خوذة أمان كوفيد - الجزء الأول: مقدمة إلى دوائر تينكركاد: 20 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

مشاريع تينكركاد »

مرحبا يا صديقي!

في هذه السلسلة المكونة من جزأين ، سنتعلم كيفية استخدام دوائر Tinkercad - وهي أداة ممتعة وقوية وتعليمية للتعرف على كيفية عمل الدوائر! من أفضل الطرق للتعلم هو القيام بذلك. لذلك ، سنقوم أولاً بتصميم مشروعنا الخاص: الدوائر الكهربائية لخوذة أمان Covid!

هدفنا هو صنع خوذة تنبهك عندما يقترب شخص ما. بهذه الطريقة ، يمكنك البقاء في مأمن من Covid عن طريق الابتعاد من أجل الحفاظ على المسافة بينك وبين ذلك الشخص.

بنهاية هذا المشروع ، سيكون لديك فهم أساسي لكيفية تصميم الدوائر والبرامج باستخدام Tinkercad. على الرغم من أن هذا قد يبدو صعبًا ، فلا تقلق! سأكون هنا لإرشادك طوال العملية - فقط تعلم واستمتع!

اللوازم:

كل ما تحتاجه هو حساب Tinkercad! أليس لديك حساب؟ سجل مجانا على www.tinkercad.com

الخطوة 1: افتح Tinkercad

تسجيل الدخول إلى Tinkercad (أو التسجيل ، إذا لم تكن قد قمت بذلك بعد).

بعد تسجيل الدخول إلى لوحة القيادة ، انتقل إلى الشريط الجانبي الأيسر وحدد "الدوائر".

بعد ذلك ، حدد "إنشاء دائرة جديدة" (محاطة بدائرة باللون البرتقالي). هنا ، لدينا الحرية في أن نكون مبدعين ونصمم أي دوائر نريدها. يمكنك أيضًا محاكاة دوائرك بدقة لمعرفة كيفية عملها في العالم الحقيقي ، قبل أن تقوم ببناء واحدة في الواقع!

الآن ، نحن جاهزون للبدء!

الخطوة 2: ضع عنوانًا لمشروعك

بعد الضغط على "إنشاء دائرة جديدة" ، سيتم الترحيب بك بمساحة العمل الفارغة هذه.

الأشياء الأولى أولاً - سيتم حفظ جميع مشاريعنا على لوحة القيادة الخاصة بنا (من الخطوة السابقة) ، لذلك من المهم أن نقوم بتسمية مشاريعنا حتى نتمكن من تذكرها والعثور عليها لاحقًا!

إذا نظرت في الجزء العلوي الأيسر ، فسيكون هناك عنوان عشوائي مرح تم إنشاؤه لك. يمكنك النقر فوقه لاستبدال هذا العنوان بالعنوان الخاص بك. هنا ، أطلق عليها اسم "Covid Safety Helmet".

الخطوة 3: إضافة Micro: bit

سنبدأ مشروعنا بإضافة مايكرو: بت.

مايكرو: بت هو جهاز كمبيوتر صغير يمكنك تعلم البرمجة عليه. يحتوي على الكثير من الميزات الرائعة مثل مصابيح LED والبوصلة والأزرار القابلة للتخصيص!

هذا micro: bit هو ما سيعالج جميع المعلومات من أجهزة الاستشعار لدينا (والتي سنضيفها لاحقًا). سيوفر لنا micro: bit أيضًا تلك المعلومات بطريقة سهلة يمكننا فهمها.

لإضافة هذا إلى مساحة العمل الخاصة بنا ، سنستخدم الشريط الجانبي على اليمين. ستجد هنا مجموعة كاملة من المكونات التي يمكنك استخدامها. دعنا نتجاهل كل شيء آخر الآن ، ونبحث عن "microbit".

حدد micro: bit ، وأحضره إلى مساحة العمل.

الخطوة 4: إضافة جهاز الاستشعار الخاص بنا

الآن بعد أن أصبح لدينا micro: bit الخاص بنا ، دعنا نضيف جهاز استشعار. سنضيف شيئًا يسمى مستشعر PIR ، وهو اختصار لمستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية.

