Automatska kanta za smeće: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovo je kanta za otpatke koja automatski otkriva pokrete. Ima WiFi vezu i šalje tekstualnu poruku kad je puna. Ovo je napravljeno za ECE -297DP na Univerzitetu 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 sa 12 pakovanja

Korak 1: Originalni planovi i napredovanje

Na početku semestra nisam imao planove šta želim da radim. Ušao sam u ovaj razred bez ideje. Pa sam za početak razvio jednostavan način da se polako krećem u svijet elektronike za hobije.

Koraci:

1. Naučite osnove Arduina

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

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 sa kojima ću boraviti sljedećeg semestra ne čiste najbolje, odlučio sam napraviti automatsku kantu za smeće.

Prvobitni plan za ovo došao je s razgovorom s jednim od mojih kolega mentora, Bryanom Tamom, drugim studentom računarskog inženjerstva. Glasno raspravljanje s njim o kritikama mojih dizajna pomoglo mi je da razumijem proces dizajna. Proces uzimanja problema i smišljanja rješenja 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 istraživao moguće načine da to dizajniram, shvatio sam da to nije moje ruke. Tako sam malo promijenio cilj - napraviti kantu za smeće koja bi mogla poslati tekst kada se napuni.

Približavajući se kraju semestra, imao sam problema s integracijom WiFi komponente za slanje teksta i bio sam zabrinut pa sam razmišljao o drugim alternativama kao alarmnom sistemu. Pogledao sam prema piezo elementima da bih možda proizveo dosadan zvuk koji se neće zaustaviti dok se smeće ne iznese. Također sam istraživao korištenje LED dioda za izradu različitih boja koje označavaju razinu smeća.

Da bi se ovo stvorilo, potrebna su dva senzora: jedan za spoljašnjost da osjeti kada se ruka nalazi iznad njega za otvaranje, i jedan za unutrašnji za otkrivanje nivoa 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 dizajn projekta za koji sam se držao i do kraja sam ga prošao.

Korak 2: Istraživanje

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

Prvo istražujem opći način kodiranja Arduina. Vežbanje sa kompletom izumitelja SparkFuna pomoglo je izuzetno; navikavanje na to da moram priključivati pinove na Arduino i kako koristiti matičnu ploču.

Tada sam posebno vježbao korištenje servo motora jer sam znao da ću tako morati kontrolirati poklopac da se okreće. Prvo, vježbajući kontroliranje njihovog vremena, a zatim kombinirajući 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 odbija unatrag i očitava HC-SR04, računajući vrijeme u ovom intervalu, kako bi odredio udaljenost između njega i lokacije 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 bi bilo 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 tačkama i stanicama. Naučio sam i o web serverima 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. Da bih programirao ESP, spojio sam ga na Arduino i spojio GND u Arduinu na Resetiranje 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 webhookova sa slanjem SMS poruka u cjelini tako da kada se pokrene događaj (kada klijent zatraži podatke s određene URL adrese, poslao bi 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 za Vcc strogo treba 3.3V. Regulator napona bio je najjednostavnije rješenje. Iako na Arduinu postoji 3.3V opcija, to sam iskoristio kao priliku da naučim 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 elektrolitička i 1 keramički kondenzator uobičajena su postavka za regulatore napona.

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

Korak 3: Poteškoće s kojima se suočavao i kako sam ih savladao

Većina poteškoća na početku semestra bila je jednostavno činjenica da nisam bio iskusan. Nikada ranije nisam ni razmišljao o izgradnji nečega, pa sam se bojao da neću biti previše ambiciozan ili previše jednostavan. Zato sam toliko dugo odlagao 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 od njih idu u dobrom, a koje u pogrešnom smjeru. Pomogao mi je da shvatim da moram uzeti u obzir svoju vještinu, resurse kojima imam pristup i upravljanje vremenom.

Upravljanje vremenom mi je takođe bilo veoma 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 kada sam morao žrtvovati radeći na svom projektu, ali da bih to prevladao, posvetio sam barem jedan sat vikenda za rad na projektu, a svake druge sedmice vikendom da bih otišao na M5 da radim na njemu.

