Cung thiên văn được kích hoạt bằng âm thanh: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Tài liệu hướng dẫn này được tạo ra để đáp ứng yêu cầu dự án của Makecourse tại Đại học Nam Florida (www.makecourse.com).

Đây là hành tinh được kích hoạt bằng âm thanh của tôi. Chức năng cơ bản của cung thiên văn là kích hoạt khi có âm thanh lớn, chẳng hạn như tiếng vỗ tay, và tái tạo quỹ đạo của mặt trăng và Trái đất xung quanh mặt trời. Đây là một dự án vui nhộn và đơn giản, có thể dễ dàng tạo lại và sẽ trở thành một tác phẩm trang trí và tương tác đẹp để hiển thị.

Trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ giải thích cách tạo lại cung thiên văn này bằng cách thảo luận về hệ thống bánh răng, thiết lập chung và hệ thống điều khiển.

Bước 1: Bước 1: Các bộ phận và công cụ

Các bộ phận

• 1 Vỏ bọc thiết bị điện tử hạng nặng DC-47P Dòng DC - $ 9,58
• Wood Doll Head của ArtMinds®, 2,5 "- $ 2,49
• Wood Doll Head của ArtMinds®, 2,25 "- $ 1,89
• 3/8 "Đường kính 6061 Thanh nhôm tròn 24" Chiều dài T6511 Đùn 0,375 inch Đường kính - $ 7,20

Thiết bị điện tử

• Động cơ bước DC 5V 28BYJ-48 với Bảng mạch mô-đun kiểm tra trình điều khiển ULN2003 4 pha - $ 1,79
• Mô-đun cảm biến âm thanh - $ 1,50
• Bảng phát triển UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 cho Arduino + Cáp USB - $ 7,58
• Breadboard mini - $ 5,69
• Cáp 4 chân Female-Female - $ 3,84
• Breadboard Jumper Wire 75 cái gói - $ 4,99

Công cụ & Nguồn cung cấp

• máy in 3D
• Thước dây cuốn
• Vòng bi 3/8"
• 5 phút Epoxy
• Tăm hoặc Máy khuấy dùng một lần
• Khay dùng một lần
• cây búa
• Máy khoan
• 4 "Lỗ cưa
• Cưa
• Tệp tay phẳng và cong
• Sơn & Chổi acrylic: xanh lam đậm, xanh lá cây đậm, trắng, vàng

Phần mềm

Bạn sẽ cần Arduino IDE hoặc các phiên bản độc lập của AVR-GCC và AVRDude

Bước 2: Bước 2: Tạo hệ thống bánh răng

Đây là nơi mà máy in 3D phát huy tác dụng. Bạn sẽ cần tải xuống các tệp STL đính kèm để in 3D các bánh răng và một cơ sở sẽ giữ các bánh răng và thanh ở đúng vị trí. Thiết kế cung hành tinh bao gồm 4 bánh răng: Bánh răng động cơ (bánh răng dẫn động), bánh răng Trái đất (bánh răng dẫn động), một bánh răng trung tâm nhỏ và bánh răng Mặt trăng. Bánh răng Động cơ sẽ được gắn vào động cơ bước và sẽ dẫn động bánh răng Trái đất. Bánh răng Mặt trăng sẽ nằm trên bánh răng Trái đất và sẽ có một thanh ở tâm của nó sẽ đi qua bánh răng Trái đất. Điều này sẽ làm cho bánh răng Mặt trăng quay khi bánh răng Trái đất quay. Bánh răng trung tâm được sử dụng để giữ bánh răng Mặt trăng tại chỗ và sẽ đi quanh tâm bánh răng Trái đất. Thanh cho Mặt trăng sẽ chạy qua bánh răng Mặt trăng, cho phép Mặt trăng đi quanh Trái đất trong khi cả Trái đất và Mặt trăng đều di chuyển quanh Mặt trời. Để tiết kiệm thời gian in, tôi đã sử dụng mực in 5% trên đế. Lượng mực thấp này cũng làm cho cơ sở rất nhẹ, điều này có lợi.

Bước 3: Bước 3: Công việc chuẩn bị

Chuẩn bị que

Khi mọi thứ đã được in xong, chúng ta sẽ phải thực hiện một số công việc chuẩn bị để chuẩn bị cho các hành tinh, thanh và vỏ bọc của chúng ta sẵn sàng lắp đặt. Đầu tiên, chúng ta sẽ cần sử dụng cưa vòng để cắt que thành ba phần. Một phải là 5 ", một là 3" và cuối cùng là 1,5 ".

