Automatikus kuka: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ez egy mozgásérzékelő, automatikusan kinyitható szemetes. Wi -Fi kapcsolattal rendelkezik, és szöveges üzenetet küld, ha tele van. Ez az ECE -297DP számára készült a Massachusettsi Egyetemen - Amherst. Ennek a tanfolyamnak a fő célja az volt, hogy tapasztalatokat szerezzek a gyakorlati elektronikában, mivel úgy éreztem, hogy társaim mögött vagyok, és előnyös lenne, ha az előadásaim során tanultakat ötvözném tapasztalati munkával.

Szükséges anyagok:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x ultrahangos HC-SR04 mozgásérzékelő

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω ellenállás

- 1x 3.3 feszültségszabályozó

- 2x 100 uF elektrolit kondenzátor

- 1x 0,1 uF kerámia kondenzátor

- 1 db Corona Extra 12 csomag hosszú hosszúnyakú palackos sörös tartály

1. lépés: Eredeti tervek és előrehaladás

A félév elején nem terveztem, hogy mit szeretnék csinálni. Ötlet nélkül ugrottam be ebbe az osztályba. Így kezdetben kifejlesztettem egy egyszerű módot arra, hogy lassan bejárjam magam a hobbi elektronika világába.

Lépések:

1. Ismerje meg az Arduino alapjait

- Ez az indító készlethez mellékelt SparkFun feltalálói útmutató követésével történt. Lehetővé tette, hogy megtanuljam az ellenállások, LED -ek, piezo elemek (hang), érzékelés és általános kódolás alapjait az Arduino segítségével.

2. Nézze meg az online DIY Arduino projekteket

- Ez inspirációt akart keresni kreatív és hasznos elektronika készítéséhez

3. Használd az ihletet, hogy megtaláld, amit el akartam készíteni

- Mivel lusta vagyok, és mert a barátaim, akikkel a következő félévben szobázom, nem takarítanak túl jól, úgy döntöttem, hogy készítek egy automata kukát.

Ennek eredeti terve az volt, hogy beszéltem egyik társmentorammal, Bryan Tammal, egy másik számítástechnikai hallgatóval. A hangos megbeszélés vele, hogy kritizálja a terveimet, segített megérteni a tervezési folyamatot. A folyamat, amikor egy problémát felveszünk, és a megoldáson gondolkodunk, bármennyire is kivitelezhetetlen, majd vitatkozunk arról, hogyan kell megvalósítani az említett projektet. Megtanított arra, hogy a mérnöki tervezésben az ambíció és a kreativitás a legfontosabb.

Kezdetben egy olyan kukát akartam készíteni, amely automatikusan felismeri, mikor van tele a szemetes, majd becsukja vagy becsomagolja a zacskót. Miután megvizsgáltam a tervezés lehetséges módjait, rájöttem, hogy ez messze nem a kezemben van. Így kissé megváltoztattam a célt - egy kukát készíteni, amely tele tud küldeni egy szöveget.

A félév végéhez közeledve problémáim adódtak a WiFi komponens integrálásával a szöveg elküldéséhez, és aggódtam, ezért más alternatívákra gondoltam, mint riasztórendszer. A piezo elemek felé néztem, hogy talán egy bosszantó hangot adjak ki, ami nem áll le, amíg ki nem szedik a szemetet. Ezenkívül megvizsgáltam a LED -ek használatát, hogy különböző színeket készítsenek a szemét szintjének jelzésére.

Ennek létrehozásához két érzékelőre lenne szükség: egy kívülről, hogy érzékelje, amikor egy kéz felette nyílik, és egy belülről, hogy érzékelje a szemét szintjét. Eredetileg csak a WiFi modul küldte el a szöveget riasztásként, de a félév vége felé úgy döntöttem, hogy ezt egy lámpával látom el a kukában.

Ez az a projektterv, amelyhez ragaszkodtam és végigmentem a végéig.

2. lépés: Kutatás

Hogy felkészüljek erre a megpróbáltatásra, több dolgot kutattam.

Először az Arduino kódolásának általános módját kutatom. A SparkFun feltaláló készlettel való gyakorlás rendkívül sokat segített; hozzászoktatok ahhoz, hogy a csapokat az Arduino -hoz kell csatlakoztatnom, és hogyan kell használni a kenyértáblát.

Akkor különösen gyakoroltam a szervók használatát, mivel tudtam, hogy így kell irányítanom a fedelet, hogy elforduljon. Először gyakorolja az időzítés szabályozását, majd a használat feltételesekkel való kombinálását, hogy ellenőrizhessem, mikor aktiválódnak.

