Tee tuulipohjainen ympäristönäyttö: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä on luokkaprojekti, jonka ovat suunnitelleet ja rakentaneet Trinh Le ja Matt Arlauckas HCIN 720: Prototyping Wearable and Internet of Things Devices, Rochester Institute of Technology.

Tämän projektin tavoitteena on visualisoida abstraktisti tuulen suunta ja nopeus RFID -tunnisteisiin liittyvissä paikoissa. Nämä kaksi ulottuvuutta olisivat hyödyllisiä kaikille, jotka ohjaavat veneitä, lentävät droneja, leijoja, malliraketteja ja niin edelleen.

Näyttö koostuisi ylöspäin puhaltavasta tuulettimesta, jotta kangasnauhat aaltoilevat ja "tanssivat" pöytälevyn yläpuolella. Nauhojen vilkkaus osoittaisi tuulen nopeuden suuruuden. Tuulen suuntaa edustaa indikaattori, joka on kytketty askelmoottoriin ja pystyy kiertämään koko 360 °.

Vaihe 1: Materiaalit ja työkalut

Asuminen

• 1/8”akryylilevyt (PMMA), soveltuvat laserleikkaukseen
• 1/8”akryylitankoja (saumojen täyttämiseen)
• Rapeita juttuja

Elektroniset osat

• Hiukkasfotoni (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm: n DC -tynnyripistoke (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12VDC 600mA virtalähde 2,1 mm: n pistokkeella (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC-tehomuunnin (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) TAI 7805 jännitesäätimen piiri (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID -lukulauta (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D Dual H-Bridge -moottorin ohjain (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12 V askelmoottori (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120 mm: n 12 VDC: n tuuletin (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN -transistori (tai vastaava)
• 2-220 ohmin vastus
• 1N4001 Diodi
• 5 mm sininen LED
• Mifare Classic 1K RFID -tarratunnisteet (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Johdotus

• Adafruit Perma-Proto -puolihoito (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG -lanka, kiinteä ja monisäikeinen
• 20 AWG, kaksijohdinjohto (teho)
• Urosliitinliitin (tuulettimen ja moottorin liitännät)
• 2-12 -nastaiset pinottavat naarasliittimet (fotonille)
• 1 - 1x3 0,1 tuuman naarasliitin (tuuletintransistorille)
• 1 - 1x8 0,1 tuuman pikaliitin ja puristusliitännät (RFID -lukija)
• 1 - 1x2 0,1 tuuman nousupistokeliitin ja puristusliitännän liittimet (tuuletin)
• 4 - 1x1 0,1 tuuman nousupistokeliitin ja puristusliittimen koskettimet (askelmoottori)
• 1-16-nastainen DIP-liitin (H-siltaa varten)
• Pienet nylon-siteet (valinnainen)
• Lämpökutistuva letku (valinnainen)

Laitteisto

• 2 - M3x6mm ruuvit (askelmoottorin asentamiseen)
• 4 - M3x35mm ruuvit (tuulettimen asennus)
• 8 - M3 -aluslevyt
• 4 - M3 mutterit

Työkalut

• Laserleikkuri
• 3D tulostin
• Juototyökalut
• Akryyliliima (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Litteät aaltopahvilevyt (kokoonpanojigille)

Vaihe 2: Edustettavat tiedot

Tuulinäyttö näyttää tuulen suunnan ja nopeuden paikasta, joka liittyy RFID-merkittyyn tunnukseen. Nämä tiedot kerätään WeatherUnderground -sovellusliittymästä. Jos haluat käyttää tätä sovellusliittymää, luo tili osoitteessa https://www.wunderground.com/weather/api ja valitse tarpeisiisi parhaiten sopiva vaihtoehto.

Vaihe 3: Näytön rakentaminen

Laserleikkaus

Valmistele käyttämäsi laserleikkurin käyttöoppaan mukaisesti näytön Adobe Illustrator -tiedostot (alla) leikkaamista varten. Saatat joutua järjestämään tiedostojen objektit uudelleen käyttämäsi laserleikkurin koon mukaan.

Leikkaa laserlevyt 1/8 akryylimuovista (PMMA).

Assembly Jig

Säilyttääksemme tavanomaisen viisikulmion 116,6 ° ulkokulman, suunnittelimme nopean jigin (assembly_jig.ai), joka auttaa levyjen kokoamisessa.

1. Avaa assembly_jig.ai -tiedosto ja leikkaa useita kappaleita aaltopahvista.
2. Liimaa ne pinoon ja varmista, että pino pysyy suorassa.

