Πίνακας περιεχομένων:
2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57
Αυτό το διδακτικό δημιουργήθηκε για να εκπληρώσει την απαίτηση έργου του Makecourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα (www.makecourse.com).
Αυτό είναι το πλανητάριό μου που ενεργοποιείται με τον ήχο. Η βασική λειτουργία του πλανηταρίου είναι να ενεργοποιηθεί με την παρουσία ενός δυνατού ήχου, όπως ένα χτύπημα, και να αναδημιουργήσει την τροχιά της σελήνης και της γης γύρω από τον ήλιο. Αυτό είναι ένα διασκεδαστικό και απλό έργο που μπορεί εύκολα να αναδημιουργηθεί και θα κάνει ένα ωραίο διακοσμητικό και διαδραστικό κομμάτι για προβολή.
Σε αυτό το Instructable, θα εξηγήσω πώς να δημιουργήσετε ξανά αυτό το πλανητάριο συζητώντας για το σύστημα ταχυτήτων, τη γενική ρύθμιση και το σύστημα ελέγχου.
Βήμα 1: Βήμα 1: Μέρη και εργαλεία
Ανταλλακτικά
- 1 περίβλημα DC -47P DC Series Heavy Duty Electronics - 9,58 $
- Wood Doll Head από την ArtMinds®, 2,5 " - 2,49 $
- Wood Doll Head από την ArtMinds®, 2,25 " - 1,89 $
- 3/8 "Διάμετρος 6061 Αλουμίνιο Στρογγυλή ράβδος 24" Μήκος T6511 Εξωθημένη 0.375 ιντσών Dia - 7,20 $
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ
- DC 5V Stepper Motor 28BYJ-48 With ULN2003 Driver Test Module Board 4-Phase-1,79 $
- Μονάδα αισθητήρα ήχου - 1,50 $
- UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 Development Board for Arduino + USB Cable - $ 7,58
- Mini breadboard - 5,69 $
- 4-pin θηλυκό-θηλυκό καλώδιο-$ 3,84
- Breadboard Jumper Wire πακέτο 75 τεμ - 4,99 $
Εργαλεία & Αναλώσιμα
- Τρισδιάστατος εκτυπωτής
- Μεζούρα
- Ρουλεμάν 3/8"
- 5 λεπτό εποξειδικό
- Οδοντογλυφίδα ή αναδευτήρας μιας χρήσης
- Δίσκος μιας χρήσης
- Σφυρί
- Τρυπάνι
- Πριόνι τρύπας 4"
- Πριονοκορδέλα
- Επίπεδο και κυρτό αρχείο
- Ακρυλικό χρώμα & βούρτσες: σκούρο μπλε, σκούρο πράσινο, λευκό, κίτρινο
Λογισμικό
Θα χρειαστείτε είτε το Arduino IDE είτε ανεξάρτητες εκδόσεις των AVR-GCC και AVRDude
Βήμα 2: Βήμα 2: Δημιουργία συστήματος Gear
Εδώ παίζει ρόλο ο τρισδιάστατος εκτυπωτής. Θα χρειαστεί να κατεβάσετε τα συνημμένα αρχεία STL για να εκτυπώσετε 3D τα γρανάζια και μια βάση που θα συγκρατεί τα γρανάζια και τις ράβδους στη θέση τους. Ο σχεδιασμός του πλανηταρίου αποτελείται από 4 σχέσεις: Το γρανάζι κινητήρα (εργαλείο κίνησης), το γρανάζι γείωσης (κινούμενο γρανάζι), ένα μικρό κεντρικό γρανάζι και το γρανάζι Σελήνης. Το γρανάζι του μοτέρ θα συνδεθεί με το βηματικό μοτέρ και θα κινεί το γρανάζι γείωσης. Το γρανάζι της Σελήνης θα βρίσκεται πάνω από το εργαλείο της Γης και θα έχει μια ράβδο στο κέντρο του, η οποία θα περνάει από τα εργαλεία της Γης. Αυτό θα προκαλέσει την περιστροφή του γραναζιού της Σελήνης καθώς περιστρέφεται το εργαλείο της Γης. Το κεντρικό γρανάζι χρησιμοποιείται για να συγκρατεί το γρανάζι του φεγγαριού στη θέση του και θα περιστρέφεται γύρω από το κέντρο του γραναζιού. Η ράβδος για τη Σελήνη θα περνά μέσα από τα γρανάζια της Σελήνης που θα επιτρέψουν στο φεγγάρι να ταξιδέψει γύρω από τη Γη ενώ τόσο η Γη όσο και η Σελήνη ταξιδεύουν γύρω από τον Sunλιο. Για εξοικονόμηση χρόνου εκτύπωσης, χρησιμοποίησα μια γέμιση 5% στη βάση. Αυτή η χαμηλή πλήρωση έκανε επίσης τη βάση πολύ ελαφριά που ήταν ευεργετική.
