Arduino Water Cycle Diorama: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

เราจะสร้างไดโอรามาเพื่อนำเสนอวัฏจักรของน้ำ โดยใช้ Arduino และมอเตอร์บางตัวเพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหวและแสงสว่าง มันให้ความรู้สึกเหมือนโรงเรียน - เพราะจริงๆ แล้วมันเป็นโครงการของโรงเรียน!

สถานการณ์การนำเสนอคือ:

พระอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า [หนึ่งเซอร์โวมอเตอร์เคลื่อนดวงอาทิตย์]

น้ำระเหยจากทะเล [หนึ่งสเต็ปเปอร์มอเตอร์ยก "แผ่นระเหย"]

เมฆก่อตัวขึ้นบนท้องฟ้า [หนึ่งสเต็ปเปอร์มอเตอร์ลดเมฆฝ้าย]

ฝนตก [หนึ่งสเต็ปเปอร์มอเตอร์ลด "แผ่นกันฝน"]

ในขณะเดียวกันไฟ (APA106 LEDs) จะเปลี่ยนสีเพื่อแสดงพระอาทิตย์ขึ้น ท้องฟ้าครึ้ม ฟ้าแลบในช่วงที่ฝนตก

วัสดุ:

1. Arduino Uno
2. 5V สเต็ปเปอร์มอเตอร์และไดรเวอร์ (x3)
3. เซอร์โวมอเตอร์(x1)
4. ไฟ LED APA106 (x5)
5. ท่อโลหะ
6. สกรูและสลักเกลียว
7. กระดาษ tulle ผ้าฝ้าย
8. ปืนกาวร้อน

งั้นเราไปกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1: สร้างกล่อง

เราได้สร้างกล่องไม้แล้ว แต่คุณยังสามารถใช้กล่องได้อีกด้วย ขนาดกล่อง หน้ากว้าง 40 ซม. ลึก 25 ซม. สูง 30 ซม.

เราได้ใส่ฝาปิดที่มีประโยชน์พร้อมบานพับไว้ เพื่อให้ทำงานได้ง่ายขึ้นเมื่อยกขึ้น นอกจากนี้ เราไม่ต้องการผนังด้านหลังจริงๆ ดังนั้นคุณสามารถข้ามไปได้และใช้กระดาษสีฟ้าสำหรับท้องฟ้าตามที่แสดงในรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 2: แนบ Motors

เราจะติดสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไว้ใกล้กับด้านบนของกล่อง เพื่อให้พวกมันหมุนและพันผ้ากรองฝน ผ้าม่านระเหย และก้อนเมฆของเราขึ้นหรือลง

ก่อนอื่นเราต้องเจาะรู

ใช้กระดาษทำหน้ากากของมอเตอร์ดังที่แสดงในภาพ สิ่งนี้จะช่วยให้คุณทำเครื่องหมายหลุมได้อย่างถูกต้อง [ภาพถ่าย] เจาะแล้วติดมอเตอร์ด้วยสกรูและสลักเกลียว

ขั้นตอนที่ 3: แนบ Axes

สำหรับแกนเราใช้ท่อประปาทองแดง วัดระยะโดยคำนึงถึงความลึกของมอเตอร์ ลบเพิ่มอีก 1 ซม. แล้วตัด 3 ชิ้น

ใช้เพลามอเตอร์เป็นแบบหล่อ และใช้คีมกดที่ปลายด้านหนึ่งของท่อรอบๆ

จากนั้นใช้สกรูเป็นแม่พิมพ์ แล้วทำเช่นเดียวกันกับปลายอีกด้านของท่อ

เจาะรูที่ผนังอีกด้านตรงข้ามกับเพลามอเตอร์ (วัดระยะ) ยึดแกนระหว่างเพลามอเตอร์และสกรูผ่านรู ใช้สลักเกลียวหนึ่งหรือสองตัวเพื่อยึดสกรู และใช้วงแหวนโลหะเพื่อให้สามารถหมุนแกนได้นุ่มนวลขึ้น ดังที่แสดงในรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 4: ยึดเซอร์โวมอเตอร์

ใช้แถบสีฟ้าด้านล่างและแถบโลหะที่มีสกรูด้านบนเพื่อยึดเซอร์โวมอเตอร์กับพื้น ซึ่งจะใช้สำหรับการเพิ่มดวงอาทิตย์ดังที่แสดงในภาพ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณแนบไปในทิศทางที่ถูกต้อง (ถ้าคุณทำผิดไม่ใช่ปัญหาใหญ่ คุณสามารถแก้ไขได้ในโค้ด Arduino)

