Arduino ūdens cikla diorāma: 8 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Mēs izveidosim diorāmu, kas iepazīstinās ar ūdens ciklu, izmantojot Arduino un dažus motorus, lai pievienotu kustību un apgaismojumu. Tam ir skolas sajūta - jo tas patiesībā ir skolas projekts!

Prezentācijas scenārijs ir šāds:

Saule lec no rīta [Viens servomotors kustina sauli].

Ūdens iztvaiko no jūras [Viens pakāpju motors paceļ iztvaikošanas loksni]

Debesīs veidojas mākoņi [Viens pakāpju motors pazemina kokvilnas mākoņus]

Līst lietus [Viens soļu motors pazemina lietus lapu]

Tikmēr gaismas (APA106 gaismas diodes) maina krāsu, lai apzīmētu saullēktu, mākoņainas debesis, zibens lietus laikā.

Materiāli:

1. Arduino Uno
2. 5V pakāpju motori un draiveri (x3)
3. Servomotors (x1)
4. APA106 gaismas diodes (x5)
5. Metāla caurule
6. Skrūves un skrūves
7. Papīrs, tills, kokvilna
8. Karstās līmes pistole

Tātad, ejam!

1. darbība: izveidojiet kasti

Mēs esam uzbūvējuši koka kasti, bet jūs varat arī izmantot kartonu. Kastes izmēri ir 40 cm priekšā, 25 cm dziļums, 30 cm augstums.

Mēs esam uzlikuši ērtu vāku ar eņģēm, lai to paceltu būtu vieglāk strādāt. Tāpat mums īsti nav vajadzīga aizmugurējā siena, tāpēc varat to izlaist un vienkārši izmantot kādu zilu papīru debesīm, kā parādīts fotoattēlā.

2. solis: pievienojiet motorus

Mēs piestiprināsim soļu motorus kastes augšdaļas tuvumā, lai tie grieztos un ietītu vai nolaistu mūsu lietus tills, iztvaikošanas tills un mākoņi.

Vispirms mums ir jāizurbj caurumi.

Izmantojiet papīru, lai izveidotu motora masku, kā parādīts fotoattēlā. Tas ļaus pareizi iezīmēt caurumus [foto]. Urbjiet, pēc tam piestipriniet motoru ar skrūvēm un skrūvēm.

3. solis: piestipriniet asis

Asīm mēs izmantojam vara santehnikas cauruli. Izmēriet attālumu, ņemot vērā motora dziļumu, atņemiet vēl vienu cm un sagrieziet 3 gabalus.

Izmantojiet motora vārpstu kā veidni un izmantojiet knaibles, lai piespiestu caurules vienu galu ap to.

Pēc tam izmantojiet skrūvi kā veidni un dariet to pašu caurules otrā galā.

Izurbiet caurumu pie citas sienas, pretī motora vārpstai (izmēriet attālumus). Nostipriniet asi starp motora vārpstu un skrūvi caur caurumu. Izmantojiet vienu vai divas skrūves, lai nostiprinātu skrūvi, un metāla gredzenu, kas nodrošina vienmērīgāku ass rotāciju, kā parādīts fotoattēlā.

4. solis: nostipriniet servomotoru

Izmantojiet zemāk esošo zilās krāsas taku un metāla sloksni ar skrūvēm, lai piestiprinātu servomotoru uz grīdas. Tas tiks izmantots saules pacelšanai, kā parādīts fotoattēlā.

Noteikti piestipriniet to pareizajā virzienā. (Ja jūs to darāt nepareizi, tā nav milzīga problēma, varat to vienkārši rediģēt arduino kodā.)

Izmantojiet salmiņu un līmi, lai uzstādītu sauli uz motora vārpstas.

5. solis: pievienojiet elektroniku, motorus, gaismas diodes

Arduino Uno ir 14 digitālās tapas. Mums ir vajadzīgas 4 tapas katram soļa motora vadītājam, plus viens tapa servomotorei, kā arī viena tapa gaismas diodēm.

Jūs varat redzēt pamata savienojumu shēmā. Vadītājam ir pievienotas 4 digitālās tapas. Jums būs nepieciešams atsevišķs barošanas avots vadītājam (un motoram), jo motori patērē diezgan daudz enerģijas, un jums būs problēmas, ja tos darbināsit no Arduino. Motora barošanai varat izmantot USB lādētāju un kabeli, sagrieziet to, izmantojiet +5V un GND. Jums būs arī jāpievieno GND no Arduino plates līdz GND no ārējā barošanas avota, kā parādīts shēmā. Savienojumi:

0, 1, 2, 3 tapa: 2. motors

4., 5., 6., 7. tapa: 1. motors

8. tapa, *10, 11, 12: Motors 0. Ņemiet vērā, ka Servo motoram mēs saglabājam PIN 9: dažos Arduino dēļos Servo var vadīt tikai 9. un 10. tapas.

Servo motora savienojums ir diezgan standarta. Vadībai izmantojiet digitālo tapu 9. Izmantojiet ārējo barošanas avotu, tāpat kā soļu motoriem, lai darbinātu servo (t.i., ne tā, kā shēmā, kur jauda tiek ņemta no Arduino plates).

