Planetari activat per so: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Aquesta instrucció es va crear per complir els requisits del projecte del Makecourse de la Universitat del Sud de Florida (www.makecourse.com).

Aquest és el meu planetari activat per so. La funció bàsica del planetari és activar-se amb la presència d’un so fort, com un clap, i recrear l’òrbita de la lluna i la Terra al voltant del sol. Aquest és un projecte senzill i divertit que es pot recrear fàcilment i que farà una bona peça decorativa i interactiva per mostrar.

En aquest instructiu, explicaré com recrear aquest planetari discutint el sistema d'engranatges, la configuració general i el sistema de control.

Pas 1: pas 1: parts i eines

Parts

• 1 carcassa electrònica de servei pesat de la sèrie DC-47P: 9,58 dòlars
• Cap de nina de fusta d'ArtMinds®, 2,5 "- 2,49 dòlars
• Cap de nina de fusta d'ArtMinds®, 2,25 "- 1,89 $
• 3/8 "diàmetre 6061 d'alumini rodó rodó de 24" de longitud T6511 extruït de 0,375 polzades de diàmetre - 7,20 dòlars

Electrònica

• Motor pas a pas 5V DC 28BYJ-48 amb placa de mòduls de prova de controladors ULN2003 de 4 fases - 1,79 dòlars
• Mòdul de sensor de so: 1,50 dòlars
• Taula de desenvolupament UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 per a cable Arduino + USB - 7,58 dòlars
• Mini tauler de suport: 5,69 dòlars
• Cable femella-femella de 4 pins: 3,84 dòlars
• Breadboard Jumper Wire 75pcs paquet - 4,99 $

Eines i subministraments

• Impressora 3D
• Cinta mètrica
• Rodament de boles de 3/8"
• Epoxi de 5 minuts
• Escuradents o agitador d’un sol ús
• Safata d’un sol ús
• Martell
• Trepant
• Serra de forat de 4"
• Serra de cinta
• Llima de mà plana i corba
• Pintures i pinzells acrílics: blau fosc, verd fosc, blanc, groc

Programari

Necessitareu l'IDE Arduino o versions independents d'AVR-GCC i AVRDude

Pas 2: Pas 2: Creació del sistema d'engranatges

Aquí és on entra en joc la impressora 3D. Haureu de descarregar els fitxers STL adjunts per imprimir en 3D els engranatges i una base que mantingui els engranatges i les varetes al seu lloc. El disseny del planetari consta de 4 engranatges: l’engranatge del motor (engranatge motriu), l’engranatge terrestre (engranatge conduït), un petit engranatge central i l’engranatge Moon. L’engranatge del motor estarà connectat al motor pas a pas i conduirà l’engranatge de terra. L’engranatge de la Lluna estarà a sobre de l’engranatge de la Terra i tindrà una canya al centre que passarà per l’engranatge de la Terra. Això farà que l’engranatge de la Lluna giri a mesura que gira l’engranatge de la Terra. L’engranatge central s’utilitza per mantenir l’engranatge de la Lluna al seu lloc i donarà la volta al centre de l’engranatge de la Terra. La vareta de la Lluna travessarà l’engranatge lunar que permetrà que la Lluna viatgi al voltant de la Terra mentre tant la Terra com la Lluna viatgen al voltant del Sol. Per estalviar temps d'impressió, he utilitzat un recanvi del 5% a la base. Aquest baix omplert també va fer que la base fos molt lleugera, cosa que va resultar beneficiosa.

Pas 3: Pas 3: Treball de preparació

Preparació de la canya

Un cop tot estigui imprès, haurem de fer una mica de preparació per preparar els nostres planetes, barres i recintes per a la instal·lació. En primer lloc, haurem d’utilitzar la serra de cinta per tallar la vareta en tres parts. Un hauria de tenir 5 ", un de 3" i l'últim d'1,5 ".

Planet Prep

Utilitzarem els caps de ninots i el coixinet de boles per crear la nostra Terra, Sol i Lluna. El cap d'1,5 "s'utilitzarà per al Sol, el cap d'1,25" per a la Terra i el rodament de boles per a la Lluna. En primer lloc, voleu perforar forats al fons pla dels caps de les nines amb la broca de 3/8 ". Això us permetrà fixar els planetes a les barres. Ara ve la part divertida, pintar! Segons la pintura que utilitzeu, és possible que hàgiu d'aplicar diverses capes per obtenir un color vibrant, especialment quan pinteu el Sol i la Lluna. Recordeu que és millor aplicar diverses capes fines que no pas fer-ho amb una capa molt gruixuda. Una capa gruixuda probablement causarà gotes i Preneu-vos molt de temps a assecar-vos. Assegureu-vos de deixar assecar completament cada capa fina abans de continuar. La Terra es va pintar a mà alçada. Quan la Lluna estigui completament seca, utilitzeu l’epoxi per fixar-la a la vareta.

Prep

Hem de tallar un forat a la tapa del recinte per permetre que les barres es moguin lliurement. Per a això, haureu d'utilitzar la serra de 4 que s'adjunta a la broca. Recordeu que el forat s'ha de desplaçar des del centre per proporcionar espai al motor pas a pas i a l'engranatge del motor. Utilitzeu la base com a referència per determinar on voleu talleu el forat i assegureu-vos que estigui centrat amb les vores del recinte.

Ara que els vostres planetes, barres i recinte estan preparats, ja esteu a punt per començar a muntar.

