Planetário ativado por som: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

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

Este é o meu planetário ativado por som. A função básica do planetário é ativar-se com a presença de um som alto, como uma batida, e recriar a órbita da lua e da Terra ao redor do sol. Este é um projeto divertido e simples que pode ser facilmente recriado e será uma bela peça decorativa e interativa para exibir.

Neste Instructable, explicarei como recriar este planetário discutindo o sistema de engrenagens, configuração geral e sistema de controle.

Etapa 1: Etapa 1: Peças e ferramentas

Peças

• 1 DC-47P DC Series Gabinete eletrônico para serviços pesados - $ 9,58
• Cabeça de boneca de madeira da ArtMinds®, 2,5 "- $ 2,49
• Cabeça de boneca de madeira da ArtMinds®, 2,25 "- $ 1,89
• 3/8 "Diâmetro 6061 Haste Redonda de Alumínio 24" Comprimento T6511 Extrudado 0,375 Polegada Diâmetro - $ 7,20

Eletrônicos

• Motor de passo DC 5V 28BYJ-48 com placa de módulo de teste de driver ULN2003 4-Phase - $ 1,79
• Módulo Sensor de Som - $ 1,50
• Placa de desenvolvimento UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 para Arduino + cabo USB - $ 7,58
• Mini breadboard - $ 5,69
• Cabo fêmea-fêmea de 4 pinos - $ 3,84
• Pacote de 75 unidades de fio de jumper de tábua de pão - $ 4,99

Ferramentas e suprimentos

• impressora 3d
• Fita métrica
• Rolamento de esferas de 3/8"
• 5 minutos de epóxi
• Palito de dente ou agitador descartável
• Bandeja descartável
• Martelo
• Furar
• 4 "serra de orifício
• Serra de fita
• Arquivo de mão plana e curva
• Tintas e pincéis acrílicos: azul escuro, verde escuro, branco, amarelo

Programas

Você precisará do Arduino IDE ou de versões autônomas de AVR-GCC e AVRDude

Etapa 2: Etapa 2: Criação do sistema de engrenagens

É aqui que a impressora 3D entra em ação. Você precisará baixar os arquivos STL anexados para imprimir em 3D as engrenagens e uma base que manterá as engrenagens e hastes no lugar. O projeto do planetário consiste em 4 engrenagens: a engrenagem do motor (engrenagem de acionamento), a engrenagem de terra (engrenagem acionada), uma pequena engrenagem central e a engrenagem da lua. A engrenagem do motor será conectada ao motor de passo e acionará a engrenagem de aterramento. A engrenagem lunar estará no topo da engrenagem terrestre e terá uma haste em seu centro que passará pela engrenagem terrestre. Isso fará com que a engrenagem lunar gire à medida que a engrenagem terrestre gira. A engrenagem central é usada para manter a engrenagem lunar no lugar e vai ao redor do centro da engrenagem terrestre. A haste para a Lua passará pela engrenagem lunar, o que permitirá que a lua viaje ao redor da Terra enquanto a Terra e a Lua viajam ao redor do sol. Para economizar tempo de impressão, usei um preenchimento de 5% na base. Este enchimento baixo também tornou a base muito leve, o que foi benéfico.

Etapa 3: Etapa 3: Trabalho de preparação

Preparação da haste

Depois que tudo estiver impresso, teremos que fazer alguns trabalhos de preparação para deixar nossos planetas, hastes e gabinete prontos para instalação. Primeiro, precisaremos usar a serra de fita para cortar a haste em três partes. Um deve ter 5 ", um tem 3" e o último tem 1,5 ".

Planet Prep

Estaremos usando as cabeças de boneca e o rolamento de esferas para criar nossa Terra, Sol e Lua. A cabeça de 1,5 "será usada para o Sol, a cabeça de 1,25" para a Terra e o rolamento de esferas para a Lua. Primeiro você quer fazer furos no fundo plano das cabeças das bonecas usando a broca de 3/8 ". Isso permitirá que você prenda os planetas às hastes. Agora vem a parte divertida, pintar! Dependendo da tinta que você usar, pode ser necessário aplicar várias camadas para obter uma cor vibrante, especialmente ao pintar o Sol e a Lua. Lembre-se, é melhor aplicar várias camadas finas do que aglomerar em uma camada muito grossa. Uma camada grossa provavelmente causará respingos e irá leve muito tempo para secar. Certifique-se de deixar cada camada fina secar completamente antes de continuar. A Terra foi pintada à mão livre. Quando a Lua estiver completamente seca, use o epóxi para fixá-la à haste.

Preparação de gabinete

Precisamos cortar um orifício na tampa do gabinete para permitir que as hastes se movam livremente. Para isso, você precisará usar a serra copo de 4 acoplada à broca. Lembre-se de que o furo precisa ser deslocado do centro para fornecer espaço para o motor de passo e a engrenagem do motor. Use sua base como referência para determinar onde corte o orifício e certifique-se de que esteja centralizado com as bordas do gabinete.

Agora que seus planetas, hastes e gabinete estão preparados, você está pronto para começar a montar!

