Automatska kanta za smeće: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Ovo je automatsko otvaranje kante za otpatke koja detektira pokrete. Ima WiFi vezu i šalje tekstualnu poruku kad je puna. Ovo je napravljeno za ECE -297DP na Sveučilištu Massachusetts - Amherst. Glavni cilj ovog tečaja bio je stjecanje iskustva s praktičnom elektronikom jer sam osjećao da zaostajem za svojim vršnjacima i da bi mi koristilo da stvari koje sam naučio na predavanjima kombiniram s iskustvenim radom.

Potrebni materijali:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x mikroserva

- 2x ultrazvučni detektor pokreta HC-SR04

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω otpornika

- 1x 3.3 Regulator napona

- 2x 100 uF elektrolitički kondenzator

- 1x 0,1 uF keramički kondenzator

- 1x Corona Extra posuda za pivo u bocama Longneck s 12 pakiranja

Korak 1: Izvorni planovi i napredak

Na početku semestra nisam imao planove čime se želim baviti. Ušao sam u ovaj razred bez ideje. Pa sam za početak razvio jednostavan način da se polako krećem u svijetu hobi elektronike.

Koraci:

1. Naučite osnove Arduina

- To je učinjeno slijedeći vodič za izumitelje SparkFuna koji dolazi s početnim setom. Omogućilo mi je da naučim osnove otpornika, LED dioda, piezo elemenata (zvuk), sensinga i općenito kodiranje s Arduinom.

2. Pogledajte online DIY Arduino projekte

- Ovo je trebalo pronaći inspiraciju za stvaranje kreativne i korisne elektronike

3. Iskoristite inspiraciju da pronađete ono što sam htio napraviti

- Budući da sam lijena osoba i da se moji prijatelji s kojima ću boraviti sljedeći semestar ne čiste baš dobro, odlučila sam napraviti automatsku kantu za smeće.

Prvotni plan za ovo došao je s razgovorom s jednim od mojih kolega mentora, Bryanom Tamom, drugim studentom računalnog inženjerstva. Glasno raspravljanje s njim o kritiziranju mojih dizajna pomoglo mi je razumjeti proces dizajna. Postupak uzimanja problema i razmišljanja o rješenju bez obzira na to koliko je neizvodljiv, a zatim rasprava o tome kako izvesti navedeni projekt. Naučio me je da su ambicija i kreativnost najvažniji za projektiranje u inženjeringu.

U početku sam htio napraviti kantu za smeće koja bi automatski otkrila kada je kanta za smeće puna, a zatim zatvorila ili zamotala vrećicu. Nakon što sam istražio moguće načine da to osmislim, shvatio sam da to nije moje ruke. Tako sam malo promijenio cilj - napraviti kantu za smeće koja bi mogla poslati tekst kad se napuni.

Dolazeći pred kraj semestra, imao sam problema s integracijom WiFi komponente za slanje teksta i bio sam zabrinut pa sam pomislio na druge alternative kao alarmni sustav. Pogledao sam prema piezo elementima kako bih možda proizveo dosadan zvuk koji neće prestati dok se smeće ne iznese. Također sam istraživao korištenje LED dioda za izradu različitih boja koje označavaju razinu smeća.

Da bi se to postiglo, potrebna su dva senzora: jedan za vanjsku stranu da osjeti kada se ruka nalazi iznad nje za otvaranje, i jedan za unutarnju za otkrivanje razine smeća. U početku je samo WiFi modul slao tekst kao alarm, ali pred kraj semestra odlučio sam dodati svjetlo na vrh kante za smeće kako bih to podržao.

Ovo je projektni projekt s kojim sam se držao i koji sam prošao do kraja.

Korak 2: Istraživanje

Kako bih se pripremio za ovo iskušenje, istraživao sam više stvari.

Prvo istražujem opći način kodiranja Arduina. Vježbanje s kompletom izumitelja SparkFuna iznimno je pomoglo; navikavanje na to da moram priključivati pinove na Arduino i kako koristiti ploču.

