Automaattinen roskakori: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämä on liiketunnistin, joka avautuu automaattisesti avautuvaan roskakoriin. Siinä on wifi -yhteys ja se lähettää tekstiviestin, kun se on täynnä. Tämä on tehty ECE -297DP: lle Massachusettsin yliopistossa - Amherst. Kurssin päätavoitteena oli saada kokemusta käytännön elektroniikasta, koska tunsin olevani vertaisteni takana ja hyödyttäisin minua yhdistämään luentoistani oppimani asiat kokemukselliseen työhön.

Tarvittavat materiaalit:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x mikroservot

- 2x ultraääni-HC-SR04-liiketunnistinta

- 1x RBG -LED

- 3x 330 Ω vastukset

- 1x 3.3 jännitteen säädin

- 2x 100 uF elektrolyyttikondensaattori

- 1x 0,1 uF keraaminen kondensaattori

- 1x Corona Extra 12-pakkaus Longneck-pulloolut

Vaihe 1: Alkuperäiset suunnitelmat ja eteneminen

Lukukauden alussa minulla ei ollut suunnitelmia siitä, mitä halusin tehdä. Hyppäsin tähän luokkaan ilman ajatusta. Joten aluksi kehitin helpon tavan kulkea hitaasti harrastuselektroniikan maailmassa.

Askeleet:

1. Opi Arduinon perusteet

- Tämä tehtiin noudattamalla aloituspakkauksen mukana tulevaa SparkFun -keksijäopasta. Se antoi minulle mahdollisuuden oppia vastuksen, LEDien, pietsoelementtien (ääni), tunnistuksen ja yleisen koodauksen perusteet Arduinolla.

2. Katso online DIY Arduino -projekteja

- Tämän tarkoituksena oli löytää inspiraatiota luovan ja hyödyllisen elektroniikan tekemiseen

3. Käytä inspiraatiota löytääksesi mitä halusin tehdä

- Koska olen laiska ihminen ja koska ystäväni, joiden kanssa varaan seuraavan lukukauden, eivät puhdistu kovin hyvin, päätin tehdä automaattisen roskakorin.

Alkuperäinen suunnitelma tätä varten tuli puhumaan eräälle vertaisohjaajalleni, toiselle tietotekniikan opiskelijalle Bryan Tamille. Keskustelu ääneen hänen kanssaan kritisoimalla suunnitelmiani auttoi minua ymmärtämään suunnitteluprosessia. Prosessi ottaa ongelma ja ajatella ratkaisua, vaikka se olisi mahdotonta, ja sitten keskustella siitä, miten tämä projekti tehdään. Se opetti minulle, että kunnianhimo ja luovuus ovat ensiarvoisen tärkeitä suunnittelussa.

Aluksi halusin tehdä roskakorin, joka havaitsisi automaattisesti, milloin roskakori oli täynnä, ja sulje tai kääri pussi. Tutkittuani mahdollisia tapoja suunnitella tämä, tajusin, että tämä oli kaukana käsistäni. Niinpä muutin hieman tavoitetta - tehdä roskakori, joka voisi lähettää tekstin, kun se on täynnä.

Lähellä lukukauden loppua minulla oli vaikeuksia integroida WiFi -komponentti tekstin lähettämiseen ja olin huolissani, joten ajattelin muita vaihtoehtoja hälytysjärjestelmäksi. Katsoin pietsoelementtejä kohti ehkä ärsyttävää ääntä, joka ei pysähtyisi, ennen kuin roskakorit vietiin pois. Lisäksi tutkin LEDien käyttöä eri värien osoittamiseksi roskakorin tason osoittamiseksi.

Tämän luomiseksi tarvitaan kaksi anturia: yksi ulkopuolisten havaitsemaan, milloin käsi avautuu sen yläpuolella, ja toinen sisäpuolella havaitsemaan roskan taso. Alun perin vain WiFi -moduuli lähetti tekstin hälytyksenä, mutta lukukauden lopussa päätin lisätä valon roskakorin yläosaan tämän tukemiseksi.

Tämä on projektisuunnittelu, johon tartuin ja menin loppuun.

Vaihe 2: Tutkimus

Valmistautuakseen tähän koettelemukseen tutkin monia asioita.

Ensin tutkin yleistä tapaa koodata Arduino. Harjoittelu SparkFun -keksijän kanssa auttoi valtavasti; tottuu siihen, että joudun yhdistämään nastat Arduinoon ja käyttämään leipälautaa.

