Ο GOB: 3 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό το διδακτικό δημιουργήθηκε για να εκπληρώσει την απαίτηση έργου του Makecourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα (www.makecourse.com).

Ιστορικό στο GOB

Το GOB σημαίνει Gear Operated Box και είναι ένα κουτί που λειτουργεί μέσω μιας σειράς γραναζιών. Αυτό το έργο δημιουργήθηκε όπως προαναφέρθηκε για το Makercourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα και αυτό το διδακτικό θα δείξει ακριβώς τι χρειάζεται για να αναπαραχθεί αυτό το έργο και σε άλλα πλαίσια. Η εικόνα στα δεξιά της πρώτης εικόνας παραπάνω είναι η τελευταία έκδοση του GOB. Το κουτί μπορεί να κλειδωθεί και να ξεκλειδωθεί ανάλογα με το κλειδί που "βλέπει" ο αισθητήρας RFID και επίσης ανάβει στις πλευρικές λυχνίες LED ανάλογα με το αν το κουτί κλειδώνει ή ξεκλειδώνει. Δείτε το συνημμένο βίντεο για να δείτε τις πιο πρόσφατες δυνατότητες του κουτιού.

Βήμα 1: Προμήθειες/Υλικό

Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα για να δημιουργήσετε ξανά αυτό το έργο.

1. Arduino Uno Board

2. Αισθητήρας Arduino RFID (MFRC522)

3. Gears - Δείτε παρακάτω τις προδιαγραφές

4. Μια μεγάλη άνοιξη

5. Βηματικό μοτέρ 5v

6. Διάφορα LED

7. Φορητός φορτιστής USB

8. Πλαίσιο - Δείτε παρακάτω τις προδιαγραφές

9. Οποιεσδήποτε διακοσμήσεις θέλετε για το κουτί σας, χρησιμοποίησα τα εξής:

- Χρώμα ψεκασμού (καφέ, χρυσό, ροζ χρυσό/ χαλκό)

- Λαμπτήρες με μπρελόκ

- Διάφορα γρανάζια, μπουλόνια και σωληνώσεις με 3D εκτύπωση

Gears

Τα γρανάζια που χρησιμοποιήθηκαν για το μηχανικό τμήμα αυτού του σχεδίου σχεδίασα στο fusion 360 χρησιμοποιώντας το σενάριο εργαλείων τους και στη συνέχεια τα εκτύπωσα 3D. Η πρώτη εικόνα που επισυνάπτεται εδώ δείχνει τις προδιαγραφές που χρησιμοποίησα για τη δημιουργία όλων των εργαλείων μου και έπρεπε μόνο να αλλάξω τον αριθμό των δοντιών σε καθένα. Η δεύτερη εικόνα δείχνει τα γρανάζια που χρησιμοποιούνται σε αυτό το πλαίσιο. Χρησιμοποιήθηκαν 3 στρογγυλά γρανάζια και στη συνέχεια ένα ορθογώνιο γρανάζι που χρησιμοποιήθηκε ως ο πραγματικός μηχανισμός κλειδώματος, τα αρχεία.stl για αυτά τα εργαλεία επισυνάπτονται επίσης. Η τρίτη εικόνα δείχνει την τοποθέτηση των γραναζιών, όπως μπορείτε να δείτε ότι το πάνω γρανάζι χρειάζεται οδηγούς για να το κρατήσει στη θέση του και το μεγαλύτερο γρανάζι είναι κολλημένο σε μικρότερο γρανάζι που επιτρέπει στον βηματικό κινητήρα να περιστρέφει όλες τις εσωτερικές ταχύτητες ταυτόχρονα.

Κουτί

Το κουτί που χρησιμοποιήθηκε για το έργο μου ήταν κατασκευασμένο από 7 ίντσες. x φύλλα χαρτονιού σε 7 ίντσες. Δύο λεπτές λωρίδες από χαρτόνι χρησιμοποιήθηκαν για τη σύνδεση του καπακιού στη βάση του κιβωτίου και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε μια μικρή λωρίδα για την κατασκευή του γάντζου στο καπάκι για να κλειδωθεί το κουτί. Μπορείτε να φτιάξετε το κουτί σας από οποιοδήποτε υλικό προτιμάτε ή να χρησιμοποιήσετε ένα με καπάκι που είναι ήδη συνδεδεμένο στη μία πλευρά, έτσι και αλλιώς το καπάκι πρέπει να έχει γάντζο στο εσωτερικό του προκειμένου το κουτί να κλειδώνεται από τα εσωτερικά γρανάζια. Δείτε τις δύο τελευταίες εικόνες για περισσότερες λεπτομέρειες.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση

1. Συγκεντρώστε όλα τα υλικά που αναφέρονται στο Βήμα 1: Αναλώσιμα/ Υλικό

2. Κατασκευάστε το κουτί, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μπορείτε να φτιάξετε το κουτί σας από οποιοδήποτε υλικό ή να έχει οποιοδήποτε μέγεθος, με μόνη προδιαγραφή ότι πρέπει να έχει εσωτερικό γάντζο που είναι αρκετά μεγάλο για να επιτρέπει στα εσωτερικά γρανάζια να κλειδώνουν το κουτί.