يمكن لـ PIR اكتشاف الأشعة تحت الحمراء - أو الحرارة. نظرًا لأن البشر ينبعثون من الحرارة ولكن الأشياء مثل الجدران وزجاجات المياه والأوراق لا تطلقها ، يمكن استخدام هذا المستشعر للكشف عن وجود البشر في مكان قريب.

عادة ، يمكن أن "ترى" ما يصل إلى 5 أمتار (16 قدمًا) ، وهو أمر جيد لأن هذا سيسمح لنا بالحصول على تحذير مبكر عندما يقترب الناس ، مما يسمح لنا بالرد قبل أن يصلوا إلى إرشادات التباعد الاجتماعي البالغة 2 متر (6 أقدام).

الخطوة 5: فهم المكونات

الآن بعد أن أصبح لدينا الجزأين ، كيف يمكننا توصيلهما معًا للسماح لـ micro: bit بالتواصل مع مستشعر PIR؟

الأمر بسيط للغاية على Tinkercad. قد ترى أن هناك 3 دبابيس في الجزء السفلي من مستشعر PIR.

1. عندما تمرر الماوس فوقها ، سترى أن الدبوس الأول هو دبوس "Signal" ، مما يعني أن هذا سيعطي إشارة عندما يكتشف شخصًا.
2. الدبوس الثاني هو "الطاقة" ، حيث نقوم بتوصيل مصدر كهرباء من أجل تشغيل مستشعر PIR.
3. الدبوس الثالث هو "أرضي" ، حيث تخرج كل الكهرباء "المستخدمة" من مستشعر PIR.

قد تلاحظ أيضًا وجود 5 نقاط في الجزء السفلي من micro: bit حيث يمكن توصيل الأسلاك بها. تحوم بالماوس فوقهم.

1. يتم تصنيف النقاط الثلاث الأولى P0 و P1 و P2. هذه النقاط قابلة للتخصيص ويمكنها إما استقبال الإشارات (الإدخال) أو التخلص من الإشارات (الإخراج). هناك العديد من الطرق المختلفة التي يمكننا من خلالها استخدام هذه النقاط لأنها قابلة للتخصيص بدرجة كبيرة! المزيد عن ذلك لاحقًا …
2. نقطة 3V هي مصدر كهرباء 3 فولت. تذكر أن مستشعر PIR الخاص بنا يحتاج إلى مصدر كهرباء؟ حسنًا ، يمكننا الحصول على تلك الكهرباء من نقطة 3 فولت الخاصة بـ micro: bit!
3. نقطة GND هي اختصار لـ "الأرض" ، حيث يمكن للكهرباء "الخروج" بعد القيام بعملها. يمكن توصيل الدبوس الأرضي لجهاز استشعار PIR هنا.

الخطوة 6: توصيل المكونات

لتوصيل الدبابيس ، انقر أولاً على دبوس واحد بالمؤشر. ثم انقر فوق دبوس مختلف (حيث تريد توصيل الدبوس الأول به). سترى أن السلك قد تشكل! يمكنك النقر فوق السلك لتغيير لونه إذا أردت. أو يمكنك حذفه وإعادة المحاولة إذا بدا الأمر فوضويًا. حاول مد الأسلاك بشكل نظيف حتى تتمكن من تتبع مكان كل سلك لاحقًا!

بعد توصيل الأسلاك الخاصة بك ، تحقق لمعرفة ما إذا كانت تتطابق مع ما لدي. إذا كان الأمر كذلك ، عظيم! إذا لم يكن كذلك ، فلا داعي للقلق! احذف الأسلاك وحاول مرة أخرى.

ربما يمكنك تخيل ما يحدث الآن. إنها حلقة بسيطة:

1. الكهرباء تترك المايكرو: بت →
2. → يدخل إلى مستشعر PIR من خلال دبوس "الطاقة" →
3. → يقوم ببعض الأعمال داخل مستشعر PIR →
4. ← يترك مستشعر PIR من خلال دبوس "الأرض" أو دبوس "الإشارة" →
5. → يذهب إلى الدبوس "الأرضي" الخاص بـ micro: bit أو الدبوس "P0"

الخطوة 7: محاكاة دائرتنا (الجزء 1)

عندما نقوم بإنشاء دوائر على Tinkercad ، يمكننا أيضًا محاكاتها.

