Automātiskā atkritumu tvertne: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Šī ir kustību noteikšana, kas automātiski atver miskasti. Tam ir wifi savienojums, un tas nosūta īsziņu, kad tā ir pilna. Tas ir paredzēts ECE -297DP Masačūsetsas Universitātē - Amherst. Šī kursa galvenais mērķis bija iegūt pieredzi ar praktisku elektroniku, jo es jutos, ka esmu aiz vienaudžiem, un man būtu izdevīgi apvienot lekcijās apgūto ar pieredzi.

Nepieciešamie materiāli:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x mikroservosi

- 2x ultraskaņas kustību detektori HC-SR04

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω rezistori

- 1x 3.3 sprieguma regulators

- 2x 100 uF elektrolītiskais kondensators

- 1x 0,1 uF keramikas kondensators

- 1x Corona Extra 12-pack Longneck pudeles alus trauks

1. solis: sākotnējie plāni un progresēšana

Semestra sākumā man nebija plānu, ko vēlos darīt. Es ienācu šajā klasē bez idejas. Tātad, lai sāktu, es izstrādāju vienkāršu veidu, kā man lēnām iekļūt hobiju elektronikas pasaulē.

Soļi:

1. Uzziniet Arduino pamatus

- Tas tika darīts, ievērojot sākumkomplektā iekļauto SparkFun izgudrotāja rokasgrāmatu. Tas ļāva man apgūt rezistoru, gaismas diodes, pjezo elementu (skaņas), sensoru un vispārējās kodēšanas pamatus ar Arduino.

2. Apskatiet tiešsaistes DIY Arduino projektus

- Tas bija, lai atrastu iedvesmu radošai un noderīgai elektronikai

3. Izmantojiet iedvesmu, lai atrastu to, ko vēlējos pagatavot

- Tā kā es esmu slinks cilvēks, un tāpēc, ka mani draugi, ar kuriem es dzīvoju nākamajā semestrī, nav ļoti labi sakopti, es nolēmu izgatavot automātisku miskasti.

Sākotnējais plāns tam bija saruna ar vienu no maniem vienaudžiem mentoriem, citu datoru inženierijas studentu Braienu Tamu. Skaļa diskusija ar viņu, kritizējot manus dizainus, palīdzēja man izprast projektēšanas procesu. Problēmu pieņemšanas un risinājuma domāšanas process neatkarīgi no tā, cik tas ir neiespējami, un pēc tam debates par to, kā īstenot minēto projektu. Tas man iemācīja, ka inženierzinātņu projektēšanā vissvarīgākās ir ambīcijas un radošums.

Sākotnēji es gribēju izveidot miskasti, kas automātiski noteiktu, kad atkritumu tvertne ir pilna, un pēc tam aizvērtu vai iesaiņotu maisu. Izpētījis iespējamos veidus, kā to izveidot, es sapratu, ka tas ir tālu no manām rokām. Tādējādi es nedaudz mainīju mērķi - izveidot miskasti, kas varētu nosūtīt tekstu, kad tas ir pilns.

Tuvojoties semestra beigām, man bija problēmas integrēt WiFi komponentu, lai nosūtītu tekstu, un biju noraizējies, tāpēc es domāju par citām alternatīvām kā trauksmes sistēmu. Es paskatījos uz pjezoelementiem, lai, iespējams, radītu kaitinošu skaņu, kas neapstātos, kamēr netiks izņemta miskasti. Es arī izpētīju, kā izmantot gaismas diodes, lai izveidotu dažādas krāsas, lai norādītu atkritumu līmeni.

Lai to izveidotu, būs nepieciešami divi sensori: viens, lai ārpuse sajustu, kad roka ir atvērta virs tās, un otrs iekšpusē, lai noteiktu atkritumu līmeni. Sākotnēji tikai WiFi modulis sūtīja tekstu kā trauksmi, bet tuvu semestra beigām es nolēmu pievienot gaismu miskastes augšpusē, lai to atbalstītu.

Šis ir projekta dizains, kurā es iestrēdzu un izgāju līdz galam.

2. solis: izpēte

Lai sagatavotos šim pārbaudījumam, es izpētīju vairākas lietas.

Vispirms es pētīju par vispārējo Arduino kodēšanas veidu. Prakse ar SparkFun izgudrotāju komplektu ārkārtīgi palīdzēja; pieradinu mani pieslēgt tapas Arduino un kā izmantot maizes dēli.

