Cicle d'aigua Arduino Diorama: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Farem un diorama presentant el cicle de l’aigua, utilitzant Arduino i alguns motors per afegir moviment i il·luminació. Té una sensació d’escola, perquè en realitat és un projecte escolar.

L’escenari de presentació és el següent:

El sol surt al matí [Un servomotor mou el sol].

L'aigua s'evapora del mar [Un motor pas a pas aixeca el "full d'evaporació"]

Es formen núvols al cel [Un motor pas a pas fa baixar els núvols de cotó]

La pluja cau [Un motor pas a pas redueix la "capa de pluja"]

Mentrestant, els llums (LED APA106) canvien de color per significar la sortida del sol, el cel ennuvolat, els llamps durant la pluja.

Materials:

1. Arduino Uno
2. Motors pas a pas i controladors de 5V (x3)
3. Servomotor (x1)
4. LED APA106 (x5)
5. Tub metàl·lic
6. Cargols i cargols
7. Papers, tul, cotó
8. Pistola de cola calenta

Així que, anem!

Pas 1: Creeu la caixa

Hem construït una caixa de fusta, però també podeu utilitzar una caixa de cartró. Les dimensions de la caixa són de 40cm al davant, 25cm de profunditat i 30cm d’alçada.

Hem posat una pràctica tapa amb frontisses, de manera que, aixecant-la, sigui més fàcil treballar. A més, realment no necessitem la paret del darrere, de manera que podeu ometre-la i utilitzar només paper blau per al cel, tal com es mostra a la foto.

Pas 2: connecteu els motors

Col·loquem els motors pas a pas a la part superior de la caixa, de manera que giren i emboliquin el nostre tul de pluja, el de evaporació i els núvols.

Primer hem de fer forats.

Utilitzeu un paper per crear una màscara del motor, tal com es mostra a la foto. Això us permetrà marcar els forats correctament [foto]. Trepant i, a continuació, fixeu el motor amb cargols i cargols.

Pas 3: connecteu els eixos

Per als eixos, fem servir un tub de canonada de coure. Mesureu la distància tenint en compte la profunditat del motor, resteu un cm més i talleu 3 peces.

Utilitzeu l’eix del motor com a motlle i feu servir unes alicates per prémer l’extrem del tub que l’envolta.

A continuació, utilitzeu un cargol com a motlle i feu el mateix a l’altre extrem del tub.

Practicar un forat a l’altra paret, oposada a l’eix del motor (mesurar distàncies). Assegureu l'eix entre l'eix del motor i el cargol a través del forat. Utilitzeu un o dos perns per assegurar el cargol i un anell metàl·lic per permetre una rotació més suau de l'eix, tal com es mostra a la foto.

Pas 4: assegureu el servomotor

Utilitzeu una mica de tac blau a sota i una tira metàl·lica amb cargols a sobre per fixar el servomotor a terra. S'utilitzarà per aixecar el sol, tal com es mostra a la foto.

Assegureu-vos que el fixeu en la direcció correcta. (Si ho feu malament, no és un problema enorme, només podeu editar-lo al codi arduino.)

Utilitzeu una palla i una cola per muntar el sol a l’eix del motor.

Pas 5: connecteu l'electrònica, els motors i els LED

L'Arduino Uno té 14 pins digitals. Necessitem 4 pins per a cada controlador de motor pas a pas, més un pin per al servomotor, més un pin per als LED.

Podeu veure la connexió bàsica a l'esquema. Hi ha 4 pins digitals connectats al controlador. Necessitareu una font d'alimentació diferent per al controlador (i el motor), ja que els motors consumeixen força potència i tindreu problemes si els alimenteu des d'Arduino. Podeu utilitzar un carregador i un cable USB, tallar-los, utilitzar + 5V i GND per alimentar el motor. També haureu de connectar el GND des de la placa Arduino al GND des de la font d'alimentació externa, tal com es mostra a l'esquema.

Pin 0, 1, 2, 3: Motor 2

Pin 4, 5, 6, 7: motor 1

Pin 8, * 10, 11, 12: Motor 0. Tingueu en compte que guardem el PIN 9 per al motor Servo: en algunes plaques Arduino, només els pins 9 i 10 poden accionar un Servo.

