Covid -suojakypärä, osa 1: johdanto Tinkercad -piireihin!: 20 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tinkercad -projektit »

Hei ystävä!

Tässä kaksiosaisessa sarjassa opimme käyttämään Tinkercadin piirejä - hauskaa, tehokasta ja opettavaista työkalua piirien toiminnasta! Yksi parhaista tavoista oppia on tehdä. Suunnittelemme siis ensin oman projektimme: Covid -suojakypärän piirit!

Tavoitteenamme on luoda kypärä, joka varoittaa sinua, kun henkilö lähestyy. Näin voit pysyä turvassa Covidilta muuttamalla pois, jotta voit pitää etäisyyden sinun ja kyseisen henkilön välillä.

Tämän projektin loppuun mennessä sinulla on perustiedot piirien ja ohjelmoinnin suunnittelusta Tinkercadilla. Vaikka tämä saattaa kuulostaa vaikealta, älä huoli! Olen täällä opastamassa sinua koko prosessin ajan - vain opi ja nauti!

Tarvikkeet:

Tarvitset vain Tinkercad -tilin! Eikö sinulla ole sellaista? Rekisteröidy ilmaiseksi osoitteessa www.tinkercad.com

Vaihe 1: Avaa Tinkercad

Kirjaudu Tinkercadiin (tai rekisteröidy, jos et ole vielä tehnyt sitä).

Kun olet kirjautunut kojelautaan, siirry vasemmalle sivupalkille ja valitse "Piirit".

Valitse sen jälkeen "Luo uusi piiri" (ympyröity oranssilla). Täällä meillä on vapaus olla luova ja suunnitella mitä tahansa piirejä. Voit myös simuloida piirejäsi tarkasti nähdäksesi, miten ne toimisivat todellisessa maailmassa, ennen kuin todella rakennat sellaisen todellisessa elämässä!

Nyt olemme valmiita aloittamaan!

Vaihe 2: Nimeä projektisi

Kun olet painanut "Luo uusi piiri", sinua tervehtii tämä tyhjä työtila.

Ensinnäkin - kaikki projektimme tallennetaan hallintapaneelillemme (edellisestä vaiheesta), joten on tärkeää, että nimeämme projektimme, jotta voimme muistaa ja löytää ne myöhemmin!

Jos katsot vasempaan yläkulmaan, sinulle luodaan hauska satunnainen otsikko. Napsauttamalla sitä voit korvata otsikon omalla nimelläsi. Tässä nimitin sen "Covid -suojakypäräksi".

Vaihe 3: Micro: bitin lisääminen

Aloitamme projektimme lisäämällä micro: bitin.

Micro: bit on pieni tietokone, jolla voit oppia ohjelmoimaan. Siinä on paljon hienoja ominaisuuksia, kuten LED -valot, kompassi ja muokattavat painikkeet!

Tämä mikro: bitti käsittelee kaikki anturiemme tiedot (joita lisäämme myöhemmin). Micro: bit antaa meille myös tämän tiedon helposti ymmärrettävällä tavalla.

Jos haluat lisätä tämän työtilaamme, käytämme sivupalkkia oikealla. Täältä löydät koko joukon komponentteja, joita voit käyttää. Jätämme kaikki muut huomiotta toistaiseksi ja etsiä "microbit".

Valitse micro: bit ja tuo se työtilaan.

Vaihe 4: Anturimme lisääminen

Nyt kun meillä on micro: bit, lisätään anturi. Lisäämme jotain, jota kutsutaan PIR -anturiksi, joka on lyhenne passiivisesta infrapuna -anturista.

PIR voi havaita infrapunasäteilyn - tai lämmön. Koska ihmiset luovuttavat lämpöä, mutta esineet, kuten seinät, vesipullot ja lehdet eivät, tätä anturia voidaan käyttää havaitsemaan, milloin ihmiset ovat lähellä.

Yleensä se voi "nähdä" jopa 5 metrin (16 jalan) päähän, mikä on hyvä asia, koska sen avulla voimme saada varhaisen varoituksen ihmisten lähestyessä ja antaa meidän reagoida ennen kuin he saavuttavat 2 metrin (6 jalan) sosiaalisen etäisyyden ohjeet.

Vaihe 5: Komponenttien ymmärtäminen

Nyt kun meillä on kaksi osaa, kuinka voimme yhdistää ne yhteen, jotta mikro: bitti voi kommunikoida PIR -anturin kanssa?