ใช้หลอดและกาวติดดวงอาทิตย์บนเพลามอเตอร์

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มอเตอร์ ไฟ LED

Arduino Uno มี 14 พินดิจิตอล เราต้องการ 4 พินสำหรับไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ทุกตัว บวกหนึ่งพินสำหรับเซอร์โวมอเตอร์ และอีกหนึ่งพินสำหรับไฟ LED

คุณสามารถดูการเชื่อมต่อพื้นฐานในแผนผัง 4 พินดิจิตอลเชื่อมต่อกับไดรเวอร์ คุณจะต้องมีแหล่งพลังงานแยกต่างหากสำหรับไดรเวอร์ (และมอเตอร์) เนื่องจากมอเตอร์นั้นใช้พลังงานค่อนข้างมาก และคุณจะมีปัญหาหากคุณจ่ายไฟให้กับ Arduino คุณสามารถใช้ที่ชาร์จ USB และสายเคเบิล ตัดออก ใช้ +5V และ GND เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ คุณจะต้องเชื่อมต่อ GND จากบอร์ด Arduino กับ GND จากแหล่งจ่ายไฟภายนอก ดังแสดงในแผนผัง การเชื่อมต่อ:

พิน 0, 1, 2, 3: มอเตอร์ 2

ขา 4, 5, 6, 7: มอเตอร์ 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. โปรดทราบว่าเราบันทึก PIN 9 สำหรับเซอร์โวมอเตอร์: ในบอร์ด Arduino บางรุ่น มีเพียงพิน 9 และ 10 เท่านั้นที่สามารถขับเซอร์โวได้

การเชื่อมต่อเซอร์โวมอเตอร์นั้นค่อนข้างมาตรฐาน ใช้ Digital Pin 9 สำหรับการควบคุม ใช้แหล่งพลังงานภายนอกเช่นเดียวกับสเต็ปเปอร์มอเตอร์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับเซอร์โว (เช่น ไม่เหมือนแผนผังที่ใช้พลังงานจากบอร์ด Arduino)

การออกแบบ LED APA106 ช่วยให้เราควบคุม LEDS หลายดวงแยกกันได้โดยใช้ขาเดียว เราจะใช้ Digital Pin 13 (ซึ่งเชื่อมต่อกับ LED ในตัวบนบอร์ด Arduino ด้วย) การเชื่อมต่อพื้นฐานสามารถเห็นได้ในแผนผัง APA106 มีสี่พิน พินกลางสองตัวสำหรับ +5V และ GND จากนั้น เราเชื่อมต่อ DATA IN ของ LED ตัวแรกกับ Pin 13, DATA OUT ของมันกับ DATA IN ของ LED ตัวที่สอง ฯลฯ LED ที่ต่อท้ายทุก LED จะนำสัญญาณ DATA IN จาก DATA OUT ของก่อนหน้า DATA OUT ของ LED สุดท้ายไม่สามารถเชื่อมต่อได้

คุณอาจต้องการยึด LED ไว้บนเคสหลังจากตกแต่งแล้ว เพื่อให้คุณสามารถตรวจสอบแสงได้ดีขึ้น อีกวิธีหนึ่งคือไม่ต้องยึดด้วยกาวร้อน แล้วติดตั้งอุปกรณ์ตกแต่งในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 6: รหัส Arduino

นี่คือคำอธิบายของสิ่งที่รหัสทำ

พระอาทิตย์ขึ้น: เซอร์โวมอเตอร์เปลี่ยนจาก 10 ถึง 50 องศา ความเร็ว 2 องศา/วินาที ในขณะที่แสงเปลี่ยนจากสีแดง (รุ่งเช้า) เป็นสีขาว (เที่ยง)

การกลายเป็นไอ: สเต็ปเปอร์มอเตอร์หมุนแกนที่ติดผ้าทูล "ไอระเหย" ให้สูงขึ้น คุณอาจต้องปรับจำนวนรอบ ขึ้นอยู่กับขนาดของคุณ

เมฆ: สเต็ปเปอร์มอเตอร์คลายแกนเพื่อเผยให้เห็นเมฆ สีของฉากจะเปลี่ยนเป็นการตั้งค่า "ฝนตก"

