Lag en vindbasert omgivelsesvisning: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Dette er et klasseprosjekt designet og bygget av Trinh Le og Matt Arlauckas for HCIN 720: Prototyping Wearable and Internet of Things Devices ved Rochester Institute of Technology.

Målet med dette prosjektet er å abstrakt visualisere retningen og hastigheten på vinden på steder knyttet til RFID -tokens. Disse to dimensjonene ville være nyttige for alle som piloterer båter, flyr droner, drager, modellraketter og så videre.

Displayet vil bestå av en vifte som vender oppover for å lage bånd av stoff som kruser og "danser" over bordplaten. Båndenes livlighet ville vise størrelsen på vindhastigheten. Vindretningen vil bli representert av en indikator som er koblet til en trinnmotor i basen og kan rotere hele 360 °.

Trinn 1: Materialer og verktøy

Boliger

• 1/8”akryl (PMMA) ark, egnet for laserskjæring
• 1/8”akrylstenger (for fylling av skjøter)
• Fringy ting

Elektroniske deler

• Particle Photon (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC -fatkontakt (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12VDC 600mA Strømforsyning med 2,1 mm plugg (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC Power Converter (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ELLER 7805 spenningsregulator krets (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID Reader Board (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D Dual H-Bridge motordriver (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12V trinnmotor (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120 mm 12VDC vifte (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN Transistor (eller lignende)
• 2 - 220 Ohm motstand
• 1N4001 Diode
• 5 mm blå LED
• Mifare Classic 1K RFID-klistremerker (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Kabling

• Adafruit Perma-Proto halvpensjon (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG wire, solid og strandet
• 20 AWG, to-leder ledning (for strøm)
• Hannstikkontaktlist (for vifte- og motortilkoblinger)
• 2 - 12 pinners stabelbare hodestrimler til kvinner (for Photon)
• 1 - 1x3 0,1”pitch kvinnelig topptekstlist (for viftetransistor)
• 1 - 1x8 0,1”pitch header -kontakt og krympekontaktkontakter (RFID -leser)
• 1 - 1x2 0,1”pitch header -kontakt og krympekontaktkontakter (vifte)
• 4 - 1x1 0,1”pitch header -kontakt og krympekontaktkontakter (trinnmotor)
• 1-16-pinners DIP-kontakt (for H-bridge)
• Små nylonbindinger (valgfritt)
• Krympeslange (valgfritt)

Maskinvare

• 2 - M3x6mm skruer (for montering av trinnmotor)
• 4 - M3x35mm skruer (for montering av vifte)
• 8 - M3 flatskiver
• 4 - M3 nøtter

Verktøy

• Laserskjærer
• 3D -skriver
• Loddeverktøy
• Akryllim (https://www.amazon.com/Acryl-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Flat bølgepapp (for montering jig)

Trinn 2: Data å representere

Vindskjermen viser en fremstilling av vindretning og hastighet fra et sted som er knyttet til et RFID-merket token. Disse dataene vil bli hentet fra WeatherUnderground API. For å bruke denne APIen må du opprette en konto på https://www.wunderground.com/weather/api og velge det planalternativet som passer best for dine behov.

Trinn 3: Vis konstruksjon

Laserskjæring

Følg bruksanvisningen for laserskjæreren du skal bruke, forbered Adobe Illustrator -filene på skjermen (nedenfor) for kutting. Du må kanskje omorganisere objektene i filene for å passe til størrelsen på laserskjæreren du bruker.

Laserskjær platene fra 1/8 akryl (PMMA) plastark.

Montering Jig

For å opprettholde den vanlige femkantens utvendige vinkel på 116,6 °, designet vi en rask jig (assembly_jig.ai) for å hjelpe med montering av platene.

1. Åpne filen assembly_jig.ai, og kutt flere stykker fra bølgepapp.
2. Lim dem sammen i en bunke, og sørg for at bunken holder seg firkantet.