Se on melko yksinkertainen Tinkercadissa. Saatat nähdä, että PIR -anturin pohjassa on 3 nastaa.

1. Kun viet hiiren niiden päälle, näet, että ensimmäinen nasta on "Signaalitappi", mikä tarkoittaa, että tämä antaa signaalin, kun se havaitsee henkilön.
2. Toinen nasta on "Power", johon liitämme virtalähteen kytkeäksemme PIR -anturin päälle.
3. Kolmas nasta on "Ground", jossa kaikki "käytetty" sähkö poistuu PIR -anturista.

Saatat huomata, että micro: bitin pohjassa on myös 5 pistettä, joihin johdot voidaan yhdistää. Vie hiiri niiden päälle.

1. Kolme ensimmäistä pistettä on merkitty P0, P1 ja P2. Nämä pisteet ovat muokattavissa ja ne voivat joko vastaanottaa signaaleja (tulo) tai heittää signaaleja (lähtö). Näitä kohtia voidaan käyttää monella eri tavalla, koska ne ovat hyvin muokattavissa! Siitä lisää myöhemmin…
2. 3V -piste on 3 voltin sähkölähde. Muistatko, että PIR -anturimme tarvitsee virtalähteen? Voimme saada sen sähkön micro: bitin 3 V: n pisteestä!
3. GND -piste on lyhenne sanoista "maa", johon sähkö voi "poistua" työnsä jälkeen. PIR -anturin maadoitusliitin voidaan liittää tähän.

Vaihe 6: Osien liittäminen

Liitä nastat napsauttamalla ensin yhtä nastaa kohdistimella. Napsauta sitten toista nastaa (mihin haluat liittää ensimmäisen nastan). Näet, että lanka on muodostunut! Voit halutessasi muuttaa langan väriä napsauttamalla lankaa. Tai voit poistaa sen ja yrittää uudelleen, jos se näyttää sotkuiselta. Kokeile johtojen asettamista puhtaasti, jotta voit jäljittää, missä kukin lanka on myöhemmin!

Kun olet liittänyt johdot, tarkista, vastaako se sitä, mitä minulla on. Jos on, hienoa! Jos ei, älä huoli! Poista johdot ja yritä uudelleen.

Voit varmaan kuvitella, mitä nyt tapahtuu. Se on yksinkertainen silmukka:

1. Sähkö jättää mikro: bitti →
2. → siirtyy PIR -anturiin virtatapin kautta →
3. → toimii jonkin verran PIR -anturin sisällä →
4. → poistuu PIR -anturista maadoitus- tai signaalitapin kautta →
5. → siirtyy micro: bitin "Ground" - tai "P0" - nastaan

Vaihe 7: Piirimme simulointi (osa 1)

Kun luomme piirejä Tinkercadissa, voimme myös simuloida niitä.

Tällä tavalla voimme kokeilla, kuinka piirimme komponentit voivat reagoida todellisessa maailmassa, mikä voi auttaa sinua suunnittelemaan ja suunnittelemaan piirejä ilman, että sinun tarvitsee tehdä "kokeilu-erehdys" ja käyttää aikaa ja rahaa johonkin, mikä ei välttämättä toimi!

Simuloidaksesi piiriämme, paina "Aloita simulointi" -painiketta, joka löytyy oikeasta yläkulmasta…

Vaihe 8: Piirimme simulointi (osa 2)

Kun simulaatio on käynnissä, voimme olla vuorovaikutuksessa piirimme kanssa.

Napsauta PIR -anturia. Pallo ilmestyy. Kuvittele, että tämä pallo on ihminen. Voit napsauttaa ja siirtää sitä ihmistä.

Saatat huomata, että kun siirrät palloa PIR -anturin lähellä olevan punaisen alueen sisään, anturi syttyy. Jos tämä on totta, olet kytkenyt kaiken oikein! Kun siirrät pallon ulos PIR: n tunnistusalueelta, anturi lakkaa syttymästä. Pelaa sen kanssa!

Saatat myös huomata, että kun pallo on havaintoalueella, mutta se on paikallaan, PIR ei aktivoidu. Tämä ei ole ongelma, koska ihmiset liikkuvat paljon, joten anturi tunnistaa melkein aina tilasi lähellä olevat ihmiset.

Entä micro: bit? Olemme jo liittäneet signaalijohdon, joten miksi mitään ei tapahdu ?!