Tad es īpaši praktizēju servo izmantošanu, jo zināju, ka tieši tā man vajadzēs kontrolēt vāku, lai tas grieztos. Pirmkārt, praktizējot to laika kontroli un pēc tam lietojuma apvienošanu ar nosacījumiem, lai es varētu kontrolēt, kad tie tiek aktivizēti.

Tad es pētīju, kādus sensorus izmantot. Bija divu veidu: ultraskaņas sensors (HC-SR04) un infrasarkanais sensors (PIR kustības sensors). Ultraskaņas sensors izsūta impulsu, kas pēc tam tiek atgriezts atpakaļ un nolasa HC-SR04, aprēķinot laiku šajā intervālā, lai noteiktu attālumu starp to un atlēciena atrašanās vietu. Es nolēmu izmantot ultraskaņas sensoru iekšējam sensoram, jo attāluma noteikšana būtu noderīgāka, jo īpaši tāpēc, ka atkritumi neizstaro daudz starojuma. Tad es nolēmu, ka būtu vieglāk vienkārši izmantot HC-SR04 gan iekšējam, gan ārējam sensoram.

Pētot par ESP-8266, es uzzināju daudz par to, kā darbojas wifi. Es uzzināju par piekļuves punktiem un staciju punktiem. Es uzzināju arī par tīmekļa serveriem kā iespējamu iespēju. Beigās. ESP ir tāfele, kuru var pilnībā ieprogrammēt Arduino. Tādējādi ir iespējams pat izveidot visu šo projektu, tikai izmantojot to. Lai ieprogrammētu ESP, es to savienoju ar Arduino un savienoju GND Arduino, lai atiestatītu, lai to atspējotu un lai tas darbotos kā komunikators starp ESP un USB kabeli.

Tad es uzzināju, ka varu likt ESP darboties kā klientam, kurš vēlas piekļūt datiem vai pieprasīt tos no vietnes. Zinot to, es izmantoju IFTTT.com vietni, lai izveidotu sīklietotni, lai savienotu tīmekļa āķus ar īsziņu sūtīšanu kopumā, lai notikums tiktu aktivizēts (kad klients pieprasītu datus no konkrēta URL, tas nosūtītu tekstu).

Vēl viena lieta, ko es pētīju, bija sprieguma regulatori, diodes un rezistori. Lai LED savienotu LED ar Arduino, bija nepieciešami rezistori. Diodes un sprieguma regulatori bija iespējamie risinājumi ESP-8266 barošanai, jo Vcc strāvai ir stingri nepieciešama 3.3V. Sprieguma regulators bija vienkāršākais risinājums. Lai gan Arduino ir pieejama 3.3V opcija, es to izmantoju kā iespēju uzzināt vairāk.

Pēc tam es uzzināju par kondensatoriem, jo tie ir nepieciešami funkcionējošam sprieguma regulatoram. Kondensatori palīdz izlīdzināt spriegumu, ja tas pārāk daudz "atlec" vai "žagas". Sprieguma regulatoriem parasti ir uzstādīti 2 elektrolītiskie un 1 keramikas kondensatori.

Lielākā daļa pētījumu mēģināja atkļūdot manu kodu, jo, veicot to, bija daudz kļūdu.

3. solis: grūtības un to pārvarēšana

Liela daļa grūtību semestra sākumā bija vienkārši fakts, ka man nebija pieredzes. Es nekad iepriekš pat nebiju domājis kaut ko veidot, tāpēc baidījos būt pārāk ambiciozs vai pārāk vienkāršs. Tāpēc es tik ilgi atlieku idejas izvēli.

Lai to pārvarētu, noteikti palīdzēja saruna ar senioru, kuram bija pieredze. Braiens spēja kritizēt manas idejas un pateikt, kuras no tām iet pareizajā virzienā un kuras - nepareizajā virzienā. Viņš man palīdzēja saprast, ka man jāņem vērā mans prasmju līmenis, pieejamie resursi un laika pārvaldība.

Arī laika plānošana man bija ļoti grūta. Es jau zinu, ka man ir vājums attiecībā uz laika pārvaldību, jo īpaši tāpēc, ka šis semestris bija neticami piepildīts, jo biju pārslogots ar 21 kredītpunktu.

Bija gadījumi, kad man bija jāziedojas, strādājot pie sava projekta, taču, lai to pārvarētu, nedēļas nogalēs veltīju vismaz vienu stundu pētījumu, lai strādātu pie projekta, un katru otro nedēļu nedēļas nogalēs, lai dotos uz M5, lai pie tā strādātu.