Vinkelfyllestenger

Fordi vinklene ikke er ortogonale med hverandre, bruker vi 1/8 akrylstenger for å fylle hullet, og gir mer overflateareal for liming. Forklippte lengder på stangen skal plasseres mellom hver plate, og etterlater litt plass i hver ende for hvor hjørnene kommer sammen.

Montering av basen

Start med bunnstykket med det store viftehullet, og lim stykke akrylstang på hver av de fem kantene.

Plasser dette viftestykket på den ene skråningen av monteringsjiggen, og legg et bunnsidestykke på den motsatte skrå siden.

Påfør forsiktig limet på skjøten og vent til det har stivnet.

Fortsett å jobbe rundt de andre sidene av bunnstykket, og sørg for å feste et stykke påfyllingsstang hvor to plater møtes.

Montering av DeckGlue de to trinnmotorens monteringsskiver rygg mot rygg, sørg for å stille hullene på linje. Når den er innstilt, bruker du en kran forsiktig til å tre de to små hullene til M3 -skruene. Lim dette nå til midten av dekkplaten, og sørg igjen for å stille senterhullet på linje.

Fest trinnmotoren ved hjelp av de to M3x6mm skruene.

Montering av toppen

Toppen monteres på samme måte som bunnen, men med bare fire plater. Du vil forlate et gap der en femte tallerken "kan" være plassert. Ikke glem å bruke akrylstangen til liming av topplatene.

Trinn 4: Elektronikk

Dette prosjektet kan monteres raskt ved hjelp av et brødbrett og jumperkabler. Bare følg diagrammet ovenfor.

For en mer engasjert bygget, vel, så er det på tide å bryte ut de gale loddingferdighetene.

Du har SINNE loddeferdigheter, ikke sant? Hvis ikke, her er noen lenker som hjelper deg med å korrigere det …

• Instrukser: Slik loddes
• Adafruit guide til utmerket lodding

Bruk Adafruit Perma-proto halvpensjon til å legge ut komponentene som vist i Fritzing-diagrammet ovenfor. Ved å bruke stikkontakter for de integrerte kretsene og transistoren kan du raskt og enkelt bytte ut hvis du tilfeldigvis slipper ut eventuell magisk røyk (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Loddehodestifter/stikkontakter til brettet for å hjelpe til med å koble de ytre komponentene (trinnmotor og vifte) og gjøre dem lette å bytte (se ‘Magic Smoke’ ovenfor). Loddekraft og jordledning på plass først, prøver å holde dem så korte og direkte som mulig. Lodd likestrømskontakten til den ene enden av en lengde på 20AWG-toledertråden, og den andre enden til de øverste strømskinnene (brettet orientert med Photon-hoder til venstre).

Loddetråder for å lage kretstilkoblinger. I noen tilfeller er det lettere å kjøre ledninger på bunnen av brettet. For RFID -leseren gir de stabile overskriftene til Photon god plass til tilkoblinger under Photon. Avslutt RFID -ledningene med 1x8 -overskriftskontakten, for å feste til RFID -leserens overskrift.

Trinn 5: Installer elektronikk

Når basen er limt sammen, installerer du viften i basen ved hjelp av de fire M3x35 skruene, skivene og mutrene.

Fest hovedkortet på innsiden av bakplaten (platen med den rektangulære utskjæringen for DC-fatkontakten) ved hjelp av den skumstøpte monteringstapen.

Sett DC -fatkontakten inn i det rektangulære hullet, og sement på plass ved hjelp av akryllimet.

Fest RFID-leserkortet til kontakten og monter det der det er praktisk ved hjelp av den skumstøpte monteringstapen. Det er greit hvis baksiden av brettet vender mot utsiden av skjermen, vil antennen fortsatt hente RFID -signalet. Fest den blå LED -en i nærheten.

Koble viften og trinnmotoren til hovedkortet.

