Planetario ad attivazione sonora: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo istruttivo è stato creato in adempimento del requisito del progetto del Makecourse presso la University of South Florida (www.makecourse.com).

Questo è il mio planetario attivato dal suono. La funzione base del planetario è quella di attivarsi con la presenza di un suono forte, come un applauso, e ricreare l'orbita della luna e della Terra attorno al sole. Questo è un progetto divertente e semplice che può essere facilmente ricreato e farà un bel pezzo decorativo e interattivo da mostrare.

In questo Instructable, spiegherò come ricreare questo planetario discutendo il sistema di ingranaggi, l'impostazione generale e il sistema di controllo.

Passaggio 1: Passaggio 1: Parti e strumenti

Parti

• 1 custodia per elettronica per impieghi gravosi serie DC-47P DC - $ 9,58
• Testa di bambola in legno di ArtMinds®, 2,5" - $ 2,49
• Testa di bambola in legno di ArtMinds®, 2.25" - $1.89
• 3/8 "Diametro 6061 Asta tonda in alluminio 24" Lunghezza T6511 Estruso 0,375 pollici Dia - $ 7,20

Elettronica

• Motore passo-passo DC 5V 28BYJ-48 con scheda modulo test driver ULN2003 a 4 fasi - $ 1,79
• Modulo sensore sonoro - $ 1,50
• Scheda di sviluppo UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 per Arduino + cavo USB - $ 7,58
• Mini tagliere - $ 5,69
• Cavo femmina-femmina a 4 pin - $ 3,84
• Breadboard Jumper Wire Confezione da 75 pezzi - $ 4,99

Strumenti e forniture

• stampante 3d
• Nastro di misurazione
• Cuscinetto a sfere da 3/8"
• Resina epossidica da 5 minuti
• Stuzzicadenti o agitatore usa e getta
• Vassoio usa e getta
• Martello
• Trapano
• Sega a tazza da 4"
• Sega a nastro
• Lima a mano piatta e curva
• Colori acrilici e pennelli: blu scuro, verde scuro, bianco, giallo

Software

Avrai bisogno dell'IDE Arduino o delle versioni standalone di AVR-GCC e AVRDude

Passaggio 2: Passaggio 2: Creazione del sistema di ingranaggi

È qui che entra in gioco la stampante 3D. Dovrai scaricare i file STL allegati per stampare in 3D gli ingranaggi e una base che manterrà gli ingranaggi e le aste in posizione. Il design del planetario è composto da 4 ingranaggi: l'ingranaggio del motore (ingranaggio conduttore), l'ingranaggio terrestre (ingranaggio condotto), un piccolo ingranaggio centrale e l'ingranaggio lunare. L'ingranaggio del motore sarà collegato al motore passo-passo e guiderà l'ingranaggio di terra. L'ingranaggio lunare sarà sopra l'ingranaggio terrestre e avrà un'asta al centro che passerà attraverso l'ingranaggio terrestre. Questo farà girare l'ingranaggio lunare mentre gira l'ingranaggio terrestre. L'ingranaggio centrale viene utilizzato per tenere in posizione l'ingranaggio lunare e gira intorno al centro dell'ingranaggio terrestre. L'asta per la Luna scorrerà attraverso l'ingranaggio lunare che consentirà alla luna di viaggiare intorno alla Terra mentre sia la Terra che la Luna viaggiano intorno al Sole. Per risparmiare sui tempi di stampa, ho utilizzato un riempimento del 5% sulla base. Questo riempimento basso rendeva anche la base molto leggera, il che era vantaggioso.

Passaggio 3: Passaggio 3: lavoro di preparazione

Preparazione canna

Una volta che tutto è stato stampato, dovremo fare un po' di lavoro di preparazione per preparare i nostri pianeti, le aste e la custodia per l'installazione. Per prima cosa, dovremo usare la sega a nastro per tagliare l'asta in tre parti. Uno dovrebbe essere 5", uno è 3" e l'ultimo è 1,5".

