Sound Activated Planetarium: 8 trinn (med bilder)

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

Denne instruksen ble opprettet for å oppfylle prosjektkravet til Makecourse ved University of South Florida (www.makecourse.com).

Dette er mitt lydaktiverte planetarium. Planetariets grunnfunksjon er å aktivere med nærvær av en høy lyd, for eksempel et klapp, og gjenskape banen til månen og jorden rundt solen. Dette er et morsomt og enkelt prosjekt som enkelt kan gjenskapes og vil lage et fint dekorativt og interaktivt stykke å vise.

I denne instruksen vil jeg forklare hvordan du kan gjenskape dette planetariet ved å diskutere girsystemet, det generelle oppsettet og kontrollsystemet.

Trinn 1: Trinn 1: Deler og verktøy

Deler

• 1 DC -47P DC -serie kraftig elektronikkskap - $ 9,58
• Wood Doll Head av ArtMinds®, 2,5 " - $ 2,49
• Wood Doll Head av ArtMinds®, 2,25 " - $ 1,89
• 3/8 "diameter 6061 aluminium rundstang 24" lengde T6511 ekstrudert 0,375 tommer Dia - $ 7,20

Elektronikk

• DC 5V trinnmotor 28BYJ-48 med ULN2003 driver testmodulkort 4-faset-$ 1,79
• Lydsensormodul - 1,50 dollar
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 utviklingskort for Arduino + USB -kabel - $ 7.58
• Mini brødbrett - $ 5,69
• 4-pinners kvinnelig-kvinnelig kabel-$ 3,84
• Breadboard Jumper Wire 75 stk. Pakke - $ 4,99

Verktøy og rekvisita

• 3D -skriver
• Målebånd
• 3/8 "kulelager
• 5 minutter epoksy
• Tannpirker eller engangsrører
• Engangsbrett
• Hammer
• Bore
• 4 "hullsag
• Båndsag
• Flat og buet håndfil
• Akrylmaling og pensler: mørk blå, mørk grønn, hvit, gul

Programvare

Du trenger enten Arduino IDE eller frittstående versjoner av AVR-GCC og AVRDude

Trinn 2: Trinn 2: Opprette girsystemet

Det er her 3D -skriveren spiller inn. Du må laste ned de vedlagte STL -filene for å skrive ut tannhjulene i 3D og en base som holder tannhjulene og stengene på plass. Planetariumdesignet består av 4 gir: Motorgiret (drivhjulet), jordutstyret (drevet gir), et lite sentralgir og månegiret. Motorgiret vil bli festet til trinnmotoren og kjøre jordgiret. Månegiret vil være på toppen av jordutstyret og vil ha en stang i midten som vil gå gjennom jordutstyret. Dette vil få månegiret til å snu mens jordgiret snur. Sentralgiret brukes til å holde månegiret på plass og vil gå rundt midten av jordutstyret. Stangen for Månen vil løpe gjennom Månedyret som gjør at månen kan reise rundt jorden mens både Jorden og Månen reiser rundt Solen. For å spare utskriftstid brukte jeg en fylling på 5% på basen. Denne lave fyllingen gjorde også basen veldig lett, noe som var fordelaktig.

Trinn 3: Trinn 3: Forarbeid

Forberedelse av stang

Når alt er skrevet ut, må vi gjøre noen forarbeider for å få planeter, stenger og kabinett klar til installasjon. Først må vi bruke båndsagen for å kutte stangen i tre deler. En skal være 5 ", en er 3", og den siste er 1,5 ".

Planet Prep

Vi skal bruke dukkehodene og kulelageret til å lage vår jord, sol og måne. 1,5 "hodet vil bli brukt til solen, 1,25" hodet til jorden og kulelageret til månen. Først vil du bore hull i den flate bunnen av dukkehodene ved hjelp av 3/8 "borekronen. Dette lar deg feste planetene til stengene. Nå kommer den morsomme delen, maleriet! Avhengig av hvilken maling du bruker, Du må kanskje påføre flere strøk for å få en levende farge, spesielt når du maler sol og måne. Husk at det er bedre å påføre flere tynne strøk enn det er å globere på et veldig tykt strøk. Et tykt strøk vil sannsynligvis forårsake drypp og ta lang tid å tørke. Sørg for å la hvert tynt strøk tørke helt før du fortsetter. Jorden ble malt på frihånd. Når månen er helt tørr, bruk epoksyen for å feste den til stangen.

Vedlegg Prep

Vi må kutte ut et hull i lokket på skapet slik at stengene kan bevege seg fritt. For dette må du bruke 4 hullsagen festet til boret. Husk at hullet må forskyves fra midten for å gi plass til trinnmotoren og motorutstyret. Bruk basen din som referanse for å bestemme hvor du skal kutt hullet og sørg for at det er sentrert med kantene på kabinettet.

Nå som planetene, stengene og kabinettet er forberedt, er du klar til å begynne å montere!

