קסדת בטיחות Covid חלק 1: מבוא למעגלי טינקרד !: 20 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

פרויקטים של טינקרד »

שלום חבר!

בסדרה זו בת שני חלקים נלמד כיצד להשתמש במעגלים של טינקרד - כלי מהנה, עוצמתי וחינוכי ללימוד האופן שבו מעגלים פועלים! אחת הדרכים הטובות ביותר ללמוד, היא לעשות. אז קודם כל נתכנן פרויקט משלנו: המעגל של קסדת בטיחות נגד קוביד!

המטרה שלנו היא ליצור קסדה שתזהיר אותך כאשר אדם מתקרב. כך תוכל להישאר בטוח מפני קוביד על ידי התרחקות כדי לשמור על המרחק בינך לבין אותו אדם.

בסוף הפרויקט, תהיה לך הבנה בסיסית כיצד לעצב מעגלים ולתכנת באמצעות Tinkercad. למרות שזה עשוי להישמע קשה, אל תדאג! אני כאן כדי להדריך אותך לאורך כל התהליך - פשוט למד ותהנה!

אספקה:

כל מה שאתה צריך זה חשבון Tinkercad! אין לך חשבון? הירשם בחינם באתר www.tinkercad.com

שלב 1: פתח את Tinkercad

התחבר ל- Tinkercad (או הירשם, אם עדיין אין לך).

לאחר הכניסה ללוח המחוונים, עבור לסרגל הצד השמאלי ובחר "מעגלים".

לאחר מכן, בחר "צור מעגל חדש" (בעיגול כתום). כאן, יש לנו את החופש להיות יצירתיים ולעצב כל מעגל שנרצה. אתה יכול גם לדמות במדויק את המעגלים שלך כדי לראות כיצד הם יעבדו בעולם האמיתי, לפני שאתה בונה מעגל במציאות!

עכשיו, אנחנו מוכנים להתחיל!

שלב 2: כותרת הפרויקט שלך

לאחר שתלחץ על "צור מעגל חדש", תתקבל בברכה עם סביבת העבודה הריקה הזו.

ראשית כל - כל הפרויקטים שלנו יישמרו בלוח המחוונים שלנו (מהשלב הקודם), לכן חשוב שנקרא את הפרויקטים שלנו כך שנוכל לזכור ולמצוא אותם בהמשך!

אם תסתכל בצד שמאל למעלה, ייווצר עבורך כותרת אקראית מהנה. אתה יכול ללחוץ עליו כדי להחליף את הכותרת שלך בכותרת שלך. כאן, קראתי לה "קסדת הבטיחות של Covid".

שלב 3: הוספת ה- Micro: bit שלנו

נתחיל את הפרויקט על ידי הוספת מיקרו: ביט.

מיקרו: ביט הוא מחשב קטן שאפשר ללמוד עליו לתכנת. יש לו המון תכונות מגניבות כמו נורות LED, מצפן ולחצנים הניתנים להתאמה אישית!

המיקרו: ביט זה מה שיעבד את כל המידע מהחיישנים שלנו (אותו נוסיף בהמשך). המיקרו: ביט גם ייתן לנו את המידע הזה בצורה קלה שנוכל להבין.

כדי להוסיף זאת לסביבת העבודה שלנו, נשתמש בסרגל הצד מימין. כאן תמצא חבורה שלמה של רכיבים שתוכל להשתמש בהם. בוא נתעלם מכל השאר בינתיים, ונחפש "מיקרוביט".

בחר את המיקרו: ביט והביא אותו לסביבת העבודה.

שלב 4: הוספת החיישן שלנו

עכשיו כשיש לנו את המיקרו: ביט, נוסיף חיישן. נוסיף משהו שנקרא חיישן PIR, וזה קיצור של חיישן אינפרא אדום פסיבי.

PIR יכול לזהות קרינה אינפרא אדומה - או חום. מכיוון שבני אדם מוציאים חום אך חפצים כגון קירות, בקבוקי מים ועלים אינם עושים זאת, ניתן להשתמש בחיישן זה כדי לזהות מתי בני אדם נמצאים בקרבת מקום.

בדרך כלל הוא יכול "לראות" מרחק של עד 5 מטרים (וזה טוב) מכיוון שזה יאפשר לנו לקבל אזהרה מוקדמת כאשר אנשים מתקרבים, מה שיאפשר לנו להגיב לפני שהם מגיעים להנחיות הריחוק החברתי של 2 מטר.

שלב 5: הבנת הרכיבים

כעת, לאחר שיש לנו את שני החלקים שלנו, כיצד נוכל לחבר אותם יחד כדי לאפשר ל- micro: bit לתקשר עם חיישן ה- PIR?