Etapa 4: Etapa 4: Montagem Principal

Comece colocando seu motor de passo no slot designado na base. Certifique-se de prender os fios de modo que eles descam pela base e saiam pela parte inferior. Em seguida, coloque a engrenagem de aterramento no tubo extrudado na base. Você deseja posicionar a engrenagem de aterramento de modo que flutue logo acima da base e não esfregue nela ao girar. Agora coloque a engrenagem do motor no motor de passo de forma que o centro da engrenagem passe pelo eixo do motor. A engrenagem do motor e a engrenagem da terra devem se encaixar perfeitamente. Em seguida, adicione a engrenagem central ao tubo extrudado. A engrenagem central terá um encaixe muito justo no tubo extrudado e precisará ser martelada no lugar.

Observe que é muito difícil remover a engrenagem central depois de martelada no lugar, portanto, certifique-se de posicionar adequadamente tudo sob ela antes de prosseguir. Você também deve deixar um pouco de espaço entre a engrenagem terrestre e a engrenagem central para que não interfiram uma com a outra.

Agora você está pronto para adicionar suas hastes. A haste do Sol entrará no tubo extrudado na base e a haste da Terra passará pelo orifício na engrenagem terrestre. Novamente, certifique-se de que não haja fricção entre as partes paralelas. A engrenagem lunar é então colocada ao redor da haste terrestre, no topo da engrenagem terrestre. A haste lunar entrará no orifício secundário da engrenagem lunar. Complete suas hastes com seus respectivos planetas e você está pronto para avançar para o esquema do circuito.

Etapa 5: Etapa 5: esquema do circuito

As partes principais do esquema são o microcontrolador, a fonte de alimentação, o motor de passo e a placa do driver e o sensor de som.

Fonte de energia

A energia é fornecida por uma bateria de 9 V que se conecta ao microcontrolador.

Motor de passo e placa de transmissão

O motor de passo é conectado aos pinos 8, 9, 10 e 11 no microcontrolador. Esses pinos são usados para ativar as bobinas 1-4 do motor de passo. Eles são definidos como saídas no esboço.

Sensor de Som

O sensor de som está conectado ao pino 4 do microcontrolador. É definido como uma entrada no esboço.

Etapa 6: Etapa 6: o esboço do Arduino

Conforme mencionado anteriormente, os pinos 8 -11 são conectados à placa de acionamento (blindagem) e ativarão as bobinas 1-4 do motor de passo. O sensor de som é conectado ao pino 4. Eu defini um tempo de atraso de 8 ms para produzir uma taxa de giro confiável pelo motor de passo. Na configuração, defini os pinos do motor como saídas e o pino do sensor de som como uma entrada. O sensor de som é lido no loop principal por uma variável de status denominada statusSensor. Quando um ruído é detectado, o sensor de status será definido como 1. Isso começará a girar o motor para frente por 300 etapas. Um loop while é usado para contar os passos. Se um novo som for detectado, a contagem será reiniciada fazendo com que o motor gire por um longo período de tempo. Se nenhum som for detectado, o motor irá parar de girar após 300 etapas. Por favor, veja o vídeo em anexo para mais informações.

Nota: Você pode definir qualquer número de etapas para o motor girar. Descobri que 300 passos geram cerca de 30 segundos de movimento. Sinta-se à vontade para aumentar a contagem de passos se quiser que o planetário funcione por um período mais longo ou mais curto.

Etapa 7: Etapa 7: Montagem do gabinete

Tudo o que resta agora é colocar todos os componentes no gabinete. Descobri que isso era mais fácil e eficaz com tiras de velcro. Primeiro, forre a parte inferior do gabinete com o gancho (lado áspero). Em seguida, alinhe a parte inferior da placa de ensaio, microcontrolador, sensor de som, motor, blindagem do motor e bateria com o laço (lado macio). Adicione um laço na parte superior da placa de ensaio para manter o motor no lugar. Agora você pode colocar com segurança cada componente restante no gabinete. Para prender a base, primeiro corte dois pedaços do laço que são ligeiramente maiores em comprimento e largura do que os lados longos da base. Prenda cada tira no lado comprido do gabinete posicionado de forma que permita que a engrenagem do motor de passo seja totalmente fechada e a engrenagem de aterramento se encaixe perfeitamente no orifício que foi cortado na tampa do gabinete. Os meus foram colocados a cerca de 1 do topo do gabinete. Em seguida, prenda dois ganchos correspondentes nos lados longos da base. Agora você pode prender sua base ao gabinete. Escolhi elevar a base desta forma para fornecer espaço para o circuitos abaixo.

Seu planetário agora está totalmente montado e pronto para uso! Certifique-se de que a bateria está conectada ao microcontrolador, aplique os parafusos no gabinete e deixe um ruído alto. Você deverá ver seu planetário começar a se mover.

Nota: para uma melhor detecção de som, prenda seu sensor de som a uma das paredes do gabinete perto do corte na tampa.

Etapa 8: Observações Finais

Embora este tenha sido um projeto simples, o conhecimento que adquiri com ele é inestimável. Aprendi tudo sobre modelagem 3D, codificação de microcontroladores, edição de vídeo, planejamento de projetos e muito mais. Eu também ganhei muito mais respeito pelos designers de produto porque há muito pensamento e esforço envolvidos em projetar algo e dar vida a esses designs. Muitas tentativas e erros e muitas soluções de problemas. Foi divertido me envolver no processo.

Espero que você tenha gostado deste instrutível!