Diorama del ciclo dell'acqua Arduino: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Realizzeremo un diorama che presenta il ciclo dell'acqua, utilizzando Arduino e alcuni motori per aggiungere movimento e illuminazione. Ha un'atmosfera scolastica, perché in realtà è un progetto scolastico!

Lo scenario di presentazione è questo:

Il sole sorge al mattino [Un servomotore muove il sole].

L'acqua evapora dal mare [Un motore passo-passo solleva il "foglio di evaporazione"]

Le nuvole si formano nel cielo [Un motore passo-passo abbassa le nuvole di cotone]

La pioggia cade [Un motore passo-passo abbassa il "telo antipioggia"]

Nel frattempo, le luci (LED APA106) cambiano colore per indicare l'alba, il cielo nuvoloso, i lampi durante la pioggia.

Materiali:

1. Arduino Uno
2. Motori passo-passo 5V e driver (x3)
3. Servomotore (x1)
4. LED APA106 (x5)
5. Tubo di metallo
6. Viti e bulloni
7. Carte, tulle, cotone
8. Pistola per colla a caldo

Quindi, si parte!

Passaggio 1: costruisci la scatola

Abbiamo costruito una scatola di legno, ma puoi anche usare un cartone. Le dimensioni della scatola sono 40 cm frontale, 25 cm di profondità, 30 cm di altezza.

Abbiamo inserito un pratico coperchio con cerniere, così sollevandolo è più facile lavorare. Inoltre, non abbiamo davvero bisogno del muro di fondo, quindi puoi saltarlo e usare solo della carta blu per il cielo, come mostrato nella foto.

Passaggio 2: collegare i motori

Attaccheremo i motori passo-passo vicino alla parte superiore della scatola, in modo che ruotino e avvolgano su o giù il nostro tulle per la pioggia, il tulle per l'evaporazione e le nuvole.

Per prima cosa dobbiamo praticare dei fori.

Usa una carta per creare una maschera del motore, come mostrato nella foto. Ciò ti consentirà di contrassegnare correttamente i fori [foto]. Forare, quindi fissare il motore con viti e bulloni.

Passaggio 3: collegare gli assi

Per gli assi utilizziamo tubi idraulici in rame. Misurare la distanza tenendo conto della profondità del motore, sottrarre un altro cm e tagliare 3 pezzi.

Usa l'albero del motore come uno stampo e usa le pinze per premere l'estremità del tubo attorno ad esso.

Quindi usa una vite come stampo e fai lo stesso sull'altra estremità del tubo.

Praticare un foro sull'altra parete, di fronte all'albero motore (misurare le distanze). Fissare l'asse tra l'albero motore e la vite attraverso il foro. Utilizzare uno o due bulloni per fissare la vite e un anello di metallo per consentire una rotazione più fluida dell'asse, come mostrato nella foto.

Passaggio 4: fissare il servomotore

Usa un po' di blue-tac sotto e una striscia di metallo con delle viti sopra per fissare il servomotore al pavimento. Questo servirà per alzare il sole, come mostrato nella foto.

Assicurati di attaccarlo nella giusta direzione. (Se lo fai male non è un grosso problema, puoi semplicemente modificarlo nel codice arduino.)

Usa una cannuccia e della colla per montare il sole sull'albero del motore.

Passaggio 5: collegare l'elettronica, i motori, i LED

L'Arduino Uno ha 14 pin digitali. Abbiamo bisogno di 4 pin per ogni driver del motore passo-passo, più un pin per il servomotore, più un pin per i LED.

Puoi vedere la connessione di base nello schema. 4 pin digitali sono collegati al driver. Avrai bisogno di una fonte di alimentazione separata per il driver (e il motore), poiché i motori assorbono molta energia e avrai problemi se li alimenterai da Arduino. Puoi usare un caricabatterie e un cavo USB, tagliarlo, usare +5V e GND per alimentare il motore. Sarà inoltre necessario collegare il GND della scheda Arduino al GND dell'alimentatore esterno, come mostrato nello schema. I collegamenti:

Pin 0, 1, 2, 3: Motore 2

Pin 4, 5, 6, 7: Motore 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motore 0. Nota che salviamo il PIN 9 per il Servomotore: in alcune schede Arduino, solo i pin 9 e 10 possono pilotare un Servo.

Il collegamento del servomotore è abbastanza standard. Utilizzare il pin digitale 9 per il controllo. Usa la fonte di alimentazione esterna, la stessa dei motori passo-passo, per alimentare il servo (cioè non come, lo schema, dove l'alimentazione è presa dalla scheda Arduino).