Βήμα 3: Βήμα 3: Προετοιμασία
Προετοιμασία ράβδου
Μόλις εκτυπωθούν όλα, θα πρέπει να κάνουμε κάποια προετοιμασία για να ετοιμάσουμε τους πλανήτες, τις ράβδους και το περίβλημα μας για εγκατάσταση. Πρώτον, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το πριόνι για να κόψουμε τη ράβδο σε τρία μέρη. Το ένα πρέπει να είναι 5 ", το ένα είναι 3" και το τελευταίο είναι 1,5 ".
Προετοιμασία πλανήτη
Θα χρησιμοποιήσουμε τα κεφάλια κούκλας και το ρουλεμάν για να δημιουργήσουμε τη Γη, τον Sunλιο και τη Σελήνη μας. Η κεφαλή 1,5 "θα χρησιμοποιηθεί για τον Sunλιο, η κεφαλή 1,25" για τη Γη και το ρουλεμάν για τη Σελήνη. Πρώτα θέλετε να ανοίξετε τρύπες στο επίπεδο κάτω μέρος των κεφαλών της κούκλας χρησιμοποιώντας το τρυπάνι 3/8 ". Αυτό θα σας επιτρέψει να συνδέσετε τους πλανήτες στις ράβδους. Τώρα έρχεται το διασκεδαστικό κομμάτι, το βάψιμο! Ανάλογα με το χρώμα που χρησιμοποιείτε, Μπορεί να χρειαστεί να εφαρμόσετε πολλές στρώσεις για να αποκτήσετε ένα ζωντανό χρώμα, ειδικά όταν ζωγραφίζετε τον Sunλιο και τη Σελήνη. Θυμηθείτε, είναι καλύτερο να εφαρμόσετε πολλές λεπτές στρώσεις από ό, τι είναι να σκουπίσετε σε ένα πολύ παχύ παλτό. Ένα παχύ παλτό πιθανότατα θα προκαλέσει στάξιμο και χρειαστεί πολύς χρόνος για να στεγνώσει. Φροντίστε να αφήσετε κάθε λεπτή στρώση να στεγνώσει πλήρως πριν προχωρήσετε. Η Γη βάφτηκε με το χέρι. Μόλις η Σελήνη στεγνώσει εντελώς, χρησιμοποιήστε την εποξική για να την στερεώσετε στη ράβδο.
Προετοιμασία περιβλήματος
Πρέπει να κόψουμε μια τρύπα στο καπάκι του περιβλήματος για να επιτρέψουμε στις ράβδους να κινούνται ελεύθερα. Για αυτό, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε το πριόνι οπών 4 ιντσών που είναι προσαρτημένο στο τρυπάνι. Θυμηθείτε ότι η τρύπα πρέπει να μετατοπιστεί από το κέντρο για να παρέχει χώρο για το βηματικό μοτέρ και τον κινητήρα. Χρησιμοποιήστε τη βάση σας ως σημείο αναφοράς για να καθορίσετε πού κόψτε την τρύπα και βεβαιωθείτε ότι είναι στο κέντρο της με τις άκρες του περιβλήματος.
Τώρα που έχουν προετοιμαστεί οι πλανήτες, οι ράβδοι και το περίβλημα, είστε έτοιμοι να ξεκινήσετε τη συναρμολόγηση!