Još jedna poteškoća koju sam imao bio je nedostatak znanja o većini dijelova. Nisam znao kako funkcioniraju niti koje su žice povezane. Da 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 VCC, GND i ulazi trebaju biti ožičeni. Sjećam se da sam posebno pokušavao spojiti servosisteme na detektore pokreta i bio frustriran jer servo -i nisu uopće 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 računaru možda ne daje dovoljan napon za napajanje. Konačno, odlučio sam jednostavno pogledati podatkovni list 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 razumio programiranje jer mi je to bilo teško shvatiti. Međutim, jedna web stranica mi je pomogla i upoznala me s IFTTT -om. Vjerovao sam da sam ostvario pobjedu, međutim, 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. Da bih prevladao ovu prepreku, konačno sam jednostavno zatražio pomoć dr. Mallocha. Ja sam vrlo ponosna osoba i obično želim raditi stvari sama. On mi je ranije pomogao, međutim, to nije bio veliki problem koji sam imao, već rasprava o mogućim načinima pristupa mom projektu. Jednostavno traženje doktora Mallocha odmah 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 jer inženjering nije solo projekt, već timska dinamika.

Korak 4: Promijenite se na M5 kako biste pojednostavili proces učenja

M5 je za mene bio fantastičan alat ovog semestra. Već dolazi s mnogo resursa za nove istraživače i iskusne veterane.

Mislim da bi M5 mogao pomoći u pojednostavljivanju procesa učenja održavanjem više radionica o širokom spektru 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 štampač", također bi bile korisne. Možda imaju ove radionice, ali nikad nisam mogao čuti za njih.

Korak 5: Šta 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. Da biste stekli razumijevanje praktičnog nivoa o elektronici i sklopovima.

To je također izazvalo kreativnu vatru u meni jer je stvaranje ovog projekta, iako ponekad frustrirajuće, bilo jako zabavno i nagrađivano. Konačno shvatiti kako dio funkcionira ili natjerati kod da radi kako sam htio vrijedilo je sati dotjerivanja i promjena koje sam morao napraviti. Pomoglo mi je da shvatim da je to ono što želim raditi. Na početku polugodišta dvoumio sam se oko elektrotehnike i računara jer nisam imao iskustva u tome da bih znao sviđa li mi se to ili ne. Kao na primjer kako neko ne zna voli li sport, video igru ili hobi ako to ne proba.

Moj najveći uspjeh u ovome bio je to što sam mogao sa sigurnošću reći da želim nastaviti s elektrotehnikom i računarom.

Korak 6: Kako bi neko 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 "Originalnim planovima i napretku". To mi je zaista pomoglo da polako izdvojim ono što me zanima i šta 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 kreirajte aplikaciju. Odaberite "ako" da bude webhooks i "ono" da bude SMS. Nakon što je kreiran, potražite Maker Webhooks u okviru za pretraživanje i kliknite na dokumentaciju. Popunite podatke vlastitim imenom događaja i kopirajte URL. Ovo je URL koji ćete koristiti za kôd ESP-8266 koji se nalazi pri dnu.

Korak 1: Povežite 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 postavite 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: Priključite prvi HC-SR04 senzor na pinove 10 i 13 (za okidač i eho). Zatim spojite drugi na pinove 11 i 12 (ponovo za okidač i eho).

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

Korak 6: Priključite 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 sisteme, a zatim vruće zalijepi servosisteme sa unutrašnje strane bota sa svake strane. Zalijepite poklopac na štapiće od slatkiša. Zalijepite dva senzora na poklopac (unutrašnji je onaj koji otkriva smeće (iglice 11 i 12), a vanjski je taj koji detektira kretanje (iglice 10 i 13). Zatim zalijepite LED diodu na vrh poklopca). I zalijepite žice iza kutije kako biste sakrili ružno ožičenje.

Korak 7: Šta bih sljedeće učinio

Napredujući u projektu, imao sam neke ideje da implementiram zvučni alarm pored LED -a. Budući da sam ESP-8266 počeo raditi, odlučio sam da to ne učinim. Međutim, ako bih krenuo naprijed, bilo bi zanimljivo dodati jedan i iznervirati ljude da iznose smeće.

Također, volio bih raditi na definitivnijem 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 efikasniji u ožičenju jer je vrlo neuredno.

Jednu alternativu ESP-8266 sam razmatrao dok sam bio zabrinut zbog nemogućnosti integracije koristeći Bluetooth modul. Moj prijatelj Sean mi je spomenuo da je ranije radio projekat u kojem je morao slati podatke iz svog projekta na 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 nekim ozbiljnijim detektivskim poslom. Mislim da bi bilo zanimljivo vidjeti kuda bi me taj put odveo.

Osim toga, volio bih implementirati dio "automatskog umotavanja vreća za smeće", ali to još uvijek nije u mojoj ligi. Možda ću u budućnosti ponovo posjetiti ovaj projekat i pokušati ga učiniti efikasnijim.