Casc de seguretat Covid Part 1: Introducció als circuits de Tinkercad !: 20 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Projectes Tinkercad »

Hola amic!

En aquesta sèrie de dues parts, aprendrem a utilitzar els circuits de Tinkercad: una eina divertida, potent i educativa per conèixer el funcionament dels circuits. Una de les millors maneres d’aprendre és fer. Per tant, primer dissenyarem el nostre propi projecte: el circuit d’un casc de seguretat Covid.

El nostre objectiu és crear un casc que us avisi quan s’acosta una persona. D’aquesta manera, podeu mantenir-vos a salvo de Covid allunyant-vos per mantenir la distància entre vosaltres i aquella persona.

Al final d’aquest projecte, tindreu una comprensió bàsica de com dissenyar circuits i programar-los mitjançant Tinkercad. Tot i que això pugui semblar difícil, no us preocupeu. Seré aquí per guiar-vos durant tot el procés; només heu d’aprendre i gaudir.

Subministraments:

Tot el que necessiteu és un compte de Tinkercad. No en teniu cap? Registreu-vos gratuïtament a www.tinkercad.com

Pas 1: obriu Tinkercad

Inicieu la sessió a Tinkercad (o registreu-vos, si encara no ho heu fet).

Després d'iniciar sessió al tauler, aneu a la barra lateral esquerra i seleccioneu "Circuits".

Després, seleccioneu "Crea un circuit nou" (encerclat en taronja). Aquí tenim la llibertat de ser creatius i dissenyar els circuits que vulguem. També podeu simular amb precisió els vostres circuits per veure com funcionarien al món real, abans de crear-ne un a la vida real.

Ara ja estem a punt per començar.

Pas 2: tituleu el vostre projecte

Després de prémer "Crea un circuit nou", us rebrà aquest espai de treball buit.

Primer de tot: tots els nostres projectes es desaran al nostre tauler (del pas anterior), per la qual cosa és important que anomenem els nostres projectes perquè puguem recordar-los i trobar-los més endavant.

Si mireu a la part superior esquerra, hi haurà un divertit títol aleatori generat per a vosaltres. Podeu fer-hi clic per substituir aquest títol pel vostre. Aquí l’he titulat "Casc de seguretat Covid".

Pas 3: Afegir el nostre micro: bit

Començarem el nostre projecte afegint un micro: bit.

Un micro: bit és un petit ordinador on podeu aprendre a programar. Té un munt de funcions interessants com ara llums LED, brúixola i botons personalitzables.

Aquest micro: bit és el que processarà tota la informació dels nostres sensors (que afegirem més endavant). El micro: bit també ens proporcionarà aquesta informació d’una manera fàcil que puguem entendre.

Per afegir-ho al nostre espai de treball, utilitzarem la barra lateral de la dreta. Aquí hi trobareu un munt de components que podeu utilitzar. Ignorem tota la resta per ara i cerquem "microbit".

Seleccioneu el micro: bit i porteu-lo a l'espai de treball.

Pas 4: Afegir el nostre sensor

Ara que tenim el nostre micro: bit, afegim un sensor. Afegirem una cosa anomenada sensor PIR, que és l'abreviació de sensor d'infrarojos passius.

Un PIR pot detectar radiació infraroja o calor. Com que els humans desprenen calor, però objectes com les parets, les ampolles d’aigua i les fulles no, aquest sensor es pot utilitzar per detectar quan els humans són a prop.

Normalment, pot "veure" fins a 5 m (16 peus) de distància, la qual cosa és bo perquè això ens permetrà rebre una alerta precoç quan la gent s'apropi, cosa que ens permetrà reaccionar abans d'arribar a les directrius de distanciament social de 2 m (6 peus).

Pas 5: comprensió dels components

Ara que tenim les nostres dues parts, com podem connectar-les per permetre que el bit micro: es comuniqui amb el sensor PIR?

A Tinkercad és bastant senzill. És possible que vegeu que hi ha 3 pins a la part inferior del sensor PIR.

1. Quan passeu el ratolí per sobre, veureu que el primer pin és el pin "Signal", el que significa que donarà un senyal quan detecti una persona.
2. El segon pin és "Power", que és on connectem una font d'electricitat per activar el sensor PIR.
3. El tercer pin és "Terra", que és on tota l'electricitat "usada" sortirà del sensor PIR.

És possible que observeu que també hi ha 5 punts a la part inferior del micro: bit on es poden connectar els cables. Passeu el ratolí per sobre d’ells.

