צור תצוגת סביבה מבוססת רוח: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

זהו פרויקט מחלקה שתוכנן ונבנה על ידי טרין לה ומאט ארלאוקס עבור HCIN 720: Prototyping Wearable and Internet of Things Devices במכון הטכנולוגי של רוצ'סטר.

מטרתו של פרויקט זה היא להמחיש באופן מופשט את הכיוון ואת מהירות הרוח במיקומים הקשורים לאסימוני RFID. שני ממדים אלה יהיו שימושיים לכל מי שיטוס סירות, טס מזל טים, עפיפונים, דגם רקטות וכן הלאה.

התצוגה תורכב ממאוורר המנשף כלפי מעלה כדי ליצור סרטים מבד אדוות ו'ריקוד 'מעל שולחן השולחן. חיוניות הסרטים תראה את גודל מהירות הרוח. כיוון הרוח יוצג על ידי מחוון המחובר למנוע צעד בבסיס ומסוגל לסובב 360 מעלות מלאה.

שלב 1: חומרים וכלים

דיור

• גיליונות אקריליק (PMMA) בגודל 1/8 אינץ ', המתאימים לחיתוך בלייזר
• מוטות אקריליק בגודל 1/8 אינץ '(למילוי חיבורים)
• דברים מטורפים

חלקים אלקטרוניים

• חלקיק פוטון (https://store.particle.io/collections/photon)
• שקע חבית DC 2.1 מ"מ (https://www.adafruit.com/product/373)
• ספק כוח 12VDC 600mA עם תקע 2.1 מ"מ (https://www.adafruit.com/product/798)
• ממיר חשמל DC-DC (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) או מעגל וויסות מתח 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• לוח קורא RFID MFRC522 (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• נהג מנוע L293D כפול H-Bridge (https://www.adafruit.com/product/807)
• מנוע צעד 12V (https://www.adafruit.com/product/918)
• מאוורר 120 מ"מ 12VDC (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficicient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• טרנזיסטור NPN S9013 (או דומה)
• נגד 2 - 220 אוהם
• דיודה 1N4001
• LED כחול 5 מ"מ
• תגי מדבקות RFID Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

תִיוּל

• חצי פנסיון Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 חוט AWG, מוצק תקוע
• 20 AWG, חוט דו-מוליכי (להספק)
• פס מחבר כותרת זכר (לחיבור מאוורר ומנוע)
• 2 - 12 פינות רצועות כותרת לערימה (עבור פוטון)
• 1 - רצועת כותרת נקבה של 1x3 0.1 אינץ '(לטרנזיסטור מאוורר)
• 1 - 1x8 0.1 "מחבר כותרת פינה ומגעי שקעי קרימפ (קורא RFID)
• 1 - 1x2 0.1”מחבר כותרת פינה ומגעי שקעים (מאוורר)
• 4 - 1x1 0.1”מחבר כותרת פינה ומגעי שקע קרימפ (מנוע צעד)
• 1-16 פינים DIP שקע (עבור H-bridge)
• עטיפות ניילון קטנות (אופציונלי)
• צינורות כיווץ חום (אופציונלי)

חוּמרָה

• 2 - ברגים M3x6mm (להרכבת מנוע צעד)
• 4 - ברגים M3x35mm (להרכבת מאוורר)
• 8 - מכונות כביסה שטוחות M3
• 4 - M3 אגוזים

כלים

• חותך לייזר
• מדפסת תלת מימד
• כלי הלחמה
• דבק אקרילי (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• דפי קרטון שטוחים (להרכבה)

שלב 2: נתונים לייצוג

תצוגת הרוח תציג ייצוג של כיוון הרוח ומהירותו ממיקום המשויך לאסימון מתויג RFID. נתונים אלה ייאספו מתוך ה- WeatherUnderground API. על מנת להשתמש בממשק זה, צור חשבון בכתובת https://www.wunderground.com/weather/api, ובחר באפשרות התכנית המתאימה ביותר לצרכיך.

שלב 3: תצוגת בנייה

חיתוך בלייזר

בהתאם למדריך ההוראות של חותך הלייזר בו תשתמש, הכן את קבצי התצוגה של Adobe Illustrator (להלן) לחיתוך. ייתכן שיהיה עליך לסדר מחדש את האובייקטים בקבצים כך שיתאימו לגודל של חותך הלייזר בו אתה משתמש.

לייזר חותך את הצלחות מיריעות פלסטיק אקריליות (PMMA) בגודל 1/8 אינץ '.

ג'יג הרכבה

על מנת לשמור על הזווית החיצונית הרגילה של המחומש של 116.6 °, עיצבנו ג'יג מהיר (assembly_jig.ai) שיסייע בהרכבת הלוחות.