Tada sam posebno vježbao korištenje servo pogona jer sam znao da ću tako morati kontrolirati poklopac da se okreće. Prvo, vježbajte kontroliranje njihovog vremena, a zatim kombinirajte upotrebu sa uvjetima kako bih mogao kontrolirati kada su aktivirani.

Zatim sam istraživao koje senzore koristiti. Postojale su dvije vrste: ultrazvučni senzor (HC-SR04) i infracrveni senzor (PIR senzor pokreta). Ultrazvučni senzor šalje impuls koji se zatim vraća natrag i očitava HC-SR04, računajući vrijeme u ovom intervalu, kako bi odredio udaljenost između njega i mjesta odbijanja. Odlučio sam upotrijebiti ultrazvučni senzor za unutarnji senzor jer bi otkrivanje udaljenosti bilo korisnije, pogotovo jer smeće ne emitira mnogo zračenja. Tada sam odlučio da će biti lakše koristiti HC-SR04 i za unutarnji i za vanjski senzor.

Istražujući o ESP-8266, naučio sam mnogo o tome kako wifi radi. Naučio sam o pristupnim točkama i postajnim točkama. Naučio sam i o web poslužiteljima kao mogućoj opciji. Na kraju. ESP je vlastita ploča koja se može potpuno programirati zasebno za Arduino. Stoga je čak moguće napraviti cijeli ovaj projekt samo pomoću njega. Za programiranje ESP -a, spojio sam ga na Arduino i spojio GND u Arduinu na Reset kako bih ga onemogućio i djelovao kao komunikator između ESP -a i USB kabela.

Tada sam saznao da mogu učiniti da ESP djeluje kao klijent koji želi pristupiti ili zatražiti podatke s web stranice. Znajući to, upotrijebio sam web stranicu IFTTT.com za izradu appleta za povezivanje web dohvata s SMS -om u cjelini tako da kad se pokrene događaj (kada klijent zatraži podatke s određenog URL -a, on bi poslao tekst).

Još jedna stvar koju sam istraživao su regulatori napona, diode i otpornici. Otpornici su bili potrebni da LED spoji LED na Arduino. Diode i regulatori napona bili su moguće rješenje za napajanje ESP-8266 jer strogo uzima 3.3 V za Vcc. Regulator napona bio je najjednostavnije rješenje. Iako na Arduinu postoji opcija od 3,3 V, to sam iskoristio kao priliku da saznam više.

Nakon toga sam naučio o kondenzatorima koji su potrebni za funkcioniranje regulatora napona. Kondenzatori pomažu u izjednačavanju napona u slučaju da previše "odskoči" ili "štuca". 2 elektrolitska i 1 keramički kondenzator uobičajena su postavka za regulatore napona.

Većina istraživanja pokušavala je otkloniti pogreške u mom kodu jer je bilo dosta pogrešaka dok sam ga pravio.

Korak 3: Poteškoće s kojima smo se susreli i kako sam ih prevladao

Veći dio poteškoća na početku semestra bila je jednostavno činjenica da nisam bio iskusan. Nikada prije nisam ni razmišljao o izgradnji nečega, pa sam se bojao da neću biti previše ambiciozan ili previše jednostavan. Zato sam toliko dugo odgađao odabir ideje.

Da bi se to prevladalo, svakako je pomogao razgovor sa starijim licem koje je imalo iskustvo. Bryan je mogao kritizirati moje ideje i reći mi koje idu u dobrom smjeru, a koje u pogrešnom. Pomogao mi je shvatiti da moram uzeti u obzir svoju razinu vještine, resurse kojima imam pristup i upravljanje vremenom.

Upravljanje vremenom mi je također bilo jako teško. Već znam da imam slabosti što se tiče upravljanja vremenom, pogotovo jer je ovaj semestar bio nevjerojatno krcat jer sam bio preopterećen s 21 kreditom.

Bilo je trenutaka kad sam morao žrtvovati radeći na svom projektu, ali da bih to prevladao posvetio sam barem jedan sat istraživanja vikendom kako bih radio na projektu, a svaki drugi tjedan vikendom odlazio u M5 raditi na njemu.