1. Els primers 3 punts s’etiqueten P0, P1 i P2. Aquests punts són personalitzables i poden prendre senyals (entrada) o llançar senyals (sortida). Hi ha moltes maneres diferents d’utilitzar aquests punts perquè són molt personalitzables. Més informació sobre això més endavant …
2. El punt 3V és una font d’electricitat de 3 volts. Recordeu que el nostre sensor PIR necessita una font d’electricitat? Bé, podem obtenir aquesta electricitat des del punt 3V del micro: bit.
3. El punt GND és l'abreviatura de "terra", que és on pot "sortir" l'electricitat després de fer la seva feina. El pin de terra del sensor PIR es pot connectar aquí.

Pas 6: Connexió dels components

Per connectar els pins, primer feu clic a un pin amb el cursor. A continuació, feu clic a un altre pin (on voleu connectar el primer pin). Veureu que es va formar un filferro! Podeu fer clic al cable per canviar-ne el color si voleu. O bé, podeu suprimir-lo i tornar-ho a provar si sembla que està desordenat. Proveu de col·locar els cables netament perquè pugueu rastrejar on es troba cada cable més endavant.

Després de connectar els cables, comproveu si coincideix amb el que tinc. Si és així, genial! Si no, no us preocupeu! Suprimiu els cables i torneu-ho a provar.

Probablement us podeu imaginar què passa ara. És un bucle senzill:

1. L’electricitat surt del micro: bit →
2. → entra al sensor PIR a través del seu pin "Power" →
3. → funciona alguna cosa dins del sensor PIR →
4. → deixa el sensor PIR a través del seu pin "Terra" o el pin "Signal" →
5. → va al pin "Ground" o al pin "P0" del micro: bit

Pas 7: Simulació del nostre circuit (primera part)

Quan creem circuits a Tinkercad, també podem simular-los.

D'aquesta manera, podem experimentar per veure com poden reaccionar els components del nostre circuit al món real, cosa que us pot ajudar a planificar i dissenyar circuits sense haver de fer "proves i errors" i gastar temps i diners en alguna cosa que potser no funciona.

Per simular el nostre circuit, premeu el botó "Inicia la simulació" que es troba a la part superior dreta …

Pas 8: Simulació del nostre circuit (part 2)

Amb la simulació en funcionament, podem interactuar amb el nostre circuit.

Feu clic al sensor PIR. Apareixerà una pilota. Imagineu-vos que aquesta bola és un ésser humà. Podeu fer clic i moure aquest ésser humà.

És possible que observeu que quan moveu la pilota a la zona vermella prop del sensor PIR, el sensor s’encén. Si això és cert, ho heu connectat tot correctament. Quan traieu la pilota fora de la zona de detecció del PIR, el sensor deixa d’il·luminar-se. Juga-hi!

També us podeu adonar que quan la pilota es troba dins de la zona de detecció però està parada, el PIR no s’activa. Això no és un problema perquè els humans es mouen molt, de manera que el sensor sempre detectarà persones que estan a prop del vostre espai.

Què tal el micro: bit? Ja hem connectat el cable de senyal, per què no passa res ?!

No us preocupeu, això s’espera!

Tot i que hem connectat el cable de senyal, l’ordinador micro: bits no sap què fer amb la informació que li proporciona el sensor PIR. Li direm què fer programant-lo al següent pas.

Pas 9: Conceptes bàsics de Codeblock

Sortiu de la simulació i feu clic a "Codi" (al costat de "Inicia la simulació"). S’obrirà una barra lateral més gran a la dreta.

A més de dissenyar i simular circuits, també podem programar a Tinkercad mitjançant Codeblocks. Codeblocks són una manera senzilla d’aprendre sobre la lògica que hi ha darrere de la programació, que és una gran introducció a la codificació abans d’endinsar-vos en llenguatges més avançats com Javascript, Python o C.

Comencem per familiaritzar-nos amb l’entorn Codeblock. A la part esquerra de la barra lateral de Codeblock, hi ha blocs de codi que podeu arrossegar i deixar anar. A la part dreta es troba el vostre codi real. Proveu d’explorar arrossegant i deixant anar algunes peces.

Un cop ho hàgiu conegut, buideu l’espai de codificació (arrossegant els blocs a la paperera de la part inferior dreta) per començar a afegir el nostre codi per al circuit.

Pas 10: Programació del micro: bit (primera part)

Comencem cercant pels blocs "Entrada" i arrossegant "al pin [P0] canviat a [Alt]". Aquesta és una entrada perquè alimentarà la informació de micro: bits.

Bàsicament, el punt P0 (on es connecta el nostre cable de senyal) pot tenir dos valors: alt o baix. Alt significa que hi ha un senyal, i baix significa que no hi ha cap senyal.

Si el sensor PIR detecta un intrús, el senyal seria alt o baix? Si has respost alt, tens raó! Alternativament, quan no hi hagi cap intrús a la zona de detecció (o en el cas rar que l’intrús estigui perfectament quiet), hi haurà un senyal elèctric baix.