Vēl viena grūtība man bija zināšanu trūkums par lielu daļu. Es nezināju, kā viņi strādā vai kādi vadi ir savienoti. Lai to pārvarētu, es uzzināju vērtīgo vērtību, meklējot datu lapas tiešsaistē, kas man palīdzēja saprast, kāda ir nepieciešamā sprieguma ievade un kur ir nepieciešams pieslēgt VCC, GND un ieejas. Es atceros, ka īpaši strādāju pie mēģinājuma pieslēgt servos kustību detektorus un biju neapmierināts, jo servo nedarbojās vispār.

Tas lika man izmēģināt dažādus servos, cerot, ka ar viņiem kaut kas nav kārtībā. Tomēr tie joprojām nedarbojās, kas nozīmēja, ka tam jābūt vai nu manam vadam, vai manam kodam. Pēc tam es mēģināju izmantot ārēju barošanas avotu, savienojot servos ar 4 AA baterijām, jo biju izlasījis, ka dažreiz datora USB, iespējams, nedod pietiekamu spriegumu to barošanai. Visbeidzot, es nolēmu vienkārši apskatīt datu lapu un sapratu, ka tas bija tikai tāpēc, ka mana elektroinstalācija visu laiku bija nepareiza.

Mans grūtākais šķērslis šajā jautājumā bija mēģinājums integrēt WiFi komponentu Arduino. Es tiešsaistē meklēju daudzas pamācības un vienkārši sapratu programmēšanu, jo man bija grūti aptvert. Tomēr viena konkrēta vietne man palīdzēja un iepazīstināja ar IFTTT. Tomēr es uzskatīju, ka esmu guvis uzvaru, es nesapratu, ka dēļi ir atsevišķi, un galu galā es plānoju dēļus ar atšķirīgu kodu. Es nedēļu iestrēdzu, mēģinot saprast, kā tos savienot, bet internets nepalīdzēja. Lai pārvarētu šo šķērsli, es beidzot vienkārši lūdzu doktora Malloha palīdzību. Es esmu ļoti lepns cilvēks un mēdzu darīt lietas vienatnē. Tomēr viņš man iepriekš bija palīdzējis, man nebija lielas problēmas, bet gan diskusija par iespējamiem veidiem, kā vērsties pie mana projekta. Vienkārši jautājot Dr Malloch nekavējoties atrisināja manu ESP-8266 integrēšanu.

Šis projekts palīdzēja mani ievietot savā vietā un saprast, ka man vajadzētu vairāk strādāt un lūgt cilvēku palīdzību, jo inženierija nav solo projekts, bet gan komandas dinamika.

4. darbība: izmaiņas M5, lai palīdzētu racionalizēt mācību procesu

M5 man bija fantastisks instruments šajā semestrī. Tam jau ir daudz resursu jauniem pētniekiem un pieredzējušiem veterāniem.

Es domāju, ka M5 varētu palīdzēt racionalizēt mācību procesu, organizējot vairāk semināru par plašāku tēmu klāstu un padarot tos vairāk paziņotus. Es tikko biju dzirdējis par darbnīcām, kas notika M5, un vienīgās, par kurām es zināju, bija lodēšanas darbnīcas.

Būtu noderīgi arī citi semināri, piemēram, “Kā sākt projektēšanu” vai “Kā izmantot 3D printeri”. Varbūt viņiem ir šīs darbnīcas, bet es nekad nevarēju par tām dzirdēt.

5. solis: ko es paveicu beigās

Es varēju izgatavot automātisku miskasti

Tomēr vēl svarīgāk es uzzināju laika pārvaldības nozīmi, to, kā veidot shēmas un izmantot elektroniskās detaļas. Es uzzināju par Arduino, viļņiem un uztveršanu, rezistoriem, maizes dēļiem, WiFi, ESP-8266, tīmekļa serveriem, sprieguma regulatoriem, diodēm utt. Es varēju paveikt tieši to, ko biju iecerējis. Gūt praktisku izpratni par elektroniku un shēmām.

Tas arī manī izraisīja radošu uguni, jo šī projekta veidošana, lai gan reizēm bija ārkārtīgi nomākta, bija ļoti jautra un izdevīga. Visbeidzot saprast, kā daļa darbojas, vai panākt, lai kods darbotos tā, kā es gribēju, bija vērts veikt vairākas izmaiņas un izmaiņas, kas man bija jādara. Tas man palīdzēja saprast, ka es to vēlējos darīt. Semestra sākumā es šaubījos par elektrotehniku un datoru inženieriju, jo man nebija pieredzes, lai uzzinātu, vai man tas patīk vai nē. Piemēram, kā kāds nezina, vai viņam patīk sports, videospēle vai hobijs, ja vien viņš to neizmēģina.