بهذه الطريقة ، يمكننا التجربة لنرى كيف يمكن أن تتفاعل مكونات دائرتنا في العالم الحقيقي ، والتي يمكن أن تساعدك على تخطيط وتصميم الدوائر دون الحاجة إلى القيام "بالتجربة والخطأ" وإنفاق الوقت والمال على شيء قد لا يعمل!

لمحاكاة دائرتنا ، اضغط على زر "بدء المحاكاة" الموجود في أعلى اليمين …

الخطوة 8: محاكاة دائرتنا (الجزء 2)

مع تشغيل المحاكاة ، يمكننا التفاعل مع دائرتنا.

انقر فوق مستشعر PIR. ستظهر كرة. تخيل أن هذه الكرة إنسان. يمكنك النقر وتحريك هذا الإنسان.

قد تلاحظ أنه عند تحريك الكرة داخل المنطقة الحمراء بالقرب من مستشعر PIR ، يضيء المستشعر. إذا كان هذا صحيحًا ، فقد قمت بتوصيل كل شيء بشكل صحيح! عندما تحرك الكرة خارج منطقة اكتشاف PIR ، يتوقف المستشعر عن الإضاءة. العب معها!

قد تلاحظ أيضًا أنه عندما تكون الكرة داخل منطقة الكشف ولكنها ثابتة ، لا يتم تنشيط PIR. هذه ليست مشكلة لأن البشر يتحركون كثيرًا ، لذا سيكتشف المستشعر دائمًا الأشخاص القريبين من مساحتك.

ماذا عن مايكرو: بت؟ لقد قمنا بالفعل بتوصيل سلك الإشارة ، فلماذا لا يحدث أي شيء؟!

لا تقلق ، هذا متوقع!

على الرغم من أننا قمنا بتوصيل سلك الإشارة ، إلا أن كمبيوتر micro: bit لا يعرف ما يجب فعله بالمعلومات التي يقدمها مستشعر PIR. سنخبرها بما يجب فعله من خلال برمجتها في الخطوة التالية.

الخطوة 9: أساسيات الكود

اخرج من المحاكاة ، ثم انقر فوق "رمز" (بجوار "بدء المحاكاة"). سيؤدي هذا إلى فتح شريط جانبي جديد أكبر على اليمين.

إلى جانب تصميم الدوائر ومحاكاتها ، يمكننا أيضًا البرمجة على Tinkercad باستخدام Codeblocks. تعد Codeblocks طريقة سهلة للتعرف على المنطق الكامن وراء البرمجة ، وهي مقدمة رائعة للتشفير قبل الخوض في لغات أكثر تقدمًا مثل Javascript أو Python أو C.

لنبدأ بالتعرف على بيئة Codeblock. على الجانب الأيسر من الشريط الجانبي لـ Codeblock ، توجد كتل من التعليمات البرمجية يمكنك سحبها وإفلاتها. على الجانب الأيمن هو رمزك الفعلي. حاول الاستكشاف عن طريق سحب وإسقاط بعض القطع.

بمجرد أن تتعرف عليها ، امسح مساحة الترميز (عن طريق سحب الكتل في سلة المهملات في أسفل اليمين) حتى نتمكن من البدء في إضافة الكود الخاص بنا للدائرة.

الخطوة 10: برمجة Micro: bit (الجزء 1)

لنبدأ بالبحث خلال كتل "الإدخال" ، وتغيير السحب "على الدبوس [P0] إلى [مرتفع]". هذا إدخال لأن هذا سيغذي معلومات micro: bit.

في الأساس ، يمكن أن تحتوي نقطة P0 (حيث يتصل سلك الإشارة لدينا) على قيمتين: عالية أو منخفضة. تعني كلمة "عالية" وجود إشارة ، بينما تعني "منخفضة" عدم وجود إشارة.

إذا اكتشف مستشعر PIR دخيلاً ، فهل ستكون الإشارة عالية أم منخفضة؟ إذا كانت إجابتك عالية ، فأنت على حق! بدلاً من ذلك ، عندما لا يكون هناك دخيل في منطقة الكشف (أو في حالة نادرة جدًا أن يكون الدخيل ثابتًا تمامًا) ، ستكون هناك إشارة كهربائية منخفضة.

