قم بعمل عرض محيط قائم على الرياح: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هذا مشروع من الدرجة التي صممها وبناها Trinh Le and Matt Arlauckas لـ HCIN 720: النماذج الأولية التي يمكن ارتداؤها وأجهزة إنترنت الأشياء في معهد روتشستر للتكنولوجيا.

الهدف من هذا المشروع هو تصور مجردة لاتجاه الرياح وسرعتها في المواقع المرتبطة برموز RFID. سيكون هذان البعدان مفيدان لأي شخص يقود قوارب ، ويطير بطائرات بدون طيار ، وطائرات ورقية ، وصواريخ نموذجية ، وما إلى ذلك.

ستتألف الشاشة من مروحة تهب لأعلى لصنع شرائط من القماش تموج و "الرقص" فوق سطح الطاولة. ستُظهر حيوية الشرائط حجم سرعة الرياح. سيتم تمثيل اتجاه الرياح بمؤشر متصل بمحرك متدرج في القاعدة وقادر على الدوران 360 درجة كاملة.

الخطوة 1: المواد والأدوات

الإسكان

• صفائح أكريليك (PMMA) مقاس 1/8 بوصة ، مناسبة للقطع بالليزر
• 1/8 "قضبان أكريليك (لملء الوصلات)
• أشياء خفيفة

أجزاء إلكترونية

• جسيم الفوتون (https://store.particle.io/collections/photon)
• مقبس أسطواني 2.1 مم DC (https://www.adafruit.com/product/373)
• مزود طاقة 12 فولت تيار مستمر 600 مللي أمبير مع قابس 2.1 مم (https://www.adafruit.com/product/798)
• محول طاقة DC-DC (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) أو دائرة منظم الجهد 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 لوحة قارئ RFID (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D Dual H-Bridge Motor Driver (https://www.adafruit.com/product/807)
• محرك متدرج بجهد 12 فولت (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm 12VDC مروحة (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN الترانزستور (أو ما شابه)
• 2 - 220 أوم المقاوم
• 1N4001 ديود
• 5mm الأزرق LED
• علامات ملصق Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

الأسلاك

• Adafruit Perma-Proto Half Board (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG سلك ، صلب ومجدول
• 20 AWG ، سلك ثنائي الموصل (للطاقة)
• شريط موصل رأس ذكر (لتوصيلات المروحة والمحرك)
• 2-12 شرائط رأس قابلة للتكديس أنثى (للفوتون)
• 1 - 1 × 3 0.1 بوصة شريط رأس أنثى خطوة (لترانزستور المروحة)
• 1 - 1 × 8 0.1 بوصة موصل رأس خطوة وتلامس تجعيد المقبس (قارئ RFID)
• 1 - 1 × 2 0.1 بوصة موصل رأس خطوة وتلامس تجعيد المقبس (مروحة)
• 4 - 1 × 1 0.1 بوصة موصل رأس خطوة وتلامس تجعيد المقبس (محرك متدرج)
• 1 - مقبس DIP ذو 16 سنًا (لجسر H)
• أربطة عنق نايلون صغيرة (اختيارية)
• أنابيب الانكماش الحراري (اختياري)

المعدات

• 2 - مسامير M3x6mm (لتركيب محرك متدرج)
• 4 - مسامير M3x35mm (لتركيب المروحة)
• 8 - غسالات مسطحة M3
• 4 - صواميل M3

أدوات

• قاطع ليزري
• طابعة 3D
• أدوات اللحام
• لاصق أكريليك (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• صفائح الكرتون المموج المسطحة (لتجميع الرقصة)

الخطوة 2: البيانات المراد تمثيلها

سيعرض عرض الرياح تمثيلاً لاتجاه الرياح وسرعتها من موقع مرتبط برمز مميز بعلامة RFID. سيتم حصاد هذه البيانات من WeatherUnderground API. لاستخدام واجهة برمجة التطبيقات هذه ، قم بإنشاء حساب على https://www.wunderground.com/weather/api ، وحدد خيار الخطة الذي يناسب احتياجاتك.

الخطوة 3: عرض البناء

قطع بالليزر

باتباع دليل التعليمات الخاص بقاطع الليزر الذي ستستخدمه ، قم بإعداد ملفات Adobe Illustrator للعرض (أدناه) للقطع. قد تحتاج إلى إعادة ترتيب الكائنات في الملفات لتلائم حجم قاطع الليزر الذي تستخدمه.

قطع الليزر الألواح من صفائح بلاستيكية من الأكريليك (PMMA) 1/8 بوصة.

تهزهز الجمعية

من أجل الحفاظ على الزاوية الخارجية للخماسي المنتظم 116.6 درجة ، قمنا بتصميم تهزهز سريع (assembly_jig.ai) للمساعدة في تجميع الألواح.

1. افتح ملف Assembly_jig.ai ، وقم بقص عدة قطع من الكرتون المموج.
2. قم بلصقها في كومة ، مع التأكد من بقاء المكدس مربعًا.

