Arduino Water Cycle Diorama: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Vi lager et diorama som presenterer vannsyklusen, ved hjelp av Arduino og noen motorer for å legge til bevegelse og belysning. Det har et skolefølelse - for det er faktisk et skoleprosjekt!

Presentasjonsscenariet er dette:

Solen går opp om morgenen [En servomotor beveger solen].

Vann fordamper fra sjøen [En trinnmotor hever "fordampningsarket"]

Skyer dannes på himmelen [En trinnmotor senker bomullsskyene]

Regn faller [En trinnmotor senker "regnarket"]

I mellomtiden skifter lys (APA106 lysdioder) farge for å betegne soloppgangen, den overskyede himmelen, lynene under regnet.

Materialer:

1. Arduino Uno
2. 5V trinnmotorer og drivere (x3)
3. Servomotor (x1)
4. APA106 lysdioder (x5)
5. Metallrør
6. Skruer og bolter
7. Papir, tyll, bomull
8. Varm limpistol

Så vi drar!

Trinn 1: Bygg boksen

Vi har bygget en trekasse, men du kan også bruke en eske. Boksens mål er 40 cm foran, 25 cm dybde, 30 cm høyde.

Vi har lagt et praktisk lokk med hengsler, slik at det er lettere å jobbe ved å løfte det opp. Dessuten trenger vi egentlig ikke bakveggen, så du kan hoppe over det og bare bruke litt blått papir til himmelen, som vist på bildet.

Trinn 2: Fest motorene

Vi vil feste trinnmotorene nær toppen av boksen, slik at de roterer og pakker opp eller ned regntyllen, fordampningstyllen og skyene.

Først må vi bore hull.

Bruk et papir til å lage en maske av motoren, som vist på bildet. Dette lar deg merke hullene riktig [foto]. Bor, og fest motoren med skruer og bolter.

Trinn 3: Fest aksene

For aksene bruker vi rør av kobber. Mål avstanden med tanke på motordybden, trekk fra en cm til og skjær 3 stykker.

Bruk motorakselen som en form, og bruk tang til å trykke den ene enden av røret rundt det.

Bruk deretter en skrue som en form, og gjør det samme i den andre enden av røret.

Bor et hull ved den andre veggen, overfor motorakselen (mål avstander). Fest aksen mellom motorakselen og skruen gjennom hullet. Bruk en eller to bolter for å feste skruen, og en metallring for å muliggjøre jevnere rotasjon av aksen, som vist på bildet.

Trinn 4: Fest servomotoren

Bruk litt blå-tac under, og en metalllist med skruer over for å feste servomotoren på gulvet. Dette vil bli brukt til å heve solen, som vist på bildet.

Sørg for å feste den i riktig retning. (Hvis du gjør det feil, er det ikke et stort problem, du kan bare redigere det i arduino -koden.)

Bruk et sugerør og lim for å montere solen på motorakselen.

Trinn 5: Koble til elektronikk, motorer, lysdioder

Arduino Uno har 14 digitale pins. Vi trenger 4 pinner for hver trinnmotordriver, pluss en pinne for servomotoren, pluss en pinne for lysdiodene.

Du kan se den grunnleggende tilkoblingen i skjematikken. 4 digitale pinner er koblet til driveren. Du trenger en egen strømkilde for driveren (og motoren), siden motorer trekker ganske mye strøm, og du vil få problemer hvis du driver dem fra Arduino. Du kan bruke en USB -lader og kabel, kutte den, bruke +5V og GND for å drive motoren. Du må også koble GND fra Arduino -kortet til GND fra den eksterne strømforsyningen, som vist i diagrammet.

Pin 0, 1, 2, 3: Motor 2

Pin 4, 5, 6, 7: Motor 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Vær oppmerksom på at vi lagrer PIN 9 for Servomotoren: i noen Arduino -kort kan bare pinne 9 og 10 drive en Servo.

Servomotorforbindelsen er ganske standard. Bruk Digital Pin 9 for kontrollen. Bruk den eksterne strømkilden, den samme som for trinnmotorene, for å drive servoen (dvs. ikke som skjematisk, der strøm tas fra Arduino -kortet.)