لذلك ، فإن المنطق وراء الكود الخاص بنا هو في الأساس: "عندما يتم الكشف عن شخص ، افعل _".

في الوقت الحالي ، لا يفعل شيئًا لأننا لم نحدد شيئًا ما ليقوم به (إنه فارغ). لذا ، دعونا نجعلها تفعل شيئًا.

الخطوة 11: برمجة Micro: bit (الجزء 2)

دعنا نضيف كود إخراج يسمى "إظهار المصابيح". يسمح لنا الكود البرمجي هذا بالتلاعب بالأضواء الموجودة على micro: bit. يمكنك تبديل شبكة LED لإنشاء أي تصميم تريده. أضفت وجهًا مبتسمًا. هذا ناتج لأن micro: bit يعطي معلومات.

بعد ذلك ، دعنا نغير [HIGH] إلى [LOW] على كود الإدخال.

نظرًا لأننا قمنا بتغيير الإشارة من أعلى إلى منخفض ، فإن الكود الخاص بنا الآن يقول:

عندما تكون هناك إشارة منخفضة على P0 ، قم بتشغيل مصابيح LED لإنشاء وجه مبتسم

هذا يعني أنه في حالة عدم وجود شخص يتحرك في منطقة الاكتشاف الخاصة بنا ، فإن micro: bit سيظهر وجهًا مبتسمًا لأنه آمن! =)

الخطوة 12: برمجة Micro: bit (الجزء 3)

نحن نعلم ما سيفعله micro: bit عندما لا يكون هناك شخص حول منطقة الكشف. ماذا عن عندما يكون هناك شخص ما؟

دعنا نحدد ذلك أيضًا. إضافة كود إدخال آخر "على دبوس [P0] تغير إلى [عالي]".

هذه المرة ، سنتركها على أنها [عالية] لأننا سنستخدمها لفعل شيء ما عندما يتم الكشف عن شخص ما.

أضف ناتج LED آخر ، وقم بإنشاء تصميم! لقد استخدمت وجهًا عابسًا لأنه عندما يكون الشخص في منطقة الكشف ، فقد يكون أقل أمانًا! = (

الخطوة 13: اختبار الكود الخاص بنا

قم بتشغيل المحاكاة مرة أخرى. تحرك حول الكرة (ويعرف أيضًا باسم الشخص) وانظر كيف يتفاعل جهاز micro: bit.

إذا لم يكن يفعل ما تريده ، فجرّب الخطوة السابقة وتحقق من كتل الرموز الخاصة بك باستخدام لقطة الشاشة الخاصة بي. لا تستسلم!:)

الخطوة 14: إضافة مستشعرات PIR إضافية

إذا كان الكود الخاص بك من الخطوة السابقة يعمل بشكل صحيح ، فهذا عمل رائع! الآن ، دعنا نتقدم في مشروعنا.

حتى الآن ، استخدمنا مستشعر PIR واحد فقط حتى نتمكن من اكتشاف الأشخاص في منطقة واحدة فقط. ماذا عن باقي المساحة من حولنا؟ نحن بحاجة إلى المزيد من أجهزة الاستشعار!

أغلق الشريط الجانبي لـ Code (بالنقر فوق "Code") إذا كان لا يزال مفتوحًا ، وابحث عن مستشعر PIR آخر. أضفه إلى مساحة العمل الخاصة بك وقم بتوصيله.

ملاحظة: قم بتوصيل دبوس إشارة مستشعر PIR الثاني هذا بـ P1 أو P2 (لقد قمت بتوصيله بـ P1). لا تقم بتوصيله بـ P0 لأن هذه النقطة مستخدمة بالفعل بواسطة المستشعر الأول. إذا قمت بذلك ، فلن يتمكن micro: bit من تحديد PIR الذي يرسل إشارات!

على الرغم من أنني في مساحة عمل Tinkercad ، أضع مستشعري PIR متجهين لأعلى (لجعل الشاشة أكثر نظافة) ، عندما تقوم بالفعل بتوصيل PIRs على خوذتك ، يمكن توصيل مستشعر PIR بمواجهة الجانب الأيسر من الخوذة بحيث يقوم بمسح المنطقة اليسرى من يمكنك أنت والآخر وضعهما على الجانب الأيمن من الخوذة لمسح المنطقة اليمنى منك.

