Naredite vetrni ambientni zaslon: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

To je projekt razreda, ki sta ga zasnovala in izdelala Trinh Le in Matt Arlauckas za HCIN 720: Prototipiranje nosljivih in internetnih naprav na Tehnološkem inštitutu Rochester.

Cilj tega projekta je abstraktno prikazati smer in hitrost vetra na lokacijah, povezanih z žetoni RFID. Ti dve dimenziji bi bili koristni za vse, ki pilotirajo čolne, letijo z brezpilotnimi letali, zmaji, modelirajo rakete itd.

Zaslon bi bil sestavljen iz ventilatorja, ki piha navzgor, da naredi trakove iz valovitih tkanin in "pleše" nad mizo. Živahnost trakov bi kazala velikost hitrosti vetra. Smer vetra bi bila predstavljena z indikatorjem, priključenim na koračni motor v podnožju in se lahko vrti za 360 °.

Korak: Materiali in orodja

Nastanitev

• 1/8”akrilne (PMMA) pločevine, primerne za lasersko rezanje
• 1/8”akrilne palice (za polnjenje fug)
• Strašne stvari

Elektronski deli

• Foton delcev (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 -milimetrski enosmerni priključek (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12VDC 600mA napajalnik z 2,1 mm vtičem (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC pretvornik moči (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ALI 7805 Regulator napetosti regulatorja (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 bralna plošča RFID (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D gonilnik motorja z dvojnim mostom H (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12V koračni motor (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 (ali podoben)
• 2 - 220 ohmski upor
• 1N4001 dioda
• 5 mm modra LED
• Oznake nalepk Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Ožičenje

• Polpenzion Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG žica, trdna in nasedla
• 20 AWG, dvožična žica (za napajanje)
• Moški priključni trak glave (za priključitev ventilatorja in motorja)
• 2 - 12 polni ženski zložljivi trakovi za glavo (za Photon)
• 1 - 1x3 0,1 -palčni ženski trak za glavo (za ventilatorski tranzistor)
• 1 - 1x8 0,1”priključek glave nagiba in kontakti za vtičnico za stiskanje (čitalnik RFID)
• 1 - 1x2 0,1 -palčni konektor glave in stikalna vtičnica (ventilator)
• 4 - 1x1 0,1 -palčni priključek za glavo in koraki za vtičnico (koračni motor)
• 1-16-polna DIP vtičnica (za H-most)
• Majhni najlonski zavezi (neobvezno)
• Termoskrčljive cevi (neobvezno)

Strojna oprema

• 2 - Vijaki M3x6 mm (za montažo koračnega motorja)
• 4 - Vijaki M3x35 mm (za montažni ventilator)
• 8 - ploščate podložke M3
• 4 - matice M3

Orodja

• Laserski rezalnik
• 3D tiskalnik
• Spajkalna orodja
• Akrilno lepilo (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Ploski listi valovitega kartona (za montažo)

Korak: Podatki, ki jih je treba predstaviti

Prikaz vetra bo prikazal smer in hitrost vetra z lokacije, povezane z žetonom, označenim z RFID. Ti podatki bodo zbrani iz API WeatherUnderground. Če želite uporabljati ta API, ustvarite račun na naslovu https://www.wunderground.com/weather/api in izberite možnost načrta, ki najbolj ustreza vašim potrebam.

3. korak: Konstrukcija zaslona

Lasersko rezanje

Po navodilih za uporabo laserskega rezalnika, ki ga boste uporabljali, pripravite prikazne datoteke Adobe Illustrator (spodaj) za rezanje. Predmete v datotekah boste morda morali preurediti, da bodo ustrezali velikosti laserskega rezalnika, ki ga uporabljate.

Lasersko izrežite plošče iz 1/8 akrilnih (PMMA) plastičnih plošč.

Montaža Jig

Da bi ohranili pravilni peterokotnik zunanji kot 116,6 °, smo zasnovali hitri vbod (assembly_jig.ai) za pomoč pri montaži plošč.

1. Odprite datoteko assembly_jig.ai in izrežite več kosov iz valovitega kartona.
2. Lepite jih v sklad, pri tem pazite, da bo sklad ostal pravokoten.