Još jedna poteškoća koju sam imao bio je moj nedostatak znanja o većini dijelova. Nisam znao kako rade niti koje su žice spojene gdje. Kako bih to prevladao, naučio sam vrijednu prednost pretraživanja podatkovnih listova na mreži, što mi je pomoglo da shvatim koliki je potreban ulaz napona i gdje je potrebno spojiti VCC, GND i ulaze. Sjećam se da sam posebno pokušavao spojiti servosisteme na detektore pokreta i bio frustriran jer servo -i uopće nisu radili.

To me navelo da isprobam različite servomotore, nadajući se da s njima nešto nije u redu. Međutim, još uvijek nisu radili, što je značilo da je to moralo biti ili moje ožičenje ili moj kôd. Zatim sam pokušao upotrijebiti vanjski izvor napajanja povezivanjem servo pogona na 4 AA baterije, jer sam pročitao da ponekad USB na računalu možda ne daje dovoljan napon za napajanje. Konačno, odlučio sam jednostavno pogledati podatkovnu tablicu i shvatio da je to samo zato što mi je ožičenje cijelo vrijeme bilo pogrešno.

Moja najteža prepreka u tome je pokušaj integracije WiFi komponente u Arduino. Tražio sam mnoge vodiče na internetu i jednostavno razumjeti programiranje jer mi je to bilo teško shvatiti. Međutim, jedna mi je web stranica pomogla i upoznala me s IFTTT -om. Vjerovao sam da sam postigao pobjedu, nisam shvatio da su ploče odvojene i na kraju sam programirao ploče s različitim kodom. Zaglavio sam tjedan dana pokušavajući smisliti kako ih povezati, ali internet nije pomogao. Kako bih prevladao ovu prepreku, konačno sam jednostavno zatražio pomoć dr. Mallocha. Vrlo sam ponosna osoba i želim raditi stvari sama. On mi je ranije pomogao, međutim, nije mi bio veliki problem, već je bilo u raspravi o mogućim načinima pristupa mom projektu. Jednostavno traženje dr. Mallocha smjesta je riješilo integraciju mog ESP-8266.

Ovaj projekt pomogao mi je da postavim svoje mjesto i shvatim da bih trebao raditi i više tražiti pomoć od ljudi budući da inženjering nije solo projekt, već timska dinamika.

Korak 4: Promjene u M5 kako bi se pojednostavio proces učenja

M5 mi je u ovom semestru bio fantastičan alat. Već dolazi s mnogo sredstava za nove istraživače i iskusne veterane.

Mislim da bi M5 mogao pomoći u pojednostavljivanju procesa učenja održavanjem više radionica o širokom rasponu tema i njihovim objavljivanjem. Jedva sam čuo za radionice koje su se održavale u M5, a jedine za koje sam znao bile su radionice lemljenja.

Druge radionice, poput "Kako pristupiti dizajnu" ili "Kako koristiti 3D pisač", također bi bile korisne. Možda imaju takve radionice, ali nikad nisam mogao čuti za njih.

Korak 5: Ono što sam na kraju postigao

Uspio sam napraviti automatsku kantu za smeće

Još važnije, naučio sam važnost upravljanja vremenom, kako izgraditi sklopove i koristiti elektroničke dijelove. Naučio sam o Arduinu, valovima i senzorima, otpornicima, matičnim pločama, WiFi-u, ESP-8266, web poslužiteljima, regulatorima napona, diodama itd. Uspio sam postići točno ono što sam imao na umu. Steći razumijevanje praktične razine o elektronici i sklopovima.

To je također izazvalo kreativnu vatru u meni jer je stvaranje ovog projekta, iako ponekad frustrirajuće, bilo jako zabavno i korisno. Konačno shvatiti kako dio radi ili natjerati kod da radi kako sam htio vrijedilo je sati dotjerivanja i promjena koje sam morao napraviti. Pomoglo mi je da shvatim da to želim učiniti. Na početku semestra dvoumio sam se oko elektrotehnike i računalstva jer nisam imao iskustva u tome da bih znao sviđa li mi se to ili ne. Kao na primjer kako netko ne zna voli li sport, videoigru ili hobi ako to ne pokuša.