La connexió del servomotor és bastant estàndard. Utilitzeu el pin digital 9 per al control. Utilitzeu la font d'alimentació externa, igual que per als motors pas a pas, per alimentar el servo (és a dir, no com l'esquema, on es pren energia de la placa Arduino).

El disseny LED APA106 ens permet controlar individualment diversos LED amb un sol pin. Utilitzarem el pin digital 13 (que també està connectat al LED integrat de la placa Arduino). La connexió bàsica es pot veure a l’esquema. APA106 té quatre passadors. Els dos passadors centrals són per a + 5V i GND. A continuació, connectem la DATA IN del primer LED al pin 13, la DATA OUT a la DATA IN del segon LED, etc. Les dades OUT de l'últim LED es poden deixar desconnectades.

És possible que vulgueu fixar els LED de la carcassa després de fer la decoració, de manera que pugueu inspeccionar millor la il·luminació. Com a alternativa, no podeu assegurar-los mitjançant cola calenta i instal·lar les decoracions després.

Pas 6: el codi Arduino

Aquí hi ha una descripció del que fa el codi.

Sortida del sol: el servomotor va de 10 a 50 graus, la velocitat és de 2 graus / seg, mentre que la il·luminació canvia de color vermell (matinada) a blanc (migdia).

Vaporització: un motor pas a pas enrolla l'eix on s'adjunta el tul de "vapors", elevant-lo. És possible que hagueu d’ajustar el nombre de girs, en funció de les vostres dimensions.

Núvols: un motor pas a pas desenrotlla l’eix per revelar els núvols. Els colors de l'escena canvien a un paràmetre "plujós".

Pluja: un motor pas a pas desenrotlla l'eix de tul "pluja". Tenim flaixos aleatoris, on el color canvia a blanc durant un temps, i després torna a "plujós".

Restabliment del sistema: les llums estan apagades i els motors enrotllen els eixos, de manera que el sistema estigui a punt per fer una altra iteració quan es torni a connectar.

Tingueu en compte que hem optat per tenir una sola execució i després restablir-la, de manera que minimitzem la possibilitat que algú aturi el sistema a mitja acció. En aquest cas, tindríem els tuls a mitja volta als eixos, de manera que el sistema no funcionaria correctament.

Juga amb el codi una mica abans d’afegir les decoracions. Més endavant, realitzareu ajustos precisos.

Pas 7: Feu i fixeu les decoracions i els LED

Hem optat per una representació 2.5D d’un paisatge. Consta de 4 capes de paisatge, una darrere l’altra. També hi ha un cel a la part posterior. Entre el cel i la capa posterior, la de les muntanyes, és on es troba el sol, fixat al servomotor.

Els tuls de pluja i evaporació es plegen i s'amaguen entre les altres capes quan es baixen. S’uneixen als eixos superiors per fil.

Els núvols són petites boles de cotó (que són útils per al desmaquillatge), que s’uneixen de manera independent a l’eix del núvol mitjançant fils. Emboliqueu el fil a l’eix i, desenrotllant-lo, els núvols baixen.

Els LED es connecten en cadena i s’enganxen entre les capes, primer LED a la part posterior, de manera que després es connecta a la placa Arduino.

Per a la pluja, tallem trossets de paper en forma de gota d’aigua i l’enganxem sobre un tul. A la imatge podeu veure que enganxem una mica de pes, per exemple. petits fruits secs, darrere de les gotes d’aigua (i anells metàl·lics darrere dels "vapors"), de manera que el tull es fa caure per la gravetat en lloc de planar pel mig. La part superior i inferior del tul s’embolica al voltant d’un llapis d’escuradents, també per pesar. Aquest darrer "toc" dóna una nota "infantil" al diorama (es volia semblar un projecte infantil). Si voleu, podeu fer servir una altra cosa, més invisible, per afegir pes al tul.

Pas 8: connecteu l'Arduino i monteu-lo a la placa

Cal connectar els controladors del motor, el servomotor i els LEDs de l’Arduino. Els passadors s’anoten al codi.

Podeu muntar l'Arduino i les taules del controlador del motor a la caixa, amb cola calenta, i amagar-les darrere de les muntanyes de paper. Utilitzeu una petita placa per alimentar els motors des d’una font externa. Els cables d'alimentació, per a l'arduino i els motors, sortiran per la part posterior.

Feu una mica d’afinació del codi i ja esteu a punt.

Diverteix-te!