Covid varnostna čelada 1. del: uvod v Tinkercad vezja!: 20 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Tinkercad projekti »

Pozdravljen, prijatelj!

V tej dvodelni seriji se bomo naučili uporabljati Tinkercadova vezja - zabavno, močno in izobraževalno orodje za spoznavanje delovanja vezij! Eden najboljših načinov za učenje je, da se učite. Zato bomo najprej zasnovali lasten projekt: vezje za zaščitno čelado Covid!

Naš cilj je ustvariti čelado, ki vas bo opozorila, ko se oseba približa. Tako se lahko zaščitite pred Covidom tako, da se odmaknete, da ohranite razdaljo med vami in to osebo.

Do konca tega projekta boste imeli osnovno razumevanje, kako oblikovati vezja in programirati z uporabo Tinkercada. Čeprav se to morda sliši težko, ne skrbite! Tukaj bom, da vas vodim skozi celoten proces - samo učite se in uživajte!

Zaloge:

Potrebujete le račun Tinkercad! Nimate ga? Brezplačno se registrirajte na www.tinkercad.com

1. korak: Odprite Tinkercad

Prijavite se v Tinkercad (ali se še registrirajte, če tega še niste storili).

Ko se prijavite na nadzorno ploščo, pojdite na levo stransko vrstico in izberite »Vezja«.

Nato izberite "Ustvari novo vezje" (obkroženo z oranžno). Tu imamo svobodo, da smo ustvarjalni in oblikujemo kakršna koli vezja. Prav tako lahko natančno simulirate svoja vezja, da vidite, kako bi delovali v resničnem svetu, preden ga dejansko ustvarite v resničnem življenju!

Zdaj smo pripravljeni na začetek!

2. korak: Naslov projekta

Ko pritisnete "Ustvari novo vezje", vas bo pozdravil ta prazen delovni prostor.

Najprej najprej - vsi naši projekti bodo shranjeni na naši nadzorni plošči (iz prejšnjega koraka), zato je pomembno, da svoje projekte poimenujemo, da si jih bomo kasneje zapomnili in našli!

Če pogledate v zgornjem levem kotu, bo za vas ustvarjen zabaven naključni naslov. Lahko ga kliknete, če želite naslov zamenjati s svojim. Tukaj sem jo poimenoval "Covid Safety Helmet".

3. korak: Dodajanje našega Micro: bita

Naš projekt bomo začeli z dodajanjem mikro: bita.

Micro: bit je majhen računalnik, na katerem se lahko naučite programiranja. Ima veliko kul funkcij, kot so LED luči, kompas in prilagodljivi gumbi!

Ta mikro: bit je tisto, kar bo obdelalo vse podatke iz naših senzorjev (ki jih bomo dodali kasneje). Micro: bit nam bo te informacije dal tudi na enostaven način, ki ga lahko razumemo.

Če želite to dodati v naš delovni prostor, bomo uporabili stransko vrstico na desni. Tu boste našli cel kup komponent, ki jih lahko uporabite. Zaenkrat zanemarimo vse ostalo in poiščimo "microbit".

Izberite micro: bit in ga prinesite v delovni prostor.

4. korak: Dodajanje našega senzorja

Zdaj, ko imamo mikro: bit, dodajmo senzor. Dodali bomo nekaj, kar se imenuje PIR senzor, kar je okrajšava za pasivni infrardeči senzor.

PIR lahko zazna infrardeče sevanje - ali toploto. Ker ljudje oddajajo toploto, vendar predmeti, kot so stene, steklenice z vodo in listi, ne, lahko s tem senzorjem zaznamo, ko so ljudje v bližini.

Običajno lahko "vidi" do 5 m (16 ft) stran, kar je dobro, saj nam bo to omogočilo zgodnje opozorilo, ko se ljudje približajo, in nam omogočilo, da se odzovemo, preden dosežejo 2m (6ft) smernice za socialno distanciranje.