Älä huoli, tämä on odotettavissa!

Vaikka olemme liittäneet signaalijohdon, micro: bit -tietokone ei tiedä mitä tehdä PIR -anturin antamien tietojen kanssa. Kerromme sille, mitä tehdä ohjelmoimalla se seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 9: Koodilukon perusteet

Poistu simulaatiosta ja napsauta sitten "Koodi" (Käynnistä simulaatio -kohdan vieressä). Tämä avaa uuden, suuremman sivupalkin oikealle.

Piirien suunnittelun ja simuloinnin lisäksi voimme ohjelmoida myös Tinkercadilla Codeblocksin avulla. Koodilohkot ovat helppo tapa oppia ohjelmoinnin logiikasta, mikä on loistava johdanto koodaukseen ennen kuin perehdyt kehittyneempiin kieliin, kuten Javascript, Python tai C.

Aloitetaan tutustumalla Codeblock -ympäristöön. Codeblock -sivupalkin vasemmalla puolella on koodilohkoja, joita voit vetää ja pudottaa. Oikealla puolella on todellinen koodisi. Kokeile tutkia vetämällä ja pudottamalla palasia.

Kun olet perehtynyt siihen, tyhjennä koodaustila (vetämällä lohkot oikeassa alakulmassa olevaan roskakoriin), jotta voimme aloittaa piirimme koodin lisäämisen.

Vaihe 10: Micro: bitin ohjelmointi (osa 1)

Aloitetaan etsimällä "Input" -lohkoja ja vetämällä "nastassa [P0] arvoksi [High]". Tämä on syöttö, koska se syöttää mikro: bittitietoja.

Periaatteessa P0 -pisteellä (jossa signaalijohtimemme kytkeytyy) voi olla kaksi arvoa: korkea tai matala. Korkea tarkoittaa, että signaali on olemassa, ja matala tarkoittaa, että signaalia ei ole.

Jos PIR -anturi havaitsee tunkeutujan, olisiko signaali korkea vai matala? Jos vastasit korkealla, olet oikeassa! Vaihtoehtoisesti, kun havaintoalueella ei ole tunkeutujaa (tai erittäin harvinaisessa tapauksessa, että tunkeilija on täysin paikallaan), sähköinen signaali on heikko.

Siksi koodimme logiikka on pohjimmiltaan: "kun henkilö havaitaan, tee _".

Tällä hetkellä se ei tee mitään, koska emme ole määritelleet sille mitään tehtävää (se on tyhjä). Joten pakotetaan se tekemään jotain.

Vaihe 11: Micro: bitin ohjelmointi (osa 2)

Lisätään tulostuskoodilohko nimeltä "show ledit". Tämän koodilohkon avulla voimme sekaantua micro: bitin valojen kanssa. Voit vaihtaa LED -ruudukon ja luoda haluamasi mallin. Lisäsin hymyilevät kasvot. Tämä on lähtö, koska micro: bit antaa tietoa.

Muutetaan sitten syöttökoodilohkon [HIGH] arvoksi [LOW].

Koska muutimme signaalin korkeasta matalaan, koodimme sanoo nyt:

kun P0 -signaali on heikko, kytke LED -valot päälle ja luo hymiö

Tämä tarkoittaa sitä, että kun havaintoalueellamme ei ole liikkuvaa henkilöä, micro: bit näyttää hymiön, koska se on turvallista! =)

Vaihe 12: Micro: bitin ohjelmointi (osa 3)

Tiedämme, mitä micro: bit tekee, kun tunnistusvyöhykkeen ympärillä ei ole ketään. Mitä jos joku on paikalla?

Määritellään se myös. Lisää toinen syöttökoodilohko "nastassa [P0] muutettu [Korkea]".

Tällä kertaa jätämme sen arvoksi [HIGH], koska aiomme käyttää sitä tekemään jotain, kun henkilö havaitaan.

Lisää toinen led -lähtö ja luo malli! Käytin karvaisia kasvoja, koska kun henkilö on havaintoalueella, se voi olla vähemmän turvallista! = (

Vaihe 13: Koodimme testaaminen

Suorita simulaatio uudelleen. Liiku pallon ympärillä (alias henkilö) ja katso, miten micro: bit reagoi.