Kotne polnilne palice

Ker kota nista pravokotna drug do drugega, uporabljamo 1/8 akrilne palice, da zapolnimo vrzel in zagotovimo večjo površino za lepljenje. Vnaprej odrezane dolžine palice postavimo med vsako ploščo in pustimo malo prostora na vsakem koncu, kjer se vogali združijo.

Sestavljanje baze

Začnite z osnovnim kosom z veliko ventilatorsko luknjo in lepite kos akrilne palice na vsakega od petih robov.

Ta ventilatorski del položite na eno poševno stran montažnega vložka, na spodnjo stran pa položite osnovni del.

Lepilo previdno nanesite na spoj in počakajte, da se strdi.

Nadaljujte z delom na drugih straneh osnovnega dela, pri tem pazite, da kos polnilne palice pritrdite povsod, kjer se srečata dve plošči.

Sestavljanje krova Prilepite dve pritrdilni ploščici koračnega motorja drug proti drugemu, pri tem pa poravnajte luknje. Ko je nastavljen, previdno s pipo privijte dve majhni luknji za vijake M3. Sedaj prilepite to na sredino plošče krova, pri tem pa znova poravnajte sredinsko luknjo.

Koračni motor pritrdite z dvema vijakoma M3x6 mm.

Sestavljanje vrha

Zgornji del je sestavljen na enak način kot spodnji del, vendar le s štirimi ploščami. Zapuščali boste vrzel, kjer bi se lahko "nahajala" peta plošča. Ne pozabite uporabiti akrilne palice za lepljenje zgornjih plošč.

4. korak: Elektronika

Ta projekt je mogoče hitro sestaviti z uporabo mize in mostičnih žic. Samo sledite zgornjemu diagramu.

Za bolj predano zgradbo pa je čas, da izkoreninimo te nori spajkalne sposobnosti.

Imaš pa res norih sposobnosti spajkanja, kajne? Če ne, tukaj je nekaj povezav, ki vam bodo pomagale popraviti …

• Navodila: Kako spajkati
• Adafruit Guide za odlično spajkanje

S pomočjo polpenziona Adafruit Perma-proto položite komponente, kot je prikazano na zgornjem diagramu Fritzing. Uporaba vtičnic za integrirana vezja in tranzistor omogoča hitro in enostavno zamenjavo, če slučajno sprostite Magic Smoke (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Zatiči/vtičnice glave spajkajte na ploščo, da olajšate povezavo zunanjih komponent (koračni motor in ventilator) in jih enostavno zamenjate (glejte 'Čarobni dim' zgoraj). Najprej spajkajte napajalno ozemljitveno žico in ozemljitveno žico, poskušajte jih ohraniti čim krajše in neposrednejše. Spojite vtičnico za enosmerni tok na en konec dolžine dvoprevodniške žice 20AWG, drugi konec pa na zgornje tirnice (plošča, usmerjena s fotonskimi glavami na levi).

Spajkajte žice za povezavo tokokroga. V nekaterih primerih je ožičenje na dnu plošče lažje. Za bralnik RFID zložljive glave za Photon omogočajo dovolj prostora za povezavo pod Photonom. Žice RFID zaključite s priključkom za glavo 1x8, da jih pritrdite na glavo bralnika RFID.

5. korak: Namestite elektroniko

Ko je osnova zlepljena, namestite ventilator v podnožje s pomočjo štirih vijakov M3x35, podložk in matic.

Pritrdite glavno ploščo na notranjo stran zadnje plošče (plošča s pravokotnim izrezom za priključek za enosmerni tok) z montažnim trakom s peno.

V pravokotno luknjo vstavite priključek za enosmerni tok in na mestu nanesite cement z akrilnim lepilom.

Pritrdite bralno ploščo RFID na priključek in jo pritrdite, kjer je to primerno, s pritrdilnim trakom s peno. V redu je, če zadnja stran plošče gleda proti zunanji strani zaslona, bo antena še vedno sprejela signal RFID. Modro LED diodo pritrdite v bližini.

Ventilator in koračni motor priključite na glavno ploščo.

6. korak: Programiranje

Ste novi pri delcih Photon?