Moj najveći uspjeh u ovome bio je to što sam mogao s pouzdanjem reći da želim nastaviti s elektrotehnikom i računalnim inženjerstvom.

Korak 6: Kako bi netko drugi mogao krenuti mojim stopama

Ako je netko u istoj situaciji u kojoj sam bio na početku semestra, preporučio bih da učinite iste korake koje sam naveo u "Izvornim planovima i napretku". To mi je zaista pomoglo da polako izdvojim što me zanima i što mogu učiniti.

Konkretno, za ovaj projekt u nastavku ću opisati kako ga napraviti.

Korak 1: Idite na IFTTT.com, registrirajte svoj telefonski broj, a zatim stvorite programčić. Odaberite "ako" da bude webhooks i "ono" da bude SMS. Nakon što je stvoren, potražite Maker Webhooks u okviru za pretraživanje i kliknite dokumentaciju. Ispunite podatke vlastitim imenom događaja i kopirajte URL. Ovo je URL koji ćete koristiti za kôd ESP-8266 koji se nalazi pri dnu.

Korak 1: Spojite ESP-8266 kao takav:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Zatim spojite GND na Arduinu na Reset na njemu da ga onemogućite.

Korak 2: Unesite kôd pri dnu i prenesite ga na ESP-8266 (prvo preuzmite ploču esp-8266 na IDE-u). Zatim isključite ESP-8266.

Korak 3: Spojite servo pogone na pin 8 i pin 9 na Arduinu

Korak 4: Spojite prvi HC-SR04 osjetnik na pinove 10 i 13 (za okidanje i odjek). Zatim spojite drugi na pinove 11 i 12 (ponovno za okidanje i odjek).

Korak 5: Spojite RGB LED na pinove 4 (crveno), 5 (zeleno) i 6 (plavo).

Korak 6: Spojite GPIO2 na pin 2

Korak 7: Unesite kôd pri dnu (ECE_297_DP) i prenesite ga na Arduino.

Korak 8: Pronađite staru kutiju od recikliranog piva i komad kartona za poklopac. Vrućim ljepilom sladoled se zalijepi za servo pogone, a zatim vruće zalijepi servosisteme na unutrašnjost bota sa svake strane. Zalijepite poklopac na štapiće od slatkiša. Zalijepite dva senzora na poklopac (iznutra je onaj koji detektira smeće (iglice 11 i 12), a izvana detektira kretanje (iglice 10 i 13). Zatim zalijepite LED diodu na vrh poklopca). I zalijepite ožičenje iza kutije kako biste sakrili ružno ožičenje.

Korak 7: Što bih sljedeće učinio

Nastavljajući na projektu, imao sam neke ideje za implementaciju zvučnog alarma pored LED -a. Budući da sam dobio ESP-8266 za rad, odlučio sam da to ne učinim. Međutim, ako bih krenuo naprijed, bilo bi zanimljivo dodati jednu i iznervirati ljude da iznose smeće.

Također, volio bih poraditi na konačnijem projektu jer je to uglavnom dokaz konceptnog projekta. Da idem naprijed, upotrijebio bih stvarnu kantu za smeće ili teži plastični spremnik. Osim toga, želio bih biti učinkovitiji s ožičenjem jer je vrlo neuredno.

Jedna alternativa ESP-8266 koju sam razmatrao dok sam bio zabrinut da ga ne mogu integrirati koristi Bluetooth modul. Moj prijatelj Sean mi je spomenuo da je već ranije radio projekt u kojem je morao slati podatke iz svog projekta na svoj telefon i koristio Bluetooth modul. Rekao je da je to relativno lako. Međutim, natjerao sam WiFi modul da radi prije nego što sam se bavio ozbiljnim detektivskim poslom. Mislim da bi bilo zanimljivo vidjeti kamo bi me taj put odveo.

Osim toga, volio bih implementirati dio o "automatskom omotavanju vreća za smeće", ali to još uvijek nije u mojoj ligi. Možda ću u budućnosti ponovno posjetiti ovaj projekt i pokušati ga učiniti učinkovitijim.