Il design del LED APA106 ci consente di controllare individualmente diversi LED con un solo pin. Useremo il Pin digitale 13 (che è anche collegato al LED integrato sulla scheda Arduino). Il collegamento di base può essere visto sullo schema. APA106 ha quattro pin. I due pin centrali sono per +5V e GND. Quindi, colleghiamo il DATA IN del primo LED al Pin 13, il suo DATA OUT al DATA IN del secondo LED, ecc. Ogni LED successivo prende il suo segnale DATA IN dal DATA OUT del precedente. L'ultimo LED DATA OUT può essere lasciato scollegato.

Potresti voler fissare i LED sulla custodia dopo aver eseguito la decorazione, in modo da poter ispezionare meglio l'illuminazione. In alternativa, puoi fissarli non, usando la colla a caldo, e installare le decorazioni in seguito.

Passaggio 6: il codice Arduino

Ecco una descrizione di cosa fa il codice.

Alba: Il servomotore va da 10 a 50 gradi, velocità 2 gradi/sec, mentre l'illuminazione cambia da rossastra (alba) a bianca (mezzogiorno).

Vaporizzazione: Un motore passo-passo avvolge l'asse dove è fissato il tulle "vapori", sollevandolo. Potrebbe essere necessario regolare il numero di giri, a seconda delle dimensioni.

Nuvole: un motore passo-passo svolge l'asse per rivelare le nuvole. I colori della scena cambiano in un'impostazione "piovosa".

Pioggia: un motore passo-passo svolge l'asse del tulle "pioggia". Abbiamo flash casuali, in cui il colore cambia in bianco per un po' - e poi torna a "piovoso".

Ripristino del sistema: le luci sono spente, quindi i motori riavvolgono gli assi, in modo che il sistema sia pronto per eseguire un'altra iterazione una volta ricollegato.

Tieni presente che abbiamo optato per una sola esecuzione e quindi un ripristino, in modo da ridurre al minimo la possibilità che qualcuno interrompa il sistema a metà dell'azione. In tal caso, avremmo i tulle semiavvolti sugli assi, quindi il sistema non funzionerebbe correttamente.

Gioca un po' con il codice, prima di aggiungere le decorazioni. In seguito effettuerai le regolazioni di messa a punto.

Passaggio 7: crea e attacca le decorazioni e i LED

Abbiamo optato per una rappresentazione 2.5D di un paesaggio. Si compone di 4 strati di paesaggio, uno dietro l'altro. C'è anche un cielo sul retro. Tra il cielo e lo strato posteriore, quello con le montagne, c'è il sole, attaccato al servomotore.

I tulle della pioggia e dell'evaporazione sono piegati e nascosti tra gli altri strati, quando sono giù. Sono attaccati agli assi sopra tramite filo.

Le nuvole sono piccoli batuffoli di cotone (utili quelli usati per il de-trucco), che sono attaccati indipendentemente sull'asse della nuvola tramite filo. Avvolgi il filo sull'asse, e srotolandolo le nuvole scendono.

I LED sono collegati in catena e incollati tra gli strati, prima LED sul retro, in modo che venga successivamente collegato alla scheda Arduino.

Per la pioggia, abbiamo tagliato piccoli pezzi di carta a forma di goccia d'acqua e li abbiamo incollati su un tulle. Nella foto puoi vedere che incolliamo un po 'di peso, ad es. piccole noci, dietro le gocce d'acqua (e anelli di metallo dietro i "vapori"), in modo che il tulle venga portato giù per gravità invece di librarsi nel mezzo. La parte superiore e inferiore del tulle è avvolta attorno a una matita di bacchette, anche per il peso. Quest'ultimo "tocco" dà una nota "infantile" al diorama (questo doveva sembrare un progetto per bambini). Puoi usare qualcos'altro, più invisibile, per aggiungere peso al tulle, se vuoi.

Passaggio 8: collega Arduino e montalo sulla scheda

È necessario collegare i driver del motore, il servomotore, i LED su Arduino. I pin sono annotati nel codice.

Puoi montare l'Arduino e le schede del driver del motore sulla custodia, usando la colla a caldo, e nasconderle dietro le montagne di carta. Usa una piccola breadboard per alimentare i motori, da una fonte esterna. I cavi di alimentazione, per arduino e per i motori, usciranno dal retro.

Metti a punto il codice e sei pronto per partire!

Divertiti!