Arduino Water Cycle Diorama: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Estaremos fazendo um diorama apresentando o ciclo da água, usando Arduino e alguns motores para adicionar movimento e iluminação. Tem uma sensação de escola - porque na verdade é um projeto escolar!

O cenário de apresentação é este:

O sol nasce pela manhã [Um servo motor move o sol].

A água evapora do mar [Um motor de passo levanta a "folha de evaporação"]

Nuvens se formam no céu [um motor de passo abaixa as nuvens de algodão]

A chuva cai [Um motor de passo reduz o "lençol de chuva"]

Enquanto isso, as luzes (LEDs APA106) mudam de cor para significar o nascer do sol, o céu nublado, os relâmpagos durante a chuva.

Materiais:

1. Arduino Uno
2. 5V Stepper Motors and drivers (x3)
3. Servo motor (x1)
4. LEDs APA106 (x5)
5. Tubo de metal
6. Parafusos e parafusos
7. Papéis, tule, algodão
8. Pistola de cola quente

Então, vamos lá!

Etapa 1: construir a caixa

Construímos uma caixa de madeira, mas você também pode usar uma caixa. As dimensões da caixa são 40 cm de frente, 25 cm de profundidade e 30 cm de altura.

Colocamos uma tampa prática com dobradiças para facilitar o trabalho levantando-a. Além disso, não precisamos realmente da parede de trás, então você pode pular isso e usar apenas um papel azul para o céu, como mostrado na foto.

Etapa 2: Conecte os motores

Vamos prender os motores de passo perto do topo da caixa, de modo que eles girem e envolvam nosso tule de chuva, tule de evaporação e nuvens.

Primeiro, precisamos fazer furos.

Use um papel para criar uma máscara do motor, conforme mostrado na foto. Isso permitirá que você marque os furos corretamente [foto]. Perfure e, em seguida, prenda o motor com parafusos e porcas.

Etapa 3: Anexe os eixos

Para os eixos, estamos usando tubo de cobre. Meça a distância levando em consideração a profundidade do motor, subtraia mais um cm e corte 3 peças.

Use o eixo do motor como um molde e use um alicate para pressionar uma das extremidades do tubo ao redor dele.

Em seguida, use um parafuso como molde e faça o mesmo na outra extremidade do tubo.

Faça um furo na outra parede, em frente ao eixo do motor (meça as distâncias). Prenda o eixo entre o eixo do motor e o parafuso através do orifício. Use um ou dois parafusos para fixá-lo e um anel de metal para permitir uma rotação mais suave do eixo, conforme mostrado na foto.

Etapa 4: prenda o servo motor

Use um pouco de blue-tac abaixo e uma tira de metal com parafusos acima para prender o servo motor no chão. Isso será usado para levantar o sol, como mostrado na foto.

Certifique-se de prendê-lo na direção certa. (Se você fizer algo errado, não será um grande problema, você pode apenas editá-lo no código do Arduino.)

Use um canudo e cola para fixar o sol no eixo do motor.

Etapa 5: conectar os componentes eletrônicos, motores e LEDs

O Arduino Uno possui 14 pinos digitais. Precisamos de 4 pinos para cada driver de motor de passo, mais um pino para o servo motor e um pino para os LEDs.

Você pode ver a conexão básica no esquema. 4 pinos digitais são conectados ao driver. Você precisará de uma fonte de alimentação separada para o driver (e o motor), uma vez que os motores consomem bastante energia e você terá problemas se alimentá-los com o Arduino. Você pode usar um carregador e cabo USB, cortá-lo, usar + 5V e GND para alimentar o motor. Você também precisará conectar o GND da placa Arduino ao GND da fonte de alimentação externa, conforme mostrado no esquema. As conexões:

Pino 0, 1, 2, 3: Motor 2

Pino 4, 5, 6, 7: Motor 1

Pino 8, * 10, 11, 12: Motor 0. Observe que salvamos o PIN 9 para o servo motor: em algumas placas Arduino, apenas os pinos 9 e 10 podem conduzir um servo.

A conexão do servo motor é bastante padrão. Use o pino digital 9 para o controle. Use a fonte de alimentação externa, a mesma que para os motores de passo, para alimentar o servo (ou seja, não como o esquema, onde a alimentação é retirada da placa Arduino).