Preparazione del pianeta

Useremo le teste delle bambole e i cuscinetti a sfera per creare la nostra Terra, Sole e Luna. La testa da 1,5" verrà utilizzata per il Sole, la testa da 1,25" per la Terra e il cuscinetto a sfere per la Luna. Per prima cosa devi praticare dei fori nel fondo piatto delle teste delle bambole usando la punta da trapano da 3/8 ". Questo ti permetterà di attaccare i pianeti alle aste. Ora arriva la parte divertente, la pittura! A seconda della vernice che usi, potrebbe essere necessario applicare più mani per ottenere un colore vibrante, specialmente quando si dipinge il Sole e la Luna. Ricorda, è meglio applicare più mani sottili piuttosto che globare su una mano molto spessa. Una mano spessa probabilmente causerà gocciolamenti e impiegare molto tempo per asciugare. Assicurati di lasciare asciugare completamente ogni strato sottile prima di procedere. La Terra è stata dipinta a mano libera. Una volta che la Luna è completamente asciutta, usa la resina epossidica per fissarla all'asta.

Preparazione dell'involucro

Dobbiamo ritagliare un foro nel coperchio del recinto per consentire alle aste di muoversi liberamente. Per questo, sarà necessario utilizzare la sega a tazza da 4 attaccata al trapano. Ricorda che il foro deve essere spostato dal centro per fornire spazio per il motore passo-passo e l'ingranaggio del motore. Usa la tua base come riferimento per determinare dove tagliare il foro e assicurarsi che sia centrato con i bordi della custodia.

Ora che i tuoi pianeti, le aste e il recinto sono preparati, sei pronto per iniziare l'assemblaggio!

Passaggio 4: Passaggio 4: Assemblea principale

Inizia posizionando il tuo motore passo-passo nello slot assegnato nella base. Assicurati di infilare i fili in modo che scendano attraverso la base e fuoriescano dal fondo. Quindi posizionare l'ingranaggio di terra sul tubo estruso sulla base. Si desidera posizionare l'ingranaggio di terra in modo che galleggi appena sopra la base e non si sfreghi su di esso quando si gira. Ora posiziona l'ingranaggio del motore sul motore passo-passo in modo che il centro dell'ingranaggio attraversi l'albero del motore. L'ingranaggio del motore e l'ingranaggio di terra dovrebbero combaciare bene. Quindi, aggiungi l'ingranaggio centrale al tubo estruso. L'ingranaggio centrale avrà un adattamento molto stretto sul tubo estruso e dovrà essere martellato in posizione.

Nota, è molto difficile rimuovere l'ingranaggio centrale una volta che è stato martellato in posizione, quindi assicurati di aver posizionato adeguatamente tutto sotto di esso prima di procedere. Vuoi anche lasciare un po' di spazio tra l'ingranaggio terrestre e l'ingranaggio centrale in modo che non interferiscano l'uno con l'altro.

Ora sei pronto per aggiungere le tue canne. L'asta del Sole entrerà nel tubo estruso sulla base e l'asta della Terra passerà attraverso il foro nell'ingranaggio della Terra. Ancora una volta, assicurati che non ci siano sfregamenti tra le parti parallele. L'ingranaggio lunare viene quindi posizionato attorno all'asta terrestre, sopra l'ingranaggio terrestre. L'asta lunare andrà nel foro secondario sull'ingranaggio lunare. Completa le aste con i rispettivi pianeti e sei pronto per passare allo schema del circuito.

Passaggio 5: Passaggio 5: Schema del circuito

Le parti principali dello schema sono il microcontrollore, l'alimentatore, il motore passo-passo e la scheda driver e il sensore sonoro.

Alimentazione elettrica

L'alimentazione è fornita da una batteria da 9V che si collega al microcontrollore.

Motore passo-passo e scheda di azionamento

Il motore passo-passo è collegato ai pin 8, 9, 10 e 11 del microcontrollore. Questi pin vengono utilizzati per attivare le bobine 1-4 del motore passo-passo. Sono definiti come output nello schizzo.