Chuẩn bị hành tinh

Chúng tôi sẽ sử dụng đầu búp bê và ổ bi để tạo ra Trái đất, Mặt trời và Mặt trăng của chúng ta. Đầu 1,5 "sẽ được sử dụng cho Mặt trời, đầu 1,25" cho Trái đất và ổ bi cho Mặt trăng. Đầu tiên, bạn muốn khoan lỗ vào đáy phẳng của đầu búp bê bằng cách sử dụng mũi khoan 3/8 ". Điều này sẽ cho phép bạn gắn các hành tinh vào các thanh. Bây giờ đến phần thú vị, vẽ! Tùy thuộc vào màu sơn bạn sử dụng, bạn có thể cần phải phủ nhiều lớp để có màu sắc rực rỡ, đặc biệt là khi vẽ Mặt trời và Mặt trăng. Hãy nhớ rằng tốt hơn hết bạn nên thoa nhiều lớp mỏng hơn là phủ lên một lớp quá dày. Một lớp dày sẽ có thể gây ra nhỏ giọt và sẽ mất nhiều thời gian để khô. Nhớ để từng lớp sơn mỏng khô hoàn toàn trước khi tiếp tục. Trái đất được sơn tự do. Khi Mặt trăng đã khô hoàn toàn, Sử dụng epoxy để gắn nó vào que.

Chuẩn bị bao vây

Chúng ta cần khoét một lỗ trên nắp của hộp để cho phép các thanh di chuyển tự do. Đối với điều này, bạn sẽ cần sử dụng cưa lỗ 4 gắn vào máy khoan. Hãy nhớ rằng lỗ cần được bù lại từ tâm để tạo chỗ cho động cơ bước và thiết bị động cơ. Hãy sử dụng cơ sở của bạn làm tài liệu tham khảo để xác định vị trí cắt lỗ và đảm bảo rằng nó nằm ở tâm với các cạnh của vỏ bọc.

Bây giờ các hành tinh, thanh và vỏ bọc của bạn đã được chuẩn bị sẵn sàng, bạn đã sẵn sàng để bắt đầu lắp ráp!

Bước 4: Bước 4: Lắp ráp chính

Bắt đầu bằng cách đặt động cơ bước của bạn vào rãnh được phân bổ trong đế. Đảm bảo quấn dây sao cho chúng chạy dọc qua đế và ra dưới đáy. Tiếp theo, đặt bánh răng Trái đất lên ống đùn trên đế. Bạn muốn đặt bánh răng Trái đất sao cho nó nổi ngay trên đế và không cọ vào nó khi quay. Bây giờ đặt bánh răng Động cơ lên động cơ bước sao cho tâm của bánh răng chạy qua trục của động cơ. Bánh răng Động cơ và bánh răng Trái đất phải ăn khớp với nhau một cách độc đáo. Tiếp theo, thêm bánh răng Trung tâm vào ống đùn. Bánh răng trung tâm sẽ có độ khít rất chặt trên ống đùn và sẽ cần được đóng vào vị trí.

Lưu ý, rất khó tháo bánh răng trung tâm sau khi nó được đóng vào vị trí, vì vậy hãy đảm bảo rằng bạn đã định vị đầy đủ mọi thứ bên dưới nó trước khi tiếp tục. Bạn cũng muốn để lại một khoảng trống nhỏ giữa bánh răng Trái đất và bánh răng trung tâm để chúng không gây nhiễu lẫn nhau.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để thêm các que của mình. Thanh Mặt trời sẽ đi vào ống đùn trên đế và thanh Trái đất sẽ đi qua lỗ trên bánh răng Trái đất. Một lần nữa, hãy đảm bảo rằng không có sự cọ xát giữa các bộ phận song song. Bánh răng Mặt trăng sau đó được đặt xung quanh thanh Trái đất, trên đầu bánh răng Trái đất. Mặt trăng thanh sẽ đi vào lỗ thứ cấp trên bánh răng Mặt trăng. Đặt trên các thanh của bạn với các hành tinh tương ứng của chúng và bạn đã sẵn sàng chuyển sang sơ đồ mạch.

Bước 5: Bước 5: Sơ đồ mạch

Các bộ phận chính của sơ đồ là bộ vi điều khiển, bộ nguồn, động cơ bước và bảng điều khiển, và cảm biến âm thanh.

Nguồn cấp

Nguồn được cung cấp bởi pin 9V gắn vào bộ vi điều khiển.

Động cơ bước & Bảng truyền động

Động cơ bước được kết nối với các chân 8, 9, 10 và 11 trên vi điều khiển. Các chân này được sử dụng để kích hoạt các cuộn dây 1-4 của động cơ bước. Chúng được định nghĩa là đầu ra trong bản phác thảo.

