Hệ thống chiếu sáng đường đi bộ thông minh - Đội thủy thủ mặt trăng: 12 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Chào! Đây là Grace Rhee, Srijesh Konakanchi, và Juan Landi, và chúng ta cùng là Đội Thủy thủ Mặt trăng! Hôm nay chúng tôi sẽ mang đến cho bạn một dự án DIY gồm hai phần mà bạn có thể thực hiện ngay tại chính ngôi nhà của mình. Hệ thống chiếu sáng lối đi thông minh cuối cùng của chúng tôi bao gồm cảm biến siêu âm, Cảm biến chuyển động PIR, Bộ chuyển đổi ánh sáng sang tần số, màn hình OLED, Máy đọc / ghi thẻ SD, Bộ thu / nhận từ xa IR, Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ, và một điện trở quang, ba trong số đó có thể được kiểm tra trong mô hình môi trường của chúng tôi.

Hệ thống chiếu sáng trên lối đi này là một nguyên mẫu được thiết kế để giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng thông qua các phương pháp che chắn sáng tạo (theo hình trăng lưỡi liềm, để vinh danh tên nhóm của chúng tôi), thu thập nhiều loại dữ liệu khác nhau và ghi lại, đồng thời mang tính thẩm mỹ cho người xem. Chúng tôi chúc bạn may mắn nhất với dự án này, và có nhiều niềm vui!

Yêu quý, Team Sailor Moon

Quân nhu

• Đối với mô hình môi trường:

  • Nhiều tấm xốp
  • Giấy thủ công
  • Arduino Mega 2560 R3
  • Tấn dây
  • Màn hình OLED
  • Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
  • Bộ thu / điều khiển từ xa IR
  • Điện trở quang
  • Breadboard
  • Dao Exacto
  • Cái thước kẻ
  • Popsicle Sticks
  • Dowel Rods

• Đối với mô hình cuối cùng:

  • Arduino Mega 2560
  • máy in 3D
  • Máy tính / Máy tính xách tay
  • Băng keo hai mặt
  • Súng bắn keo nóng
  • Đầu đọc / Máy ghi thẻ SD
  • Màn hình OLED
  • Half Breadboard và Mini Breadboard
  • Một vài đèn LED màu vàng
  • Dây nam x dây nữ và dây nam x dây nam
  • Bộ rút dây và dây tùy chỉnh (không cần thiết)

  • Cảm biến:

    • PIR
    • Bộ thu và điều khiển từ xa hồng ngoại
    • Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
    • Điện trở quang
    • Bộ chuyển đổi ánh sáng sang tần số
    • Cảm biến độ ẩm / nhiệt độ

Đảm bảo tải xuống tệp.zip tại liên kết này:

drive.google.com/file/d/1yRjkAYLwCxfwWWB7z…

Bước 1: Dự án phụ tùy chọn: Mô hình môi trường

Bây giờ, giả sử bạn muốn kiểm tra khả năng của hệ thống chiếu sáng đường đi bộ của chúng tôi, nhưng bạn muốn biết những gì bạn đang sử dụng trước khi bắt đầu. Vâng, một lựa chọn dễ dàng là tạo mô hình môi trường của chúng tôi, mô hình này hiển thị một số tính năng được chọn của nguyên mẫu của chúng tôi để giới thiệu cách đèn có thể hoạt động trong thế giới thực.

Để bắt đầu, hãy tham khảo danh sách cung cấp trong phần giới thiệu của chúng tôi và sắp xếp các tài liệu sao cho có thể dễ dàng tiếp cận tất cả chúng.

Nhà ở:

Cắt tấm xốp thành hai hình vuông có kích thước 17 x 17 cm và hai hình vuông nữa có cùng kích thước, ngoại trừ hình tam giác ở trên cùng để tạo hình ngôi nhà. Keo nóng tất cả những thứ này lại với nhau. Điều này sẽ tạo ra một ngôi nhà mô hình để chứa tất cả các thiết bị điện tử của bạn và tránh cho chúng khuất tầm nhìn. Cắt một hình vuông ở cạnh một trong các hình vuông để cho cáp Arduino đi qua.

Bây giờ, cắt hai tấm bìa xốp thành các hình chữ nhật 51 x 44 cm. Những thứ này sẽ tạo thành cơ sở cho dự án của bạn. Định vị ngôi nhà sao cho nó cách 17 cm so với cạnh ngắn hơn và tạo một lối đi dẫn đến cửa. Điều này sẽ giúp bạn mô phỏng một người nào đó đi lên nhà sau này. Không dán keo ngôi nhà được nêu ra.