1. פתח את קובץ assembly_jig.ai, וחתך מספר חתיכות מקרטון גלי.
2. הדביקו אותם בערימה, וודאו שהערימה תישאר מרובעת.

מוטות מילוי זווית

מכיוון שהזוויות אינן אורתוגונליות זו לזו, אנו משתמשים במוטות אקריליק בגודל 1/8 אינץ 'למילוי הפער, ומספקים שטח פנים נוסף להדבקה. אורכי חיתוך מוקדמים יהיו ממוקמים בין כל צלחת, ומשאירים מעט מקום. בכל קצה למקום בו הפינות מתאחדות.

הרכבת הבסיס

התחל עם נתח הבסיס עם חור המאוורר הגדול, והדבק חתיכת מוט אקרילי על כל אחד מחמשת הקצוות.

הנח את נתח המאוורר הזה על שיפוע אחד של ג'יג ההרכבה, והנח חתיכת צד בסיסית בצד הנטוי הנגדי.

מרחו בזהירות את הדבק על המפרק והמתינו להתייצבותו.

המשך בעבודה סביב הצדדים האחרים של נתח הבסיס, והקפד לחבר פיסת מוט מילוי בכל מקום בו שתי צלחות נפגשות.

הרכבת DeckGlee שני דיסקי ההרכבה של מנוע הצעדים גב אל גב, הקפד ליישר את החורים. כאשר הוא מוגדר, השתמש בזהירות בעזרת ברז כדי להשחיל את שני החורים הקטנים עבור ברגי M3. כעת, הדבק את זה למרכז צלחת הסיפון, ושוב הקפד ליישר את החור המרכזי.

חבר את מנוע הצעד באמצעות שני הברגים M3x6mm.

הרכבת החלק העליון

החלק העליון מורכב באותו אופן כמו התחתון, אך עם ארבע צלחות בלבד. אתה תשאיר פער שבו הצלחת החמישית יכולה להיות ממוקמת. אל תשכח להשתמש במוט האקרילי עם הדבקת הצלחות העליונות.

שלב 4: אלקטרוניקה

ניתן להרכיב פרויקט זה במהירות באמצעות לוח לחם וחוטי מגשר. פשוט עקוב אחר התרשים לעיל.

למבנה מחויב יותר, ובכן, אז הגיע הזמן לפרוץ את כישורי ההלחמה המטורפים.

יש לך כישורי הלחמה מטורפים, נכון? אם לא, הנה כמה קישורים שיעזרו לתקן את זה …

• מדריכים: כיצד הלחמה
• מדריך Adafruit להלחמה מצוינת

בעזרת חצי הפנסיון של Adafruit Perma-proto, הנח את הרכיבים כפי שמוצג בתרשים Fritzing לעיל. שימוש בשקעים עבור המעגלים והטרנזיסטור המשולבים מאפשר החלפה מהירה וקלה אם אתה משחרר עשן קסם כלשהו (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

סיכות/שקעי כותרת הלחמה ללוח כדי לסייע בחיבור הרכיבים החיצוניים (מנוע צעד ומאוורר) והפיכתם להחלפה בקלות (ראה 'עשן קסמים' למעלה). תחילת כוח הלחמה וחוט הארקה במקום, מנסים לשמור אותם קצרים וישירים ככל האפשר. הלחם את שקע החשמל DC לקצה אחד של אורך חוט הדו-מוליכים 20AWG, ואת הקצה השני למסילות החשמל העליונות (לוח המכוון עם כותרות פוטון משמאל).

חוטי הלחמה ליצירת חיבורי המעגלים. במקרים מסוימים, קל יותר להפעיל חיווט בתחתית הלוח. עבור קורא ה- RFID, הכותרות הערימות של הפוטון מאפשרות מספיק מקום לחיבורים מתחת לפוטון. סיים את חוטי ה- RFID בעזרת מחבר הכותרת 1x8, כדי להצמיד לכותרת של קורא ה- RFID.

שלב 5: התקן אלקטרוניקה

לאחר שהבסיס מודבק, התקן את המאוורר בבסיס באמצעות ארבעת הברגים, המדיחים והאגוזים M3x35.

חבר את הלוח הראשי לחלק הפנימי של הלוח האחורי (הלוח עם החיתוך המלבני לשקע חבית DC) בעזרת סרט ההרכבה בגב הקצף.

הכנס את שקע חבית DC לחור המלבני, ומלט במקום בעזרת הדבק האקרילי.

חבר את לוח קורא ה- RFID למחבר והרכב בכל מקום שנוח לך בעזרת סרט ההרכבה המגובה בקצף. זה בסדר אם החלק האחורי של הלוח פונה כלפי חוץ של המסך, האנטנה עדיין תקלוט את אות ה- RFID. אבטח את הנורית הכחולה בסמוך.

חבר את המאוורר ומנוע הצעד ללוח הראשי.

