O GOB: 3 etapas

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

Este instrutível foi criado em cumprimento ao requisito do projeto do Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

Histórico do GOB

O GOB significa Gear Operated Box e é uma caixa que opera por meio de uma série de engrenagens. Este projeto foi criado conforme mencionado acima para o Makercourse na University of South Florida e este instrutível mostrará exatamente o que é necessário para replicar este projeto em outras caixas também. A imagem à direita da primeira imagem acima é a versão mais recente do GOB. A caixa pode ser trancada e destrancada dependendo de qual chave o sensor RFID “vê” e também liga os LEDs laterais dependendo se a caixa está travando ou destravando. Confira o vídeo em anexo para ver os recursos mais recentes da caixa.

Etapa 1: Suprimentos / Hardware

Você precisará do seguinte para recriar este projeto.

1. Placa Arduino Uno

2. Sensor Arduino RFID (MFRC522)

3. Engrenagens - Veja abaixo as especificações

4. Uma Grande Primavera

5. Motor de passo 5v

6. Vários LEDs

7. Carregador USB portátil

8. Caixa - Veja abaixo as especificações

9. Quaisquer decorações que você possa querer para sua caixa, usei o seguinte:

- Tinta spray (marrom, ouro, ouro rosa / cobre)

- Chaveiro lâmpadas

- Várias engrenagens, parafusos e tubos impressos em 3D

Engrenagens

As engrenagens usadas para a parte mecânica deste projeto eu projetei no fusion 360 usando seu script de engrenagem e depois as imprimi em 3D. A primeira imagem anexada aqui mostra as especificações que usei para gerar todas as minhas engrenagens e apenas tive que alterar o número de dentes em cada uma. A segunda imagem mostra as engrenagens usadas nesta caixa. Foram usadas 3 engrenagens redondas e, em seguida, uma engrenagem retangular usada como o mecanismo de travamento real, os arquivos.stl para essas engrenagens também são anexados. A terceira imagem mostra o posicionamento das engrenagens, como você pode ver que a engrenagem superior precisa de guias para mantê-la no lugar e a engrenagem maior está colada a uma engrenagem menor que permite que o motor de passo gire todas as engrenagens internas de uma vez.

Caixa

A caixa usada no meu projeto era feita de 7 pol. x 7 pol. folhas de papelão. Duas tiras finas de papelão foram usadas para conectar a tampa à base da caixa e, em seguida, uma pequena tira foi usada para construir o gancho na tampa para permitir que a caixa fosse travada. Você pode fazer a sua caixa com o material que preferir ou usar uma com a tampa já conectada na lateral, de qualquer forma a tampa deve ter um gancho no lado interno para que a caixa seja travada pelas engrenagens internas. Veja as duas últimas imagens para mais detalhes.

Etapa 2: Montagem

1. Reúna todos os materiais listados na Etapa 1: Suprimentos / Hardware

2. Construir a caixa, conforme mencionado anteriormente você pode fazer sua caixa em qualquer material ou em qualquer tamanho com a única especificação de que deve ter um gancho interno grande o suficiente para permitir que as engrenagens internas travem a caixa.

3. Uma vez que a caixa é construída, você precisa conectar o circuito. Siga o esquema em anexo. Lembre-se de que quanto mais limpo e compacto você tornar seu circuito, melhor ele caberá em sua caixa. Depois de montado, programe e teste seu circuito para 1) verificar se todo o hardware está funcionando e 2) verificar se ele faz o que você deseja.

4. Em seguida, projete e imprima as engrenagens necessárias para sua caixa. Isso pode demorar algumas impressões, dependendo do tamanho da sua caixa e do tamanho do seu circuito. A primeira marcha com a qual você deve começar é a do motor de passo, isso o ajudará a medir o tamanho da altura de suas engrenagens dentro da caixa. Existem vários tamanhos de bucha anexados aos arquivos.stl que devem ajudar a descobrir a melhor altura para sua caixa. Você precisará fazer um orifício na parte inferior do pino e colá-lo no motor de passo para prender a engrenagem ao motor de passo.