3. Μόλις κατασκευαστεί το κουτί, πρέπει να συνδέσετε το κύκλωμα. Ακολουθήστε το συνημμένο σχήμα. Θυμηθείτε όσο πιο καθαρό και συμπαγές κάνετε το κύκλωμά σας τόσο καλύτερα θα ταιριάζει στο κουτί σας. Μόλις συναρμολογηθεί το πρόγραμμα και δοκιμάστε το κύκλωμά σας σε 1) επαληθεύστε ότι λειτουργεί όλο το υλικό σας και 2) ελέγξτε ότι κάνει αυτό που θέλετε.

4. Στη συνέχεια σχεδιάστε και εκτυπώστε τα γρανάζια που χρειάζονται για το κουτί σας. Αυτό μπορεί να απαιτήσει μερικές εκτυπώσεις ανάλογα με το μέγεθος του κουτιού σας και το μέγεθος του κυκλώματός σας. Η πρώτη ταχύτητα με την οποία πρέπει να ξεκινήσετε είναι αυτή για το βηματικό μοτέρ, αυτό θα σας βοηθήσει να μετρήσετε το μέγεθος ύψους των γραναζιών σας μέσα στο κουτί. Υπάρχουν διάφορα μεγέθη πείρων που επισυνάπτονται στα αρχεία.stl που θα σας βοηθήσουν να βρείτε το καλύτερο ύψος για το κουτί σας. Θα χρειαστεί να ανοίξετε μια τρύπα στο κάτω μέρος του πείρου και να την κολλήσετε στο βηματικό μοτέρ για να στερεώσετε το γρανάζι στον βηματικό κινητήρα.

5. Μόλις εκτυπώσετε όλα τα γρανάζια και συναρμολογήσετε το κύκλωμα, συνδέστε τα γρανάζια στο εσωτερικό του κουτιού. Χρησιμοποίησα ζεστή κόλλα για εύκολη συναρμολόγηση. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν άλλοι τύποι κόλλας ή βιδών. Προσθέστε ράγες οδήγησης όπως απαιτείται για να διατηρήσετε τα γρανάζια στη θέση τους. Όπως μπορείτε να δείτε στις εικόνες, η τοποθέτηση των γραναζιών πρέπει να ευθυγραμμιστεί ακριβώς κάτω από το καπάκι του κουτιού όπου στηρίζεται το άγκιστρο. Το ελατήριο πρέπει να κάθεται ακριβώς κάτω από το γάντζο έτσι ώστε το καπάκι να αναδύεται όταν ξεκλειδώσει το κουτί και το ορθογώνιο γρανάζι να έχει χώρο να γλιστράει μέσα στο άγκιστρο όταν το κουτί πρέπει να κλειδωθεί.

6. Μόλις τα γρανάζια είναι στη θέση τους, ασφαλίστε το κύκλωμά σας μέσα στο κουτί. Χρησιμοποίησα ταινία, μπλε ταινία στις εικόνες, για αυτό, καθώς μου επέτρεψε να κάνω εύκολες προσαρμογές όπως απαιτείται.

7. Τέλος στολίστε το κουτί σας! Επέλεξα να χρησιμοποιήσω τα LED που αρχικά χρησιμοποιήθηκαν για να σηματοδοτήσουν την περιστροφή των γραναζιών ως μέρος της διακόσμησης για την αριστερή πλευρά του κουτιού. Το καλύτερο μέρος αυτού του έργου είναι ότι η απλή ιδέα σας επιτρέπει να προσαρμόσετε αυτό το έργο για τις δικές σας ανάγκες. Τα επόμενα τρία βήματα δείχνουν πώς στόλισα αυτό το κουτί.

8. Εκτυπώστε μια ποικιλία από διαφορετικά γρανάζια. Στη συνέχεια, βάψτε με σπρέι το κουτί και τα γρανάζια για να ταιριάξετε σε οποιοδήποτε θέμα στοχεύετε. Χρησιμοποίησα μερικά γρανάζια ως στένσιλ για να προσθέσω σχέδια στις πλευρές ή να τα κολλήσω για υφή δείτε τις εικόνες που επισυνάπτονται για λεπτομέρειες.

