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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovo je klasni projekt koji su dizajnirali i izgradili Trinh Le i Matt Arlauckas za HCIN 720: Prototipiranje nosivih i internetskih uređaja na Rochester Institutu za tehnologiju.

Cilj ovog projekta je apstraktno vizualizirati smjer i brzinu vjetra na lokacijama povezanim s RFID tokenima. Ove dvije dimenzije bile bi korisne za svakoga ko upravlja čamcima, upravlja bespilotnim letjelicama, zmajevima, modeli raketa 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 za rotiranje za cijelih 360 °.

Korak 1: Materijali i alati

Stanovanje

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

Elektronski dijelovi

• Foton čestica (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC priključak za cijev (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
• 5 mm plava LED dioda
• Oznake naljepnice 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, puna i nasukana
• 20 AWG, dvožična 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 koraka i kontakti za prešanje utičnice (RFID čitač)
• 1 - 1x2 0,1”konektor zaglavlja koraka i kontakti za prešanje utičnice (ventilator)
• 4 - 1x1 0,1”konektor zaglavlja nagiba i kontakti za prešanje utikača (koračni motor)
• 1-16-polna DIP utičnica (za H-most)
• Mali najlonski omoti za kravate (opcionalno)
• Termoskupljajuće cijevi (opcionalno)

Hardver

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

Alati

• Laserski rezač
• 3D štampač
• 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

Prikaz vjetra prikazat će prikaz smjera i brzine vjetra s lokacije povezane s tokenom označenim RFID-om. Ovi podaci će se 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 ekrana

Lasersko rezanje

Slijedeći upute za uporabu laserskog rezača koje ćete koristiti, pripremite prikazne datoteke Adobe Illustrator (ispod) 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.

Assembly Jig

Kako bismo održali pravilan peterokut vanjskog kuta od 116,6 °, dizajnirali 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 snop, pazeći da hrpa ostane kvadratna.

Kutne šipke za punjenje

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

Sklapanje baze

Počnite s osnovnim dijelom s velikom rupom 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 donje strane postavite na suprotnu stranu nagnutog.

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.

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

Pričvrstite koračni motor pomoću dva vijka M3x6 mm.

Sklapanje 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 koristiti 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 predaniju građu, pa vrijeme je da izbacite te lude vještine lemljenja.

ZNATE lude sposobnosti lemljenja, zar ne? Ako ne, evo nekoliko linkova koji će vam pomoći da to ispravite …

• Instrukcije: Kako lemiti
• Adafruit vodič za odlično lemljenje

Koristeći polupansion Adafruit Perma-proto, rasporedite komponente kao što je prikazano na gore navedenom dijagramu Fritzing. Korištenje utičnica za integrirana kola i tranzistore omogućuje brzu i laku zamjenu ako slučajno oslobodite magični dim (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Igle/utičnice za lemljenje zalemite na ploču kako biste pomogli u povezivanju vanjskih komponenti (koračni motor i ventilator) i njihovu jednostavnu zamjenu (pogledajte „Čarobni dim“gore). Najprije lemite žicu za napajanje i uzemljenje, nastojeći da budu što kraći i izravniji. Lemite DC utičnicu za napajanje na jedan kraj duljine dvoprovodne žice 20AWG, a drugi kraj na gornje šine za napajanje (ploča orijentirana sa fotonskim zaglavljima lijevo).

Lemiti žice za povezivanje kola. 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 žice RFID pomoću konektora zaglavlja 1x8, da biste ih priključili na zaglavlje čitača RFID -a.

Korak 5: Instalirajte elektroniku

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

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

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

Pričvrstite ploču čitača RFID-a na konektor i montirajte gdje god je to potrebno pomoću montažne trake sa pjenom. U redu je ako stražnja strana ploče gleda prema van 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 u kategoriji čestica fotona?

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

1. Uređaj čeka da se token skenira.
2. Kada se token skenira, jedinstveni ID tokena se pohranjuje.
3. Uređaj zatim objavljuje ovaj ID tokena na Particle.io.
4. Po primitku ovih podataka, Particle.io šalje podatke na našu API stranicu putem webhook integracije.
5. API stranica prima ID tokena i traži grad i državu povezanu s njim iz niza Locations.
6. API stranica zatim upućuje AP poziv WeatherUnderground (WU) koristeći informacije o lokaciji.
7. WU API vraća JSON objekt sa kompletnim trenutnim vremenskim uvjetima za tu lokaciju na stranicu API -ja.
8. API stranica analizira ove 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

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

Zatim pronađite i instalirajte sljedeće biblioteke u svoj projekt:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID biblioteka za uređaje sa česticama
• SparkJSON - v0.0.2 JSON biblioteka Preneseno sa @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Biblioteka Stepper motora za Arduino

Sastavite projekt i preuzmite ga na svoj Photon.

API stranica

Da biste koristili stranicu API, morate je prenijeti na web server s omogućenim PHP-om. Dostupne su mnoge besplatne PHP web hosting opcije.

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

Dodajte vam Photon Core ID:

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

Dodajte svoj WeatherUnderground API ključ:

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

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

Sačuvajte i prenesite datoteku na web server. Snimite aktivni URL za API stranicu.

Webhook čestica

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

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

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

Dok je Photon priključen 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:

// Polje lokacija // Zamijenite "TokenID n" sa skeniranim ID-om tokena // Zamijenite "Cityn" s gradom povezanim s ID-om tokena // Zamijenite "Sn" sa dva znaka stanja povezanim 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 informacije o vjetru.

Sačuvajte datoteku i prenesite je na svoj web server.

Korak 7: Iskoristite ga

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

Korak 8: Dodatne ideje

Evo nekoliko ideja za proširenje projekta!