Per tant, la lògica darrere del nostre codi és bàsicament: "quan es detecta una persona, feu _".

Ara mateix, no fa res perquè no hem definit res per fer (està en blanc). Per tant, fem que faci alguna cosa.

Pas 11: Programació del micro: bit (part 2)

Afegim un bloc de codi de sortida anomenat "show leds". Aquest bloqueig de codis ens permet jugar amb els llums del micro: bit. Podeu alternar la xarxa LED per crear qualsevol disseny que vulgueu. Vaig afegir una cara somrient. Aquesta és una sortida perquè el micro: bit proporciona informació.

A continuació, canviem el valor [ALT] a [BAIX] al bloc de codi d’entrada.

Com que hem canviat el senyal de més alt a més baix, el nostre codi ara diu:

quan hi ha un senyal baix a P0, enceneu els LED per crear una cara somrient

Això significa que quan no hi ha cap persona que es mogui a la nostra zona de detecció, el micro: bit mostrarà una cara somrient perquè és segur. =)

Pas 12: Programació del micro: bit (part 3)

Sabem què farà el micro: bit quan no hi hagi cap persona a la zona de detecció. Què tal quan hi ha algú?

Definim-ho també. Afegiu un altre bloc de codi d'entrada "al pin [P0] canviat a [Alt]".

Aquesta vegada, el deixarem com a [ALT] perquè ho farem servir per fer alguna cosa quan es detecti una persona.

Afegiu una altra sortida de led i creeu un disseny. He utilitzat una cara fruncida, perquè quan la persona es troba a la zona de detecció, pot ser que sigui menys segura. = (

Pas 13: provar el nostre codi

Executeu la simulació una vegada més. Mou-te per la pilota (també coneguda com persona) i observa com reacciona el teu micro: bit.

Si no fa el que voleu que faci, torneu a provar el pas anterior i comproveu els blocs de codi amb la meva captura de pantalla. No et rendeixis!:)

Pas 14: afegir sensors PIR addicionals

Si el vostre codi del pas anterior va funcionar correctament, molt bé! Ara, avancem el nostre projecte.

Fins ara, només hem utilitzat un sensor PIR, de manera que només podem detectar persones en una àrea. Què passa amb la resta de l’espai que ens envolta? Necessitem més sensors!

Tanqueu la barra lateral del codi (fent clic a "Codi") si encara està oberta i cerqueu un altre sensor PIR. Afegiu-lo al vostre espai de treball i connecteu-lo.

Nota: Connecteu el pin de senyal d'aquest segon sensor PIR a P1 o P2 (l'he connectat a P1). No el connecteu al P0, ja que el punt ja està sent utilitzat pel primer sensor. Si ho feu, el micro: bit no serà capaç de saber quin PIR envia senyals.

Tot i que a l’espai de treball de Tinkercad he posat els dos sensors PIR cap amunt (per netejar la pantalla), quan realment fixeu els PIR al casc, es pot connectar un sensor PIR cap a la part esquerra del casc per tal que explori la zona que queda de Vostè i l'altre es poden col·locar al costat dret del casc per escanejar la zona de la vostra dreta.

Pas 15: Afegir codi addicional per al 2n PIR

Obriu Code una vegada més i afegiu un segon conjunt de blocs de codi que siguin similars al primer. Aquesta vegada, però, feu clic al menú desplegable dels nous blocs de codi i seleccioneu P1 (o P2 si heu connectat el nou PIR a P2).

Per al sensor PIR de l'esquerra (que està connectat a P0), he modificat el bloc de codi de sortida LED perquè el costat esquerre de la xarxa LED estigui il·luminat. De la mateixa manera, per al sensor PIR de la dreta, he modificat el bloc de codi de sortida del LED de manera que el costat dret de la xarxa LED estigui il·luminat.

Quan cap PIR està activat, la xarxa LED encara mostrarà un somriure perquè és segur.

Pas 16: proveu el codi per a diversos PIR

Després d'afegir i editar correctament els blocs de codi, torneu a executar una simulació per comprovar si el vostre codi funciona.

Quan la bola / humà es mou a la zona de detecció del PIR esquerre, la xarxa LED del micro: bit hauria d’il·luminar el costat esquerre.

De la mateixa manera, si una persona es mou a la zona de detecció del costat dret, el LED s’encendrà al costat dret.

Pas 17: afegir una alarma

Ara que tenim dos punts cecs principals coberts (podeu afegir sensors PIR o micro: bits addicionals per cobrir encara més àrea), anem a fer un pas més.

Què passa si voleu escoltar una alarma sempre que s'activa el PIR? No només se us avisaria (com quan dormiu), sinó que també podeu espantar els intrusos al vostre espai personal, mantenint tant a vosaltres com a l’intrús fora de Covid.

