Diorama دورة المياه في Arduino: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

سنقوم بعمل ديوراما لعرض دورة المياه ، باستخدام Arduino وبعض المحركات لإضافة الحركة والإضاءة. لها طابع المدرسة - لأنها في الواقع مشروع مدرسي!

سيناريو العرض هو كالتالي:

تشرق الشمس في الصباح [أحد المحركات المؤازرة يحرك الشمس].

يتبخر الماء من البحر [محرك متدرج يرفع "ورقة التبخر"]

تتشكل الغيوم في السماء [محرك متدرج واحد يقلل من غيوم القطن]

هطول الأمطار [محرك متدرج واحد يقلل من "غطاء المطر"]

وفي الوقت نفسه ، يتغير لون الأضواء (APA106 LEDs) للإشارة إلى شروق الشمس ، والسماء الملبدة بالغيوم ، والبروق أثناء المطر.

المواد:

1. اردوينو اونو
2. 5V السائر المحركات والسائقين (x3)
3. محرك سيرفو (x1)
4. مصابيح APA106 LED (x5)
5. أنبوب معدني
6. مسامير وبراغي
7. أوراق ، تول ، قطن
8. مسدس الغراء الساخن

لذلك ، نذهب!

الخطوة 1: بناء الصندوق

لقد بنينا صندوقًا خشبيًا ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام كرتون. أبعاد الصندوق 40 سم من الأمام ، 25 سم عمق ، 30 سم إرتفاع.

لقد وضعنا غطاءًا عمليًا بمفصلات ، بحيث يسهل العمل برفعه. أيضًا ، لا نحتاج حقًا إلى الجدار الخلفي ، لذا يمكنك تخطي ذلك واستخدام بعض الورق الأزرق للسماء ، كما هو موضح في الصورة.

الخطوة 2: قم بتوصيل المحركات

سنقوم بإرفاق محركات السائر بالقرب من الجزء العلوي من الصندوق ، بحيث تدور وتلتف لأعلى أو لأسفل لتل المطر وتول التبخر والسحب.

أولا نحن بحاجة إلى حفر الثقوب.

استخدم ورقة لإنشاء قناع للمحرك ، كما هو موضح في الصورة. سيسمح لك هذا بتمييز الثقوب بشكل صحيح [صورة]. حفر ، ثم قم بتوصيل المحرك بالمسامير والبراغي.

الخطوة 3: إرفاق المحاور

بالنسبة للمحاور ، نستخدم أنبوب سباكة نحاسي. قم بقياس المسافة مع مراعاة عمق المحرك ، واطرح سمًا إضافيًا ، واقطع 3 قطع.

استخدم عمود المحرك كقالب ، واستخدم الزردية للضغط على أحد طرفي الأنبوب المحيط به.

ثم استخدم المسمار كقالب ، وافعل الشيء نفسه على الطرف الآخر من الأنبوب.

حفر حفرة في الجدار الآخر ، مقابل عمود المحرك (قياس المسافات). قم بتأمين المحور بين عمود المحرك والمسمار من خلال الفتحة. استخدم واحدًا أو اثنين من البراغي لتأمين البرغي ، وحلقة معدنية للسماح بتدوير أكثر سلاسة للمحور ، كما هو موضح في الصورة.

الخطوة 4: قم بتأمين محرك سيرفو

استخدم بعضًا من tac الأزرق أسفله ، وشريطًا معدنيًا به براغي أعلاه لتوصيل محرك سيرفو على الأرض. سيتم استخدام هذا لرفع الشمس ، كما هو موضح في الصورة.

تأكد من إرفاقه في الاتجاه الصحيح. (إذا قمت بذلك بشكل خاطئ ، فهذه ليست مشكلة كبيرة ، يمكنك فقط تحريرها في كود اردوينو.)

استخدم مصاصة وغراء لتركيب الشمس على عمود المحرك.

الخطوة 5: قم بتوصيل الإلكترونيات والمحركات ومصابيح LED

يحتوي Arduino Uno على 14 دبوسًا رقميًا. نحتاج إلى 4 دبابيس لكل سائق محرك متدرج ، بالإضافة إلى دبوس واحد للمحرك المؤازر ، بالإضافة إلى دبوس واحد لمصابيح LED.

يمكنك أن ترى الاتصال الأساسي في التخطيطي. 4 دبابيس رقمية متصلة بالسائق. ستحتاج إلى مصدر طاقة منفصل للسائق (والمحرك) ، نظرًا لأن المحركات تستمد قدرًا كبيرًا من القوة وستواجه مشكلات إذا قمت بتشغيلها من Arduino. يمكنك استخدام شاحن وكابل USB ، وقطعه ، واستخدام + 5V و GND لتشغيل المحرك. ستحتاج أيضًا إلى توصيل GND من لوحة Arduino بـ GND من مصدر الطاقة الخارجي ، كما هو موضح في التخطيطي.

دبوس 0 ، 1 ، 2 ، 3: المحرك 2

دبوس 4 ، 5 ، 6 ، 7: المحرك 1

الدبوس 8 ، * 10 ، 11 ، 12: المحرك 0. لاحظ أننا نحفظ رقم التعريف الشخصي 9 لمحرك المؤازرة: في بعض لوحات Arduino ، يمكن فقط للمسامير 9 و 10 قيادة المؤازرة.

اتصال محرك سيرفو قياسي جدًا. استخدم Digital Pin 9 للتحكم. استخدم مصدر الطاقة الخارجي ، كما هو الحال بالنسبة لمحركات السائر ، لتشغيل المؤازرة (أي ليس مثل التخطيطي ، حيث يتم أخذ الطاقة من لوحة Arduino.)