5. korak: Razumevanje komponent

Zdaj, ko imamo dva dela, kako ju lahko povežemo, da mikro: bit komunicira s senzorjem PIR?

Na Tinkercadu je precej preprosto. Morda boste videli, da so na dnu senzorja PIR 3 zatiči.

1. Ko premaknete miško nad njimi, boste videli, da je prvi pin "Signal", kar pomeni, da bo to dalo signal, ko zazna osebo.
2. Drugi pin je "Power", kamor priključimo vir električne energije, da vklopimo senzor PIR.
3. Tretji zatič je "ozemljitev", kjer bo vsa "porabljena" električna energija zapustila senzor PIR.

Morda boste opazili, da je na dnu micro: bita tudi 5 točk, na katere se lahko priključijo žice. Premaknite miško nad njimi.

1. Prve 3 točke so označene s P0, P1 in P2. Te točke je mogoče prilagoditi in lahko sprejemajo signale (vhod) ali oddajajo signale (izhod). Obstaja veliko različnih načinov, kako lahko uporabimo te točke, ker so zelo prilagodljive! Več o tem kasneje…
2. 3V točka je 3 voltni vir električne energije. Se spomnite, da naš senzor PIR potrebuje vir električne energije? No, to elektriko lahko dobimo iz 3: micro -bitne točke!
3. Točka GND je okrajšava za "ozemljitev", kamor lahko elektrika po opravljenem delu "izstopi". Tu lahko priključite ozemljitveni zatič senzorja PIR.

6. korak: Povezovanje komponent

Če želite priključiti nožice, najprej s kazalcem kliknite en pin. Nato kliknite drug pin (kamor želite priključiti prvi pin). Videli boste, da je nastala žica! Če želite, lahko kliknete žico, da spremenite njeno barvo. Lahko pa ga izbrišete in poskusite znova, če je videti grdo. Poskusite čisto položiti žice, da boste lahko sledili, kje je vsaka žica pozneje!

Ko priključite žice, preverite, ali se ujema s tem, kar imam. Če je tako, super! Če ne, brez skrbi! Izbrišite žice in poskusite znova.

Verjetno si lahko predstavljate, kaj se zdaj dogaja. To je preprosta zanka:

1. Električna energija zapusti mikro: bit →
2. → vstopi v senzor PIR prek zatiča za napajanje →
3. → ali nekaj deluje v senzorju PIR →
4. → zapusti senzor PIR skozi njegov "ozemljitveni" pin ali "signalni" pin →
5. → gre na pin: ozemljitev micro: bit ali "P0"

7. korak: Simulacija našega vezja (1. del)

Ko ustvarjamo vezja na Tinkercadu, jih lahko tudi simuliramo.

Na ta način lahko eksperimentiramo, da vidimo, kako se lahko komponente našega vezja odzovejo v resničnem svetu, kar vam lahko pomaga pri načrtovanju in načrtovanju vezij, ne da bi morali narediti "poskus in napaka" ter porabiti čas in denar za nekaj, kar morda ne bo delovalo!

Če želite simulirati naše vezje, pritisnite gumb "Začni simulacijo", ki se nahaja v zgornjem desnem kotu …

8. korak: Simulacija našega vezja (2. del)

Med izvajanjem simulacije lahko komuniciramo z našim vezjem.

Kliknite senzor PIR. Prikazala se bo žogica. Predstavljajte si, da je ta žoga človek. Lahko kliknete in premaknete tega človeka.

Morda boste opazili, da ko premikate žogo v rdeči coni v bližini senzorja PIR, senzor zasveti. Če je to res, ste vse pravilno povezali! Ko premaknete žogo iz območja zaznavanja PIR, senzor preneha prižigati. Poigrajte se z njim!

Morda boste opazili tudi, da ko se žoga nahaja v območju zaznavanja, vendar miruje, se PIR ne aktivira. To ni problem, ker se ljudje veliko gibljejo, zato bo senzor skoraj vedno odkril ljudi, ki so blizu vašega prostora.