Βήμα 4: Βήμα 4: Κύρια συναρμολόγηση
Ξεκινήστε τοποθετώντας το βηματικό μοτέρ σας στην κατανεμημένη υποδοχή στη βάση. Βεβαιωθείτε ότι έχετε εισάγει τα καλώδια έτσι ώστε να περνούν προς τα κάτω στη βάση και να βγαίνουν από το κάτω μέρος. Στη συνέχεια τοποθετήστε το εργαλείο γείωσης στον εξωθημένο σωλήνα στη βάση. Θέλετε να τοποθετήσετε το εργαλείο γείωσης έτσι ώστε να επιπλέει ακριβώς πάνω από τη βάση και να μην τρίβεται πάνω του όταν στρίβετε. Τώρα τοποθετήστε το γρανάζι του μοτέρ στον βηματικό κινητήρα έτσι ώστε το κέντρο του γραναζιού να περνά μέσα από τον άξονα του κινητήρα. Το γρανάζι κινητήρα και το γρανάζι γείωσης πρέπει να ταιριάζουν όμορφα μεταξύ τους. Στη συνέχεια, προσθέστε το κεντρικό γρανάζι στον εξωθημένο σωλήνα. Το κεντρικό γρανάζι θα έχει πολύ σφιχτή εφαρμογή στον εξωθημένο σωλήνα και θα πρέπει να σφυρηλατηθεί στη θέση του.
Σημείωση, είναι πολύ δύσκολο να αφαιρέσετε το κεντρικό γρανάζι όταν σφυρηλατηθεί στη θέση του, οπότε βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει σωστά τα πάντα κάτω από αυτό προτού προχωρήσετε. Θέλετε επίσης να αφήσετε λίγο χώρο μεταξύ του γραναζιού και του κεντρικού γραναζιού, έτσι ώστε να μην παρεμβαίνουν μεταξύ τους.
Είστε τώρα έτοιμοι να προσθέσετε τις ράβδους σας. Η ράβδος Sunλιου θα μπει στον εξωθημένο σωλήνα στη βάση και η ράβδος γης θα περάσει από τρύπα στο εργαλείο της Γης. Και πάλι, βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει τρίψιμο μεταξύ των παράλληλων τμημάτων. Το γρανάζι της Σελήνης τοποθετείται στη συνέχεια γύρω από τη ράβδο της Γης, πάνω από το εργαλείο της Γης. Η ράβδος Σελήνης θα μπει στη δευτερεύουσα τρύπα στο γρανάζι της Σελήνης. Συμπληρώστε τις ράβδους σας με τους αντίστοιχους πλανήτες τους και είστε έτοιμοι να προχωρήσετε στο σχηματικό κύκλωμα.
Βήμα 5: Βήμα 5: Σχηματικό κύκλωμα
Τα κύρια μέρη του σχήματος είναι ο μικροελεγκτής, η τροφοδοσία, ο βηματικός κινητήρας και ο πίνακας οδηγού και ο αισθητήρας ήχου.
Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος
Η τροφοδοσία παρέχεται από μια μπαταρία 9V που συνδέεται με τον μικροελεγκτή.
Stepper Motor & Drive Board
Ο βηματικός κινητήρας συνδέεται με τις ακίδες 8, 9, 10 και 11 του μικροελεγκτή. Αυτές οι ακίδες χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση των πηνίων 1-4 του βηματικού κινητήρα. Ορίζονται ως έξοδοι στο σκίτσο.
Αισθητήρας ήχου
Ο αισθητήρας ήχου είναι προσαρτημένος στο pin 4 του μικροελεγκτή. Ορίζεται ως είσοδος στο σκίτσο.
Βήμα 6: Βήμα 6: Το σκίτσο Arduino
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ακίδες 8 -11 συνδέονται με την πλακέτα κίνησης (ασπίδα) και θα ενεργοποιήσουν τα πηνία 1-4 του βηματικού κινητήρα. Ο αισθητήρας ήχου είναι συνδεδεμένος με τον πείρο 4. Έχω ορίσει χρόνο καθυστέρησης 8 ms για απόδοση αξιόπιστου ρυθμού στροφής από το βηματικό μοτέρ. Στη ρύθμιση, έχω ορίσει τις ακίδες του κινητήρα ως εξόδους και τον πείρο του αισθητήρα ήχου ως είσοδο. Ο αισθητήρας ήχου διαβάζεται στον κύριο βρόχο από έναν αισθητήρα ονομάτων μεταβλητής κατάστασης. Όταν εντοπιστεί θόρυβος, ο αισθητήρας κατάστασης θα ρυθμιστεί στο 1. Αυτό θα αρχίσει να στρέφει τον κινητήρα προς τα εμπρός για 300 βήματα. Ο βρόχος while χρησιμοποιείται για να μετρήσει τα βήματα. Εάν εντοπιστεί νέος ήχος, η καταμέτρηση θα επανεκκινήσει προκαλώντας τον κινητήρα να γυρίσει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Εάν δεν ανιχνευθεί ήχος, ο κινητήρας θα σταματήσει να περιστρέφεται μετά από 300 βήματα. Παρακαλούμε δείτε το συνημμένο βίντεο για περισσότερες πληροφορίες.