Lối đi và đèn:

Cắt một lối đi dài 17 cm từ giấy xây dựng và dán nó xuống, bắt đầu từ cạnh ngắn hơn (44 cm). Điều này sẽ giúp bạn định vị mọi thứ.

Đối với đèn, hãy cắt hai dải giấy từ một dải dày 2,5 cm (hoặc một inch). Chúng phải có chiều dài 3 cm và 2 cm (dày 1,25 và 0,75 in.).

Lấy cái dài hơn và chia nó thành phần năm (mỗi phần 0,25 in) như trong hình. Gấp dọc theo các đường này và dán phần chồng lên nhau. Bây giờ nó sẽ trông giống như một lăng kính hình chữ nhật, như được minh họa trong hình tiếp theo.

Sau khi keo khô, hãy đánh dấu một điểm 0,25 inch tính từ trên xuống và chỉ cắt bên đó. Điều này sẽ đảm bảo đèn LED có thể chiếu xuyên qua. Bây giờ, lấy dải giấy thứ hai và đánh dấu một đường cong như trong hình để cắt ra. Quấn đầu còn lại xung quanh ba mặt của cột đèn không có vết cắt và bịt phần trên của lỗ ra, đảm bảo rằng nó che hoàn toàn lỗ. Các nếp gấp bạn còn lại sẽ giống như những nếp nhăn được đánh dấu trong hình.

Keo tất cả những thứ này xuống, và mày mò với nó cho đến khi bạn thích nó! Lặp lại nhiều lần nếu bạn cần.

Bước 2: Mô hình môi trường: Đặt mạch cùng nhau

Bản thân mạch khá đơn giản, nhưng hãy cẩn thận về việc lắp đặt dây chính xác. Sau khi kết nối mọi thứ với breadboard và arduino, hãy khoét hai lỗ trên đế của dự án. Luồn dây LED qua một lỗ và cảm biến OLED và Ultrasonic qua lỗ kia.

Đối với đèn LED, hãy cắt ra nhiều khe vuông nếu bạn cần và chọc các đèn LED qua chúng. Cố định nó bằng băng keo và luồn các đỉnh đèn lên trên nó. Chúng tôi quyết định che giấu cảm biến siêu âm bằng một đế kem, nhưng hãy thoải mái sáng tạo! Chỉ cần đảm bảo đặt nó ở vị trí bắt đầu của lối đi, không có bất kỳ vật dụng nào cản trở nó. Đối với màn hình OLED, hãy đặt nó ở nơi có thể dễ dàng nhìn thấy. Chúng tôi định vị nó ở cơ sở của dự án. Máy thu hồng ngoại và điện trở quang được đặt bên các cửa sổ mà chúng tôi cắt ra khỏi nhà.

Bước 3: Mô hình môi trường: Khắc phục sự cố và mã

Sau khi bạn hoàn thành việc xây dựng điện, hãy tải lên mã được đính kèm và chạy nó. Hy vọng rằng nó sẽ hoạt động, nhưng nếu nó không, hãy khắc phục sự cố! Khi mọi thứ đã hoạt động, hãy tiến hành cắt các thanh chốt bạn có thành 3 cm. và dán nó vào bốn cạnh của đế. Đây là bước cuối cùng, vì vậy hãy đảm bảo mọi thứ được hoàn thiện trước khi bạn thực hiện.

Xin chúc mừng! Bạn đã hoàn thành các khía cạnh kỹ thuật của bản dựng này! Bây giờ tất cả những gì bạn cần làm là chơi nhạc theo sở thích của bạn. Chúng tôi hy vọng bạn thích mô hình mini này:)

Bước 4: Mô hình cuối cùng: Tạo mạch

Bước 5: Mô hình cuối cùng: Tải mã lên mạch

Sau khi cài đặt tệp.zip từ liên kết google drive ở trên, bạn sẽ có thể tìm thấy thư mục mã hóa. Trong đó, bạn có mã cho cả bản dựng môi trường cũng như đơn vị thực tế.

Mở tệp bạn muốn tải lên, sau đó chỉ cần nhấn nút tải lên trên Arduino IDE. Đảm bảo rằng các dây cáp được đặt đúng cách và bạn sẽ có thể chạy chương trình thành công.

Tất cả các mã đều được nhận xét, vì vậy hãy thoải mái xem xét cách tất cả mã hoạt động cùng nhau. Bạn cũng có thể xem sơ đồ về cách màn hình OLED được mã hóa để sử dụng hệ thống trạng thái số để hiển thị văn bản mà bạn nhìn thấy.

