Zvučno aktivirani planetarij: 8 koraka (sa slikama)

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

Ova instrukcija nastala je u skladu sa projektnim zahtjevima Makecourse -a na Univerzitetu Južne Floride (www.makecourse.com).

Ovo je moj planetarij aktiviran zvukom. Osnovna funkcija planetarijuma je aktiviranje uz prisustvo glasnog zvuka, poput pljeskanja, i ponovno stvaranje putanje Mjeseca i Zemlje oko Sunca. Ovo je zabavan i jednostavan projekt koji se može lako ponovno stvoriti i bit će lijep ukrasni i interaktivni komad za prikaz.

U ovom uputstvu ću objasniti kako ponovo stvoriti ovaj planetarijum raspravljajući o sistemu zupčanika, opštem podešavanju i sistemu upravljanja.

Korak 1: Korak 1: Dijelovi i alati

Delovi

• 1 Elektroničko kućište DC -47P DC serije za teške uvjete rada - 9,58 USD
• Drvena glava lutke ArtMinds®, 2,5 " - 2,49 USD
• Drvena glava lutke ArtMinds®, 2,25 inča - 1,89 USD
• 3/8 "promjer 6061 aluminijska okrugla šipka 24" duljina T6511 ekstrudirana promjera 0,375 inča - 7,20 USD

Elektronika

• DC 5V koračni motor 28BYJ-48 s ULN2003 pločom modula za testiranje vozača 4-fazna-1,79 USD
• Modul senzora zvuka - 1,50 USD
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 Razvojna ploča za Arduino + USB kabel - 7,58 USD
• Mini ploča - 5,69 USD
• 4-pinski žensko-ženski kabel-3,84 USD
• Žica za prespajanje žice od 75 komada - 4,99 USD

Alati i pribor

• 3D štampač
• Mjerna traka
• 3/8 "kuglični ležaj
• 5 -minutni epoksid
• Čačkalica za zube ili miješalica za jednokratnu upotrebu
• Ladica za jednokratnu upotrebu
• Hammer
• Drill
• 4 "Rupa za piljenje
• Tračna pila
• Ravna i zakrivljena ručna turpija
• Akrilne boje i četke: tamno plava, tamno zelena, bijela, žuta

Softver

Trebat će vam Arduino IDE ili samostalne verzije AVR-GCC i AVRDude

Korak 2: Korak 2: Kreiranje prijenosnog sistema

Evo gdje 3D štampač dolazi u igru. Morat ćete preuzeti priložene STL datoteke za 3D ispis zupčanika i postolje koje će držati zupčanike i šipke na mjestu. Dizajn planetarijuma sastoji se od 4 zupčanika: Motornog zupčanika (pogonskog zupčanika), Zemljinog zupčanika (pogonskog zupčanika), malog središnjeg zupčanika i Mjesečevog zupčanika. Zupčanik motora bit će pričvršćen na koračni motor i pokretat će uzemljenje. Mjesečev zupčanik bit će na vrhu Zemljinog zupčanika i u svom će središtu imati štap koji će prolaziti kroz Zemljin zupčanik. To će uzrokovati okretanje Mjesečevog zupčanika pri okretanju Zemljinog zupčanika. Centralni zupčanik koristi se za držanje Mjesečevog zupčanika na mjestu i obilazit će središte Zemljinog zupčanika. Štap za Mjesec će prolaziti kroz Mjesečevu zupčaniku koja će omogućiti Mjesecu da putuje oko Zemlje, dok Zemlja i Mjesec putuju oko Sunca. Da bih uštedio vrijeme ispisa, koristio sam ispunu od 5% na bazi. Ova niska ispuna također je učinila bazu vrlo laganom što je bilo korisno.

Korak 3: Korak 3: Pripremite se za rad

Priprema šipki

Nakon što se sve odštampa, morat ćemo obaviti neke pripremne radove kako bismo naše planete, štapove i kućište pripremili za instalaciju. Prvo ćemo morati pomoću tračne pile rezati šipku na tri dijela. Jedan bi trebao biti 5 ", jedan je 3", a posljednji je 1,5 ".