Σημείωση: Μπορείτε να ορίσετε οποιονδήποτε αριθμό βημάτων για να γυρίσει ο κινητήρας. Διαπίστωσα ότι 300 βήματα αποδίδουν περίπου 30 δευτερόλεπτα κίνησης. Μη διστάσετε να αυξήσετε τον αριθμό βημάτων εάν θέλετε το πλανητάριο να λειτουργεί για μεγαλύτερο ή μικρότερο χρονικό διάστημα.
Βήμα 7: Βήμα 7: Συναρμολόγηση περιβλήματος
Το μόνο που απομένει τώρα είναι να τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα στο περίβλημα. Διαπίστωσα ότι αυτό επιτεύχθηκε πιο εύκολα και αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας λωρίδες velcro. Πρώτη γραμμή στο κάτω μέρος του περιβλήματος με το άγκιστρο (τραχιά πλευρά). Επόμενη γραμμή στο κάτω μέρος του breadboard, του μικροελεγκτή, του αισθητήρα ήχου, του κινητήρα, του κινητήρα και της μπαταρίας με το βρόχο (μαλακή πλευρά). Προσθέστε ένα βρόχο στο πάνω μέρος του breadboard για να κρατήσετε τον κινητήρα στη θέση του. Μπορείτε τώρα να τοποθετήσετε με ασφάλεια κάθε υπόλοιπο εξάρτημα στο περίβλημα. Για να στερεώσετε τη βάση, κόψτε πρώτα δύο κομμάτια του βρόχου που είναι ελαφρώς μεγαλύτερα σε μήκος και πλάτος από τις μακριές πλευρές της βάσης. Συνδέστε κάθε λωρίδα στη μακρά πλευρά του περιβλήματος τοποθετημένη με τρόπο που θα επιτρέπει στο στερεωτικό γρανάζι να είναι πλήρως κλεισμένο και το εργαλείο γείωσης να ταιριάζει όμορφα μέσα στην τρύπα που κόπηκε από το καπάκι του περιβλήματος. Τα δικά μου τοποθετήθηκαν περίπου 1 από την κορυφή του περιβλήματος. Στη συνέχεια, συνδέστε δύο αγκίστρια που ταιριάζουν στις μακριές πλευρές της βάσης. Τώρα μπορείτε να συνδέσετε τη βάση σας στο περίβλημα. Επέλεξα να ανυψώσω τη βάση με αυτόν τον τρόπο για να δώσω χώρο για κύκλωμα από κάτω.
Το πλανητάριό σας είναι πλέον πλήρως συναρμολογημένο και έτοιμο για χρήση! Βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία σας είναι συνδεδεμένη με τον μικροελεγκτή, εφαρμόστε τις βίδες στο περίβλημα και αφήστε ωραίο δυνατό θόρυβο. Θα πρέπει να δείτε το πλανητάριό σας να αρχίζει να κινείται.
Σημείωση: για καλύτερη ανίχνευση ήχου, συνδέστε τον αισθητήρα ήχου σας σε ένα από τα τοιχώματα του περιβλήματος κοντά στο κόψιμο του καπακιού.
Βήμα 8: Τελικές παρατηρήσεις
Παρόλο που αυτό ήταν ένα απλό έργο, η γνώση που απέκτησα από αυτό είναι ανεκτίμητη. Έχω μάθει τα πάντα για τρισδιάστατη μοντελοποίηση, κωδικοποίηση μικροελεγκτών, επεξεργασία βίντεο, σχεδιασμό έργου και πολλά άλλα. Έχω κερδίσει επίσης πολύ περισσότερο σεβασμό για τους σχεδιαστές προϊόντων επειδή υπάρχει πολλή σκέψη και προσπάθεια που απαιτούνται για να σχεδιάσουν κάτι και να ζωντανέψουν αυτά τα σχέδια. Πολλή δοκιμή και σφάλμα και πολλή επίλυση προβλημάτων. Funταν διασκεδαστικό να συμμετέχω στη διαδικασία.
Ελπίζω να σας άρεσε αυτό το διδακτικό!