Kaj pa micro: bit? Signalno žico smo že povezali, zakaj se torej nič ne zgodi ?!

Ne skrbite, to je pričakovano!

Čeprav smo priključili signalno žico, računalnik micro: bit ne ve, kaj naj stori s podatki, ki jih daje senzor PIR. Kaj bomo naredili, mu bomo povedali tako, da ga programiramo v naslednjem koraku.

9. korak: Osnove kodnega bloka

Zapustite simulacijo in kliknite »Koda« (poleg »Začni simulacijo«). S tem se odpre nova, večja stranska vrstica na desni.

Poleg načrtovanja in simulacije vezij lahko na Tinkercadu programiramo tudi z uporabo Codeblocks. Codeblock so preprost način za spoznavanje logike programiranja, ki je odličen uvod v kodiranje, preden se poglobite v naprednejše jezike, kot so Javascript, Python ali C.

Začnimo s seznanjanjem z okoljem Codeblock. Na levi strani stranske vrstice Codeblock so bloki kode, ki jih lahko povlečete in spustite. Na desni strani je vaša dejanska koda. Poskusite raziskati tako, da povlečete in spustite nekaj kosov.

Ko ga seznanite, počistite kodirni prostor (z vlečenjem blokov v koš za smeti v spodnjem desnem kotu), da lahko začnemo dodajati svojo kodo za vezje.

10. korak: Programiranje Micro: bita (1. del)

Začnimo z iskanjem po blokih "Input" in vlečenjem "na pin [P0] spremenjeno v [High]". To je vhod, ker bo ta hranil informacije micro: bit.

V bistvu ima lahko točka P0 (kjer se naša signalna žica poveže) dve vrednosti: visoko ali nizko. Visoka pomeni, da obstaja signal, nizka pa pomeni, da ni signala.

Če bi senzor PIR odkril vsiljivca, bi bil signal visok ali nizek? Če ste odgovorili visoko, imate prav! Druga možnost je, če v območju zaznavanja ni vsiljivca (ali v izjemno redkih primerih, ko je vsiljivec popolnoma miren), bo prišlo do nizkega električnega signala.

Zato je logika naše kode v bistvu: "ko osebo odkrijejo, naredi _".

Trenutno ne naredi ničesar, ker zanj nismo določili ničesar (prazno). Torej, naredimo nekaj.

11. korak: Programiranje Micro: bita (2. del)

Dodajmo izhodni kodni blok, imenovan "show leds". Ta kodni blok nam omogoča, da se poigravamo z lučkami na micro: bit. Mrežo LED lahko preklopite, da ustvarite poljuben dizajn. Dodal sem nasmejan obraz. To je izhod, ker mikro: bit oddaja informacije.

Nato spremenimo [HIGH] v [LOW] na vhodnem kodnem bloku.

Ker smo spremenili signal z visokega na nizko, naša koda zdaj pravi:

ko je signal P0 nizek, vklopite LED, da ustvarite smeška

To pomeni, da če se v našem območju zaznavanja ne premika oseba, bo micro: bit pokazal nasmejan obraz, ker je varen! =)

12. korak: Programiranje Micro: bita (3. del)

Vemo, kaj bo naredil mikro: bit, če v območju zaznavanja ni osebe. Kaj pa ko je nekdo tam?

Določimo tudi to. Dodajte še en vhodni kodni blok "na pin [P0] spremenjen v [High]".

Tokrat bomo pustili kot [HIGH], ker ga bomo uporabili za nekaj, ko bo oseba zaznana.

Dodajte še en LED izhod in ustvarite dizajn! Uporabil sem namrščen obraz, ker je lahko oseba v območju zaznavanja manj varna! = (

13. korak: Preizkusite našo kodo

Simulacijo zaženite še enkrat. Premikajte se po žogi (oseba) in poglejte, kako se odziva vaš mikro: bit.