الخطوة 15: إضافة رمز إضافي لـ PIR الثاني

افتح الكود مرة أخرى ، وأضف مجموعة ثانية من الكود المشابه للمجموعة الأولى. ولكن هذه المرة ، انقر فوق القائمة المنسدلة في كتل الرموز الجديدة وحدد P1 (أو P2 إذا قمت بتوصيل PIR الجديد بـ P2).

بالنسبة لمستشعر PIR الموجود على اليسار (المتصل بـ P0) ، قمت بتعديل كتلة كود خرج LED بحيث يضيء الجانب الأيسر من شبكة LED. وبالمثل ، بالنسبة لمستشعر PIR الموجود على اليمين ، قمت بتعديل كتلة كود خرج LED بحيث يضيء الجانب الأيمن من شبكة LED.

عندما لا يتم تنشيط أي من PIR ، ستظل شبكة LED تعرض وجهًا مبتسمًا لأنها آمنة!

الخطوة 16: اختبار الرمز لعدة PIRs

بعد إضافة كتل الرموز وتحريرها بشكل صحيح ، قم بتشغيل محاكاة مرة أخرى لاختبار ما إذا كانت التعليمات البرمجية الخاصة بك تعمل أم لا.

عندما يتم نقل الكرة / الإنسان إلى منطقة الكشف في PIR الأيسر ، يجب أن تضيء شبكة LED على micro: bit الجانب الأيسر.

وبالمثل ، إذا تحرك شخص في منطقة الكشف على الجانب الأيمن ، فسيضيء مؤشر LED على الجانب الأيمن.

الخطوة 17: إضافة منبه

الآن بعد أن قمنا بتغطية نقطتي عمياء رئيسيتين (يمكنك اختيار إضافة مستشعرات PIR إضافية أو ميكرو: بت لتغطية مساحة أكبر) ، دعنا نأخذ خطوة أخرى إلى الأمام.

ماذا لو كنت تريد سماع إنذار كلما تم تشغيل PIR؟ لن يتم تنبيهك فقط (كما هو الحال عندما تكون نائمًا) ، ولكن يمكنك أيضًا تخويف المتسللين في مساحتك الشخصية ، مما يبقيك أنت والدخيل في مأمن من Covid.

انتقل إلى الشريط الجانبي على اليمين وابحث عن "بيزو". هذه "مكبرات صوت" أو "صفارات" صغيرة لها سطح بالداخل يهتز عندما تمر الكهرباء عبرها ، مما ينتج عنه صوت طنين عالي.

هناك نوعان من الدبابيس على بيزو. قم بتوصيل الدبوس السالب بأرض micro: bit ، وقم بتوصيل الدبوس الموجب بنقطة P2 المتبقية على micro: bit. بهذه الطريقة ، يمكننا التحكم فيه بحيث يصدر صوت الجرس فقط عندما يطلق micro: bit تيارًا كهربائيًا من خلال دبوس P2 الخاص به.

ملاحظة: تأكد من إضافة المقاوم على أحد دبابيس بيزو (إما دبوس). سيمكننا هذا من الحد من كمية التيار التي تدخل في بيزو. خلاف ذلك ، يمكن أن تؤدي كميات غير محدودة من التيار إلى كسر ميكرو: بت أو بيزو أو كليهما!

أضع المقاوم 1000 أوم ، لكن يمكنك وضع أي شيء. أوصي بوضع شيء مع 500 أوم - 2000 أوم. كلما انخفضت المقاومة ، زاد التيار ، وبالتالي سيكون صوت الجرس أعلى

الخطوة 18: تشفير الجرس

مثل شبكة LED ، نحتاج إلى برمجة micro: bit لضمان عمل الجرس بشكل صحيح. قد يكون الأمر مزعجًا إذا كان الجرس يرن باستمرار عندما يكون شخص ما في منطقة الاكتشاف الخاصة بنا ، لذلك دعونا نبرمجها بحيث تصدر رنينًا مرة واحدة فقط ، عندما يدخل شخص منطقة الاكتشاف (لإعلامنا بأن شخصًا ما قادم).