Jos se ei tee sitä, mitä haluat sen tekevän, yritä uudelleen edellistä vaihetta ja tarkista koodilukot kuvakaappauksestani. Älä luovuta!:)

Vaihe 14: PIR -antureiden lisääminen

Jos edellisen vaiheen koodisi toimi oikein, hienoa työtä! Edistetään nyt projektiamme.

Toistaiseksi olemme käyttäneet vain yhtä PIR -anturia, jotta voimme havaita vain yhden alueen ihmiset. Entä muu ympärillämme oleva tila? Tarvitsemme lisää antureita!

Sulje Koodin sivupalkki (napsauttamalla "Koodi"), jos se on edelleen auki, ja etsi toinen PIR -anturi. Lisää se työtilaan ja kytke se.

Huomautus: Johda tämä toinen PIR -anturin signaalitappi liittimeen P1 tai P2 (liitin sen liittimeen P1). Älä kytke sitä P0: een, koska ensimmäinen piste käyttää jo tätä pistettä. Jos teet niin, micro: bit ei voi kertoa, mikä PIR lähettää signaaleja!

Vaikka asetin Tinkercad -työtilassa molemmat PIR -anturit ylöspäin (jotta näyttö olisi siistimpi), kun kiinnität PIR: t kypärään, yksi PIR -anturi voidaan kiinnittää kypärän vasenta puolta vasten, jotta se skannaa sinä ja toinen voidaan sijoittaa kypärän oikealle puolelle skannataksesi oikeaa aluetta.

Vaihe 15: Lisäkoodin lisääminen toiseen PIR -järjestelmään

Avaa koodi vielä kerran ja lisää toinen joukko koodilohkoja, jotka ovat samanlaisia kuin ensimmäinen. Tällä kertaa napsauta kuitenkin uusien koodilohkojen avattavaa valikkoa ja valitse P1 (tai P2, jos liitit uuden PIR: n P2: een).

PIR -anturin vasemmalla puolella (joka on kytketty P0: een) muutin LED -lähdön koodilohkoa niin, että LED -ruudukon vasen puoli palaa. Samoin oikealla puolella olevalla PIR -anturilla muutin LED -lähdön koodilohkoa niin, että LED -ruudukon oikea puoli palaa.

Kun kumpikaan PIR ei ole aktivoituna, LED -ruudukossa näkyy edelleen hymiö, koska se on turvallista!

Vaihe 16: Usean PIR: n testauskoodi

Kun olet lisännyt ja muokannut koodilohkoja oikein, suorita simulaatio uudelleen testataksesi, toimiiko koodisi.

Kun pallo/ihminen siirretään vasemman PIR: n tunnistusalueelle, mikro: bitin LED -ruudukon pitäisi syttyä vasemmalle puolelle.

Samoin, jos henkilö liikkuu ilmaisinalueella oikealla puolella, LED -valo syttyy oikealla puolella.

Vaihe 17: Hälytyksen lisääminen

Nyt kun olemme peittäneet kaksi suurta sokeapaikkaa (voit halutessasi lisätä ylimääräisiä PIR -antureita tai mikro: bittejä kattaaksesi vieläkin enemmän aluetta), siirrytään vielä yksi askel pidemmälle.

Entä jos haluat kuulla hälytyksen aina, kun PIR laukeaa? Paitsi, että sinua varoitetaan (kuten nukkuessasi), voit myös pelotella tunkeilijoita henkilökohtaisessa tilassasi pitäen sekä sinut että tunkeilijasi turvassa Covidilta.

Siirry sivupalkkiin oikealla ja etsi "piezo". Nämä ovat pieniä "kaiuttimia" tai "summeria", joiden sisällä on pinta, joka värisee, kun sähkö kulkee sen läpi ja luo kovaa surinaa.

Pietsossa on kaksi nastaa. Liitä negatiivinen nasta micro: bitin maahan ja positiivinen nasta micro: bitin jäljellä olevaan P2 -pisteeseen. Tällä tavalla voimme ohjata sitä niin, että summeri soi vain, kun micro: bit vapauttaa sähkövirran P2 -nastansa kautta.

Huomautus: Varmista, että lisäät vastuksen yhteen pietson nastoista (jompikumpi nasta). Näin voimme rajoittaa pietsoon menevän virran määrää. Muussa tapauksessa rajoittamaton määrä virtaa voi rikkoa mikro: bitin, pietson tai molemmat!