Điều khiển đèn LED sử dụng câu lệnh if để thay đổi độ sáng của đèn LED tùy thuộc vào tình huống mà đèn LED đang ở trong đó.

Bước 6: Mô hình cuối cùng: Trợ giúp khắc phục sự cố

Bạn có thể gặp nhiều vấn đề trong khi xây dựng bất kỳ cấu trúc Arduino nào. Nếu bạn gặp phải bất kỳ sự cố nào, nhiều khả năng đó là sự cố điện, vì đó là nơi có rất nhiều lỗi của chúng tôi. Chúng tôi sẽ liệt kê một số sự cố phổ biến mà chúng tôi gặp phải để giúp bạn phát hiện chúng một cách nhanh chóng.

• Dữ liệu không được đọc:

  Kiểm tra kỹ để đảm bảo rằng tất cả các chân cắm đã được đặt chính xác từ chân này sang chân kia trên cả breadboard và Arduino Mega

• Mã không tải lên:

  Nếu bạn có một cổng bận hoặc chỉ là lỗi tải lên, thì thường nhất là không phải, đã xảy ra đoản mạch. Điều này có nghĩa là một trong các chân nối đất (GND) hoặc điện áp (VCC) của bạn không được đặt đúng cách, gây ra đoản mạch gây cản trở quá trình tải lên

• Tải lên mã, nhưng không làm bất cứ điều gì:

  Trong mã, điều đầu tiên mà nó kiểm tra là thẻ SD có được phát hiện hay không, vì vậy nếu nó không được phát hiện, thì chương trình thậm chí sẽ không thoát khỏi thiết lập. Trong trường hợp này, hãy kiểm tra xem tất cả các chân thẻ SD đã được đặt chính xác và các chân nguồn cũng đúng chưa

Nếu bạn vẫn không thể làm việc đó, hãy kéo Serial Monitor trên Arduino IDE lên và chuyển tỷ lệ BAUD để tương ứng với những gì nó nói trong mã. Từ đó, bạn có thể thêm một số Serial.println (dữ liệu); để kiểm tra xem chương trình dừng ở đâu hoặc chương trình có đang nhận các giá trị từ cảm biến hay không.

Bước 7: Mô hình cuối cùng: Tệp.stl in 3D

Hãy chắc chắn rằng giường của bạn bằng phẳng. Đây là những bản in 3D rất dài và chúng tôi rất ghét việc chúng có thể xảy ra sai sót ở bất kỳ đâu. Hầu hết nó cũng không cần hỗ trợ. Tôi đã in nó ra với tốc độ 0,28 để có tốc độ cao hơn, nhưng 0,16 và bất kỳ thứ gì ở giữa cũng hoàn toàn ổn nếu bạn muốn chi tiết hơn. Những bản in này đối với tôi mất khoảng 20 giờ và tôi đã đặt chúng ở mức 250% trên Ender-3 của mình.

Bước 8: Mô hình cuối cùng: Gắn mạch vào nội thất

Chúng tôi chỉ sử dụng miếng dính ở mặt sau của breadboard và gắn nó trực tiếp vào mặt sau của vỏ. Nó sẽ rất khó lắp bên trong, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng hệ thống cáp tùy chỉnh vì nó làm cho nó dễ dàng hơn, nhưng trong trường hợp của chúng tôi, bạn có thể thấy nó hơi quá chặt. Ngoài ra, ở phía dưới, vui lòng đặt mô-đun cấp nguồn cùng với pin bên trong vỏ. Trong hình ảnh này, chúng tôi đã lấy nó ra để có thể xem nội dung bên trong hộp dễ dàng hơn. Ngoài ra, nếu bạn không sử dụng dây cáp tùy chỉnh, hãy sử dụng dây buộc hoặc dây buộc tóc để quấn dây cáp, đó là một công việc rất tẻ nhạt, nhưng nó sẽ làm cho bên trong trông đẹp hơn và rộng rãi hơn để bạn làm việc.

Bước 9: Mô hình cuối cùng: Close Up Light Fixture

Chúng tôi tạm thời đóng nó lại bằng một số băng dính, nhưng chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng keo nóng hoặc dụng cụ cố định nam châm. Lý do của việc chúng tôi sử dụng băng dính không đúng mục đích, chúng tôi cần thực hiện bất kỳ sự cố điện nào. Điều này đã xảy ra với chúng tôi, nhưng bằng cách sử dụng phương pháp này, chúng tôi đã nhanh chóng khắc phục được giải pháp. Chúng tôi không khuyên bạn nên dán băng dính cho dự án cuối cùng, nhưng cho đến khi bạn hoàn toàn tự tin, đừng làm cho bảng điều khiển bên được dán cố định, nếu không việc khắc phục sự cố trở nên vô cùng khó khăn.

