Zvočno aktiviran planetarij: 8 korakov (s slikami)

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

Ta pouk je nastal v skladu z zahtevami projekta Makecourse na Univerzi v Južni Floridi (www.makecourse.com).

To je moj planetarij, ki se aktivira z zvokom. Osnovna funkcija planetarija je aktiviranje ob prisotnosti glasnega zvoka, na primer ploskanja, in poustvarjanje orbite lune in zemlje okoli sonca. To je zabaven in preprost projekt, ki ga je mogoče enostavno ustvariti in bo lep dekorativni in interaktivni kos za prikaz.

V tem navodilu bom razložil, kako poustvariti ta planetarij z razpravljanjem o sistemu zobnikov, splošni nastavitvi in nadzornem sistemu.

1. korak: 1. korak: Deli in orodja

Deli

• 1 ohišje za elektromotorje DC -47P DC za težka dela - 9,58 USD
• Lesna glava za punčke ArtMinds®, 2,5 " - 2,49 USD
• Lesna glava za punčke ArtMinds®, 2,25 palca - 1,89 USD
• 3/8 "premer 6061 aluminijasta okrogla palica 24" dolžina T6511 ekstrudirana 0,375 palčna dia - 7,20 USD

Elektronika

• Koračni motor DC 5V 28BYJ-48 z 4-fazno ploščo modula za preskus voznika ULN2003-1,79 USD
• Modul senzorja zvoka - 1,50 USD
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 razvojna plošča za Arduino + USB kabel - 7,58 USD
• Mini plošča - 5,69 USD
• 4-polni žensko-ženski kabel-3,84 USD
• Pakiranje žice za ročno ploščo 75 kosov - 4,99 USD

Orodja in potrebščine

• 3D tiskalnik
• Merilni trak
• 3/8 "kroglični ležaj
• 5 -minutni epoksid
• Zobotrebec ali mešalnik za enkratno uporabo
• Pladenj za enkratno uporabo
• Kladivo
• Vrtalnik
• 4 -palčna žaga
• Tračna žaga
• Ravna in ukrivljena ročna datoteka
• Akrilne barve in čopiči: temno modra, temno zelena, bela, rumena

Programska oprema

Potrebovali boste Arduino IDE ali samostojne različice AVR-GCC in AVRDude

2. korak: 2. korak: Ustvarjanje zobniškega sistema

Tukaj pride v poštev 3D tiskalnik. Priložene datoteke STL boste morali prenesti v 3D -tiskalnik zobnikov in podlago, ki bo držala zobnike in palice na svojem mestu. Zasnova planetarija je sestavljena iz štirih prestav: motorne (pogonske), zemeljske (pogonske), majhne osrednje in lunine. Motorni zobnik bo pritrjen na koračni motor in bo poganjal zemeljsko prestavo. Lunin zobnik bo na vrhu zemeljskega zobnika in bo imel v središču palico, ki bo šla skozi zemeljsko orodje. To bo povzročilo vrtenje luninega orodja, ko se bo obračalo zemeljsko. Centralno orodje se uporablja za držanje luninega orodja na mestu in bo obkrožalo središče zemeljskega zobnika. Lunova palica bo potekala skozi lunine zobnike, ki bodo Luni omogočali potovanje okoli Zemlje, medtem ko Zemlja in Luna potujeta okoli Sonca. Da bi prihranil čas tiskanja, sem uporabil polnilo 5% na osnovi. Zaradi tega nizkega polnjenja je bila baza tudi zelo lahka, kar je bilo koristno.

3. korak: 3. korak: pripravljalno delo

Priprava palic

Ko bo vse natisnjeno, bomo morali narediti nekaj pripravljalnih del, da bomo naše planete, palice in ohišje pripravili za namestitev. Najprej bomo morali s tračno žago prerezati palico na tri dele. Eden naj bo 5 ", eden je 3", zadnji pa 1,5 ".

Planet Prep

Glave punčk in kroglični ležaj bomo uporabili za ustvarjanje naše Zemlje, Sonca in Lune. 1,5 "glava bo uporabljena za Sonce, 1,25" glava za Zemljo in kroglični ležaj za Luno. Najprej želite izvrtati luknje v ravno dno glav za punčke s svedrom 3/8 ". Tako boste lahko pritrdili planete na palice. Zdaj sledi zabaven del, slikanje! Odvisno, katero barvo uporabljate, Morda boste morali nanesti več slojev, da dobite živahno barvo, zlasti pri barvanju Sonca in Lune. Ne pozabite, da je bolje nanesti več tankih slojev kot nanesti na en zelo debel sloj. Debel sloj bo verjetno povzročil kapljanje in bo traja dlje časa, da se posuši. Preden nadaljujete, pustite, da se vsaka tanka plast popolnoma posuši. Zemlja je bila pobarvana prostoročno. Ko je Luna popolnoma suha, jo z epoksidom pritrdite na palico.

Priprava priloge

V pokrovu ohišja moramo izrezati luknjo, da se palice prosto gibljejo. Za to boste morali uporabiti 4 -palčno žago za luknje, pritrjeno na vrtalnik. Ne pozabite, da je treba luknjo odmakniti od sredine, da zagotovite prostor za koračni motor in motorno prestavo. Uporabite svojo bazo kot referenco, da ugotovite, kam izrežite luknjo in se prepričajte, da je na sredini z robovi ohišja.

Zdaj, ko so vaši planeti, palice in ohišje pripravljeni, ste pripravljeni na sestavljanje!

