Napravite ambijentalni prikaz temeljen na vjetru: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovo je klasni projekt koji su osmislili i izgradili Trinh Le i Matt Arlauckas za HCIN 720: Prototipiranje nosivih i internetskih uređaja na Rochester Institute of Technology.

Cilj ovog projekta je apstraktno vizualizirati smjer i brzinu vjetra na mjestima povezanim s RFID tokenima. Ove dvije dimenzije bile bi korisne za svakoga tko upravlja čamcima, leti dronovima, zmajevima, modelira rakete itd.

Zaslon bi se sastojao od ventilatora koji puše prema gore kako bi napravio vrpce od tkanine koje se talasaju i "plesale" iznad stola. Živahnost vrpci pokazala bi veličinu brzine vjetra. Smjer vjetra bio bi predstavljen pokazivačem spojenim na koračni motor u podnožju i sposobnim rotirati za cijelih 360 °.

Korak 1: Materijali i alati

Kućište

• Akrilni listovi 1/8”(PMMA), prikladni za lasersko rezanje
• Akrilne šipke 1/8”(za punjenje fuga)
• Škrte stvari

Elektronički dijelovi

• Foton čestica (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC priključnica (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12VDC 600mA Napajanje sa 2,1 mm utikačem (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC pretvarač snage (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ILI 7805 Krug regulatora napona (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID čitač ploča (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D Vozač motora s dvostrukim H-mostom (https://www.adafruit.com/product/807)
• Step motor 12V (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120 mm 12VDC ventilator (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN tranzistor (ili sličan)
• 2 - 220 Ohm otpornik
• 1N4001 Dioda
• Plava LED dioda 5 mm
• Oznake naljepnica Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Ožičenje

• Polupansion Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG žica, čvrsta i nasukana
• 20 AWG, dvovodička žica (za napajanje)
• Spojna traka muškog zaglavlja (za priključivanje ventilatora i motora)
• 2 - 12 -pinske ženske nasadne trake koje se mogu slagati (za Photon)
• 1 - 1x3 ženska zaglavna traka s razmakom od 0,1”(za tranzistor ventilatora)
• 1 - 1x8 0,1”konektor zaglavlja nagiba i kontakti za prešanje utičnice (RFID čitač)
• 1 - 1x2 0,1”konektor zaglavlja nagiba i kontakti za utičnu utičnicu (ventilator)
• 4 - 1x1 0,1”konektor zaglavlja nagiba i kontakti za utičnu utičnicu (koračni motor)
• 1-16-polna DIP utičnica (za H-most)
• Mali najlonski omoti za kravate (izborno)
• Termoskupljajuće cijevi (izborno)

Hardver

• 2 - vijci M3x6 mm (za montažu koračnog motora)
• 4 - vijci M3x35 mm (za montažni ventilator)
• 8 - ravne podloške M3
• 4 - matice M3

Alati

• Laserski rezač
• 3D pisač
• Alati za lemljenje
• Akrilno ljepilo (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Ravni valoviti kartonski listovi (za montažni šablon)

Korak 2: Podaci koje treba predstavljati

Zaslon vjetra prikazat će prikaz smjera i brzine vjetra s mjesta povezanog s RFID označenim tokenom. Ti će se podaci prikupljati iz WeatherUnderground API -ja. Da biste koristili ovaj API, stvorite račun na https://www.wunderground.com/weather/api i odaberite opciju plana koja najbolje odgovara vašim potrebama.

Korak 3: Konstrukcija zaslona

Lasersko rezanje

Slijedeći priručnik s uputama za laserski rezač koji ćete koristiti, pripremite prikazne datoteke Adobe Illustrator (dolje) za rezanje. Možda ćete morati preurediti objekte u datotekama kako bi se prilagodili veličini laserskog rezača koji koristite.

Laserski rezati ploče od 1/8 akrilnih (PMMA) plastičnih ploča.

Skupština Jig

Kako bismo održali pravilan peterokut izvan kuta od 116,6 °, osmislili smo brzi šablon (assembly_jig.ai) koji će pomoći pri sastavljanju ploča.

1. Otvorite datoteku assembly_jig.ai i izrežite nekoliko komada iz valovitog kartona.
2. Zalijepite ih u hrpu, pazeći da hrpa ostane kvadratna.