O design do LED APA106 nos permite controlar individualmente vários LEDs com apenas um pino. Usaremos o pino digital 13 (que também está conectado ao LED integrado na placa Arduino). A conexão básica pode ser vista no esquema. APA106 tem quatro pinos. Os dois pinos do meio são para + 5V e GND. Em seguida, conectamos o primeiro LED DATA IN ao pino 13, seu DATA OUT ao segundo LED DATA IN, etc. Cada LED subsequente recebe seu sinal DATA IN do DATA OUT do anterior. O último LED DATA OUT pode ser deixado desconectado.

Você pode querer proteger os LEDs no gabinete depois de fazer a decoração, para que possa inspecionar melhor a iluminação. Como alternativa, você pode fixá-los usando cola quente e instalar as decorações posteriormente.

Etapa 6: o código do Arduino

Aqui está uma descrição do que o código faz.

Nascer do sol: O servo motor vai de 10 a 50 graus, velocidade de 2 graus / seg., Enquanto a iluminação muda de vermelho (amanhecer) para branco (meio-dia).

Vaporização: Um motor de passo enrola o eixo onde está fixado o tule dos “vapores”, elevando-o. Você pode ter que ajustar o número de voltas, dependendo de suas dimensões.

Nuvens: um motor de passo desenrola o eixo para revelar as nuvens. As cores da cena mudam para uma configuração "chuvosa".

Chuva: Um motor de passo desenrola o eixo do tule "chuva". Temos flashes aleatórios, onde a cor muda para branco por um tempo - e depois volta para "chuvoso".

Reinicialização do sistema: as luzes são apagadas e, em seguida, os motores retrocedem os eixos, de modo que o sistema está pronto para fazer outra iteração quando conectado novamente.

Observe que optamos por ter apenas uma única execução e, em seguida, uma reinicialização, para minimizar a chance de alguém interromper o sistema no meio da ação. Nesse caso, teríamos os tules meio enrolados nos eixos, para que o sistema não funcionasse corretamente.

Brinque um pouco com o código, antes de adicionar as decorações. Você fará ajustes de ajuste mais tarde.

Etapa 7: Faça e anexe as decorações e os LEDs

Optamos por uma representação 2,5D de uma paisagem. Consiste em 4 camadas de paisagem, uma atrás da outra. Também há um céu nas costas. Entre o céu e a camada posterior, aquela com as montanhas, é onde o sol está localizado, acoplado ao servo motor.

Os tules de chuva e evaporação são dobrados e escondidos entre as outras camadas, quando para baixo. Eles são presos aos eixos acima por rosca.

As nuvens são pequenas bolas de algodão (que são úteis para desmaquilhar), que são presas independentemente no eixo da nuvem por fios. Você enrola o fio no eixo e, ao desembrulhá-lo, as nuvens descem.

Os LEDs são conectados em uma corrente e colados entre as camadas, primeiro LED na parte traseira, para que posteriormente seja conectado à placa Arduino.

Para a chuva, cortamos pequenos pedaços de papel em formato de gota d'água e os colamos em um tule. Na imagem, você pode ver que colamos um pouco de peso, por exemplo, pequenas nozes, atrás das gotas de água (e anéis de metal atrás dos "vapores"), de modo que o tule é derrubado pela gravidade em vez de pairar no meio. As partes superior e inferior do tule são enroladas em um pauzinho, também para pesar. Este último "toque" dá uma nota "infantil" ao diorama (deveria parecer um projeto infantil). Você pode usar algo diferente, mais invisível, para adicionar peso ao tule, se quiser.

Etapa 8: Conecte o Arduino e monte-o na placa

Você precisa conectar os drivers do motor, servo motor, LEDs no Arduino. Os pinos são anotados no código.

Você pode montar o Arduino e as placas do driver do motor na caixa, usando cola quente, e escondê-los atrás das montanhas de papel. Use uma pequena placa de ensaio para alimentar os motores, a partir de uma fonte externa. Os cabos de alimentação, para o arduino e os motores, sairão pela parte de trás.

Faça alguns ajustes no código e pronto!

Divirta-se!