Kulmatäytetangot

Koska kulmat eivät ole kohtisuorassa toisiinsa nähden, käytämme 1/8 akryylitankoja aukon täyttämiseen ja lisäämme pinta-alaa liimaamiseen. Esileikatut tangon pituudet asetetaan jokaisen levyn väliin jättäen vähän tilaa kummassakin päässä kulmien kohdalle.

Pohjan kokoaminen

Aloita peruskappaleesta, jossa on suuri tuuletusaukko, ja liimaa pala akryylitankoa jokaiseen viiteen reunaan.

Aseta tämä tuuletinkappale kokoonpanopisteen yhdelle kaltevuudelle ja aseta pohjapuolen osa vastakkaiselle viiston puolelle.

Levitä liima varovasti liitokseen ja odota sen kovettumista.

Jatka työskentelyä pohjakappaleen muiden sivujen ympärillä ja varmista, että kiinnität palan täyttösauvaa paikkaan, jossa kaksi levyä kohtaavat.

Kannen kokoaminen Liimaa kaksi askelmoottorin kiinnityslevyä peräkkäin ja varmista, että kohdistat reiät. Kun se on asetettu, kierrä varovasti hanan avulla kaksi pientä reikää M3 -ruuveille. Liimaa tämä nyt kannen levyn keskelle ja varmista, että kohdistat jälleen keskireiän.

Kiinnitä askelmoottori kahdella M3x6mm ruuvilla.

Yläosan kokoaminen

Yläosa on koottu samalla tavalla kuin pohja, mutta vain neljä levyä. Jätät aukon, jossa viides levy "saattaa" sijaita. Älä unohda käyttää akryylitankoa ylälevyjen liimaamiseen.

Vaihe 4: Elektroniikka

Tämä projekti voidaan koota nopeasti käyttämällä leipälautaa ja hyppyjohtoja. Seuraa vain yllä olevaa kaaviota.

Jos haluat rakentaa sitoutuneempaa, on aika tuhota nämä hulluja juotostaitoja.

Eikö sinulla ole hulluja juotostaitoja? Jos ei, tässä on muutama linkki, jotka auttavat korjaamaan tämän…

• Ohjeet: Kuinka juottaa
• Adafruit -opas erinomaiseen juottamiseen

Levitä Adafruit Perma-proto -puolihoitoon komponentit yllä olevan Fritzing-kaavion mukaisesti. Pistorasioiden käyttäminen integroiduille piireille ja transistorille mahdollistaa nopean ja helpon vaihdon, jos satut vapauttamaan Magic Smokea (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Liitä juottotapit/pistorasiat levyyn, jotta voit yhdistää ulkoiset komponentit (askelmoottori ja tuuletin) ja tehdä niistä helposti vaihdettavia (katso yllä oleva”Magic Smoke”). Juotosvirta ja maadoitusjohto on ensin paikallaan, yrittäen pitää ne mahdollisimman lyhyinä ja suorina. Juotos DC-virtaliitin 20AWG-kaksijohtimen johdon pituuden toiseen päähän ja toinen pää ylempiin virtakiskoihin (piirilevy suunnattu Photon-otsikoilla vasemmalle).

Juotosjohdot piiriliitosten tekemiseksi. Joissakin tapauksissa johdotus on helpompaa käyttää levyn pohjalla. RFID -lukijalle fotonin pinottavat otsikot antavat runsaasti tilaa liitoksille fotonin alle. Katkaise RFID -johdot 1x8 -liitinliittimellä kiinnittääksesi RFID -lukijan otsikkoon.

Vaihe 5: Asenna elektroniikka

Kun pohja on liimattu, asenna tuuletin alustaan käyttämällä neljää M3x35 -ruuvia, aluslevyä ja mutteria.

Kiinnitä emolevy takalevyn sisäpuolelle (levy, jossa on DC-tynnyrin liittimen suorakulmainen aukko) vaahtomuovisella kiinnitysteipillä.

Työnnä DC -tynnyrin liitin suorakulmaiseen reikään ja sementti paikalleen akryyliliimalla.

Kiinnitä RFID-lukijakortti liittimeen ja kiinnitä vaahtomuovisella kiinnitysteipillä mihin tahansa sopivaan paikkaan. Ei hätää, jos levyn takaosa on näytön ulkopuolella, antenni vastaanottaa edelleen RFID -signaalin. Kiinnitä sininen LED lähelle.

Liitä tuuletin ja askelmoottori emolevyyn.

Vaihe 6: Ohjelmointi

Onko hiukkasfotoni sinulle uusi?

Tämä projekti käyttää hiukkasverkkokoukkuja tuulitietojen keräämiseen. Tässä prosessi pähkinänkuoressa.