זה די פשוט ב- Tinkercad. אתה עשוי לראות שיש 3 סיכות בתחתית חיישן ה- PIR.

1. כאשר תעביר את העכבר מעליהם, תראה שהסיכה הראשונה היא סיכת "האות", מה שאומר שזה ייתן אות כאשר הוא מזהה אדם.
2. הסיכה השנייה היא "כוח", ושם אנו מחברים מקור חשמל על מנת להפעיל את חיישן ה- PIR.
3. הסיכה השלישית היא "הקרקע", ושם כל החשמל "המשומש" ייצא מחיישן ה- PIR.

ייתכן שתבחין כי ישנן גם 5 נקודות בתחתית המיקרו: ביט שאליו ניתן לחבר חוטים. העבר את העכבר מעליהם.

1. שלוש הנקודות הראשונות מסומנות P0, P1 ו- P2. נקודות אלה ניתנות להתאמה אישית והן יכולות לקלוט אותות (קלט) או לזרוק אותות (פלט). ישנן דרכים רבות ושונות שבהן אנו יכולים להשתמש בנקודות אלה מכיוון שהן ניתנות להתאמה אישית רבה! עוד על כך בהמשך…
2. נקודת 3V היא מקור חשמל של 3 וולט. זוכרים שחיישן ה- PIR שלנו זקוק למקור חשמל? ובכן, אנו יכולים לקבל את החשמל מנקודת 3V של מיקרו: ביט!
3. נקודת ה- GND היא קיצור של "קרקע", לשם החשמל יכול "לצאת" לאחר ביצוע עבודתו. ניתן לחבר את סיכה הארקה של חיישן PIR כאן.

שלב 6: חיבור הרכיבים

כדי לחבר את הפינים, לחץ תחילה על סיכה אחת עם הסמן. לאחר מכן, לחץ על סיכה אחרת (שבה ברצונך לחבר את הסיכה הראשונה). אתה תראה שנוצר חוט! אתה יכול ללחוץ על החוט כדי לשנות את צבעו אם תרצה. לחלופין, תוכל למחוק אותו ולנסות שוב אם הוא נראה מבולגן. נסה להניח את החוטים בצורה נקייה, כך שתוכל לאתר היכן נמצא כל חוט מאוחר יותר!

לאחר חיבור החוטים שלך, בדוק אם הוא תואם את מה שיש לי. אם כן, מצוין! אם לא, אין מה לדאוג! מחק את החוטים ונסה שוב.

אתה בטח יכול לדמיין מה קורה עכשיו. זו לולאה פשוטה:

1. החשמל עוזב את המיקרו: ביט →
2. → נכנס לחיישן PIR באמצעות סיכת "כוח" →
3. → האם עבודה מסוימת בתוך חיישן PIR →
4. → עוזב את חיישן PIR דרך סיכת "הקרקע" שלו או סיכת "אות" →
5. → עובר לסיכת "הקרקע" של המיקרו: ביט או סיכת "P0"

שלב 7: הדמיית המעגל שלנו (חלק 1)

כאשר אנו יוצרים מעגלים ב- Tinkercad, אנו יכולים גם לדמות אותם.

כך נוכל להתנסות ולראות כיצד רכיבי המעגל שלנו עשויים להגיב בעולם האמיתי, מה שיכול לעזור לך לתכנן ולתכנן מעגלים מבלי שתצטרך לעשות "ניסוי וטעייה" ולהוציא זמן וכסף על משהו שאולי לא יעבוד!

כדי לדמות את המעגל שלנו, לחץ על כפתור "התחל סימולציה" שנמצא בפינה השמאלית העליונה …

שלב 8: הדמיית המעגל שלנו (חלק 2)

כשהסימולציה פועלת, אנו יכולים ליצור אינטראקציה עם המעגל שלנו.

לחץ על חיישן ה- PIR. יופיע כדור. תארו לעצמכם שהכדור הזה הוא בן אנוש. אתה יכול ללחוץ ולהזיז את האדם ההוא.

ייתכן שתבחין שכאשר אתה מזיז את הכדור בתוך האזור האדום ליד חיישן ה- PIR, החיישן נדלק. אם זה נכון, חיברת הכל נכון! כאשר אתה מזיז את הכדור מאזור הזיהוי של ה- PIR, החיישן מפסיק להאיר. תשחק עם זה!

ייתכן שתבחין גם שכאשר הכדור נמצא באזור האיתור אך הוא נייח, ה- PIR אינו מופעל. זו לא בעיה מכיוון שבני אדם נעים הרבה, כך שהחיישן כמעט תמיד יזהה אנשים שנמצאים בקרבת החלל שלך.

