība. Vairāku PIR pārbaudes kods

Pēc pareizu koda bloku pievienošanas un rediģēšanas vēlreiz palaidiet simulāciju, lai pārbaudītu, vai kods darbojas.

Kad bumba/cilvēks tiek pārvietots kreisā PIR noteikšanas zonā, mikro režģa LED režģim vajadzētu iedegties kreisajā pusē.

Tāpat, ja cilvēks pārvietojas noteikšanas zonā labajā pusē, gaismas diode iedegas labajā pusē.

17. darbība: modinātāja pievienošana

Tagad, kad mums ir pārklāti divi galvenie žalūziju punkti (jūs varat izvēlēties pievienot papildu PIR sensorus vai mikro: bitus, lai aptvertu vēl lielāku platību), pieņemsim to vēl vienu soli tālāk.

Ko darīt, ja vēlaties dzirdēt trauksmi ikreiz, kad tiek aktivizēts PIR? Jūs ne tikai saņemtu brīdinājumu (piemēram, kad esat aizmidzis), bet arī varat nobiedēt iebrucējus savā personīgajā telpā, pasargājot gan jūs, gan iebrucēju no Covid.

Dodieties uz sānjoslu labajā pusē un meklējiet “pjezo”. Tie ir mazi "skaļruņi" vai "skaņas signāli", kuru iekšpusē ir virsma, kas vibrē, kad caur to plūst elektrība, radot skaļu buzzing skaņu.

Uz pjezo ir divas tapas. Pievienojiet negatīvo tapu pie micro: bit zemes un pievienojiet pozitīvo tapu pie atlikušā P2 punkta micro: bit. Tādā veidā mēs varam to kontrolēt tā, lai skaņas signāls atskanētu tikai tad, kad micro: bit izlaiž elektrisko strāvu caur P2 tapu.

Piezīme. Noteikti pievienojiet rezistoru uz vienas no pjezo tapām (vai nu tapas). Tas ļaus mums ierobežot strāvas daudzumu, kas nonāk pjezo. Pretējā gadījumā neierobežots strāvas daudzums var salauzt mikro: bitu, pjezo vai abus!

Es ievietoju 1 000 omu rezistoru, bet jūs varat ievietot jebko. Es iesaku ievietot kaut ko ar 500 omiem - 2 000 omi. Jo zemāka pretestība, jo lielāka būs strāva, tāpēc skaņas signāls būs skaļāks

18. darbība: skaņas signāla kodēšana

Tāpat kā LED režģim, mums ir jāprogrammē micro: bit, lai nodrošinātu skaņas signāla pareizu darbību. Tas varētu būt kaitinoši, ja skaņas signāls nepārtraukti zvana, kad kāds atrodas mūsu noteikšanas zonā, tāpēc kodēsim to tā, lai tas zvana tikai vienu reizi, kad persona nokļūst noteikšanas zonā (paziņojot mums, ka kāds nāk).

Lai to izdarītu, inicializēsim P2 tapu. Pievienojiet koda bloku “iesākumā” un kodu “analgo set pitch pin [P2]”.

Pēc tam katrā koda bloks "uz tapas mainiet uz [HIGH]", zem LED izvades koda bloka pievienojiet "analog pitch" izejas koda bloku (ja šis formulējums ir mulsinošs, apskatiet iepriekš redzamo ekrānuzņēmumu!).

Šis analogais koda bloks ļauj mums definēt divus iestatījumus: piķi un laiku.

• Laika iestatījums norāda, cik ilgi atskaņot signālu. Es to ievietoju 500 ms (jūs varat izvēlēties jebkuru numuru).

• Skaņa norāda, cik augstam jābūt tonim.

  Šeit katram PIR izvēlieties atšķirīgu frekvenci. Vienu es iestatīju uz 100 (zems solis) un otru uz 400 (augsts solis). Tādā veidā jūs varat noteikt, kurš PIR sensors tiek iedarbināts, tikai ar signālu vien (pat neskatoties uz LED režģi)

19. darbība. Pēdējā simulācija

Tagad palaidiet simulāciju pēdējo reizi, lai pārliecinātos, ka viss darbojas.

Ja atkārtojāt šo pamācību, kad persona nokļūst kreisās puses noteikšanas zonā, īsi jāskan zems signāls, lai jūs brīdinātu, un LED režģa kreisajai pusei vajadzētu iedegties, informējot jūs, ka no pa kreisi.

Kad persona ieiet labās puses noteikšanas zonā, īsi jāatskan augstam signālam, lai jūs brīdinātu, un LED režģa labajai pusei vajadzētu iedegties, informējot jūs, ka iebrucējs nāk no labās puses.

Ja neviens nav nevienā no noteikšanas zonām, LED režģim vajadzētu parādīt laimīgu seju, norādot, ka esat drošībā!

20. solis: galīgās domas un nākotnes projekti

Ja jūs to izdarījāt, izmantojot šo pamācību, apsveicam! Pat ja jūs cīnījāties vai nesanāca to pabeigt, esmu pārliecināts, ka jūs vismazāk uzzinājāt dažas lietas par Tinkercad, un tas ir tik lieliski!

Tagad, kad jums ir sociāli distancējoša trauksmes ķēde, kas darbojas, ja vēlaties to pārcelt uz nākamo soli un izveidot to reālajā pasaulē, varat iegādāties izejmateriālus un pievienot vadus tieši tāpat kā šajā Tinkercad darbvietā.

Iepriekš redzamais fotoattēls ir ķiveres, pie kuras strādāju, 3D modelis (.stl), izmantojot to pašu precīzu shēmu, kādu mēs izveidojām šajā instrukcijā. Tam ir 2 PIR sensori sānos, mikro: uzgalis, kas uzstādīts priekšpusē (lai jūs varētu redzēt LED režģi), un skaņas signāli.

Ja vēlaties izmantot savu radošumu vienatnē, nekautrējieties spert to vēl vienu soli tālāk, karsti pielīmējot ķēdi pie ķiveres. Pretējā gadījumā sekojiet manam nākamajam Instructable, kur mēs kopā saliksim šo ķiveri!

Lūdzu, ņemiet vērā: ja esat jauns, lūdziet aizbildnim palīdzību instrumentu izmantošanā, veidojot ķēdi un ķiveri.

Es ceru, ka jums patika šī apmācība un ka jūs varat izmantot to, ko uzzinājāt par Tinkercad, lai būtu radošs un izveidotu dažus savus projektus. Es ar nepacietību gaidu, ko jūs visi radāt, tāpēc noteikti pievienojiet savus projektus komentāros!

Lai jautrs un mācībām bagāts 2021. gads!