9. Για τους λαμπτήρες στο πλάι χρησιμοποίησα λαμπτήρες μπρελόκ που μπορούσα να ξεβιδώσω και να βγάλω τα LED. Από εκεί θα μπορούσα να κάνω δύο τρύπες στο πλάι του κουτιού για να περάσω τις λυχνίες LED που είχα συνδέσει με το κύκλωμα στους λαμπτήρες στην κόλλα που είχα στο εξωτερικό του κουτιού.

10. Μόλις τελειώσετε, βεβαιωθείτε ότι υπάρχει ακόμα αρκετός χώρος για να βάλετε ένα αντικείμενο στο κουτί σας. Επέλεξα να κρύψω το εσωτερικό κύκλωμα με τσόχα για να μην κολλήσει τίποτα.

Διασκεδάστε διακοσμώντας το κουτί όπως θέλετε, αυτό είναι το καλύτερο μέρος της εφεύρεσης! Happy Making!

Βήμα 3: Κωδικός

Ξεκινώντας

Το συνημμένο αρχείο.ino είναι ο κωδικός προγράμματος για το GOB. Για να το εκτελέσετε σωστά στο arduino σας, θα χρειαστεί επίσης να εγκαταστήσετε τις δύο βιβλιοθήκες που είναι επίσης προσαρτημένες στο φάκελο βιβλιοθηκών arduino. Το πρόγραμμα είναι καλά σχολιασμένο, αλλά υπάρχει επίσης μια περιγραφή που παρέχεται παρακάτω για περαιτέρω διευκρινίσεις. Αυτοί οι κωδικοί απαιτούν μια βασική κατανόηση του προγραμματισμού arduino.

Επισκόπηση/Περιγραφή

1. Βιβλιοθήκες

Υπάρχουν τρεις βιβλιοθήκες που χρησιμοποιούνται σε αυτό το πρόγραμμα SPI, MFRC522 και η Βιβλιοθήκη Stepper. Δεδομένου ότι το SPI είναι μια προεπιλεγμένη βιβλιοθήκη arduino, δεν χρειάζεται να το εγκαταστήσετε στο φάκελο βιβλιοθηκών arduino. Το SPI σημαίνει Serial Peripheral Interface και είναι ένα σειριακό πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιεί το arduino για να μιλήσει στον αισθητήρα RFID. Με αυτήν τη βιβλιοθήκη χρησιμοποιούμε τη βιβλιοθήκη MFRC522 για να διαβάσουμε τα δεδομένα από τον αισθητήρα RFID. Αυτή η βιβλιοθήκη είναι συγκεκριμένη για τον αισθητήρα και μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε τις πληροφορίες που "διαβάζει" ο αισθητήρας από τα πλήκτρα RFID που χρησιμοποιούνται για το κλείδωμα και το ξεκλείδωμα του κουτιού. Η βιβλιοθήκη stepper κάνει ακριβώς όπως ακούγεται, βοηθά το arduino να μιλάει με το βηματικό μοτέρ.

2. Καθορισμός μεταβλητών/ εγκατάστασης

Αφού συμπεριλάβετε τις απαραίτητες βιβλιοθήκες για το απαιτούμενο υλικό, πρέπει να καθοριστούν οι ακίδες του εν λόγω υλικού. Ουσιαστικά το arduino πρέπει να γνωρίζει ποιες καρφίτσες μιλούν σε ποια κομμάτια υλικού.

3. Κύριος βρόχος

Αρχικά, οι δύο πρώτες προτάσεις εάν χρησιμοποιούνται για να βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας RFID διαβάζει ένα κλειδί RFID. Στη συνέχεια, πρέπει να αρπάξουμε τον κωδικό ή το UID του κλειδιού RFID που "διαβάζεται", αυτό συμβαίνει στο πρώτο για το βρόχο της συνάρτησης Loop (). Μόλις διαβαστεί το UID, πρέπει να ελέγξουμε αν το κλειδί θα κλειδώσει ή θα ξεκλειδώσει το πλαίσιο. Εδώ, χρησιμοποιώντας μια δήλωση if else έχω ορίσει ένα κλειδί για να κλειδώσει το κουτί και οποιοδήποτε άλλο για να ξεκλειδώσει το πλαίσιο. Για παράδειγμα, εάν το UID είναι ίσο με ένα UID που θέλω, τότε καλέστε τη λειτουργία spinRight () ή κλειδώστε το πλαίσιο, καλέστε τη λειτουργία spinLeft () και ξεκλειδώστε το πλαίσιο.

4. Λειτουργίες περιστροφής

Οι λειτουργίες spinLeft () και spinRight () χρησιμοποιούνται για την περιστροφή του βηματικού κινητήρα αριστερά ή δεξιά. Το βασικό εδώ είναι ότι για να αντιστραφούν οι κατευθύνσεις του βηματικού κινητήρα, οι ακίδες του βηματικού κινητήρα αντιστρέφονται.