Laitoin 1 000 ohmin vastuksen, mutta voit laittaa mitä tahansa. Suosittelen asettamaan jotain 500 ohmia - 2 000 ohmia. Mitä pienempi vastus, sitä enemmän virtaa tulee, joten summeri on kovempi

Vaihe 18: summerin koodaus

Kuten LED -ruudukon, meidän on ohjelmoitava micro: bit, jotta summeri toimii oikein. Se voi olla ärsyttävää, jos summeri sumisee jatkuvasti, kun joku on havaintoalueellamme, joten koodataan se niin, että se summeri vain kerran, kun henkilö tulee tunnistusalueelle (ilmoittamalla meille, että joku on tulossa).

Tätä varten alustetaan P2 -nasta. Lisää "käynnistettäessä" koodilohko ja "analgo set pitch pin [P2]" -koodi sen alle.

Lisää sitten jokaisen "pin -muodossa [KORKEA]" -koodin sisälle "analoginen piki" -lähtökoodilohko LED -ulostulon koodilohkon alle (jos tämä sanamuoto on hämmentävä, katso yllä olevaa kuvakaappausta!).

Tämän analogisen koodilohkon avulla voimme määrittää kaksi asetusta: sävelkorkeuden ja ajan.

• Aika -asetus kertoo kuinka kauan soitetaan. Laitoin sen 500 ms: iin (voit valita minkä tahansa numeron).

• Sävelkorkeus kertoo, kuinka korkean sävyn pitäisi olla.

  Valitse tässä eri taajuus kullekin PIR: lle. Asetin yhden 100: een (matala ääni) ja toisen 400: een (korkea ääni). Tällä tavalla voit kertoa, mikä PIR -anturi laukeaa pelkästään äänellä (ilman, että sinun tarvitsee edes katsoa LED -verkkoa)

Vaihe 19: Lopullinen simulointi

Suorita nyt simulaatio viimeisen kerran varmistaaksesi, että kaikki toimii.

Jos replikoit tämän ohjeen, kun henkilö tulee vasemmanpuoleiseen tunnistusalueeseen, matala merkkiääni kuuluu hetkeksi ilmoittaakseen sinulle ja LED-ruudukon vasemmanpuoleisen valon tulee syttyä ja ilmoittaa, että laitteesta tulee tunkeilija vasemmalle.

Kun henkilö tulee oikeanpuoleiselle tunnistusalueelle, korkean merkkiäänen pitäisi kuulua hetkeksi ilmoittaakseen sinulle, ja LED-ruudukon oikean puolen pitäisi syttyä ja ilmoittaa, että tunkeilija tulee oikealta.

Kun kukaan ei ole kummallakaan havaintoalueella, LED -ruudukon pitäisi näyttää iloiset kasvot ja kertoa, että olet turvassa!

Vaihe 20: Viimeiset ajatukset ja tulevat projektit

Jos onnistuit tämän ohjeen läpi, onnittelut! Vaikka kamppailit tai et saanut sitä loppuun, olen varma, että olet vähiten oppinut muutamia asioita Tinkercadista, ja se on niin tärkeää!

Nyt kun sinulla on sosiaalisesti etäinen hälytyspiiri, joka toimii, jos haluat ottaa sen seuraavaan vaiheeseen ja rakentaa sen todellisessa maailmassa, voit ostaa tarvikkeita ja kytkeä johdot täsmälleen kuten teit tämän Tinkercad-työtilan.

Yllä oleva kuva on 3D -malli (.stl) kypärästä, jonka parissa työskentelen, käyttäen samaa tarkkaa piiriä, jonka rakensimme tähän Instructable -ohjelmaan. Siinä on 2 PIR -anturia sivuilla, mikro: bitti etupuolella (jotta näet LED -ruudukon) ja summerit.

Jos haluat käyttää omaa luovuuttasi yksin, ota se vielä askeleen pidemmälle liimaamalla virtapiiri kypärään. Muussa tapauksessa pysy kuulolla seuraavaa Instructablea varten, jossa kokoamme tämän kypärän yhdessä!

Huomaa: Jos olet nuori, pyydä huoltajalta apua työkalujen käyttämisessä piirin ja kypärän rakentamisessa.

Toivottavasti pidit tästä opetusohjelmasta ja että voit käyttää Tinkercadista oppimaasi luovuuteen ja luoda omia projekteja. Odotan innolla, mitä te kaikki luotte, joten muista linkittää projektisi kommentteihin!

Hauskaa ja oppimista täynnä olevaa vuotta 2021!