Kutne šipke za punjenje

Budući da kutovi nisu ortogonalni jedan prema drugome, koristimo 1/8 akrilne šipke da popunimo prazninu i osiguramo veću površinu za lijepljenje. Unaprijed izrezane duljine šipke postaviti će se između svake ploče, ostavljajući malo prostora na svakom kraju za mjesta gdje se uglovi spajaju.

Sastavljanje baze

Počnite s osnovnim dijelom s velikim otvorom za ventilator i zalijepite komad akrilne šipke na svaki od pet rubova.

Postavite ovaj komad ventilatora na jedan nagib sklopa za montažu, a dio sa postolja postavite na suprotnu stranu kosine.

Pažljivo nanesite ljepilo na spoj i pričekajte da se stvrdne.

Nastavite raditi oko drugih strana osnovnog komada, pazeći da pričvrstite komad šipke za punjenje gdje god se dvije ploče spoje.

Sastavljanje palube Zalijepite dva diska za montažu koračnih motora leđa unatrag, pazeći da poravnate rupe. Kad je postavljeno, pažljivo pomoću slavine provucite dvije male rupice za vijke M3. Sada, zalijepite ovo na središte ploče palube, opet pazeći da poravnate središnju rupu.

Pričvrstite koračni motor pomoću dva vijka M3x6 mm.

Sastavljanje vrha

Vrh je sastavljen na isti način kao i dno, ali sa samo četiri ploče. Ostavit ćete prazninu na kojoj bi se mogla nalaziti peta ploča. Ne zaboravite upotrijebiti akrilnu šipku za lijepljenje gornjih ploča.

Korak 4: Elektronika

Ovaj se projekt može brzo sastaviti pomoću matične ploče i kratkospojnih žica. Samo slijedite gornji dijagram.

Za predanije građenje, pa, vrijeme je da iskorijenite te lude vještine lemljenja.

IMATE lude sposobnosti lemljenja, zar ne? Ako ne, evo nekoliko linkova koji će vam pomoći ispraviti to …

• Instrukcije: Kako lemiti
• Adafruit Vodič za izvrsno lemljenje

Pomoću polupansiona Adafruit Perma-proto rasporedite komponente kao što je prikazano na gore navedenom dijagramu Fritzing. Korištenje utičnica za integrirane krugove i tranzistore omogućuje brzu i laku zamjenu ako oslobodite magični dim (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Igle/utičnice za lemljenje zalijepite na ploču kako biste pomogli u povezivanju vanjskih komponenti (koračni motor i ventilator) i njihovu jednostavnu zamjenu (vidi "Čarobni dim" gore). Najprije lemite napajanje i žicu za uzemljenje, pokušavajući ih držati što kraćim i izravnim. Lemite utičnicu za istosmjernu struju na jedan kraj duljine dvoprovodne žice 20AWG, a drugi kraj na gornje tračnice za napajanje (ploča orijentirana s fotonskim zaglavljima lijevo).

Lemiti žice za povezivanje kruga. U nekim je slučajevima lakše provesti ožičenje na dnu ploče. Za RFID čitač, naslagani naslovi za Photon omogućuju dovoljno prostora za povezivanje ispod Photona. Prekinite RFID žice s priključkom zaglavlja 1x8, kako biste ih priključili na zaglavlje RFID čitača.

Korak 5: Instalirajte elektroniku

Nakon što je baza zalijepljena, instalirajte ventilator u podnožje pomoću četiri vijka M3x35, podloška i matica.

Pričvrstite glavnu ploču na unutarnju stranu stražnje ploče (ploča s pravokutnim izrezom za utičnicu DC cijevi) pomoću montažne trake s pjenom.

Umetnite utičnicu DC cijevi u pravokutnu rupu i cementite na mjestu pomoću akrilnog ljepila.

Pričvrstite ploču čitača RFID-a na priključak i montirajte gdje god je to potrebno pomoću montažne trake s pjenom. U redu je ako stražnja strana ploče gleda prema vanjskoj strani zaslona, antena će i dalje hvatati RFID signal. Pričvrstite plavu LED diodu u blizini.

Uključite ventilator i koračni motor u glavnu ploču.

Korak 6: Programiranje

Novi ste na česticama Photon?

Ovaj će projekt koristiti web -udice čestica za prikupljanje podataka o vjetru. Evo procesa, ukratko.