5. Depois de ter todas as engrenagens impressas e o circuito montado, prenda as engrenagens no interior da caixa. Usei cola quente para fácil montagem. Outros tipos de cola ou parafusos também podem ser usados. Adicione trilhos guia conforme necessário para manter as engrenagens no lugar. Como você pode ver nas imagens, a colocação das engrenagens precisa se alinhar diretamente abaixo da tampa da caixa onde fica o gancho. A mola precisa ficar diretamente abaixo do gancho para que a tampa se abra quando a caixa for destravada e a engrenagem retangular tenha espaço para deslizar no gancho quando a caixa for trancada.

6. Assim que as engrenagens estiverem no lugar, prenda o circuito dentro da caixa. Usei fita adesiva, fita azul em fotos, para isso, pois me permitiu fazer ajustes fáceis conforme necessário.

7. Finalmente decore sua caixa! Optei por usar os LEDs originalmente usados para significar a rotação das engrenagens como parte da decoração do lado esquerdo da caixa. A melhor parte deste projeto é que o conceito simples permite que você personalize este projeto para suas próprias necessidades. Os próximos três passos mostram como eu decorei esta caixa.

8. Imprima uma variedade de engrenagens diferentes. Em seguida, pinte a caixa e as engrenagens com spray para combinar com o tema que você deseja. Usei algumas engrenagens como estênceis para adicionar desenhos nas laterais ou colei-as para obter textura, consulte as fotos em anexo para obter detalhes.

9. Para as lâmpadas laterais, usei lâmpadas de chaveiro que eu poderia desparafusar e retirar os LEDs. De lá, eu poderia fazer dois furos na lateral da caixa para enfiar os LEDs que conectei ao circuito nas lâmpadas da caixa que coloquei na parte externa.

10. Depois de terminar, certifique-se de que ainda haja espaço suficiente para colocar um objeto em sua caixa. Decidi esconder o circuito interno com feltro, para que nada ficasse preso.

Divirta-se decorando a caixa como quiser, essa é a melhor parte de inventar! Happy Making!

Etapa 3: Código

Começando

O arquivo.ino anexado é o código do programa para o GOB. Para executá-lo corretamente em seu arduino, você também precisará instalar as duas bibliotecas que também estão anexadas à pasta de bibliotecas do arduino. O programa é bem comentado, mas também há uma descrição fornecida abaixo para maiores esclarecimentos. Este código requer um conhecimento básico da programação do Arduino.

Visão geral / descrição

1. Bibliotecas

Existem três bibliotecas usadas neste programa, SPI, MFRC522 e Stepper Library. Como o SPI é uma biblioteca padrão do arduino, não há necessidade de instalá-la na pasta de bibliotecas do arduino. SPI significa Serial Peripheral Interface e é um protocolo de comunicação serial que o arduino usa para se comunicar com o sensor RFID. Com esta biblioteca, usamos a biblioteca MFRC522 para ler os dados do sensor RFID. Esta biblioteca é específica para o sensor e nos permite usar as informações que o sensor "lê" das chaves RFID usadas para travar e destravar a caixa. A biblioteca de passo faz exatamente o que parece, ajuda o arduino a falar com o motor de passo.

2. Definindo Variáveis / Configuração

Depois de incluir as bibliotecas necessárias para o hardware necessário, os pinos do referido hardware precisam ser definidos. Essencialmente, o arduino precisa saber quais pinos estão se comunicando com quais peças de hardware.

3. Loop Principal

Em primeiro lugar, as duas primeiras declarações if são usadas para garantir que o sensor RFID esteja lendo uma chave RFID. Em seguida, precisamos pegar o código ou UID da chave RFID que está sendo "lida", isso é o que está acontecendo no primeiro loop for da função Loop (). Assim que o UID for lido, precisamos verificar se a chave vai travar ou destravar a caixa. Aqui, usando uma instrução if else, coloquei uma chave para trancar a caixa e qualquer outra para destrancar a caixa. Por exemplo, se o UID for igual a um UID que eu quero, chame a função spinRight () ou bloqueie a caixa, caso contrário, chame a função spinLeft () e desbloqueie a caixa.

4. Funções de rotação

As funções spinLeft () e spinRight () são usadas para girar o motor de passo para a esquerda ou direita. O principal aqui é que, para inverter as direções do motor de passo, os pinos do motor de passo estão sendo invertidos.