Sitten harjoittelin erityisesti servojen käyttöä, koska tiesin, että minun pitäisi hallita kantta pyörimään. Ensin harjoitellaan niiden ajoituksen hallintaa ja sitten yhdistetään käyttö ehdoilla, jotta voin hallita, milloin ne aktivoidaan.

Sitten tutkin, mitä antureita käyttää. Niitä oli kahta tyyppiä: ultraäänianturi (HC-SR04) ja infrapuna-anturi (PIR-liiketunnistin). Ultraääni-anturi lähettää pulssin, joka palautetaan takaisin ja jonka HC-SR04 lukee laskemalla tämän aikavälin ajan, määrittääkseen etäisyyden sen ja pomppimisen välillä. Päätin käyttää ultraääni -anturia sisäiseen anturiin, koska etäisyyden havaitseminen olisi hyödyllisempää, varsinkin kun roska ei lähetä paljon säteilyä. Sitten päätin, että olisi helpompaa käyttää vain HC-SR04: tä sekä sisä- että ulkoanturille.

Tutkiessani ESP-8266: sta opin paljon wifi: n toiminnasta. Opin tukiasemista ja asemapisteistä. Opin myös verkkopalvelimista mahdollisena vaihtoehtona. Lopussa. ESP on oma levy, joka voidaan ohjelmoida kokonaan erikseen Arduinolle. Näin ollen on mahdollista tehdä koko tämä projekti vain sen avulla. Ohjelmoidaksesi ESP: n liitin sen Arduinoon ja yhdistäisin Arduinon GND: n palauttamaan sen pois päältä ja toimimaan kommunikaattorina ESP: n ja USB -kaapelin välillä.

Sitten opin, että voin saada ESP: n toimimaan asiakkaana, joka haluaa käyttää tai pyytää tietoja verkkosivustolta. Tietäen tämän, käytin IFTTT.com -verkkosivustoa luodakseni sovelman yhdistämään webhookit tekstiviesteihin kokonaisuudessaan siten, että kun tapahtuma käynnistyy (kun asiakas pyytää tietoja tietystä URL -osoitteesta, se lähettää tekstin).

Toinen asia, jota tutkin, olivat jännitesäätimet, diodit ja vastukset. LEDit tarvitsivat vastuksia yhdistääkseen LEDin Arduinoon. Diodit ja jännitesäätimet olivat mahdollisia ratkaisuja ESP-8266: n virransyöttöön, koska se ottaa ehdottomasti 3,3 V: n jännitteen. Jännitesäädin oli helpoin ratkaisu. Vaikka Arduinossa on 3.3V -vaihtoehto, otin sen tilaisuutena oppia lisää.

Tämän jälkeen opin kondensaattoreista, koska ne ovat välttämättömiä toimivalle jännitesäätimelle. Kondensaattorit auttavat tasoittamaan jännitettä, jos se "pomppii" tai "hikka" liikaa. 2 elektrolyytti- ja 1 keraaminen kondensaattori on tavallisesti asennettu jännitesäätimille.

Suurin osa tutkimuksesta yritti korjata koodiani, koska olin tekemässä paljon virheitä.

Vaihe 3: Vaikeudet ja miten voisin niistä

Suuri osa lukukauden alun vaikeuksista oli yksinkertaisesti se, että olin kokematon. En ollut koskaan edes ajatellut rakentaa jotain, joten pelkäsin olla liian kunnianhimoinen tai liian yksinkertainen. Siksi lykkään idean valintaa niin pitkään.

Tämän ratkaisemiseksi puhuminen kokemuksensa saaneen vanhuksen kanssa auttoi varmasti. Bryan pystyi kritisoimaan ajatuksiani ja kertomaan minulle, mitkä menivät oikeaan suuntaan ja mitkä väärään suuntaan. Hän auttoi minua ymmärtämään, että minun on otettava huomioon taitotaso, resurssit, joihin minulla oli pääsy, ja ajanhallinta.

Ajanhallinta oli myös minulle erittäin vaikeaa. Tiedän jo, että minulla on heikkous ajanhallinnan suhteen, varsinkin kun tämä lukukausi oli uskomattoman täynnä, koska olin ylikuormitettu 21 op.

Oli aikoja, jolloin minun piti uhrata projektini parissa työskenteleminen, mutta voittaakseni tämän, omistin vähintään yhden tunnin tutkimuksen viikonloppuisin työskennelläkseni projektissa ja joka toinen viikko viikonloppuisin mennäksesi M5: een työskentelemään sen parissa.