1. Uređaj čeka da se token skenira.
2. Prilikom skeniranja tokena pohranjuje se jedinstveni ID tokena.
3. Uređaj zatim objavljuje ovaj ID tokena u Particle.io.
4. Nakon primitka ovih podataka, Particle.io šalje podatke na našu API stranicu putem integracije webhooka.
5. API stranica prima ID tokena i traži grad i državu povezanu s njim iz polja Locations.
6. API stranica zatim upućuje AP poziv WeatherUnderground (WU) koristeći podatke o lokaciji.
7. WU API vraća JSON objekt potpunih trenutnih vremenskih uvjeta za tu lokaciju na stranicu API -ja.
8. API stranica analizira te podatke, izdvaja i pretvara smjer vjetra i brzinu vjetra te ih vraća na uređaj kao JSON objekt.
9. Uređaj analizira JSON objekt, spremajući smjer i brzinu vjetra koji će se koristiti za upravljanje koračnim motorom i ventilatorom.

Firmware

Izradite novi Photon projekt pod nazivom 'wind_display' i prepišite glavnu datoteku kodom wind_display.ino (ispod).

Zatim pronađite i instalirajte sljedeće knjižnice u svoj projekt:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID knjižnica za uređaje s česticama
• SparkJSON - v0.0.2 JSON knjižnica Preneseno s @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Knjižnica koračnih motora za Arduino

Sastavite projekt i preuzmite ga na svoj Photon.

API stranica

Da biste koristili stranicu API, morate je prenijeti na web-poslužitelj koji podržava PHP. Dostupne su mnoge besplatne PHP web hosting opcije.

Preuzmite getWindData.txt i promijenite nastavak datoteke u.php. Otvorite u željenom uređivaču i unesite sljedeće promjene:

Dodajte vam Photon Core ID:

// Dodajte core_id za fotone kojima želite dopustiti korištenje ovog API -ja $ allowedCores = array ('Vaš CoreID ide ovdje');

Dodajte svoj WeatherUnderground API ključ:

// WeatherUnderground API ključ $ wu_apikey = "Vaš API ključ WU";

U ovom trenutku ne brinite o postavljanju žetona/lokacija. Pobrinut ćemo se za to nakon što sve bude postavljeno.

Spremite i prenesite datoteku na web poslužitelj. Snimite URL uživo za stranicu API.

Webhook čestica

Prijavite se na Konzolu za čestice i kliknite ikonu Integracije s lijeve strane.

1. Pritisnite "Nova integracija", a zatim odaberite "Webhook".
2. Postavite naziv događaja na 'wind_display'.
3. Postavite URL na aktivni URL stranice API -ja.
4. Kliknite "Stvori webhook".

Nabavite ID -ove RFID tokena i izmijenite stranicu API -ja

Dok je Photon spojen na računalo putem USB -a i isključen iz vanjskog izvora napajanja, otvorite prozor terminala i pokrenite Particle Serial Monitor.

1. Skenirajte RFID oznaku i zapišite ID tokena od 8 znakova koji je prikazan na serijskom monitoru.
2. Ponovite za sve dodatne oznake koje želite koristiti.

Sada se vratite na getWindData.php i pronađite odjeljak polja Lokacije:

// Locations Array // Zamijenite "TokenID n" sa skeniranim ID-om tokena // Zamijenite "Cityn" s gradom povezanim s ID-om tokena // Zamijenite "Sn" sa stanje s dva znaka povezana s gradom $ locations = array ("TokenID 1" => niz ("grad" => "Grad1", "stanje" => "S1"), "TokenID 2" => niz ("grad" => "Grad2", "stanje" => "S2"), "TokenID 3" => niz ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Zamijenite svaki ID tokena identifikacijskim oznakama vaših oznaka i povežite svaki s gradom i državom iz koje želite podatke o vjetru.

Spremite datoteku i prenesite je na svoj web poslužitelj.

Korak 7: Iskoristite ga

1. Prikažite ga gdje god želite.
2. Postavite lopaticu za vjetar prema sjeveru.
3. Uključite napajanje.
4. Postavite žeton u blizini RFID čitača i pričekajte da plava LED lampica zatreperi.

Korak 8: Daljnje ideje

Evo nekoliko ideja za proširenje projekta!