ฝน: สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะคลายแกน "ฝน" ของผ้าทูล เรามีไฟกะพริบแบบสุ่ม โดยสีจะเปลี่ยนเป็นสีขาวชั่วขณะหนึ่ง แล้วจึงกลับมาเป็น "ฝน"

การรีเซ็ตระบบ: ไฟดับ จากนั้นมอเตอร์จะหมุนแกนกลับ เพื่อให้ระบบพร้อมที่จะทำซ้ำอีกครั้งเมื่อเสียบปลั๊กอีกครั้ง

โปรดทราบว่าเราได้เลือกที่จะเรียกใช้เพียงครั้งเดียว จากนั้นจึงรีเซ็ต เพื่อลดโอกาสที่ใครบางคนจะหยุดการทำงานของระบบในระหว่างการดำเนินการ ในกรณีนั้น เราจะใช้ผ้าทูลแบบม้วนครึ่งบนแกน ดังนั้นระบบจะไม่ทำงานอย่างถูกต้อง

เล่นกับรหัสเล็กน้อยก่อนเพิ่มการตกแต่ง คุณจะทำการปรับจูนอย่างละเอียดในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 7: สร้างและติดอุปกรณ์ตกแต่งและไฟ LED

เราได้เลือกใช้การแสดงภาพแนวนอนแบบ 2.5D ประกอบด้วยภูมิทัศน์ 4 ชั้น ชั้นหนึ่งอยู่ด้านหลังอีกชั้นหนึ่ง ข้างหลังยังมีฟ้า ระหว่างท้องฟ้าและชั้นด้านหลัง ส่วนที่มีภูเขาคือที่ที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ ติดอยู่บนเซอร์โวมอเตอร์

ฝนและการระเหย- tulles พับและซ่อนระหว่างชั้นอื่น ๆ เมื่อลง พวกเขาจะแนบไปกับแกนด้านบนด้วยด้าย

เมฆเป็นก้อนสำลีก้อนเล็กๆ (ซึ่งใช้สำหรับล้างเครื่องสำอางก็สะดวก) ซึ่งติดอยู่บนแกนเมฆอย่างอิสระด้วยด้าย คุณพันด้ายบนแกน และเมื่อคลายด้าย เมฆจะตกลงมา

LED เชื่อมต่อกันเป็นลูกโซ่และติดกาวระหว่างเลเยอร์ โดย LED ตัวแรกที่ด้านหลัง เพื่อเชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino ในภายหลัง

สำหรับสายฝน เราตัดกระดาษทรงหยดน้ำชิ้นเล็กๆ แล้วติดบนผ้าทูล ในภาพคุณจะเห็นว่าเราติดน้ำหนักบางส่วนเช่น ถั่วเล็กๆ หลังหยดน้ำ (และวงแหวนโลหะที่อยู่ด้านหลัง "ไอระเหย") เพื่อให้ tulle ถูกแรงโน้มถ่วงดึงลงมาแทนที่จะลอยอยู่ตรงกลาง ด้านบนและด้านล่างของผ้า tulle พันรอบดินสอตะเกียบสำหรับน้ำหนัก "การสัมผัส" ครั้งสุดท้ายนี้ให้โน้ต "เด็ก" แก่ไดโอรามา (ซึ่งตั้งใจให้ดูเหมือนโครงการสำหรับเด็ก) คุณสามารถใช้สิ่งอื่นที่มองไม่เห็นเพื่อเพิ่มน้ำหนักให้กับ tulle ได้หากต้องการ

ขั้นตอนที่ 8: เชื่อมต่อ Arduino และติดตั้งบนบอร์ด

คุณต้องเชื่อมต่อไดรเวอร์มอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์ ไฟ LED บน Arduino หมุดระบุไว้ในรหัส

คุณสามารถวาง Arduino และบอร์ดควบคุมมอเตอร์บนเคส โดยใช้กาวร้อน และซ่อนไว้หลังภูเขากระดาษ ใช้เขียงหั่นขนมขนาดเล็กเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์จากแหล่งภายนอก สายไฟสำหรับ Arduino และมอเตอร์จะหลุดออกจากด้านหลัง

ทำการปรับแต่งโค้ดอย่างละเอียด และคุณพร้อมแล้ว!

มีความสุข!