Mans lielākais sasniegums no tā bija spēja pārliecinoši pateikt, ka vēlos turpināt strādāt ar elektrotehniku un datoru inženieriju.

6. darbība. Kā kāds cits varētu sekot manās pēdās

Ja kādam ir tāda pati situācija, kādā es biju semestra sākumā, es ieteiktu veikt tās pašas darbības, kuras es izklāstīju sadaļā "Orignal Plans and Progression". Tas man patiešām palīdzēja lēnām izcelt to, kas mani interesē un ko es varu darīt.

Konkrēti, šim projektam es izklāstīšu zemāk, kā to izveidot.

1. darbība: dodieties uz IFTTT.com, reģistrējiet savu tālruņa numuru un pēc tam izveidojiet sīklietotni. Izvēlieties “ja”, lai tie būtu tīmekļa āķi, un “tas” - īsziņas. Kad tas ir izveidots, meklēšanas lodziņā atrodiet Maker Webhooks un noklikšķiniet uz dokumentācijas. Aizpildiet informāciju ar savu notikuma nosaukumu un nokopējiet URL. Šis ir URL, kuru izmantosit ESP-8266 kodam, kas atrodams apakšā.

1. darbība: pievienojiet ESP-8266 šādi:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Pēc tam pievienojiet GND uz Arduino ar tā atiestatīšanu, lai to atspējotu.

2. darbība. Ievadiet kodu apakšā un augšupielādējiet to ESP-8266 (vispirms lejupielādējiet esp-8266 dēli IDE). Pēc tam atvienojiet ESP-8266.

3. solis: Savienojiet servos ar Arduino 8. un 9. tapu

4. solis: pievienojiet pirmo HC-SR04 sensoru 10. un 13. tapai (attiecīgi trig un atbalss). Pēc tam savienojiet otro ar 11. un 12. tapām (atkal attiecīgi trig un atbalss).

5. darbība: pievienojiet RGB gaismas diodi 4. (sarkanā), 5. (zaļā) un 6. (zilā) tapai.

6. darbība: pievienojiet GPIO2 2. tapai

7. darbība: ievadiet kodu apakšā (ECE_297_DP) un augšupielādējiet to Arduino.

8. solis: atrodiet vecu pārstrādāta alus kastīti un kartona gabalu vākam. Karstā līme popsicle pielīp pie servo un pēc tam karsti pielīmējiet servos pie bot iekšpuses katrā pusē. Uzlīmējiet vāciņu uz popsicle nūjām. Piestipriniet divus sensorus pie vāka (iekšpuse ir tā, kas nosaka miskasti (11. un 12. tapa) un ārpuse ir kustību noteikšanas ierīce (10. un 13. tapa). Pēc tam līmējiet gaismas diodi ar vāka augšpusi. Un pielīmējiet vadu aiz kastes, lai paslēptu neglīto elektroinstalāciju.

7. solis: ko es darītu tālāk

Turpinot projektu, man bija dažas idejas, kā papildus gaismas diodēm ieviest skaņas trauksmi. Tā kā es saņēmu ESP-8266 darbam, es nolēmu to nedarīt. Tomēr, ja es virzītos uz priekšu, būtu interesanti to pievienot un kaitināt cilvēkus izvest atkritumus.

Turklāt es būtu gribējis strādāt pie konkrētāka projekta, jo tas lielākoties ir koncepcijas projekta pierādījums. Ja es virzītos uz priekšu, es būtu izmantojis faktisko miskasti vai smagāku plastmasas trauku. Turklāt es būtu gribējis būt efektīvāks ar vadiem, jo tas ir ļoti netīrs.

Viena alternatīva ESP-8266, kuru es meklēju, kamēr uztraucos par nespēju to integrēt, izmantojot Bluetooth moduli. Mans draugs Šons man bija minējis, ka iepriekš viņš bija izstrādājis projektu, kurā viņam bija jānosūta sava projekta dati uz tālruni un jāizmanto Bluetooth modulis. Viņš teica, ka tas ir salīdzinoši viegli. Tomēr es saņēmu WiFi moduli darbam, pirms es tajā veicu nopietnu detektīvdarbu. Es domāju, ka būtu interesanti redzēt, kur tas ceļš mani būtu novedis.

Izņemot to, es labprāt būtu ieviesusi daļu “automātiskā miskastes maisu iesaiņošana”, taču tā joprojām ir ārpus manas līgas. Varbūt nākotnē es vēlreiz pārskatīšu šo projektu un mēģināšu to padarīt efektīvāku.