Ta projekt bo za zbiranje podatkov o vetru uporabil spletne trnke za delce. Tu je postopek na kratko.

1. Naprava počaka, da se žeton pregleda.
2. Ko se žeton skenira, se shrani edinstven ID žetona.
3. Naprava nato ta ID žetona objavi v Particle.io.
4. Po prejemu teh podatkov Particle.io pošlje podatke na našo stran API prek integracije webhook.
5. Stran API vzame ID žetona in poišče mesto in državo, povezano z njo, iz matrike Locations.
6. Stran API z vmesnikom AP pokliče WeatherUnderground (WU) z uporabo podatkov o lokaciji.
7. WU API vrne objekt JSON s celotnimi trenutnimi vremenskimi razmerami za to lokacijo na stran API.
8. Stran API razčlenjuje te podatke, izvleče in pretvori smer vetra in hitrost vetra ter jih vrne v napravo kot objekt JSON.
9. Naprava razčlenjuje objekt JSON in shranjuje smer in hitrost vetra, ki se uporablja za krmiljenje koračnega motorja in ventilatorja.

Vdelana programska oprema

Ustvarite nov projekt Photon z imenom 'wind_display' in prepišite glavno datoteko s kodo wind_display.ino (spodaj).

Nato poiščite in namestite te knjižnice v svoj projekt:

• MFRC522 - v0.1.4 Knjižnica RFID za naprave z delci
• Knjižnica SparkJSON - v0.0.2 JSON Preneseno iz @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Knjižnica koračnih motorjev za Arduino

Sestavite projekt in ga naložite na svoj Photon.

Stran API

Če želite uporabljati stran API, jo morate naložiti na spletni strežnik, ki podpira PHP. Na voljo je veliko brezplačnih možnosti spletnega gostovanja PHP.

Prenesite getWindData.txt in spremenite razširitev datoteke v.php. Odprite v želenem urejevalniku in naredite naslednje spremembe:

Dodajte ID Photon Core:

// Dodajte core_id za fotone, ki jim želite dovoliti uporabo tega API -ja $ allowedCores = array ('Vaš CoreID gre tukaj');

Dodajte ključ API WeatherUnderground:

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

Trenutno ne skrbite glede nastavitve žetonov/lokacij. Za to bomo poskrbeli, ko bo vse nastavljeno.

Shranite in naložite datoteko na spletni strežnik. Zabeležite URL v živo za stran API.

Webhook delcev

Prijavite se v konzolo Particle Console in kliknite ikono Integrations na levi strani.

1. Kliknite »Nova integracija«, nato izberite »Webhook«.
2. Ime dogodka nastavite na 'wind_display'.
3. URL nastavite na dejanski URL strani API.
4. Kliknite »Ustvari spletno kljuko«.

Pridobite ID -je žetonov RFID in spremenite stran API

Ko je Photon priključen v računalnik prek USB -ja in odklopljen od zunanjega napajanja, odprite terminalsko okno in zaženite Particle Serial Monitor.

1. Skenirajte oznako RFID in zapišite 8-mestni ID žetona, ki je prikazan na serijskem monitorju.
2. Ponovite za vse dodatne oznake, ki jih želite uporabiti.

Zdaj se vrnite na getWindData.php in poiščite razdelek Locations array:

// Locations Array // Zamenjaj "TokenID n" s skeniranim ID-jem žetona // "Cityn" zamenjaj z mestom, povezanim z ID-jem žetona // "Sn" zamenjaj z dvema znakoma, povezanim z mestom $ locations = array ("TokenID 1" => matrika ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => matrika ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => matrika ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Zamenjajte vsak ID žetona z ID -ji žetonov vaših oznak in jih povežite z mestom in državo, iz katere želite podatke o vetru.

Shranite datoteko in jo naložite na spletni strežnik.

7. korak: Uporabite ga

1. Prikažite ga, kjer koli želite.
2. Postavite vetrnico na sever.
3. Priključite napajalnik.
4. Žeton postavite blizu bralnika RFID in počakajte, da modra LED utripa.

8. korak: Nadaljnje ideje

Tukaj je nekaj idej za razširitev projekta!