Planet Prep

Koristit ćemo lutkine glave i kuglični ležaj za stvaranje naše Zemlje, Sunca i Mjeseca. Glava od 1,5 "koristit će se za Sunce, 1,25" za Zemlju, a kuglični ležaj za Mjesec. Prvo želite izbušiti rupe u ravno dno glava lutaka pomoću svrdla od 3/8 ". To će vam omogućiti da pričvrstite planete na šipke. Sada slijedi zabavni dio, slikanje! Ovisno o tome koju boju koristite, možda ćete morati nanijeti nekoliko slojeva da biste dobili živu boju, posebno pri slikanju Sunca i Mjeseca. Upamtite, bolje je nanijeti nekoliko tankih slojeva nego nanijeti na jedan vrlo debeli sloj. Debeli sloj će vjerojatno uzrokovati kapanje i potrebno je dugo da se osuši. Pustite da se svaki tanki sloj potpuno osuši prije nego što nastavite. Zemlja je obojena slobodnom rukom. Nakon što se Mjesec potpuno osuši, upotrijebite epoksid za pričvršćivanje na šipku.

Priprema priloga

Moramo izrezati rupu na poklopcu kućišta kako bi se šipke mogle slobodno kretati. Za to ćete morati koristiti pilu sa rupama od 4 pričvršćenu za bušilicu. Upamtite da rupu morate pomaknuti od središta kako biste osigurali prostor za koračni motor i motorni zupčanik. Koristite svoju bazu kao referencu da odredite gdje ćete izrežite rupu i provjerite je li centrirana s rubovima kućišta.

Sada kada su vaše planete, štapovi i kućište pripremljeni, spremni ste za početak sastavljanja!

Korak 4: Korak 4: Glavna montaža

Počnite postavljanjem koračnog motora u predviđeni otvor na bazi. Utaknite žice tako da se spuštaju kroz podnožje i izlaze s dna. Zatim postavite zupčanik za uzemljenje na ekstrudiranu cijev na podnožju. Želite postaviti zemaljski zupčanik tako da pluta tik iznad baze i da se ne trlja o njega pri okretanju. Sada postavite zupčanik motora na koračni motor tako da središte zupčanika prolazi kroz osovinu motora. Motorni zupčanik i zupčasti prijenosnik trebali bi se lijepo uklopiti. Zatim dodajte središnji zupčanik u ekstrudiranu cijev. Središnji zupčanik će vrlo dobro prianjati na ekstrudiranu cijev i morat će se zabiti na mjesto.

Imajte na umu da je vrlo teško ukloniti središnji zupčanik nakon što se zakuca na mjesto, pa prije nego nastavite, provjerite jeste li pravilno postavili sve ispod njega. Također želite ostaviti malo prostora između zemaljskog i središnjeg zupčanika kako ne bi ometali jedno drugo.

Sada ste spremni za dodavanje štapova. Sunčev štap će ući u ekstrudiranu cijev na bazi, a Zemljin štap će proći kroz rupu u zemaljskom zupčaniku. Ponovo provjerite da nema trljanja između paralelnih dijelova. Mjesečev zupčanik tada se postavlja oko Zemljine šipke, na vrhu Zemljinog zupčanika. Mjesečev štap će ući u sekundarnu rupu na Mjesečevom zupčaniku. Dopunite svoje šipke odgovarajućim planetima i spremni ste za prelazak na shemu kola.

Korak 5: Korak 5: Shema kola

Glavni dijelovi sheme su mikrokontroler, napajanje, koračni motor i ploča upravljačkog programa te senzor zvuka.

Napajanje

Napajanje se napaja iz 9V baterije koja je spojena na mikrokontroler.