Aztán kutattam, hogy milyen érzékelőket használjak. Két típusa volt: egy ultrahangos érzékelő (HC-SR04) és egy infravörös érzékelő (PIR mozgásérzékelő). Az ultrahangos érzékelő impulzust küld, amelyet ezután visszapattan, és a HC-SR04 leolvassa, kiszámítva az időtartamot ebben az intervallumban, hogy meghatározza a távolságot és a visszapattanás helyét. Úgy döntöttem, hogy az ultrahangos érzékelőt használom a belső érzékelőhöz, mivel a távolság észlelése hasznosabb lenne, különösen azért, mert a szemét nem bocsát ki sok sugárzást. Aztán úgy döntöttem, hogy könnyebb lenne csak HC-SR04-et használni mind a belső, mind a külső érzékelőhöz.

Az ESP-8266-ról kutatva sokat megtudtam a wifi működéséről. Megismertem a hozzáférési és állomáspontokat. Megtanultam a webszerverek lehetőségét is. A végén. Az ESP saját tábla, amely teljesen külön programozható az Arduino -hoz. Így még az is lehetséges, hogy ezt az egész projektet csak felhasználásával készítjük el. Az ESP programozásához csatlakoztattam az Arduino -hoz, és a GND -t az Arduino -ban a Reset -hez, hogy letiltsam, és kommunikátorként működjön az ESP és az USB -kábel között.

Ekkor megtanultam, hogy az ESP -t olyan ügyfélként tudom működtetni, aki hozzáférni vagy kérni szeretne adatokat egy webhelyről. Ennek ismeretében az IFTTT.com webhelyet használva létrehoztam egy kisalkalmazást, amellyel összeköthettem a webhorogokat az SMS -üzenetekkel, hogy esemény bekövetkezésekor (amikor az ügyfél adatokat kér egy adott URL -címről, szöveget küldjön).

A másik dolog, amit kutattam, a feszültségszabályozók, diódák és ellenállások voltak. Ellenállásokra volt szükség ahhoz, hogy a LED csatlakoztassa a LED -et az Arduino -hoz. A diódák és a feszültségszabályozók lehetséges megoldások voltak az ESP-8266 tápellátására, mivel szigorúan 3,3 V feszültséget alkalmaz Vcc esetén. A feszültségszabályozó volt a legegyszerűbb megoldás. Bár van egy 3,3 V -os opció az Arduino -n, én lehetőséget kaptam arra, hogy többet megtudjak.

Ezt követően megismerkedtem a kondenzátorokkal, mivel ezek szükségesek a működő feszültségszabályozóhoz. A kondenzátorok segítenek kiegyenlíteni a feszültséget, ha túlságosan "ugrál" vagy "csuklik". A feszültségszabályozók szokásos beállítása 2 elektrolitikus és 1 kerámia kondenzátor.

A kutatás nagy része a kódom hibakeresését próbálta megoldani, mivel sok hiba történt a készítés során.

3. lépés: A felmerülő nehézségek és azok leküzdése

A félév elején a legtöbb nehézség egyszerűen az volt, hogy tapasztalatlan voltam. Soha nem is gondoltam arra, hogy valamit építsek, ezért féltem attól, hogy túl ambiciózus vagy túl egyszerű vagyok. Ezért halogattam ilyen sokáig az ötletválasztást.

Ennek leküzdésében határozottan segített a beszélgetés egy idősebbel, akinek volt tapasztalata. Bryan képes volt kritizálni az elképzeléseimet, és megmondani, hogy melyek a jó irányba mennek, és melyek a rossz irányba. Segített felismerni, hogy figyelembe kell vennem a képességeim szintjét, a rendelkezésre álló erőforrásokat és az időgazdálkodást.

Az időgazdálkodás is nagyon nehéz volt számomra. Már tudom, hogy van egy gyengeségem az időgazdálkodás terén, főleg, hogy ez a félév hihetetlenül zsúfolt volt, mivel túlterheltem 21 kredittel.

Volt idő, amikor fel kellett áldoznom a projektem kidolgozását, de ennek leküzdésére a hétvégén legalább egy órányi kutatást szenteltem a projekt kidolgozására, hétvégén pedig minden második héten az M5 -ösre, hogy dolgozzak rajta.