Trinn 6: Programmering

Ny på Particle Photon?

Dette prosjektet vil bruke Particle Webhooks for å høste vinddataene. Her er prosessen, i et nøtteskall.

1. Enheten venter på at et token skal skannes.
2. Når et token skannes, lagres den unike token -IDen.
3. Enheten publiserer deretter denne token -IDen til Particle.io.
4. Ved mottak av disse dataene sender Particle.io dataene til API -siden vår via webhook -integrasjon.
5. API -siden mottar token -IDen, og ser etter byen og staten som er knyttet til den fra Locations -arrayet.
6. API -siden foretar deretter AP -anropet til WeatherUnderground (WU) ved hjelp av posisjonsinformasjon.
7. WU API returnerer et JSON -objekt med de komplette gjeldende værforholdene for dette stedet til API -siden.
8. API -siden analyserer denne informasjonen, trekker ut og konverterer vindretningen og vindhastigheten, og returnerer dem til enheten som et JSON -objekt.
9. Enheten analyserer JSON -objektet og lagrer vindretningen og hastigheten som skal brukes til å kontrollere trinnmotoren og viften.

Fastvare

Lag et nytt Photon -prosjekt kalt 'wind_display' og overskriv hovedfilen med wind_display.ino -koden (nedenfor).

Deretter finner og installerer du følgende biblioteker i prosjektet ditt:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID -bibliotek for partikkelenheter
• SparkJSON - v0.0.2 JSON -bibliotek Portet fra @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Stepper Motor bibliotek for Arduino

Kompiler prosjektet og last det ned til Photon.

API -side

For å bruke API-siden må du laste den opp til en PHP-aktivert webserver. Det er mange gratis PHP web hosting alternativer tilgjengelig.

Last ned getWindData.txt og endre filtypen til.php. Åpne i din foretrukne editor og gjør følgende endringer:

Legger til deg Photon Core ID:

// Legg til core_id for fotoner du vil tillate å bruke denne APIen $ allowCores = array ('CoreID -en din går her');

Legg til WeatherUnderground API -nøkkelen din:

// WeatherUnderground API Key $ wu_apikey = "Din WU API Key";

For øyeblikket, ikke bekymre deg for å angi tokens/steder. Vi tar oss av det etter at alt er satt opp.

Lagre og last opp filen til webserveren. Registrer den levende URL -en for API -siden.

Partikkel Webhook

Logg deg på Particle Console, og klikk på Integrations -ikonet på venstre side.

1. Klikk på 'Ny integrasjon', og velg deretter 'Webhook'.
2. Sett hendelsesnavn til 'wind_display'.
3. Angi URL til live URL for API -siden.
4. Klikk på 'Opprett Webhook'.

Skaff deg RFID -token -ID -er og endre API -siden

Med Photon koblet til datamaskinen din via USB og koblet fra den eksterne strømforsyningen, åpner du et terminalvindu og kjører Particle Serial Monitor.

1. Skann en RFID-kode og skriv ned token-ID-en som vises på den serielle skjermen.
2. Gjenta for eventuelle merker du vil bruke.

Gå nå tilbake til getWindData.php og finn lokasjonen array -seksjon:

// Locations Array // Erstatt "TokenID n" med skannet token-ID // Erstatt "Cityn" med by assosiert med token ID // Erstatt "Sn" med to-char-tilstand knyttet til city $ locations = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => array ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => array ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Erstatt hver token -ID med token -IDene til taggene dine, og knytt hver til en by og stat du vil ha vindinformasjon fra.

Lagre filen og last den opp til webserveren din.

Trinn 7: Bruk den

1. Vis den hvor du vil.
2. Still vindbladet til å peke nordover.
3. Koble til strømforsyningen.
4. Plasser et token i nærheten av RFID -leseren og vent til den blå LED -en blinker.

Trinn 8: Ytterligere ideer

Her er noen ideer for å forlenge prosjektet!