Trinn 4: Trinn 4: Hovedmontering

Start med å plassere trinnmotoren i den tildelte sporet i basen. Sørg for å stikke inn ledningene slik at de løper ned gjennom basen og ut i bunnen. Plasser deretter jordutstyret på det ekstruderte røret på basen. Du vil plassere jordgiret slik at det flyter like over basen og ikke gnir på det når du svinger. Plasser nå motorgiret på trinnmotoren slik at midten av giret går gjennom motorens aksel. Motor gir og jord gir skal passe godt sammen. Deretter legger du til sentralgiret i det ekstruderte røret. Sentralgiret vil passe veldig godt på det ekstruderte røret og må hamres på plass.

Vær oppmerksom på at det er veldig vanskelig å fjerne sentralgiret når det er hamret på plass, så sørg for at du har plassert alt godt under det før du fortsetter. Du vil også forlate et lite rom mellom jordutstyret og sentralgiret, slik at de ikke forstyrrer hverandre.

Du er nå klar til å legge til stengene dine. Solstangen vil gå inn i det ekstruderte røret på basen og jordstangen vil gå gjennom hullet i jordutstyret. Sørg igjen for at det ikke gnides mellom parallelle deler. Månedyret plasseres deretter rundt jordstangen, på toppen av jordutstyret. Månestangen vil gå inn i det sekundære hullet på måneutstyret. Topp stengene dine med sine respektive planeter, og du er klar til å gå videre til kretsskjemaet.

Trinn 5: Trinn 5: Kretsskjema

Hoveddelene i skjematikken er mikrokontrolleren, strømforsyningen, trinnmotoren og driverkortet og lydsensoren.

Strømforsyning

Strømmen leveres av et 9V batteri som kobles til mikrokontrolleren.

Trinnmotor og drivbrett

Trinnmotoren er koblet til pinnene 8, 9, 10 og 11 på mikrokontrolleren. Disse pinnene brukes til å aktivere spolene 1-4 på trinnmotoren. De er definert som utganger i skissen.

Lydsensor

Lydsensoren er festet til pinne 4 på mikrokontrolleren. Det er definert som et innspill i skissen.

Trinn 6: Trinn 6: Arduino -skissen

Som tidligere nevnt er pinnene 8 -11 koblet til drivbrettet (skjold) og vil aktivere spolene 1-4 på trinnmotoren. Lydsensoren er koblet til pin 4. Jeg har definert en forsinkelse på 8 ms for å gi en pålitelig svinghastighet av trinnmotoren. I oppsettet har jeg definert motorpinnene som utganger og lydsensorpinnen som en inngang. Lydsensoren leses i hovedsløyfen av et statusvariabelnavn statusSensor. Når det oppdages en støy, vil statussensoren settes til 1. Dette vil begynne å snu motoren fremover i 300 trinn. En while loop brukes til å telle trinnene. Hvis det oppdages en ny lyd, starter tellingen på nytt og får motoren til å slå over en lengre periode. Hvis det ikke oppdages lyd, vil motoren slutte å snu etter 300 trinn. Se vedlagte video for mer informasjon.

Merk: Du kan angi et hvilket som helst antall trinn for motoren å snu. Jeg fant ut at 300 trinn gir omtrent 30 sekunders bevegelse. Du kan gjerne endre trinntellingen hvis du vil at planetariet skal kjøre over en lengre eller kortere periode.

Trinn 7: Trinn 7: Kapslingsenhet

Alt som gjenstår nå er å sette alle komponentene i kabinettet. Jeg fant ut at dette ble enklest og mest effektivt oppnådd ved hjelp av borrelåsstrimler. Før først bunnen av kabinettet med kroken (grov side). Neste linje bunnen av brødbrettet, mikrokontrolleren, lydsensoren, motoren, motorskjermen og batteriet med sløyfen (myk side). Legg til en løkke på toppen av brødbrettet for å holde motoren på plass. Du kan nå plassere hver gjenværende komponent i kabinettet. For å feste basen, klipp først ut to stykker av løkken som er litt større i lengde og bredde enn langsidene av basen. Fest hver stripe til langsiden av kabinettet som er plassert på en måte som gjør at trinnmotorgiret kan lukkes helt og jordutstyret passer godt inn i hullet som ble kuttet ut av lokket. Mine ble plassert omtrent 1 fra toppen av skapet. Fest deretter to matchende kroker til langsidene av basen. Du kan nå feste basen din til skapet. Jeg valgte å heve basen på denne måten for å gi plass til kretser under.

Planetariet ditt er nå ferdig montert og klart for bruk! Sørg for at batteriet er koblet til mikrokontrolleren, skru på skruene på kabinettet og la hyggelig høy lyd. Du bør se planetariet ditt begynne å bevege seg.

Merk: For bedre lyddeteksjon, koble lydsensoren til en av veggene i kabinettet nær utskjæringen i lokket.

Trinn 8: Avsluttende kommentarer

Selv om dette var et enkelt prosjekt, er kunnskapen jeg har fått fra det uvurderlig. Jeg har lært alt om 3D -modellering, koding av mikrokontrollere, videoredigering, prosjektplanlegging og mye mer. Jeg har også fått mye mer respekt for produktdesignere fordi det er mye tanke og krefter som går ut på å designe noe og bringe disse designene til live. Mye prøving og feiling og mye problemløsning. Det var morsomt å involvere meg selv i prosessen.

Håper du likte dette lærerikt!