Pas 4: Pas 4: Assemblea principal

Comenceu col·locant el motor pas a pas a la ranura assignada a la base. Assegureu-vos de ficar els cables de manera que corrin per la base i surtin per la part inferior. A continuació, col·loqueu l’engranatge terrestre al tub extruït de la base. Voleu col·locar l’engranatge terrestre de manera que suri just per sobre de la base i no es fregui sobre ell quan gireu. Ara col·loqueu l’engranatge del motor al motor pas a pas perquè el centre de l’engranatge travessi l’eix del motor. L’engranatge del motor i l’engranatge terrestre haurien d’encaixar bé. A continuació, afegiu l'engranatge central al tub extruït. L’engranatge central tindrà un ajust molt ajustat al tub extruït i s’haurà de martellar al seu lloc.

Tingueu en compte que és molt difícil treure l’engranatge central una vegada que es col·loqui al seu lloc, així que assegureu-vos que heu col·locat adequadament tot el que hi ha a sota abans de continuar. També voleu deixar un petit espai entre l’engranatge terrestre i l’engranatge central perquè no interfereixin entre ells.

Ja esteu a punt per afegir les vostres canyes. La vareta solar entrarà al tub extruït de la base i la vareta terrestre passarà pel forat de l’engranatge terrestre. Una vegada més, assegureu-vos que no hi hagi fregaments entre les parts paral·leles. Després, l’engranatge de la Lluna es col·loca al voltant de la vareta terrestre, a sobre de l’engranatge terrestre. La vareta de la Lluna entrarà al forat secundari de l’engranatge de la Lluna. Completa les barres amb els seus respectius planetes i ja estàs a punt per passar a l’esquema del circuit.

Pas 5: Pas 5: esquema del circuit

Les parts principals de l’esquema són el microcontrolador, la font d’alimentació, el motor pas a pas i la placa del controlador i el sensor de so.

Font d'alimentació

L’alimentació la subministra una bateria de 9V que es connecta al microcontrolador.

Motor pas a pas i placa d’accionament

El motor pas a pas està connectat als pins 8, 9, 10 i 11 del microcontrolador. Aquests pins s’utilitzen per activar les bobines 1-4 del motor pas a pas. Es defineixen com a sortides a l'esbós.

Sensor de so

El sensor de so està connectat al pin 4 del microcontrolador. Es defineix com una entrada a l'esbós.

Pas 6: Pas 6: l'Arduino Sketch

Com es va esmentar anteriorment, els pins 8 -11 estan connectats a la placa de transmissió (blindatge) i activaran les bobines 1-4 del motor pas a pas. El sensor de so està connectat al pin 4. He definit un temps de retard de 8 ms per obtenir una velocitat de gir fiable pel motor pas a pas. A la configuració, he definit els pins del motor com a sortides i el pin del sensor de so com a entrada. El sensor de so es llegeix al bucle principal mitjançant una variable d'estat que nomena statusSensor. Quan es detecta un soroll, el sensor d'estat es posarà a 1. Això començarà a fer girar el motor cap endavant durant 300 passos. S’utilitza un bucle while per comptar els passos. Si es detecta un so nou, el recompte es reiniciarà fent que el motor giri durant un període de temps més llarg. Si no es detecta cap so, el motor deixarà de girar després de 300 passos. Consulteu el vídeo adjunt per obtenir més informació.

Nota: Podeu configurar qualsevol nombre de passos perquè el motor giri. Vaig trobar que 300 passos produeixen uns 30 segons de moviment. No dubteu a canviar el recompte de passos si voleu que el planetari funcioni durant un període de temps més llarg o més curt.

Pas 7: Pas 7: Muntatge del recinte

Ara només queda posar tots els components al recinte. Vaig trobar que això es va aconseguir amb més facilitat i eficàcia mitjançant tires de velcro. Primer folreu la part inferior del recinte amb el ganxo (costat rugós). A continuació, col·loqueu la part inferior de la vostra placa de control, microcontrolador, sensor de so, motor, protecció del motor i bateria amb el bucle (costat suau). Afegiu un bucle a la part superior de la taula per mantenir el motor al seu lloc. Ara podeu col·locar amb seguretat tots els components restants al recinte. Per fixar la base, primer retalleu dos trossos del bucle que siguin una mica més llargs i amples que els costats llargs de la base. Connecteu cada tira al costat llarg del recinte posicionat de manera que permeti que l’engranatge del motor pas a pas estigui completament tancat i que l’engranatge de terra s’adapti bé al forat que s’ha tallat de la tapa del recinte. Els meus es van col·locar a aproximadament 1 de la part superior del recinte. A continuació, fixeu dos ganxos coincidents als costats llargs de la base. Ara podeu fixar la base al recinte. Vaig escollir elevar la base d'aquesta manera per donar espai al circuit inferior.

El vostre planetari ja està completament muntat i llest per al seu ús. Assegureu-vos que la bateria estigui connectada al microcontrolador, apliqueu els cargols a la carcassa i deixeu un soroll fort. Hauríeu de veure com el vostre planetari es comença a moure.

Nota: per a una millor detecció de so, enganxeu el sensor de so a una de les parets del recinte a prop del retall de la tapa.

Pas 8: Observacions finals

Tot i que es tractava d’un projecte senzill, el coneixement que n’he obtingut és inestimable. He après tot sobre modelització 3D, codificació de microcontroladors, edició de vídeo, planificació de projectes i molt més. També he guanyat molt més respecte pels dissenyadors de productes perquè hi ha molta reflexió i esforç en dissenyar alguna cosa i donar vida a aquests dissenys. Molta prova i error i molta solució de problemes. Va ser divertit involucrar-me en el procés.

Espero que us hagi agradat aquest instructiu!