قضبان حشو الزاوية

نظرًا لأن الزوايا ليست متعامدة مع بعضها البعض ، فإننا نستخدم قضبان أكريليك مقاس 1/8 بوصة لملء الفجوة وتوفير مساحة سطح أكبر للالتصاق. يتم وضع أطوال للقضيب مسبقًا بين كل لوحة ، مما يترك مساحة صغيرة في كل نهاية حيث تلتقي الزوايا.

تجميع القاعدة

ابدأ بالقطعة الأساسية بفتحة المروحة الكبيرة ، ولصق قطعة من قضيب الأكريليك على كل من الحواف الخمسة.

ضع قطعة المروحة هذه على منحدر واحد من رقصة التجميع ، ثم ضع قطعة جانبية أساسية على الجانب المائل المقابل.

ضع اللاصق بعناية على المفصل وانتظر حتى يثبت.

استمر في العمل حول الجوانب الأخرى للقطعة الأساسية ، مع التأكد من إرفاق قطعة من قضيب الحشو في أي مكان يلتقي فيه لوحان.

تجميع DeckGlue اثنين من محركات السائر تصاعد الأقراص متتالية ، مع التأكد من محاذاة الثقوب. عند الضبط ، استخدم الحنفية بعناية لربط الفتحتين الصغيرين لمسامير M3. الآن ، قم بلصق هذا في منتصف لوحة السطح ، مرة أخرى تأكد من محاذاة الفتحة المركزية.

قم بتوصيل محرك السائر باستخدام البراغي M3x6mm.

تجميع القمة

يتم تجميع الجزء العلوي بنفس طريقة تجميع الجزء السفلي ، ولكن بأربع لوحات فقط. سوف تترك فجوة حيث توجد اللوحة الخامسة "ربما". لا تنس استخدام قضيب الأكريليك مع لصق الألواح العلوية.

الخطوة الرابعة: الإلكترونيات

يمكن تجميع هذا المشروع بسرعة باستخدام لوح توصيل وأسلاك توصيل. فقط اتبع الرسم البياني أعلاه.

من أجل بناء أكثر التزامًا ، حسنًا ، فقد حان الوقت للتخلص من مهارات اللحام المجنونة.

لديك مهارات لحام جنونية ، أليس كذلك؟ إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإليك بعض الروابط للمساعدة في تصحيح ذلك …

• Instructables: كيفية اللحام
• دليل Adafruit لحام ممتاز

باستخدام نصف لوح Adafruit Perma-proto ، ضع المكونات كما هو موضح في مخطط Fritzing أعلاه. يسمح استخدام مآخذ للدوائر المتكاملة والترانزستور بالاستبدال السريع والسهل إذا صادفت إطلاق أي دخان سحري (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

دبابيس / مآخذ توصيل اللحام باللوحة للمساعدة في توصيل المكونات الخارجية (محرك السائر والمروحة) وجعلها قابلة للتبديل بسهولة (انظر "Magic Smoke" أعلاه). قوة اللحام والسلك الأرضي في مكانهما أولاً ، في محاولة لإبقائهما قصيرين ومباشرين قدر الإمكان. قم بتوصيل مقبس طاقة التيار المستمر بأحد طرفي سلك 20AWG ثنائي الموصل ، والطرف الآخر لقضبان الطاقة العلوية (لوحة موجهة برؤوس فوتون إلى اليسار).

أسلاك اللحام لعمل توصيلات الدائرة. في بعض الحالات ، يكون من الأسهل تشغيل الأسلاك في الجزء السفلي من اللوحة. بالنسبة لقارئ RFID ، تتيح الرؤوس القابلة للتكديس للفوتون مساحة واسعة لإجراء الاتصالات تحت الفوتون. قم بإنهاء أسلاك RFID بموصل الرأس 1x8 ، لتوصيلها برأس قارئ RFID.

الخطوة الخامسة: تثبيت الإلكترونيات

بمجرد لصق القاعدة ، قم بتثبيت المروحة في القاعدة باستخدام أربعة مسامير وغسالات وصواميل M3x35.

قم بتوصيل اللوحة الرئيسية بالجزء الداخلي من اللوحة الخلفية (اللوحة ذات الفتحة المستطيلة لمقبس أسطوانة DC) باستخدام شريط التثبيت المدعوم بالرغوة.

أدخل مقبس البرميل DC في الفتحة المستطيلة ، وأدخل الأسمنت في مكانه باستخدام لاصق الأكريليك.

قم بتوصيل لوحة قارئ RFID بالموصل وقم بالتركيب في أي مكان مناسب باستخدام شريط التثبيت المدعوم بالرغوة. لا بأس إذا كان الجزء الخلفي من اللوحة يواجه الجزء الخارجي من الشاشة ، فسيظل الهوائي يلتقط إشارة RFID. قم بتأمين مؤشر LED الأزرق بالقرب منك.

قم بتوصيل المروحة والمحرك السائر باللوحة الرئيسية.

الخطوة السادسة: البرمجة

جديد على الفوتون الجسيمي؟

سيستخدم هذا المشروع خطافات الويب الجسيمية لجمع بيانات الرياح. ها هي العملية باختصار.