Bước 10: Mô hình cuối cùng: Cố định Lưỡi liềm và Gắn nó

Chúng tôi đã khoan những lỗ có kích thước vừa phải trên các cạnh của vỏ và hình lưỡi liềm để dây đi qua. Ngoài ra, chúng tôi đã khoan các lỗ theo hình lưỡi liềm cho các đèn LED. Chúng tôi đã khoan 9 lỗ nhưng chỉ sử dụng 4 trong số các lỗ đó vì đèn LED đủ sáng với nhau. Ngoài ra, chúng tôi dán nóng hình lưỡi liềm vào hộp và dán nó vào đó. Lưỡi liềm của chúng tôi có 5 lỗ chính mà chúng tôi đã sử dụng, 4 lỗ dành cho đèn LED và một lỗ để gắn vào bo mạch chủ. Khi hệ thống dây điện của bạn đã hoàn tất, hãy nhớ cố định nó trên rãnh trên cùng cho hình lưỡi liềm.

Bước 11: Mô hình cuối cùng: Thử nghiệm và thu thập dữ liệu

Đây là đồ thị của hai quang trở trong suốt đêm. Đường màu xanh lam là điện trở quang không có gì kết nối. Nó là một điện trở trần. Nhưng đường màu đỏ thấp hơn, và đó là bởi vì nó là một điện trở quang mạch nhanh và nó có một hình trụ màu đen để chỉ về một hướng. Điều đó sẽ cung cấp cho chúng tôi các bài đọc chính xác hơn và lấy ánh sáng từ bất kỳ hướng nào khác. Để tự làm điều này, bạn có thể lấy thẻ sd và mở bảng excel. Từ đó, chọn thời gian và bất kỳ (các) cột nào khác mà bạn muốn. Rất dễ dàng để vẽ biểu đồ và thay đổi những gì bạn muốn thấy từ nó. Hy vọng rằng, khi tình trạng ô nhiễm ánh sáng trở nên tốt hơn, chúng ta có thể nhìn thấy đêm tối hơn và các giá trị thấp hơn!

Bước 12: Kết luận và Cảm ơn

Và… đó là từ Team Sailor Moon!

Chúng tôi hy vọng rằng bạn có thể hoàn thành những gì bạn muốn làm và hy vọng rằng bạn thích nó đủ để xem xét triển khai nguyên mẫu của chúng tôi trong chính ngôi nhà của bạn;)

Nhưng chúng tôi không thể đến đây một mình - chúng tôi muốn cung cấp tín dụng khi tín dụng đến hạn.

Trước hết, gửi đến người cố vấn tuyệt vời của chúng tôi, Chúa Giêsu, người đã ở đó mọi bước trên con đường - chúng tôi rất biết ơn bạn và vì tất cả những gì bạn đã làm cho chúng tôi trong việc thiết lập chương trình tuyệt vời này.

Chúng tôi cũng muốn cảm ơn Ken, Geza, Kelly, Chris, và Cynthia vì tất cả những lần họ đã tham gia các cuộc họp và làm việc với chúng tôi, cho chúng tôi những phản hồi cần thiết giúp chúng tôi cải thiện hoặc kiến thức nền tảng về các chủ đề chúng tôi đang làm việc với.

Cảm ơn Elenco đã cung cấp cho tất cả những người tham gia hội thảo bộ mạch snap - chúng rất hữu ích trong quá trình xây dựng dự án của chúng tôi.

Và gửi đến các nhà tài trợ đã giúp chương trình này có thể thực hiện được, chúng tôi cảm ơn sự hỗ trợ của các bạn trong hội thảo này. Nếu không có bạn, điều này sẽ không thể xảy ra.

Cuối cùng, gửi đến Emily, Aanika, Anika, Sneha, Mary, Jessica, Megan, Lissette và Leilani, những người bạn tham gia của chúng tôi, cảm ơn tất cả sự hỗ trợ của bạn và vì đã tạo ra một môi trường thân thiện như vậy. Chúng tôi rất thích làm quen với bạn trong ba tuần qua và chúng ta hãy giữ liên lạc!

-Team Sailor Moon

Tái bút. Chúng tôi đã thêm một phiên bản mở rộng của video ở trên, nơi chúng tôi chia sẻ thêm về những rắc rối mà chúng tôi đã trải qua để tạo dự án này. Chúng tôi hy vọng bạn thích lan man của chúng tôi!