A másik nehézség az volt, hogy nem tudtam a részeket. Nem tudtam, hogyan működnek, és milyen vezetékek csatlakoznak. Ennek kiküszöbölésére megtanultam azt az értékes értéket, hogy megkerestem az adatlapokat az interneten, ami segített megérteni, hogy mi a szükséges feszültségbemenet, és hol kell bekötni a VCC -t, a GND -t és a bemeneteket. Emlékszem, konkrétan azon dolgoztam, hogy megpróbáltam a szervókat a mozgásérzékelőkhöz csatlakoztatni, és csalódottságot tapasztaltam, mert a szervók egyáltalán nem működtek.

Ez arra késztetett, hogy különböző szervókat próbáljak ki, remélve, hogy valami nincs rendben velük. Azonban még mindig nem működtek, ami azt jelentette, hogy vagy a vezetékeimnek, vagy a kódomnak kell lennie. Ezután megpróbáltam külső áramforrást használni úgy, hogy a szervókat 4 AA elemhez kötöttem, mivel azt olvastam, hogy előfordulhat, hogy a számítógép USB -je nem ad elég feszültséget az áramellátáshoz. Végül úgy döntöttem, hogy egyszerűen megnézem az adatlapot, és rájöttem, hogy ez csak azért van, mert a vezetékezés egész idő alatt hibás volt.

A legnehezebb akadályom ebben az volt, hogy megpróbáltam integrálni a WiFi összetevőt az Arduino -ba. Sok oktatóanyagot kerestem online, és egyszerűen megértettem a programozást, mert nehéz volt felfognom. Azonban egy adott webhely segített nekem, és bevezetett az IFTTT -be. Azt hittem, hogy győzelmet arattam, de nem vettem észre, hogy a táblák külön vannak, és végül más kóddal programoztam a táblákat. Egy hétig elakadtam, és megpróbáltam rájönni, hogyan csatlakoztassam őket, de az internet nem segített. Ennek az akadálynak a leküzdéséhez végül egyszerűen kértem Dr. Malloch segítségét. Nagyon büszke ember vagyok, és hajlamos vagyok egyedül csinálni dolgokat. Korábban azonban segített nekem, nem sok problémám volt, inkább megbeszéltem a lehetséges megközelítési módokat. Egyszerűen megkérdezte Dr. Malloch-t, és azonnal megoldotta az ESP-8266 integrálását.

Ez a projekt segített abban, hogy a helyemre kerüljön, és rájöjjek, hogy többet kellene dolgoznom és segítséget kérnem az emberektől, mivel a mérnöki tevékenység nem egyéni projekt, hanem csapatdinamika.

4. lépés: Változások az M5 -ben a tanulási folyamat egyszerűsítése érdekében

Az M5 fantasztikus eszköz volt számomra ebben a félévben. Ez már sok erőforrással jár új felfedezők és tapasztalt veteránok számára.

Úgy gondolom, hogy az M5 segíthet a tanulási folyamat ésszerűsítésében azáltal, hogy több műhelyt szervez a témák szélesebb skálájáról, és bejelentette őket. Alig hallottam az M5 -ös műhelyekről, és csak a forrasztóműhelyekről tudtam.

Más műhelyek, például a „Hogyan kell tervezni” vagy „Hogyan kell használni a 3D nyomtatót” is hasznosak lehetnek. Talán vannak ilyen műhelyeik, de soha nem hallottam róluk.

5. lépés: Amit végül elértem

Képes voltam automata kukát készíteni

Ennél is fontosabb azonban, hogy megtanultam az időgazdálkodás fontosságát, az áramkörök építését és az elektronikus alkatrészek használatát. Megtanultam az Arduino-t, a hullámokat és az érzékelést, az ellenállásokat, a deszkákat, a WiFi-t, az ESP-8266-ot, a webszervereket, a feszültségszabályozókat, a diódákat stb. Az elektronika és az áramkörök gyakorlati szintjének megértéséhez.

Kreatív tüzet is ébresztett bennem, mivel ennek a projektnek a létrehozása, bár néha rendkívül frusztráló volt, nagyon szórakoztató és kifizetődő volt. Végül megérteni, hogyan működik egy alkatrész, vagy a kódot úgy működtetni, ahogyan szerettem volna, megérte az órákon át tartó módosítások és változtatások. Segített megérteni, hogy ezt akarom csinálni. A félév elején hezitáltam az elektromos és számítástechnikai témákkal kapcsolatban, mivel nem volt tapasztalatom, hogy megtudjam, tetszik -e vagy sem. Például azt, hogy valaki nem tudja, hogy szereti -e a sportot, a videojátékot vagy a hobbit, hacsak nem próbálja ki.