Toinen vaikeus minulla oli tietämättömyyteni suurista osista. En tiennyt, miten ne toimivat tai mitkä johdot liitettiin minne. Tämän voittamiseksi olen oppinut arvokkaan hyödyn etsimällä tietolomakkeet verkosta, mikä auttoi minua ymmärtämään, mikä tarvittava jännitesyöttö oli ja missä VCC, GND ja tulot johdotettiin. Muistan erityisesti työskennellessäni yrittäessäsi liittää servot liikeilmaisimiin ja turhautua, koska servot eivät toimineet lainkaan.

Tämä sai minut kokeilemaan erilaisia servoja toivoen, että jotain oli vialla. Ne eivät kuitenkaan vieläkään toimineet, mikä tarkoitti, että sen oli oltava joko johdotukseni tai koodini. Yritin sitten käyttää ulkoista virtalähdettä kytkemällä servot neljään AA -paristoon, koska olin lukenut, että joskus tietokoneen USB ei ehkä anna tarpeeksi jännitettä niiden virran saamiseksi. Lopuksi päätin vain katsoa tietolomaketta ja tajusin, että se johtui vain siitä, että johdotukseni oli koko ajan väärä.

Vaikein esteeni tässä oli yrittää integroida WiFi -komponentti Arduinoon. Etsin monia opetusohjelmia verkossa ja yksinkertaisesti ymmärsin ohjelmoinnin, koska minun oli vaikea ymmärtää. Yksi verkkosivusto kuitenkin auttoi minua ja esitteli minut IFTTT: lle. Uskon saavani voiton, mutta en huomannut, että levyt olivat erillisiä ja olin lopulta ohjelmoinut levyt eri koodilla. Olin jumissa viikon yrittäen selvittää, kuinka yhdistää ne, mutta internet ei auttanut. Tämän esteen voittamiseksi pyysin lopulta yksinkertaisesti tohtori Mallochin apua. Olen erittäin ylpeä ihminen ja haluan tehdä asioita yksin. Hän oli kuitenkin auttanut minua aiemmin, mutta se ei ollut suuri ongelma minulla, vaan pikemminkin keskustelu mahdollisista tavoista lähestyä projektiani. Pelkkä tohtori Mallochin kysyminen ratkaisi välittömästi ESP-8266: n integroinnin.

Tämä projekti auttoi minua asettumaan paikalleni ja ymmärtämään, että minun pitäisi työskennellä ja pyytää enemmän apua ihmisiltä, koska suunnittelu ei ole yksinprojekti, vaan tiimin dynaaminen.

Vaihe 4: Muutokset M5: ksi virtaviivaistamaan oppimisprosessia

M5 oli minulle loistava työkalu tällä lukukaudella. Siinä on jo paljon resursseja uusille tutkijoille ja kokeneille veteraaneille.

Uskon, että M5 voisi auttaa virtaviivaistamaan oppimisprosessia järjestämällä enemmän työpajoja laajemmasta valikoimasta aiheita ja tekemällä niistä enemmän julkisia. Olin tuskin kuullut työpajoista, jotka pidettiin M5: ssä, ja tiesin vain juotospajat.

Muut työpajat, kuten "Miten edetä suunnittelussa" tai "Kuinka käyttää 3D -tulostinta", olisivat hyödyllisiä. Ehkä heillä on näitä työpajoja, mutta en koskaan kuullut niistä.

Vaihe 5: Mitä tein lopulta

Pystyin tekemään automaattisen roskakorin

Vielä tärkeämpää olen kuitenkin oppinut ajanhallinnan tärkeyden, piirien rakentamisen ja elektronisten osien käytön. Opin Arduinosta, aalloista ja aistimisesta, vastuksista, leipälevyistä, WiFi: stä, ESP-8266: sta, verkkopalvelimista, jännitesäätimistä, diodeista jne. Pystyin saavuttamaan juuri sen, mitä olin ajatellut. Ymmärtää käytännön tason elektroniikasta ja piiristä.

Se herätti minussa myös luovaa tulta, sillä tämän projektin luominen, vaikkakin välillä turhauttavaa, oli erittäin hauskaa ja palkitsevaa. Lopuksi ymmärtää, miten osa toimii tai saada koodi toimimaan haluamallamme tavalla, oli tuntien hienosäätöjen ja muutosten arvoista. Se auttoi minua ymmärtämään, että tämän halusin tehdä. Lukukauden alussa epäröin sähkö- ja tietotekniikkaa, koska minulla ei ollut kokemusta siitä tietääkseni pidinkö siitä vai en. Kuten joku ei tiedä, pitävätkö he urheilusta, videopelistä tai harrastuksesta, elleivät he kokeile sitä.