4. korak: 4. korak: Glavni sklop

Začnite tako, da svoj koračni motor postavite v dodeljeno režo na dnu. Prepričajte se, da ste žice vtaknili tako, da se spuščajo skozi podnožje in iz dna. Nato postavite zemeljsko orodje na ekstrudirano cev na dnu. Zemeljsko orodje želite postaviti tako, da plava tik nad podnožjem in se ob obračanju ne bo drgnilo po njem. Zdaj motorni zobnik postavite na koračni motor, tako da središče zobnika teče skozi gred motorja. Motorno orodje in zemeljsko orodje se morata lepo ujemati. Nato v ekstrudirano cev dodajte osrednjo prestavo. Osrednji zobnik bo zelo tesno pritrjen na ekstrudirano cev in ga bo treba zabiti na svoje mesto.

Upoštevajte, da je centralno prestavo zelo težko odstraniti, ko je zabodena, zato se prepričajte, da ste vse, kar je pod njo, pravilno namestili, preden nadaljujete. Prav tako želite pustiti malo prostora med zemeljsko prestavo in osrednjo prestavo, da se ne vmešavata drug v drugega.

Zdaj ste pripravljeni dodati svoje palice. Sončna palica bo šla v ekstrudirano cev na dnu, zemeljska pa bo šla skozi luknjo v zemeljskem orodju. Še enkrat se prepričajte, da med vzporednimi deli ni drgnjenja. Mesečevo orodje se nato postavi okoli zemeljske palice, na vrhu zemeljskega orodja. Lunina palica bo šla v sekundarno luknjo na Luni. Napolnite svoje palice z ustreznimi planeti in pripravljeni ste preiti na shemo vezja.

5. korak: 5. korak: Shema vezja

Glavni deli sheme so mikrokrmilnik, napajanje, koračni motor in voznikova plošča ter zvočni senzor.

Napajanje

Za napajanje skrbi 9V baterija, ki je pritrjena na mikrokrmilnik.

Koračni motor in pogonska plošča

Koračni motor je povezan z zatiči 8, 9, 10 in 11 na mikrokrmilniku. Ti zatiči se uporabljajo za aktiviranje tuljav 1-4 koračnega motorja. Opredeljeni so kot izhodi v skici.

Senzor zvoka

Zvočni senzor je pritrjen na pin 4 na mikrokrmilniku. Opredeljen je kot vhod v skico.

Korak 6: Korak 6: Arduino skica

Kot smo že omenili, so zatiči 8 -11 priključeni na pogonsko ploščo (ščit) in aktivirali bodo tuljave 1-4 koračnega motorja. Zvočni senzor je priključen na pin 4. Določil sem čas zakasnitve 8 ms, da dobim zanesljivo stopnjo obračanja s koračnim motorjem. V nastavitvah sem zatiče motorja opredelil kot izhode, pin senzorja zvoka pa kot vhod. Senzor zvoka v glavni zanki bere imena statusne spremenljivke statusSensor. Ko zazna hrup, bo senzor stanja nastavljen na 1. To bo začelo obračati motor za 300 korakov naprej. Za štetje korakov se uporablja zanka while. Če zazna nov zvok, se bo štetje znova zagnalo, zaradi česar se bo motor dlje časa obračal. Če se zvok ne zazna, se motor po 300 korakih neha vrteti. Za več informacij si oglejte priloženi video.

Opomba: Nastavite lahko poljubno število korakov za obračanje motorja. Ugotovil sem, da 300 korakov prinese približno 30 sekund gibanja. Če želite, da planetarij deluje dlje ali krajše, lahko spremenite število korakov.

7. korak: 7. korak: Sestava ohišja

Zdaj ostane le, da vse komponente vstavimo v ohišje. Ugotovil sem, da je bilo to najlažje in najučinkoviteje doseženo z uporabo velcro trakov. Najprej položite spodnji del ohišja s kavljem (groba stran). Naslednja vrstica na dnu vaše plošče, mikrokrmilnika, senzorja zvoka, motorja, ščita motorja in baterije z zanko (mehka stran). Dodajte zanko na vrh plošče, da motor drži na mestu. Zdaj lahko varno postavite vse preostale komponente v ohišje. Za pritrditev podlage najprej izrežite dva kosa zanke, ki sta po dolžini in širini nekoliko večja od dolgih strani podstavka. Vsak trak pritrdite na dolgo stran ohišja, nameščeno tako, da bo omogočilo, da bo zobnik koračnega motorja popolnoma zaprt in da se ozemljitveno orodje lepo prilega luknji, izrezani na pokrovu ohišja. Moje so bile postavljene približno 1 od vrha ohišja. Nato na dolge stranice podstavka pritrdite dva ujemajoča se kavlja. Sedaj lahko pritrdite svojo podlago na ohišje. Na ta način sem se odločil dvigniti osnovo, da bi zagotovil prostor za vezje spodaj.

Vaš planetarij je zdaj popolnoma sestavljen in pripravljen za uporabo! Prepričajte se, da je baterija priključena na mikrokrmilnik, privijte vijake na ohišje in pustite prijeten glasen hrup. Videti bi morali, kako se vaš planetarij začne premikati.

Opomba: za boljše zaznavanje zvoka senzor zvoka prilepite na eno od sten ohišja blizu izreza na pokrovu.

8. korak: Končne opombe

Čeprav je bil to preprost projekt, je znanje, ki sem ga pridobil, neprecenljivo. Naučil sem se vse o 3D modeliranju, kodiranju mikrokrmilnikov, urejanju videa, načrtovanju projektov in še veliko več. Pridobil sem tudi veliko več spoštovanja do oblikovalcev izdelkov, ker je veliko razmišljanja in truda vloženega v oblikovanje nečesa in oživitev teh modelov. Veliko poskusov in napak ter veliko rešitev težav. Bilo je zabavno vključiti se v proces.

Upam, da ste uživali v tem navodilu!