1. ينتظر الجهاز فحص رمز مميز.
2. عندما يتم فحص رمز مميز ، يتم تخزين معرف الرمز المميز الفريد.
3. ثم ينشر الجهاز معرف الرمز المميز هذا إلى Particle.io.
4. عند تلقي هذه البيانات ، يرسل Particle.io البيانات إلى صفحة API الخاصة بنا عبر تكامل webhook.
5. تتلقى صفحة واجهة برمجة التطبيقات معرّف الرمز المميز ، وتبحث عن المدينة والولاية المرتبطة به من مصفوفة المواقع.
6. تقوم صفحة API بعد ذلك بإجراء استدعاء AP إلى WeatherUnderground (WU) باستخدام معلومات الموقع.
7. تقوم WU API بإرجاع كائن JSON لظروف الطقس الحالية الكاملة لهذا الموقع إلى صفحة API.
8. تحلل صفحة API هذه المعلومات ، وتستخرج وتحول اتجاه الرياح وسرعة الرياح ، وتعيدها إلى الجهاز ككائن JSON.
9. يوزع الجهاز كائن JSON ، ويخزن اتجاه الرياح وسرعتها لاستخدامها في التحكم في محرك السائر والمروحة.

البرامج الثابتة

قم بإنشاء مشروع فوتون جديد يسمى "wind_display" والكتابة فوق الملف الرئيسي برمز wind_display.ino (أدناه).

بعد ذلك ، ابحث عن المكتبات التالية وقم بتثبيتها في مشروعك:

• MFRC522 - v0.1.4 مكتبة RFID لأجهزة الجسيمات
• SparkJSON - v0.0.2 مكتبة JSON تم نقلها منbblanchon
• Stepper - v1.1.3 مكتبة Stepper Motor لـ Arduino

قم بتجميع المشروع وتنزيله على الفوتون الخاص بك.

صفحة API

من أجل استخدام صفحة API ، ستحتاج إلى تحميلها على خادم ويب يتيح PHP. هناك العديد من خيارات استضافة المواقع المجانية PHP.

قم بتنزيل getWindData.txt وقم بتغيير امتداد الملف إلى.php. افتح في المحرر المفضل لديك وقم بإجراء التغييرات التالية:

أضف معرف الفوتون الأساسي الخاص بك:

// أضف core_id للفوتونات التي ترغب في السماح لها باستخدام API $ allowedCores = مجموعة ('CoreID الخاص بك يذهب هنا') ؛

أضف مفتاح WeatherUnderground API الخاص بك:

// WeatherUnderground API Key $ wu_apikey = "مفتاح WU API الخاص بك" ؛

في هذا الوقت ، لا تقلق بشأن تعيين الرموز / المواقع. سنهتم بذلك بعد إعداد كل شيء.

قم بحفظ الملف وتحميله على خادم الويب. سجل عنوان URL المباشر لصفحة API.

Webhook الجسيمات

سجّل الدخول إلى وحدة تحكم الجسيمات ، وانقر على أيقونة التكامل على الجانب الأيسر.

1. انقر فوق "دمج جديد" ، ثم حدد "Webhook".
2. اضبط اسم الحدث على "wind_display".
3. اضبط عنوان URL على عنوان URL المباشر لصفحة واجهة برمجة التطبيقات.
4. انقر فوق "إنشاء خطاف ويب".

احصل على معرفات رمز RFID وقم بتعديل صفحة API

مع توصيل الفوتون بجهاز الكمبيوتر الخاص بك عبر USB ، وفصله عن مصدر الطاقة الخارجي ، افتح نافذة طرفية وقم بتشغيل Particle Serial Monitor.

1. امسح علامة RFID وقم بتدوين معرف الرمز المميز المكون من 8 أحرف والذي يتم عرضه في الشاشة التسلسلية.
2. كرر مع أي علامات إضافية ترغب في استخدامها.

عد الآن إلى getWindData.php وابحث عن قسم مصفوفة المواقع:

// Locations Array // استبدل "TokenID n" بمعرف الرمز الممسوح ضوئيًا // استبدل "Cityn" بالمدينة المرتبطة بمعرف الرمز المميز // استبدل "Sn" بالحالة ثنائية الأحرف المرتبطة بالمدينة $ sites = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1" ، "state" => "S1") ، "TokenID 2" => مجموعة ("city" => "City2" ، "state" => "S2") ، "TokenID 3" => array ("city" => "City3"، "state" => "S3")) ؛

استبدل كل معرف رمز بمعرفات الرموز المميزة لعلاماتك ، واربط كل منها بالمدينة والولاية التي ترغب في الحصول على معلومات الرياح منها.

احفظ الملف وقم بتحميله على خادم الويب الخاص بك.

الخطوة 7: استخدمها

1. اعرضه أينما تريد.
2. اضبط ريشة الرياح على اتجاه الشمال.
3. قم بتوصيل مصدر الطاقة.
4. ضع رمزًا مميزًا بالقرب من قارئ RFID وانتظر حتى يومض مؤشر LED الأزرق.

الخطوة 8: أفكار أخرى

إليك بعض الأفكار لتوسيع المشروع!