Če ne počne, kar želite, poskusite prejšnji korak in navzkrižno preverite svoje bloke kod z mojim posnetkom zaslona. Ne obupajte!:)

Korak 14: Dodajanje dodatnih PIR senzorjev

Če je vaša koda iz prejšnjega koraka pravilno delovala, odlično delo! Zdaj pa napredujmo pri našem projektu.

Doslej smo uporabljali samo en senzor PIR, tako da lahko zaznamo samo ljudi na enem območju. Kaj pa preostali prostor okoli nas? Potrebujemo več senzorjev!

Zaprite stransko vrstico Koda (s klikom na "Koda"), če je še odprta, in poiščite drugo tipalo PIR. Dodajte ga v svoj delovni prostor in ga povežite.

Opomba: Ta drugi signalni zatič PIR senzorja priključite na P1 ali P2 (jaz sem ga priključil na P1). Ne priključujte ga na P0, saj to točko že uporablja prvi senzor. Če to storite, micro: bit ne bo mogel povedati, kateri PIR pošilja signale!

Čeprav sem v delovnem prostoru Tinkercad postavil oba senzorja PIR obrnjena navzgor (da bo zaslon čistejši), ko lahko dejansko pritrdite PIR na čelado, lahko pritrdite en senzor PIR obrnjen proti levi strani čelade, tako da skenira območje levo od vas in drugega lahko postavite na desno stran čelade, da skenirate območje desno od vas.

Korak 15: Dodajanje dodatne kode za 2. PIR

Še enkrat odprite kodo in dodajte drugi niz kodnih blokov, ki so podobni prvemu. Tokrat pa kliknite spustni meni na novih kodnih blokih in izberite P1 (ali P2, če ste novi PIR priključili na P2).

Za senzor PIR na levi strani (ki je priključen na P0) sem spremenil kodni blok izhoda LED, tako da je osvetljena leva stran LED mreže. Podobno sem za senzor PIR na desni strani spremenil kodni blok izhoda LED, tako da je desna stran LED mreže osvetljena.

Ko ni aktiviran noben PIR, bo LED -mreža še vedno prikazala nasmejan obraz, ker je varen!

Korak 16: Preskusna koda za več PIR

Ko pravilno dodate in uredite kodne bloke, znova zaženite simulacijo, da preverite, ali vaša koda deluje.

Ko se žoga/človek premakne v območje zaznavanja levega PIR, mora LED dioda na mikro: bitu zasvetiti na levi strani.

Podobno, če se oseba premika v območju zaznavanja na desni strani, LED zasveti na desni strani.

17. korak: Dodajanje alarma

Zdaj, ko imamo pokrito dve glavni slepi pegi (lahko se odločite, da dodate dodatne PIR senzorje ali micro: bite, da pokrijete še večjo površino), naredimo še korak dlje.

Kaj pa, če želite slišati alarm, ko se sproži PIR? Ne samo, da bi bili opozorjeni (na primer, ko spite), ampak lahko tudi prestrašite vsiljivce v svojem osebnem prostoru, tako da boste vi in vsiljivec zaščiteni pred Covidom.

Pojdite na stransko vrstico na desni in poiščite "piezo". To so majhni "zvočniki" ali "brenčalci", ki imajo v notranjosti površino, ki vibrira, ko po njej teče elektrika, kar ustvarja glasno brenčanje.

Na piezu sta dva zatiča. Negativni zatič priključite na ozemljitev mikro: bita in pozitivni zatič priključite na preostalo točko P2 na mikro: bitu. Na ta način ga lahko nadzorujemo, tako da se bo zvočni signal oglasil le, ko mikro: bit sprosti električni tok skozi svoj pin P2.

Opomba: Prepričajte se, da ste dodali upor na enega od zatičev piezo (obeh nožic). To nam bo omogočilo, da omejimo količino toka, ki gre v piezo. V nasprotnem primeru lahko neomejene količine toka prekinejo mikro: bit, piezo ali oboje!