Suurin saavutukseni tästä oli se, että voin sanoa luottavaisesti, että haluan jatkaa sähkö- ja tietotekniikan parissa.

Vaihe 6: Kuinka joku muu voisi seurata jalanjälkiä

Jos joku on samassa tilanteessa kuin olin lukukauden alussa, suosittelen tekemään samat vaiheet, jotka olen hahmotellut kohdassa "Alkuperäiset suunnitelmat ja eteneminen". Se todella auttoi minua hitaasti erottamaan, mitä olin kiinnostunut tekemään ja mitä voisin tehdä.

Tarkemmin sanottuna tälle projektille hahmottelen alla, miten se tehdään.

Vaihe 1: Siirry osoitteeseen IFTTT.com, rekisteröi puhelinnumerosi ja luo sitten sovelma. Valitse "jos" webhooksiksi ja "että" tekstiviestiksi. Kun se on luotu, etsi Maker Webhooks hakukentästä ja napsauta dokumentaatiota. Täytä tiedot omalla tapahtumanimelläsi ja kopioi URL -osoite. Tämä on URL-osoite, jota käytät alareunassa olevalle ESP-8266-koodille.

Vaihe 1: Liitä ESP-8266 seuraavasti:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Yhdistä sitten Arduinon GND sen nollauslaitteeseen poistaaksesi sen käytöstä.

Vaihe 2: Kirjoita koodi alareunaan ja lataa se ESP-8266-laitteeseen (lataa ensin esp-8266-kortti IDE: stä). Irrota sitten ESP-8266.

Vaihe 3: Liitä servot Arduinon nastaihin 8 ja 9

Vaihe 4: Liitä ensimmäinen HC-SR04-anturi nastoihin 10 ja 13 (liipaisimelle ja kaiulle). Kytke sitten toinen napoihin 11 ja 12 (jälleen trig ja kaiku).

Vaihe 5: Liitä RGB -merkkivalo nastoihin 4 (punainen), 5 (vihreä) ja 6 (sininen).

Vaihe 6: Liitä GPIO2 nastaan 2

Vaihe 7: Kirjoita koodi alaosaan (ECE_297_DP) ja lataa se Arduinolle.

Vaihe 8: Etsi vanha kierrätetty olutlaatikko ja pahvi kannelle. Kuumaliima popsicle tarttuu servoihin ja sitten kuuma liima servot botin sisäpuolelle kummallakin puolella. Teippaa kansi popsicle tikkuihin. Teippaa kaksi anturia kanteen (sisäpuoli havaitsee roskat (nastat 11 ja 12) ja ulkopuoli havaitsee liikkeen (nastat 10 ja 13). Teippaa sitten LED kannen yläosaan. Ja teippaa johdot laatikon taakse piilottaaksesi rumat johdot.

Vaihe 7: Mitä tekisin seuraavaksi

Projektissa eteenpäin minulla oli ideoita toteuttaa LED -valon lisäksi äänihälytys. Koska sain ESP-8266: n toimimaan, päätin olla toimimatta. Jos kuitenkin menisin eteenpäin, olisi mielenkiintoista lisätä yksi ja ärsyttää ihmisiä ottamaan roskat.

Lisäksi olisin halunnut työskennellä lopullisemman projektin parissa, koska tämä on enimmäkseen todiste konseptiprojektista. Jos olisin siirtynyt eteenpäin, olisin käyttänyt todellista roskakoria tai raskaampaa muovisäiliötä. Lisäksi olisin halunnut olla tehokkaampi johdotuksessa, koska se on erittäin sotkuinen.

Yksi vaihtoehto ESP-8266: lle, jota etsin, kun olin huolissani siitä, että en pysty integroimaan sitä, oli Bluetooth-moduuli. Ystäväni Sean oli maininnut minulle, että hän oli aikaisemmin tehnyt projektin, jossa hänen täytyi lähettää tietoja projektistaan puhelimeensa ja käyttää Bluetooth -moduulia. Hän sanoi, että se oli suhteellisen helppoa. Sain kuitenkin WiFi -moduulin toimimaan ennen kuin tein siihen mitään vakavaa etsivätöstä. Mielestäni olisi mielenkiintoista nähdä mihin tämä polku olisi johtanut minut.

Muuten olisin mielelläni toteuttanut "automaattisen roskapussin käärimisen" osan, mutta se on edelleen pois liigastani tällä hetkellä. Ehkä tulevaisuudessa palaan tähän projektiin ja yritän tehostaa sitä.