שלב 6: תכנות

חדש ב- Photon Particle?

פרויקט זה ישתמש ב- Webhooks Particle כדי לאסוף את נתוני הרוח. הנה התהליך, בקצרה.

1. המכשיר ממתין לסריקה של אסימון.
2. כאשר סרוק אסימון, מזהה האסימון הייחודי נשמר.
3. לאחר מכן המכשיר מפרסם את מזהה האסימון הזה ל- Particle.io.
4. עם קבלת נתונים אלה, Particle.io שולח את הנתונים לדף ה- API שלנו באמצעות שילוב webhook.
5. דף ה- API מקבל את מזהה האסימון ומחפש את העיר והמדינה המשויכים אליו ממערך המיקומים.
6. לאחר מכן דף ה- API מבצע את קריאת ה- AP אל WeatherUnderground (WU) באמצעות פרטי המיקום.
7. ה- WU API מחזיר אובייקט JSON של תנאי מזג האוויר הנוכחיים המלאים של מיקום זה לדף ה- API.
8. דף ה- API מנתח מידע זה, מחלץ וממיר את כיוון הרוח ומהירות הרוח ומחזיר אותם למכשיר כאובייקט JSON.
9. המכשיר מנתח את אובייקט JSON, ומאחסן את כיוון הרוח והמהירות שישמשו לשליטה על מנוע הצעד והמאוורר.

קושחה

צור פרוייקט פוטון חדש בשם 'wind_display' ושמן את הקובץ הראשי עם קוד wind_display.ino (להלן).

לאחר מכן, מצא והתקן את הספריות הבאות בפרויקט שלך:

• MFRC522 - v0.1.4 ספריית RFID למכשירי חלקיקים
• SparkJSON - v0.0.2 ספריית JSON מועברת מ- @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 ספריית מנועי צעד עבור Arduino

הידור הפרויקט והורד לפוטון שלך.

דף API

על מנת להשתמש בדף ה- API, יהיה עליך להעלות אותו לשרת אינטרנט המאפשר PHP. ישנן אפשרויות רבות לאירוח אתרים PHP בחינם.

הורד את getWindData.txt ושנה את סיומת הקובץ ל-.php. פתח בעורך המועדף עליך ובצע את השינויים הבאים:

הוסף לך את מזהה הליבה של פוטון:

// הוסף את core_id עבור פוטונים שברצונך לאפשר להשתמש בממשק API הזה $ allowCores = array ('CoreID שלך נכנס לכאן');

הוסף את מפתח ה- API של WeatherUnderground:

// WeatherUnderground API Key $ wu_apikey = "מפתח ה- API שלך ב- WU";

בשלב זה, אל תדאג לגבי הגדרת האסימונים/המיקומים. אנו נטפל בזה לאחר שהכל יוגדר.

שמור והעלה את הקובץ לשרת האינטרנט. הקלט את כתובת ה- URL החיה של דף ה- API.

Webhook של חלקיקים

היכנס למסוף החלקיקים ולחץ על סמל האינטגרציות בצד שמאל.

1. לחץ על 'שילוב חדש' ובחר 'Webhook'.
2. הגדר את שם האירוע ל- 'wind_display'.
3. הגדר את כתובת האתר ככתובת ה- URL החיה של דף ה- API.
4. לחץ על 'צור Webhook'.

קבל מזהי אסימון RFID ושנה את דף ה- API

כשהפוטון מחובר למחשב שלך באמצעות USB ומנותק מהחשמל החיצוני, פתח חלון מסוף והפעל את הצג הסידורי לחלקיקים.

1. סרוק תג RFID ורשום את מזהה האסימון בן 8 התווים המוצג במסך הטורי.
2. חזור על כל תגים נוספים שבהם תרצה להשתמש.

כעת חזור אל getWindData.php ומצא את קטע מערך המיקומים:

// מערך מיקומים // החלף את "TokenID n" במזהה אסימון סרוק // החלף את "Cityn" בעיר המשויך למזהה האסימון // החלף את "Sn" במדינה דו-צדדית המשויכת לעיר $ מיקומים = מערך ("TokenID 1" => מערך ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => מערך ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => מערך ("city" => "City3", "state" => "S3"));

החלף כל מזהה אסימון במזהי האסימון של התגים שלך, ושייך כל אחד לעיר ומדינה שמהם תרצה לקבל מידע רוח.

שמור את הקובץ והעלה לשרת האינטרנט שלך.

שלב 7: השתמש בו

1. הציגו אותו היכן שתרצו.
2. הגדר את שבשבת הרוח לכיוון צפון.
3. חבר את ספק הכוח.
4. הנח אסימון ליד קורא ה- RFID והמתן עד שהנורית הכחולה תהבהב.

שלב 8: רעיונות נוספים

להלן כמה רעיונות להארכת הפרויקט!