Postavil sem upor 1000 ohmov, vendar lahko postavite karkoli. Priporočam, da postavite nekaj s 500 ohmi - 2000 ohmov. Manjši kot je upor, večji bo tok, zato bo zvočni signal glasnejši

18. korak: Kodiranje brenčalnika

Tako kot LED omrežje moramo tudi mi programirati micro: bit, da zagotovimo pravilno delovanje brenčalnika. Morda bi bilo moteče, če brenčalo neprestano brenči, ko je nekdo na našem območju zaznavanja, zato ga kodirajmo tako, da se oglasi le enkrat, ko oseba vstopi v območje zaznavanja (obvesti nas, da nekdo prihaja).

Za to inicializiramo pin P2. Dodajte kodni blok "on start" in pod njim kodo "analgo set pitch pin [P2]".

Nato znotraj vsakega kodnega bloka "on pin spremenite v [HIGH]" blok, pod kodo bloka LED izhoda dodajte izhodno kodno kodo "analog pitch" (če je to besedilo zmedeno, si oglejte zgornji posnetek zaslona!).

Ta analogni kodni blok nam omogoča, da določimo dve nastavitvi: višino tona in čas.

• Nastavitev časa pove, kako dolgo naj predvaja ton. Postavil sem ga na 500 ms (lahko izberete poljubno število).

• Visina nam pove, kako visok mora biti ton.

  Tukaj za vsako PIR izberite drugo frekvenco. Eno sem nastavil na 100 (nizka višina), drugo pa na 400 (visoka višina). Na ta način lahko ugotovite, kateri senzor PIR se sproži samo po samem tonu (ne da bi morali pogledati v LED mrežo)

19. korak: Končna simulacija

Zdaj še enkrat zaženite simulacijo in se prepričajte, da vse deluje.

Če ste posneli ta Instructable, ko oseba vstopi v območje zaznavanja na levi strani, se mora na kratko oglasiti nizek ton, ki vas obvesti, leva stran LED-svetilke pa mora zasvetiti in vas obvestiti, da od zunaj prihaja vsiljivec. levo.

Ko oseba vstopi na območje zaznavanja na desni strani, bi se moral na kratko oglasiti visok ton, ki bi vas obvestil, desna stran LED-svetilke pa bi morala zasvetiti in vas obvestiti, da vsiljivec prihaja z desne.

Ko ni nikogar v nobenem od območij zaznavanja, mora LED -mreža pokazati srečen obraz in vam povedati, da ste na varnem!

20. korak: Končne misli in prihodnji projekti

Če vam je uspelo skozi to navodilo, vam čestitam! Tudi če ste se trudili ali niste uspeli dokončati, sem prepričan, da ste vsaj nekaj naučili o Tinkercadu, in to je pomembno tako odlično delo!

Zdaj, ko imate alarmno vezje za socialno distanciranje, ki deluje, če želite preiti na naslednji korak in to zgraditi v resničnem svetu, lahko kupite zaloge in priključite žice tako, kot ste to storili v tem delovnem prostoru Tinkercad.

Zgornja fotografija je 3D model (.stl) čelade, na kateri delam, z uporabo istega vezja, ki smo ga zgradili v tem navodilu. Na straneh ima 2 senzorja PIR, spredaj nameščen mikro: bit (za ogled LED -mreže) in zvočnike.

Če želite uporabiti samo svojo ustvarjalnost, naredite še korak dlje, tako da vroče lepite svoj krog na čelado. V nasprotnem primeru spremljajte mojo naslednjo Instructable, kjer bomo skupaj sestavili to čelado!

Opomba: Če ste mladi, pri gradnji vezja in čelade prosite za pomoč skrbnika pri uporabi orodij.

Upam, da ste uživali v tej vadnici in da boste lahko naučili o Tinkercadu ustvarjalno in ustvarili nekaj svojih projektov. Veselim se, kaj vse ustvarjate, zato svoje projekte povežite v komentarjih!

Zabavno in z učenjem polno 2021!