APA106 LED dizains ļauj mums atsevišķi kontrolēt vairākas gaismas diodes tikai ar vienu tapu. Mēs izmantosim digitālo tapu 13 (kas ir savienots arī ar iebūvēto LED uz Arduino plates). Pamata savienojumu var redzēt shēmā. APA106 ir četras tapas. Abas vidējās tapas ir paredzētas +5V un GND. Pēc tam mēs savienojam pirmās gaismas diodes ieeju ar 13. tapu, tās DATA OUT ar otrās gaismas diodes ieeju utt. Katra nākamā gaismas diode saņem savu DATA IN signālu no iepriekšējās DATA OUT. Pēdējās gaismas diodes DATA OUT var atstāt nesavienotu.

Pēc dekorēšanas, iespējams, vēlēsities nostiprināt korpusa gaismas diodes, lai varētu labāk pārbaudīt apgaismojumu. Varat arī tos nenostiprināt, izmantojot karstu līmi, un pēc tam uzstādīt rotājumus.

6. darbība: Arduino kods

Šeit ir koda darbības apraksts.

Saullēkts: Servomotors ieslēdzas no 10 līdz 50 grādiem, ātrums 2 grādi sekundē, savukārt apgaismojums mainās no sarkanas (rītausmas) uz baltu (pusdienlaiks).

Iztvaikošana: Stepper motors vij asi, kur ir piestiprināts "tvaiku" tills, to paceļot. Atkarībā no izmēriem, iespējams, būs jāpielāgo pagriezienu skaits.

Mākoņi: soļu motors attina asi, lai atklātu mākoņus. Sižeta krāsas mainās uz "lietainu" iestatījumu.

Lietus: pakāpienu motors attina "lietus" tilla asi. Mums ir nejaušas zibspuldzes, kur krāsa kādu laiku mainās uz baltu - un tad atkal uz "lietainu".

Sistēmas atiestatīšana: Gaismas ir izslēgtas, un tad motori attīsta asis, lai sistēma būtu gatava atkārtot atkārtotu pieslēgšanu.

Ņemiet vērā, ka esam izvēlējušies tikai vienu palaišanu un pēc tam atiestatīšanu, lai samazinātu iespēju, ka kāds apturēs sistēmas darbību. Tādā gadījumā mums tills būtu pusapgriezti uz asīm, lai sistēma nedarbotos pareizi.

Pirms dekorāciju pievienošanas nedaudz paspēlējieties ar kodu. Precizēšanas pielāgojumus veiksit vēlāk.

7. solis: izveidojiet un pievienojiet rotājumus un gaismas diodes

Mēs esam izvēlējušies ainavas 2.5D attēlojumu. Tas sastāv no 4 ainavas slāņiem, viens aiz otra. Arī aizmugurē ir debesis. Starp debesīm un aizmugurējo slāni, kurā ir kalni, atrodas saule, kas piestiprināta pie servomotora.

Lietus un iztvaikošanas tills ir salocīti un paslēpti starp citiem slāņiem, kad tie ir uz leju. Tie ir piestiprināti pie asīm iepriekš ar vītni.

Mākoņi ir nelielas kokvilnas bumbiņas (ko izmanto kosmētikas noņemšanai), kas ir neatkarīgi piestiprinātas pie mākoņa ass ar pavedienu. Jūs aptiniet pavedienu uz asi, un, atritinot to, mākoņi nokrīt.

Gaismas diodes ir savienotas ķēdē un pielīmētas starp slāņiem, vispirms LED aizmugurē, lai vēlāk tas būtu savienots ar Arduino plāksni.

Lietus dēļ mēs sagriezām mazus ūdens pilienu formas papīra gabaliņus un pielīmējām to uz tilla. Attēlā redzams, ka pielīmējam kādu svaru, piem. mazi riekstiņi, aiz ūdens pilieniem (un metāla gredzeni aiz "tvaikiem"), tā ka tills tiek nogāzts gravitācijas ietekmē, nevis lidinās vidū. Tilla augšdaļa un apakšdaļa ir ietīta ap irbulīša zīmuli, arī svara dēļ. Šis pēdējais "pieskāriens" diorāmai piešķir "bērnišķīgu" noti (tas bija domāts kā bērnu projekts). Jūs varat izmantot kaut ko citu, neredzamāku, lai pievienotu tills svaru, ja vēlaties.

8. solis: pievienojiet Arduino un uzstādiet to uz tāfeles

Arduino ir jāpievieno motora draiveri, servomotors, gaismas diodes. Tapas ir norādītas kodā.

Jūs varat uzlikt Arduino un motora draivera dēļus uz korpusa, izmantojot karstu līmi, un paslēpt tos aiz papīra kalniem. Izmantojiet nelielu maizes dēli, lai darbinātu motorus no ārēja avota. Strāvas kabeļi arduino un motoriem izies no aizmugures.

Pielāgojiet kodu, un jūs esat gatavs!

Izklaidējieties!