APA106 LED -design lar oss individuelt kontrollere flere LED -er med bare en pinne. Vi bruker Digital Pin 13 (som også er koblet til den innebygde LED-en på Arduino-kortet). Den grunnleggende forbindelsen kan sees på skjematisk. APA106 har fire pinner. De to midterste pinnene er for +5V og GND. Deretter kobler vi den første LEDs DATA IN til Pin 13, dens DATA OUT til den andre LEDens DATA IN, etc. Hver etterfølgende LED tar sitt DATA IN -signal fra DATA OUT fra forrige. Den siste LEDens DATA OUT kan stå uten tilkobling.

Det kan være lurt å feste lysdiodene på saken etter at du har utført dekorasjonen, slik at du kan inspisere belysningen bedre. Alternativt kan du ikke sikre dem ved hjelp av varmt lim og installere dekorasjonene etterpå.

Trinn 6: Arduino -koden

Her er en beskrivelse av hva koden gjør.

Soloppgang: Servomotoren går fra 10 til 50 grader, hastighet 2 grader/sek, mens belysningen endres fra rød-ish (daggry) til hvit (middag).

Fordampning: En trinnmotor snor aksen der "damper" tyll er festet, og hever den. Du må kanskje justere antall omdreininger, avhengig av dimensjonene dine.

Skyer: En trinnmotor ruller ut aksen for å avsløre skyene. Scenefargene endres til en "regnfull" setting.

Regn: En trinnmotor ruller av "regn" tyllaksen. Vi har tilfeldige blink, der fargen endres til hvitt en stund - og deretter tilbake til "regnvær".

System reset: Lysene er slått av, og deretter snurrer motorene aksene tilbake, slik at systemet er klart til å gjøre en ny iterasjon når det kobles til igjen.

Vær oppmerksom på at vi har valgt å ha bare en enkelt kjøring, og deretter en tilbakestilling, slik at vi minimerer sjansen for at noen stopper systemet midt i handlingen. I så fall ville vi ha tullene halvviklet på aksene, slik at systemet ikke ville fungere riktig.

Spill med koden litt, før du legger til dekorasjonene. Du vil gjøre finjusteringer senere.

Trinn 7: Lag og fest dekorasjonene og lysdiodene

Vi har valgt en 2,5D -representasjon av et landskap. Den består av 4 lag med landskap, det ene bak det andre. Det er også en himmel på baksiden. Mellom himmelen og baklaget, den med fjellene, er det hvor solen befinner seg, festet på servomotoren.

Regn- og fordampningstullene brettes og skjules mellom de andre lagene når de er nede. De er festet til aksene ovenfor med tråd.

Skyene er små bomullsballer (som brukes til de-makeup kommer godt med), som festes uavhengig på skyaksen med tråd. Du vikler tråden på aksen, og ved å pakke den ned kommer skyene ned.

Lysdiodene er koblet i en kjede og limt mellom lagene, først LED på baksiden, slik at den senere kobles til Arduino -kortet.

For regnet kuttet vi små biter av vanndråpeformet papir og limte det på en tyll. På bildet kan du se at vi limer litt vekt, f.eks. små nøtter, bak vanndråpene (og metallringer bak "dampene"), slik at tyllen bringes ned av tyngdekraften i stedet for å sveve i midten. Toppen og bunnen av tyllen er viklet rundt en blyant med spisepinne, også for vekt. Denne siste "berøringen" gir et "barnslig" notat til dioramaet (dette var ment å ligne et barneprosjekt). Du kan bruke noe annet, mer usynlig, for å legge vekt på tyllen, hvis du vil.

Trinn 8: Koble Arduino og fest den på brettet

Du må koble til motordrivere, servomotor, lysdioder på Arduino. Pinnene er notert i koden.

Du kan haug Arduino og motordriverbrettene på saken ved hjelp av varmt lim og gjemme dem bak papirfjellene. Bruk et lite brødbrett for å drive motorene fra en ekstern kilde. Strømkablene, for arduinoen og motorene, går ut bakfra.

Finjuster koden, så er du klar!

Ha det gøy!