Stepper Motor & Drive Board

Koračni motor je spojen na pinove 8, 9, 10 i 11 na mikrokontroleru. Ovi pinovi se koriste za aktiviranje zavojnica 1-4 koračnog motora. Oni su definirani kao izlazi na skici.

Senzor zvuka

Senzor zvuka je pričvršćen na pin 4 na mikrokontroleru. Definira se kao ulaz u skicu.

Korak 6: Korak 6: Arduino skica

Kao što je ranije spomenuto, pinovi 8 -11 su spojeni na pogonsku ploču (štit) i aktivirat će zavojnice 1-4 koračnog motora. Zvučni senzor je spojen na pin 4. Definirao sam vrijeme odgode od 8 ms kako bih postigao pouzdanu brzinu okretanja koračnog motora. U postavkama sam definirao pinove motora kao izlaze, a iglu senzora zvuka kao ulaz. Senzor zvuka se očitava u glavnoj petlji pomoću imena statusne varijable statusSensor. Kada se otkrije šum, senzor statusa će se postaviti na 1. Ovo će početi okretati motor naprijed za 300 koraka. While petlja se koristi za brojanje koraka. Ako se otkrije novi zvuk, odbrojavanje će se ponovno pokrenuti uzrokujući da se motor okreće duže vrijeme. Ako se ne detektira zvuk, motor će se prestati okretati nakon 300 koraka. Za više informacija pogledajte priloženi video zapis.

Napomena: Možete postaviti bilo koji broj koraka za okretanje motora. Otkrio sam da 300 koraka daje oko 30 sekundi pokreta. Slobodno promijenite broj koraka ako želite da planetarij radi duže ili kraće.

Korak 7: Korak 7: Sklop kućišta

Sada ostaje samo staviti sve komponente u kućište. Otkrio sam da se to najlakše i najefikasnije postiglo upotrebom čičak traka. Prvo obložite dno kućišta kukom (hrapava strana). Sljedeći red na dnu ploče, mikrokontrolera, senzora zvuka, motora, štita motora i baterije s petljom (meka strana). Dodajte petlju na vrh ploče kako biste motor držali na mjestu. Sada možete sigurno staviti svaku preostalu komponentu u kućište. Da biste pričvrstili podlogu, prvo izrežite dva dijela petlje koji su nešto veći po dužini i širini od dugih stranica baze. Pričvrstite svaku traku na dugu stranu kućišta postavljenu na način koji će omogućiti da zupčanik koračnog motora bude potpuno zatvoren, a zupčanik za uzemljenje da se lijepo uklopi u otvor izrezan na poklopcu kućišta. Moje su postavljene otprilike 1 od vrha kućišta. Zatim pričvrstite dvije odgovarajuće kukice na duge strane baze. Sada možete pričvrstiti svoju bazu na kućište. Odlučio sam podići bazu na ovaj način kako bih osigurao prostor za kola ispod.

Vaš planetarij je sada potpuno sastavljen i spreman za upotrebu! Uvjerite se da je baterija spojena na mikrokontroler, pričvrstite vijke na kućište i pustite lijepu glasnu buku. Trebali biste vidjeti kako se vaš planetarij počinje kretati.

Napomena: za bolju detekciju zvuka, pričvrstite senzor zvuka za jedan od zidova kućišta blizu izreza na poklopcu.

Korak 8: Završne napomene

Iako je ovo bio jednostavan projekt, znanje koje sam stekao stekao je neprocjenjivo. Naučio sam sve o 3D modeliranju, kodiranju mikrokontrolera, uređivanju videa, planiranju projekata i još mnogo toga. Također sam stekao puno više poštovanja prema dizajnerima proizvoda jer se puno razmišljanja i truda ulaže u dizajniranje nečega i oživljavanje tih dizajna. Mnogo pokušaja i grešaka i puno rješavanja problema. Bilo je zabavno uključiti se u taj proces.

Nadam se da ste uživali u ovom uputstvu!