A legnagyobb eredményem ebből az volt, hogy magabiztosan mondhattam, hogy folytatni akarom az elektromos és számítástechnikai szakmát.

6. lépés: Hogyan követhet valaki más a nyomomban

Ha valaki ugyanabban a helyzetben van, mint én a félév elején, akkor azt javaslom, hogy tegye meg ugyanazokat a lépéseket, amelyeket az "Eredeti tervek és előrehaladás" című részben ismertettem. Ez valóban segített abban, hogy lassan kiemeljem, mi érdekel, és mit tehetek.

Pontosabban, ehhez a projekthez az alábbiakban felvázolom, hogyan készítsünk egyet.

Lépés: Nyissa meg az IFTTT.com webhelyet, regisztrálja telefonszámát, majd hozzon létre egy kisalkalmazást. Válassza ki a "ha" lehetőséget webhook, az "azt" pedig SMS -t. Miután létrehozta, keressen rá a Maker Webhooks elemre a keresőmezőben, és kattintson a dokumentációra. Töltse ki az információkat saját eseménynevével, és másolja ki az URL -t. Ezt az URL-t fogja használni az ESP-8266 kód alján.

1. lépés: Csatlakoztassa az ESP-8266-ot ilyen módon:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Ezután csatlakoztassa az Arduino GND -jét a Reset -hez a letiltásához.

2. lépés: Írja be a kódot alul, és töltse fel az ESP-8266-ba (először töltse le az esp-8266 táblát az IDE-ről). Ezután húzza ki az ESP-8266 hálózati csatlakozót.

Lépés: Csatlakoztassa a szervókat az Arduino 8 -as és 9 -es tűjéhez

4. lépés: Csatlakoztassa az első HC-SR04 érzékelőt a 10-es és 13-as érintkezőhöz (a trig és a visszhanghoz). Ezután csatlakoztassa a másodikat a 11 -es és 12 -es csapokhoz (ismét trig és echo esetén).

5. lépés: Csatlakoztassa az RGB LED -et a 4. (piros), 5. (zöld) és 6. (kék) tűhöz.

6. lépés: Csatlakoztassa a GPIO2 -t a 2 -es tűhöz

7. lépés: Írja be a kódot alul (ECE_297_DP), és töltse fel az Arduino -ba.

8. lépés: Keressen egy régi újrahasznosított sörösdobozt és egy darab kartont a fedélhez. Forró ragasztóval a popsicle ragaszkodik a szervókhoz, majd forró ragasztóval a szervókat a bot belső oldalához mindkét oldalon. Ragassza fel a fedelet a popsicle botokra. Ragassza fel a két érzékelőt a fedélre (a belseje érzékeli a szemetet (11. és 12. tű), a külső pedig a mozgást (10. és 13. csap). Ezután ragasztja a LED -et a fedél tetejére. És ragasztja le a vezetékeket a doboz mögött, hogy elrejtse a csúnya vezetékeket.

7. lépés: Mit tegyek ezután

A projekt előrehaladásával néhány ötletem támadt, hogy a LED mellett hangriasztást is megvalósítsak. Mivel az ESP-8266-ot működésbe hoztam, úgy döntöttem, hogy nem. Ha azonban előre lépnék, érdekes lenne egyet hozzáadni, és bosszantani az embereket, hogy vigyék ki a szemetet.

Továbbá szerettem volna egy határozottabb projekten dolgozni, mivel ez többnyire a koncepció projekt bizonyítéka. Ha előre lépnék, valódi szemetet vagy vastagabb műanyag edényt használtam volna. Ezenkívül szerettem volna hatékonyabbá tenni a vezetékeket, mivel nagyon rendetlen.

Az ESP-8266 egyik alternatívája, amelyet vizsgáltam, miközben aggódtam, hogy nem tudom integrálni, Bluetooth modul használatával. Sean barátom megemlítette nekem, hogy korábban már készített egy projektet, amelyben adatokat kellett elküldenie a projektjéről a telefonjára, és Bluetooth -modult használt. Azt mondta, hogy viszonylag könnyű. A WiFi modult azonban működésbe hoztam, mielőtt komolyabb nyomozói munkát végeztem volna benne. Azt hiszem, érdekes lenne látni, hová vezetett volna ez az út.

Ettől eltekintve szívesen megvalósítottam volna az "automatikus szemeteszsák -csomagolás" részt, de ez jelenleg még nem tartozik a bajnokságomba. Talán egy jövőben újra megnézem ezt a projektet, és megpróbálom hatékonyabbá tenni.