Cảm biến âm thanh

Cảm biến âm thanh được gắn vào chân 4 trên vi điều khiển. Nó được định nghĩa như một đầu vào trong bản phác thảo.

Bước 6: Bước 6: Phác thảo Arduino

Như đã đề cập trước đó, chân 8 -11 được kết nối với bảng điều khiển (lá chắn) và sẽ kích hoạt các cuộn dây 1-4 của động cơ bước. Cảm biến âm thanh được kết nối với chân 4. Tôi đã xác định thời gian trễ là 8 ms để mang lại tốc độ quay đáng tin cậy bởi động cơ bước. Trong phần thiết lập, tôi đã xác định các chân động cơ là đầu ra và chân cảm biến âm thanh là đầu vào. Cảm biến âm thanh được đọc trong vòng lặp chính bởi một biến trạng thái tên statusSensor. Khi phát hiện ra tiếng ồn, cảm biến trạng thái sẽ được đặt thành 1. Điều này sẽ bắt đầu quay động cơ về phía trước trong 300 bước. Vòng lặp while được sử dụng để đếm số bước. Nếu một âm thanh mới được phát hiện, bộ đếm sẽ khởi động lại khiến động cơ quay trong một khoảng thời gian dài hơn. Nếu không phát hiện thấy âm thanh, động cơ sẽ ngừng quay sau 300 bước. Vui lòng xem video đính kèm để biết thêm thông tin.

Lưu ý: Bạn có thể đặt bất kỳ số bước nào để động cơ quay. Tôi thấy rằng 300 bước mang lại khoảng 30 giây chuyển động. Hãy thoải mái thay đổi số bước nếu bạn muốn cung thiên văn chạy trong một khoảng thời gian dài hơn hoặc ngắn hơn.

Bước 7: Bước 7: Lắp ráp bao vây

Tất cả những gì còn lại bây giờ là đặt tất cả các thành phần vào trong bao vây. Tôi thấy rằng điều này được thực hiện dễ dàng và hiệu quả nhất bằng cách sử dụng các dải khóa dán. Đầu tiên, dòng dưới cùng của vỏ bọc bằng móc (mặt thô). Dòng tiếp theo ở dưới cùng của breadboard, bộ vi điều khiển, cảm biến âm thanh, động cơ, tấm chắn động cơ và pin với vòng lặp (mặt mềm). Thêm một vòng lặp vào đầu breadboard để giữ động cơ tại chỗ. Bây giờ bạn có thể đặt từng thành phần còn lại vào trong hộp một cách an toàn. Để gắn đế, trước tiên hãy cắt hai đoạn vòng có chiều dài và chiều rộng lớn hơn một chút so với cạnh dài của đế. Gắn từng dải vào cạnh dài của vỏ được định vị theo cách cho phép bánh răng của động cơ bước được bao bọc hoàn toàn và bánh răng Trái đất vừa khít trong lỗ được khoét ra khỏi nắp hộp. Của tôi được đặt khoảng 1 từ trên cùng của hộp. Tiếp theo, gắn hai móc phù hợp vào các cạnh dài của đế. Bây giờ bạn có thể gắn đế của mình vào hộp. Tôi đã chọn nâng đế theo cách này để có chỗ cho mạch điện bên dưới.

Cung thiên văn của bạn hiện đã được lắp ráp hoàn chỉnh và sẵn sàng để sử dụng! Đảm bảo rằng pin của bạn được kết nối với bộ vi điều khiển, gắn các vít vào vỏ và tạo ra tiếng ồn lớn. Bạn sẽ thấy thiên văn của bạn bắt đầu di chuyển.

Lưu ý: để phát hiện âm thanh tốt hơn, hãy móc cảm biến âm thanh của bạn vào một trong các bức tường của thùng loa gần vết cắt trên nắp.

Bước 8: Nhận xét cuối cùng

Mặc dù đây là một dự án đơn giản, nhưng kiến thức tôi thu được từ nó là vô giá. Tôi đã học tất cả về mô hình 3D, mã hóa vi điều khiển, chỉnh sửa video, lập kế hoạch dự án và hơn thế nữa. Tôi cũng nhận được nhiều sự tôn trọng hơn đối với các nhà thiết kế sản phẩm bởi vì có rất nhiều suy nghĩ và nỗ lực dành cho việc thiết kế một cái gì đó và đưa những thiết kế đó vào cuộc sống. Rất nhiều thử nghiệm và sai sót và rất nhiều giải quyết vấn đề. Tôi rất vui khi được tham gia vào quá trình này.

Hy vọng bạn thích hướng dẫn này!