1. Laite odottaa tunnuksen skannaamista.
2. Kun tunnus skannataan, ainutlaatuinen tunnuksen tunnus tallennetaan.
3. Laite julkaisee tämän tunnuksen ID: lle Particle.io.
4. Vastaanotettuaan nämä tiedot Particle.io lähettää tiedot API -sivullemme webhook -integraation kautta.
5. API -sivu vastaanottaa tunnuksen tunnuksen ja etsii siihen liittyvän kaupungin ja osavaltion Sijainnit -taulukosta.
6. Tämän jälkeen sovellusliittymäsivu soittaa tukiaseman kutsumaan WeatherUndergroundiin (WU) sijaintitietojen avulla.
7. WU -sovellusliittymä palauttaa kyseisen paikan täydelliset nykyiset sääolosuhteet sisältävän JSON -objektin sovellusliittymäsivulle.
8. API -sivu jäsentää nämä tiedot, poimii ja muuntaa tuulen suunnan ja tuulen nopeuden ja palauttaa ne laitteelle JSON -objektina.
9. Laite jäsentää JSON -objektin ja tallentaa tuulen suunnan ja nopeuden askelmoottorin ja tuulettimen ohjaamiseen.

Laiteohjelmisto

Luo uusi Photon -projekti nimeltä wind_display ja korvaa päätiedosto wind_display.ino -koodilla (alla).

Etsi ja asenna seuraavaksi projektisi seuraavat kirjastot:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID -kirjasto hiukkaslaitteille
• SparkJSON - v0.0.2 JSON -kirjasto Siirretty osoitteesta @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Stepper Motor -kirjasto Arduinolle

Kokoa projekti ja lataa se fotonillesi.

API -sivu

Jotta voit käyttää sovellusliittymäsivua, sinun on ladattava se PHP-yhteensopivaan verkkopalvelimeen. Saatavilla on monia ilmaisia PHP -webhotellivaihtoehtoja.

Lataa getWindData.txt ja muuta tiedostopääte.php. Avaa haluamasi editori ja tee seuraavat muutokset:

Lisää Photon Core ID:

// Lisää photonien ydintunnus, jonka haluat sallia käyttää tätä sovellusliittymää $ allowCores = array ('CoreID -tiedostosi menee tänne');

Lisää WeatherUnderground -sovellusliittymäavain:

// WeatherUnderground API -avain $ wu_apikey = "Sinun WU API -avaimesi";

Älä nyt huolehdi tunnusten/sijaintien asettamisesta. Me huolehdimme siitä, kun kaikki on järjestetty.

Tallenna ja lataa tiedosto verkkopalvelimelle. Tallenna sovellusliittymäsivun live -URL -osoite.

Hiukkasen Webhook

Kirjaudu hiukkaskonsoliin ja napsauta integrointikuvaketta vasemmalla puolella.

1. Napsauta 'Uusi integrointi' ja valitse 'Webhook'.
2. Aseta tapahtuman nimeksi 'wind_display'.
3. Aseta URL -osoite sovellusliittymäsivun live -URL -osoitteeksi.
4. Napsauta Luo Webhook.

Hanki RFID -tunnukset ja muokkaa sovellusliittymäsivua

Kun fotoni on kytketty tietokoneeseen USB -liitännän kautta ja irrotettu ulkoisesta virtalähteestä, avaa pääteikkuna ja suorita hiukkassarjan valvonta.

1. Skannaa RFID-tunniste ja kirjoita sarjamonitorissa näkyvä 8 merkin tunnus.
2. Toista kaikki lisätunnisteet, joita haluat käyttää.

Palaa nyt osoitteeseen getWindData.php ja etsi Sijainnit -taulukko -osa:

// Sijaintiryhmä // Korvaa "TokenID n" skannatulla tunnuksen tunnuksella // Korvaa "Cityn" tunnuksen tunnisteeseen liittyvällä kaupungilla // Korvaa "Sn" kaksimerkkisellä tilalla, joka liittyy kaupunkiin $ locations = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => array ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => array ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Korvaa jokainen tunnuksen tunnus tunnisteidesi tunnisteilla ja yhdistä jokainen kaupunki ja osavaltio, josta haluat tuulitietoja.

Tallenna tiedosto ja lataa se verkkopalvelimellesi.

Vaihe 7: Käytä sitä

1. Näytä se missä haluat.
2. Aseta tuuliviiri osoittamaan pohjoiseen.
3. Kytke virtalähde.
4. Aseta tunnus RFID -lukijan lähelle ja odota, että sininen LED -valo vilkkuu.

Vaihe 8: Muita ideoita

Tässä muutamia ideoita projektin jatkamiseksi!