Aneu a la barra lateral de la dreta i cerqueu "piezo". Es tracta de petits "altaveus" o "brunzidors" que tenen una superfície a l'interior que vibra quan hi passa una electricitat, creant un fort soroll.

Hi ha dos passadors al piezo. Connecteu el pin negatiu a la terra del micro: bit i connecteu el pin positiu al punt P2 restant del micro: bit. D’aquesta manera, el podem controlar perquè el brunzidor només soni quan el micro: bit allibera corrent elèctric a través del seu pin P2.

Nota: assegureu-vos d'afegir una resistència a un dels pins del piezo (qualsevol dels pins). Això ens permetrà limitar la quantitat de corrent que entra al piezo. En cas contrari, una quantitat il·limitada de corrent pot trencar el micro: bit, el piezo o tots dos.

He posat una resistència d'1.000 ohms, però es pot posar qualsevol cosa. Recomano posar alguna cosa amb 500 ohms - 2.000 ohms. Com més baixa sigui la resistència, més corrent hi haurà, de manera que el brunzidor serà més fort

Pas 18: codificació del timbre

Igual que la xarxa LED, hem de programar el micro: bit per assegurar-nos que el brunzidor funcioni correctament. Pot ser molest si el brunzidor brunzis contínuament quan algú es troba a la nostra zona de detecció, per tant, codifiquem-lo perquè només brunzis una vegada, quan una persona entra a la zona de detecció (que ens avisa que ve algú).

Per fer-ho, inicialitzem el pin P2. Afegiu un bloc de codis "on start" i un codi "pingo pitch pitch [P2]" a sota.

A continuació, dins de cada bloqueig de codi "al pin a [ALT]", afegiu un bloc de codi de sortida "pitch analògic", a sota del bloc de codi de sortida del LED (si aquesta redacció és confusa, mireu la captura de pantalla de més amunt).

Aquest bloqueig de codi analògic ens permet definir dos paràmetres: el to i l’hora.

• La configuració de l'hora indica quant de temps toqueu el to. El poso a 500 ms (podeu triar qualsevol número).

• El to ens indica la intensitat del to.

  Aquí, trieu una freqüència diferent per a cada PIR. En vaig establir un a 100 (to baix) i un altre a 400 (to alt). D’aquesta manera, es pot saber quin sensor PIR s’activa simplement amb el so (sense haver de mirar la xarxa LED)

Pas 19: simulació final

Ara, executeu la simulació una última vegada per assegurar-vos que tot funcioni.

Si heu reproduït aquest instructiu, quan una persona entra a la zona de detecció del costat esquerre, haurà de sonar breument un to baix per avisar-lo i el costat esquerre de la xarxa LED s’il·luminarà, fent-vos saber que hi ha un intrús que prové del a l'esquerra.

Quan una persona entra a la zona de detecció del costat dret, ha de sonar breument un to alt per avisar-lo i el costat dret de la xarxa LED s’ha d’il·luminar, cosa que li permet saber que un intrús ve de la dreta.

Quan ningú no es troba en cap de les zones de detecció, la xarxa LED hauria de mostrar una cara feliç, dient-vos que esteu a salvo.

Pas 20: Pensaments finals i projectes de futur

Si ho heu aconseguit amb aquest instructiu, felicitats! Fins i tot si heu tingut dificultats o no l’heu aconseguit completar, estic segur que menys heu après algunes coses sobre Tinkercad, i això és el que importa una feina tan fantàstica.

Ara que teniu un circuit d'alarma de distància social que funciona, si voleu passar al següent pas i construir-lo al món real, podeu adquirir els subministraments i connectar els cables exactament com ho vau fer en aquest espai de treball de Tinkercad.

La foto superior és un model 3D (.stl) del casc en el qual estic treballant, amb el mateix circuit exacte que vam construir en aquest instructable. Té 2 sensors PIR als laterals, un micro: bit muntat a la part frontal (perquè vegeu la xarxa LED) i brunzidors.

Si voleu utilitzar la vostra pròpia creativitat sola, no dubteu a fer un pas més enllà enganxant en calent el circuit al casc. En cas contrari, estigueu atents al meu proper Instructable, on muntarem aquest casc.

Tingueu en compte que: si sou jove, demaneu ajuda a un tutor per utilitzar eines a l’hora de construir el circuit i el casc.

Espero que us hagi agradat aquest tutorial i que pugueu utilitzar allò que heu après sobre Tinkercad per ser creatius i crear alguns dels vostres propis projectes. Estic desitjant veure el que tots creeu, així que assegureu-vos de vincular els vostres projectes als comentaris.

Que tingueu un divertit i ple aprenentatge del 2021!