מה דעתך על המיקרו: ביט? כבר חיברנו את חוט האות, אז למה שום דבר לא קורה ?!

אל דאגה, זה צפוי!

למרות שחיברנו את חוט האות, מחשב המיקרו: ביט לא יודע מה לעשות עם המידע שחיישן ה- PIR נותן לו. אנו נספר לו מה לעשות על ידי תכנותו בשלב הבא.

שלב 9: יסודות קוד חסימה

צא מהסימולציה ולאחר מכן לחץ על "קוד" (ליד "התחל סימולציה"). פעולה זו תפתח סרגל צד חדש וגדול יותר מימין.

מלבד עיצוב ומדמיית מעגלים, אנו יכולים לתכנת גם ב- Tinkercad באמצעות Codeblocks. Codeblocks הינה דרך קלה ללמוד על ההיגיון העומד מאחורי תכנות, המהווה הקדמה מצוינת לקידוד לפני שעומק בשפות מתקדמות יותר כמו Javascript, Python או C.

נתחיל בהכרות עם סביבת Codeblock. בצד שמאל של סרגל הצד Codeblock, יש גושי קוד אותם תוכל לגרור ולשחרר. בצד ימין נמצא הקוד האמיתי שלך. נסה לחקור על ידי גרירה ושחרור של חלקים.

ברגע שאתה מכיר את זה, נקה את שטח הקידוד (על ידי גרירת הבלוקים לפח האשפה בצד ימין למטה) כדי שנוכל להתחיל להוסיף את הקוד שלנו למעגל.

שלב 10: תכנות ה- Micro: bit (חלק 1)

נתחיל על ידי חיפוש בלוקי "קלט" וגרירה "על סיכה [P0] השתנתה ל- [High]". זוהי קלט מכיוון שזה יזין את המידע של המיקרו: ביט.

ביסודו של דבר, נקודת P0 (שבה מתחבר חוט האות שלנו) יכולה להיות בעלת שני ערכים: גבוה או נמוך. גבוה פירושו שיש אות, ונמוך פירושו שאין אות.

אם חיישן ה- PIR מזהה פולש, האם האות יהיה גבוה או נמוך? אם ענית גבוה, אתה צודק! לחלופין, כאשר אין פולש באזור האיתור (או במקרה הנדיר ביותר שהפולש דומם לחלוטין), יהיה אות חשמלי נמוך.

לכן ההגיון מאחורי הקוד שלנו הוא בעצם: "כאשר אדם מזוהה, עשה _".

כרגע, זה לא עושה כלום כי לא הגדרנו משהו שהוא צריך לעשות (זה ריק). אז בואו נגרום לזה לעשות משהו.

שלב 11: תכנות ה- Micro: bit (חלק 2)

בואו נוסיף קוד פלט בשם "הצג נוריות". חסימת קוד זו מאפשרת לנו להתעסק עם האורות על המיקרו: ביט. אתה יכול להחליף את רשת ה- LED כדי ליצור כל עיצוב שאתה רוצה. הוספתי פני סמיילי. זוהי פלט מכיוון שהמיקרו: ביט נותן מידע.

לאחר מכן, בואו נשנה את [HIGH] ל- [LOW] בחסימת קוד הקלט.

מכיוון ששינינו את האות מגבוה לנמוך, הקוד שלנו אומר כעת:

כשיש אות נמוך ב- P0, הפעל את הנורות כדי ליצור פרצוף מחייך

המשמעות היא שכאשר אין אדם שזז באזור הזיהוי שלנו, המיקרו: ביט יראה פרצוף מחייך כי זה בטוח! =)

שלב 12: תכנות ה- Micro: bit (חלק 3)

אנו יודעים מה המיקרו: ביט יעשה כאשר אין אדם בסביבת אזור הגילוי. מה קורה כשמישהו שם?

בואו נגדיר זאת גם. הוסף חסימת קוד קלט נוספת "בסיכה [P0] השתנתה ל- [High]".

הפעם, נשאיר את זה כ- [HIGH] כי נשתמש בו כדי לעשות משהו כאשר אדם מזוהה.

הוסף עוד פלט לד, וצור עיצוב! השתמשתי בפנים מזועפות מכיוון שכאשר האדם נמצא באזור הזיהוי, זה עשוי להיות פחות בטוח! = (

שלב 13: בדיקת הקוד שלנו

הפעל את הסימולציה פעם נוספת. הזז סביב הכדור (aka אדם) וראה כיצד המיקרו: ביט שלך מגיב.