للقيام بذلك ، دعنا نهيئ دبوس P2. قم بإضافة كودبلوك "عند البدء" ، وكود "analgo set pitch pin [P2]" تحته.

بعد ذلك ، داخل كل "تغيير على رقم التعريف الشخصي إلى كتلة كود برمجية [عالية]" ، أضف كتلة كود إخراج "درجة تناظرية" ، أسفل كتلة كود إخراج LED (إذا كانت هذه الصياغة محيرة ، ألق نظرة على لقطة الشاشة أعلاه!).

يسمح لنا هذا الكود التمثيلي بتحديد إعدادين: درجة الصوت والوقت.

• يحدد إعداد الوقت مدة تشغيل النغمة. أضعها في 500 مللي ثانية (يمكنك اختيار أي رقم).

• يخبرنا الملعب كيف يجب أن تكون النغمة عالية.

  هنا ، اختر ترددًا مختلفًا لكل PIR. قمت بتعيين واحد على 100 (نغمة منخفضة) والآخر عند 400 (نغمة عالية). بهذه الطريقة ، يمكنك معرفة أي مستشعر PIR يتم تشغيله ببساطة عن طريق النغمة وحدها (دون الحاجة إلى النظر إلى شبكة LED)

الخطوة 19: المحاكاة النهائية

الآن ، قم بتشغيل المحاكاة مرة أخيرة للتأكد من أن كل شيء يعمل.

إذا قمت بتكرار هذا Instructable ، عندما يدخل شخص منطقة الكشف على الجانب الأيسر ، يجب أن تصدر نغمة منخفضة لفترة وجيزة لإعلامك ، ويجب أن يضيء الجانب الأيسر من شبكة LED ، مما يتيح لك معرفة أن هناك دخيلًا قادمًا من اليسار.

عندما يدخل شخص منطقة الكشف على الجانب الأيمن ، يجب أن تصدر نغمة عالية لفترة وجيزة لإعلامك ، ويجب أن يضيء الجانب الأيمن من شبكة LED ، لإعلامك بأن دخيلًا قادم من اليمين.

عندما لا يكون هناك أي شخص في أي من منطقة الكشف ، يجب أن تظهر شبكة LED وجهًا سعيدًا ، لتخبرك أنك بأمان!

الخطوة 20: الأفكار النهائية والمشاريع المستقبلية

إذا قمت بذلك من خلال هذا Instructable ، تهانينا! حتى إذا كنت تكافح أو لم تتمكن من إكمالها ، فأنا متأكد من أنك لم تتعلم سوى القليل من الأشياء حول Tinkercad ، وهذا هو ما يهم جدًا بعمل رائع!

الآن بعد أن أصبح لديك دائرة إنذار للمسافة الاجتماعية تعمل ، إذا كنت تريد الانتقال إلى الخطوة التالية وبناء هذا في العالم الحقيقي ، يمكنك شراء المستلزمات وتوصيل الأسلاك تمامًا كما فعلت في مساحة عمل Tinkercad هذه.

الصورة أعلاه هي نموذج ثلاثي الأبعاد (.stl) للخوذة التي أعمل عليها ، باستخدام نفس الدائرة الدقيقة التي بنيناها في Instructable. يحتوي على مستشعرين PIR على الجانبين ، ميكرو: بت مثبت في المقدمة (لتتمكن من رؤية شبكة LED) ، وصافرات.

إذا كنت ترغب في استخدام إبداعك بمفردك ، فلا تتردد في اتخاذ خطوة أخرى إلى الأمام من خلال لصق دائرتك على خوذة. خلاف ذلك ، ترقبوا لعبة Instructable التالية ، حيث سنقوم بتجميع هذه الخوذة معًا!

يرجى ملاحظة ما يلي: إذا كنت صغيرًا ، فاطلب من ولي الأمر المساعدة في استخدام الأدوات عند بناء الدائرة الكهربائية والخوذة.

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا البرنامج التعليمي وأن تكون قادرًا على استخدام ما تعلمته عن Tinkercad لتكون مبدعًا وإنشاء بعض مشاريعك الخاصة. أنا أتطلع إلى رؤية ما تقومون بإنشائه جميعًا ، لذا تأكد من ربط مشاريعك في التعليقات!

استمتع ب 2021 مليئة بالمرح والتعلم!