Sensore sonoro

Il sensore sonoro è collegato al pin 4 del microcontrollore. È definito come un input nello schizzo.

Passaggio 6: Passaggio 6: lo schizzo Arduino

Come accennato in precedenza, i pin 8 -11 sono collegati alla scheda di azionamento (shield) e attiveranno le bobine 1-4 del motore passo-passo. Il sensore sonoro è collegato al pin 4. Ho definito un tempo di ritardo di 8 ms per ottenere una velocità di rotazione affidabile dal motore passo-passo. Nella configurazione, ho definito i pin del motore come uscite e il pin del sensore sonoro come input. Il sensore sonoro viene letto nel loop principale da una variabile di stato denominata statusSensor. Quando viene rilevato un rumore, il sensore di stato verrà impostato su 1. Questo inizierà a far girare il motore in avanti per 300 passi. Un ciclo while viene utilizzato per contare i passi. Se viene rilevato un nuovo suono, il conteggio riprenderà facendo girare il motore per un periodo di tempo più lungo. Se non viene rilevato alcun suono, il motore smetterà di girare dopo 300 passi. Si prega di vedere il video allegato per ulteriori informazioni.

Nota: è possibile impostare un numero qualsiasi di passaggi per far girare il motore. Ho scoperto che 300 passi producono circa 30 secondi di movimento. Sentiti libero di aumentare il conteggio dei passi se desideri che il planetario funzioni per un periodo di tempo più o meno lungo.

Passaggio 7: Passaggio 7: assemblaggio della custodia

Ora non resta che inserire tutti i componenti nell'armadio. Ho scoperto che questo è stato realizzato più facilmente ed efficacemente utilizzando strisce di velcro. Rivestire prima il fondo dell'armadio con il gancio (lato ruvido). Quindi allinea la parte inferiore della breadboard, del microcontrollore, del sensore audio, del motore, dello schermo del motore e della batteria con il loop (lato morbido). Aggiungi un anello alla parte superiore della breadboard per tenere il motore in posizione. Ora puoi posizionare in modo sicuro ogni componente rimanente nella custodia. Per fissare la base, ritaglia prima due pezzi dell'anello che sono leggermente più grandi in lunghezza e larghezza rispetto ai lati lunghi della base. Attaccare ogni striscia al lato lungo dell'involucro posizionato in modo tale da consentire all'ingranaggio del motore passo-passo di essere completamente racchiuso e all'ingranaggio di terra di adattarsi perfettamente al foro che è stato ritagliato dal coperchio dell'involucro. I miei sono stati posizionati a circa 1 dalla parte superiore dell'involucro. Quindi attacca due ganci corrispondenti ai lati lunghi della base. Ora puoi attaccare la tua base all'involucro. Ho scelto di elevare la base in questo modo per fornire spazio per il circuiti sottostanti.

Il tuo planetario è ora completamente assemblato e pronto per l'uso! Assicurati che la batteria sia collegata al microcontrollore, applica le viti alla custodia e fai un bel rumore forte. Dovresti vedere il tuo planetario iniziare a muoversi.

Nota: per un migliore rilevamento del suono, agganciare il sensore sonoro a una delle pareti della custodia vicino all'apertura nel coperchio.

Passaggio 8: osservazioni finali

Sebbene questo fosse un progetto semplice, la conoscenza che ho acquisito da esso è inestimabile. Ho imparato tutto sulla modellazione 3D, la codifica dei microcontrollori, l'editing video, la pianificazione dei progetti e molto altro ancora. Ho anche guadagnato molto più rispetto per i designer di prodotti perché c'è molto pensiero e impegno nel progettare qualcosa e dare vita a quei progetti. Un sacco di tentativi ed errori e un sacco di problem solving. È stato divertente coinvolgermi nel processo.

Spero ti sia piaciuto questo istruibile!