אם הוא לא עושה מה שאתה רוצה שהוא יעשה, נסה שוב את השלב הקודם ובדוק את חסימות הקוד שלך עם צילום המסך שלי. אל תוותרו!:)

שלב 14: הוספת חיישני PIR נוספים

אם הקוד שלך מהשלב הקודם פעל כראוי, עבודה מצוינת! עכשיו, בואו לקדם את הפרויקט שלנו.

עד כה השתמשנו רק בחיישן PIR אחד כדי שנוכל לזהות רק אנשים באזור אחד. מה לגבי שאר החלל סביבנו? אנחנו צריכים עוד חיישנים!

סגור את סרגל הצד של הקוד (על ידי לחיצה על "קוד") אם הוא עדיין פתוח, וחפש חיישן PIR אחר. הוסף אותו לסביבת העבודה שלך וחבר אותו.

הערה: חבר את סיכת האות השנייה של חיישן PIR זה ל- P1 או P2 (חיברתי אותו ל- P1). אל תחבר אותו ל- P0 מכיוון שנקודה זו כבר בשימוש החיישן הראשון. אם תעשה זאת, המיקרו: ביט לא יוכל לדעת איזה PIR שולח אותות!

למרות שבסביבת העבודה של Tinkercad שמתי את שני חיישני ה- PIR כלפי מעלה (כדי להפוך את המסך נקי יותר), כאשר אתה בעצם מחבר את ה- PIR על הקסדה שלך, ניתן לחבר חיישן PIR אחד הפונה לצד השמאלי של הקסדה כך שהוא סורק את האזור השמאלי של הקסדה. אתה, ואת השני ניתן להציב בצד ימין של הקסדה כדי לסרוק את האזור מימין לך.

שלב 15: הוספת קוד נוסף ל- PIR השני

פתח את הקוד פעם נוספת והוסף קבוצה שנייה של חסימות קוד הדומות לראשון. אולם הפעם לחץ על התפריט הנפתח על חסימות הקוד החדשות ובחר P1 (או P2 אם חיברת את ה- PIR החדש ל- P2).

עבור חיישן ה- PIR בצד שמאל (המחובר ל- P0), שיניתי את חסימת פלט ה- LED כך שהצד השמאלי של רשת ה- LED מואר. באופן דומה, עבור חיישן PIR מימין, שיניתי את חסימת פלט ה- LED כך שהצד הימני של רשת ה- LED מואר.

כאשר אף אחד מה- PIR אינו מופעל, רשת ה- LED עדיין תציג פרצוף מחייך כי זה בטוח!

שלב 16: בדיקת קוד למספר PIRs

לאחר הוספת ועריכה נכונה של חסימות הקוד, הפעל שוב סימולציה כדי לבדוק אם הקוד שלך פועל.

כאשר הכדור/האדם מועבר לאזור הזיהוי של ה- PIR השמאלי, רשת ה- LED במיקרו: ביט אמורה להאיר את הצד השמאלי.

באופן דומה, אם אדם נע באזור האיתור בצד ימין, הנורית תדלק בצד ימין.

שלב 17: הוספת אזעקה

כעת, כאשר יש לנו שני נקודות עיוור גדולות (אתה יכול לבחור להוסיף חיישני PIR נוספים או מיקרו: סיביות שיכסו עוד שטח), בואו ניקח את זה צעד אחד קדימה.

מה אם אתה רוצה לשמוע אזעקה בכל פעם שה- PIR מופעל? לא רק שתקבל התראה (למשל כאשר אתה ישן), אלא שאתה יכול גם להפחיד פולשים במרחב האישי שלך, ולשמור על עצמך וגם על הפולש מפני קוביד.

עבור לסרגל הצד מימין וחפש "piezo". אלו הם "רמקולים" או "זמזומים" קטנים בעלי פנים פנימיים שרוטטים כאשר חשמל זורם דרכו, ויוצר צליל זמזום חזק.

יש שתי סיכות על הפיצו. חבר את הסיכה השלילית לקרקע של המיקרו: ביט, וחבר את הסיכה החיובית לנקודת P2 הנותרת במיקרו: ביט. כך נוכל לשלוט בו כך שהזמזם יישמע רק כאשר המיקרו: ביט משחרר זרם חשמלי דרך סיכת ה- P2 שלו.

הערה: הקפד להוסיף נגד על אחד מהסיכות של הפיזו (כל אחת מהסיכות). זה יאפשר לנו להגביל את כמות הזרם הנכנס לתוך הפיצו. אחרת, כמויות בלתי מוגבלות של זרם יכולות לשבור את המיקרו: ביט, הפיזו או שניהם!