يسمح لنا تصميم APA106 LED بالتحكم الفردي في العديد من LEDS بدبوس واحد فقط. سنستخدم Digital Pin 13 (المتصل أيضًا بمصباح LED المدمج في لوحة Arduino). يمكن رؤية الاتصال الأساسي على التخطيطي. يحتوي APA106 على أربعة دبابيس. الدبابيس الوسطى هي + 5V و GND. بعد ذلك ، نقوم بتوصيل DATA IN لـ LED الأول بـ Pin 13 ، و DATA OUT الخاص به بمصباح DATA IN الثاني ، وما إلى ذلك. يأخذ كل مؤشر LED التالي إشارة DATA IN الخاصة به من DATA OUT السابق. يمكن ترك DATA OUT الخاص بمؤشر LED الأخير غير متصل.

قد ترغب في تثبيت مصابيح LED على العلبة بعد الانتهاء من الزخرفة ، حتى تتمكن من فحص الإضاءة بشكل أفضل. بدلاً من ذلك ، يمكنك عدم تثبيتها باستخدام الغراء الساخن وتثبيت الزخارف بعد ذلك.

الخطوة 6: كود اردوينو

هنا وصف لما يفعله الكود.

شروق الشمس: ينتقل محرك السيرفو من 10 إلى 50 درجة ، وسرعته 2 درجة / ثانية ، بينما تتغير الإضاءة من الأحمر (الفجر) إلى الأبيض (الظهيرة).

التبخير: يقوم محرك متدرج بلف المحور حيث يتصل التول "الأبخرة" ويرفعه. قد تضطر إلى ضبط عدد المنعطفات ، حسب أبعادك.

السحب: يقوم محرك متدرج بفك المحور ليكشف عن الغيوم. تتغير ألوان المشهد إلى إعداد "ممطر".

المطر: محرك متدرج يقوم بفك محور التول "المطر". لدينا ومضات عشوائية ، حيث يتغير اللون إلى الأبيض لفترة من الوقت - ثم يعود إلى "ممطر".

إعادة ضبط النظام: الأضواء مطفأة ، ثم تقوم المحركات بإعادة المحاور ، بحيث يكون النظام جاهزًا للقيام بتكرار آخر عند توصيله مرة أخرى.

لاحظ أننا اخترنا تشغيل واحد فقط ، ثم إعادة تعيين ، حتى نقلل من فرصة قيام شخص ما بإيقاف النظام في منتصف الإجراء. في هذه الحالة ، سيكون لدينا التول نصف ملتف على المحاور ، لذلك لن يعمل النظام بشكل صحيح.

العب بالكود قليلاً قبل إضافة الزينة. ستقوم بإجراء تعديلات دقيقة في وقت لاحق.

الخطوة 7: اصنع وأرفق الزخارف ومصابيح LED

لقد اخترنا تمثيل 2.5D للمناظر الطبيعية. يتكون من 4 طبقات من المناظر الطبيعية ، واحدة خلف الأخرى. هناك أيضا سماء على ظهره. بين السماء والطبقة الخلفية ، طبقة الجبال ، حيث توجد الشمس ، متصلة بمحرك سيرفو.

المطر- والتبخر- يتم طي التول وإخفائهما بين الطبقات الأخرى ، عندما يكونان في الأسفل. يتم إرفاقها بالمحاور أعلاه بواسطة الخيط.

الغيوم عبارة عن كرات قطنية صغيرة (تستخدم لإزالة المكياج في متناول اليد) ، يتم تثبيتها بشكل مستقل على محور السحابة بواسطة الخيط. تقوم بلف الخيط على المحور ، وبتفكيكه تنزل الغيوم.

يتم توصيل مصابيح LED في سلسلة ويتم لصقها بين الطبقات ، أول مؤشر LED في الخلف ، بحيث يتم توصيله لاحقًا بلوحة Arduino.

بالنسبة للمطر ، قمنا بقطع قطع صغيرة من الورق على شكل قطرة الماء ولصقناها على التول. في الصورة ، يمكنك أن ترى أننا نلصق بعض الوزن ، على سبيل المثال. صواميل صغيرة ، خلف قطرات الماء (وحلقات معدنية خلف "الأبخرة") ، بحيث يتم إسقاط التل بفعل الجاذبية بدلاً من التحليق في المنتصف. يتم لف الجزء العلوي والسفلي من التل حول قلم من عود الأكل ، أيضًا للوزن. تعطي "اللمسة" الأخيرة ملاحظة "طفولية" للديوراما (كان من المفترض أن تبدو كمشروع للأطفال). يمكنك استخدام شيء آخر غير مرئي لزيادة وزن التل ، إذا أردت.

الخطوة 8: قم بتوصيل Arduino وتثبيته على اللوحة

تحتاج إلى توصيل برامج تشغيل المحركات ، ومحرك سيرفو ، ومصابيح LED على Arduino. يشار إلى الدبابيس في الكود.

يمكنك وضع لوحات Arduino وسائق المحرك على العلبة ، باستخدام الغراء الساخن ، وإخفائها خلف الجبال الورقية. استخدم لوحة توصيل صغيرة لتشغيل المحركات ، من مصدر خارجي. ستخرج كبلات الطاقة الخاصة بالاردوينو والمحركات من الخلف.

قم ببعض التحسينات في الشفرة ، وستكون جاهزًا للبدء!

استمتع!