שמתי נגד של 1,000 אוהם, אבל אתה יכול לשים הכל. אני ממליץ לשים משהו עם 500 אוהם - 2, 000 אוהם. ככל שההתנגדות נמוכה יותר, כך יהיה זרם גבוה יותר, כך שהזמזם יהיה חזק יותר

שלב 18: קידוד הזמזם

בדומה לרשת LED, עלינו לתכנת את המיקרו: ביט כדי להבטיח שהזמזם יפעל כהלכה. זה עשוי להיות מעצבן אם הזמזם זמזם ברציפות כאשר מישהו נמצא באזור הזיהוי שלנו, אז בואו נקודד אותו כך שהוא זמזם רק פעם אחת, כאשר אדם נכנס לאזור הזיהוי (מודיע לנו שמישהו מגיע).

לשם כך, בואו לאתחל את סיכת P2. הוסף חסימת קוד "בהתחלה" ותחתיו קוד "פין פין [P2]" של analgo set.

לאחר מכן, בתוך כל "בנעימה שינוי לבלוק קוד [HIGH]", הוסף חסימת קוד פלט "אנלוגית", מתחת לחסום קוד הפלט LED (אם נוסח זה מבלבל, תסתכל על צילום המסך למעלה!).

חסימת קוד אנלוגית זו מאפשרת לנו להגדיר שתי הגדרות: המגרש והזמן.

• הגדרת הזמן מספרת לו כמה זמן יש לנגן את הטון. שמתי את זה ב 500 ms (אתה יכול לבחור כל מספר).

• המגרש מספר לנו עד כמה הטון צריך להיות גבוה יותר.

  כאן, בחר תדר שונה עבור כל PIR. קבעתי אחד על 100 (מגרש נמוך) ואחר על 400 (גובה גבוה). כך תוכלו לדעת איזה חיישן PIR מופעל פשוט על ידי הטון בלבד (מבלי אפילו להסתכל על רשת ה- LED)

שלב 19: סימולציה אחרונה

עכשיו, הפעל את הסימולציה שלך בפעם האחרונה כדי לוודא שהכל עובד.

אם שיכפלת את המדריך הזה, כאשר אדם נכנס לאזור הזיהוי בצד שמאל, צליל נמוך צריך להישמע בקצרה כדי להודיע לך, והצד השמאלי של רשת ה- LED צריך להאיר, ולהודיע לך שיש פולש שמגיע מה- שמאלה.

כאשר אדם נכנס לאזור הגילוי בצד ימין, צליל גבוה צריך להישמע בקצרה כדי להודיע לך, והצד הימני של רשת ה- LED צריך להאיר, וליידע אותך כי פולש מגיע מימין.

כאשר אף אחד לא נמצא באיזורי זיהוי, רשת ה- LED אמורה להראות פנים מאושרות ואומרת לך שאתה בטוח!

שלב 20: מחשבות אחרונות ופרויקטים עתידיים

אם הצלחת להגיע להנחיה זו, כל הכבוד! גם אם התקשתם או לא הספקתם להשלים את זה, אני בטוח שלפחות למדתם כמה דברים על טינקרד, וזה מה שחשוב כל כך!

כעת, כשיש לך מעגל אזעקה ממרחק חברתי שעובד, אם אתה רוצה לקחת אותו לשלב הבא ולבנות זאת בעולם האמיתי, תוכל לרכוש את החומרים המתכלים ולחבר את החוטים בדיוק כמו שעשית בסביבת העבודה הזו של Tinkercad.

התמונה למעלה היא דגם תלת מימד (.stl) של הקסדה עליה אני עובד, תוך שימוש באותו מעגל מדויק שבנינו במדריך זה. יש לו 2 חיישני PIR בצדדים, מיקרו: ביט מותקן בחזית (כדי שתוכל לראות את רשת ה- LED), וזמזמים.

אם אתה רוצה להשתמש ביצירתיות שלך לבד, אל תהסס לקחת את זה עוד צעד קדימה על ידי הדבקה חמה של המעגל שלך לקסדה. אחרת, המשך לעקוב אחר המדריך הבא שלי, שבו נרכיב את הקסדה הזו ביחד!

שימו לב: אם אתם צעירים, בקשו מאפוטרופוס עזרה בשימוש בכלים בעת בניית המעגל והקסדה.

אני מקווה שנהנית מהדרכה הזו וכי תוכל להשתמש במה שלמדת על טינקרקד כדי להיות יצירתי וליצור כמה פרויקטים משלך. אני מצפה לראות מה כולכם יוצרים, לכן הקפידו לקשר בין הפרויקטים שלכם לתגובות!

שתהיה ל -2021 כיף ומלמד!