פח אשפה אוטומטי: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

זוהי תנועה לאיתור פח אשפה שנפתח אוטומטית. יש לו קישוריות wifi ושולח הודעת טקסט כשהיא מלאה. זה מיוצר עבור ECE -297DP באוניברסיטת מסצ'וסטס - אמהרסט. המטרה העיקרית של קורס זה הייתה לצבור ניסיון עם מוצרי אלקטרוניקה מעשיים מכיוון שהרגשתי שאני מאחורי עמיתי ואועיל לי לשלב את הדברים שלמדתי מההרצאות שלי עם עבודה חווייתית.

חומרים דרושים:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x גלאי תנועה אולטרסאונד HC-SR04

- 1x RBG LED

- נגדים 3x 330 Ω

- 1x 3.3 ווסת מתח

- 2x 100 uF קבלים אלקטרוליטיים

- קבל קרמיקה 0.1 uF

- 1x מיכל בירה בקבוק Longneck של קורונה אקסטרה עם 12 אריזות

שלב 1: תוכניות והתקדמות מקוריות

בתחילת הסמסטר לא היו לי תוכניות מה אני רוצה לעשות. קפצתי לשיעור הזה בלי רעיון בראש. אז כדי להתחיל פיתחתי דרך קלה עבורי לחצות את עצמי לאט לאט בעולם האלקטרוניקה של התחביב.

שלבים:

1. למד את היסודות של Arduino

- הדבר נעשה על ידי ביצוע המדריך לממציא SparkFun המצורף לערכת המתנע. זה איפשר לי ללמוד את היסודות של נגדים, נוריות LED, יסודות פיזו (צליל), חישה וקידוד כללי עם Arduino.

2. הביטו בפרויקטים מקוונים של Arduino DIY

- זה היה כדי למצוא קצת השראה לייצור אלקטרוניקה יצירתית ושימושית

3. השתמש בהשראה כדי למצוא את מה שרציתי להכין

- כיוון שאני בן אדם עצלן, ומכיוון שחברי שאני מחדר איתם בסמסטר הבא לא מנקים טוב, החלטתי להכין פח אשפה אוטומטי.

התוכנית המקורית לכך באה עם שיחה עם אחד החונכים שלי, בריאן תם, סטודנט נוסף להנדסת מחשבים. דיון בקול רם עימו ביקורת על העיצובים שלי עזר לי להבין את תהליך העיצוב. תהליך של לקיחת בעיה וחשיבה על פתרון לא משנה עד כמה הוא בלתי אפשרי, ולאחר מכן להתלבט כיצד לבצע את הפרויקט. זה לימד אותי ששאיפה ויצירתיות הן בעלות ערך עליון בעיצוב בהנדסה.

בהתחלה רציתי להכין פח אשפה שיזהה אוטומטית מתי פח האשפה מלא ואז סוגר או עוטף את השקית. לאחר שחקרתי דרכים אפשריות לעצב זאת, הבנתי שזה רחוק מידי. לפיכך, שיניתי מעט את המטרה - להכין פח אשפה שיכול לשלוח טקסט כשהוא מלא.

לקראת סיום הסמסטר, התקשיתי לשלב את רכיב ה- WiFi לשליחת הטקסט ודאגתי ולכן חשבתי על חלופות אחרות כמערכת אזעקה. הסתכלתי לעבר אלמנטים של פיצו כדי אולי להשמיע צליל מעצבן שלא יפסיק עד שהאשפה תוציא. כמו כן, בחנתי באמצעות נוריות לייצור צבעים שונים לציון רמת האשפה.

כדי ליצור זאת, יהיה צורך בשני חיישנים: אחד כלפי חוץ כדי לחוש כאשר יד מעליו להיפתח, ואחד מבפנים כדי לזהות את רמת האשפה. במקור, רק מודול ה- WiFi היה שולח את הטקסט כאזעקה, אך לקראת סוף הסמסטר החלטתי להוסיף אור בחלק העליון של פח האשפה כדי לתמוך בכך.

זהו עיצוב הפרויקט שנדבקתי אליו ועברתי עד הסוף.

שלב 2: מחקר

כדי להתכונן למבחן הזה חקרתי מספר דברים.

ראשית אני חוקר אודות הדרך הכללית לקודד Arduino. תרגול עם ערכת הממציא SparkFun עזר מאוד; התרגלתי לחבר את הסיכות לארדואינו ואיך להשתמש בלוח לחם.

לאחר מכן תרגלתי במיוחד את השימוש בסרווו כיוון שידעתי שכך אצטרך לשלוט במכסה כדי להסתובב. ראשית, תרגול שליטה בתזמון שלהם ולאחר מכן שילוב השימוש עם תנאים כך שאוכל לשלוט מתי הם מופעלים.

אחר כך חקרתי באילו חיישנים להשתמש. היו שני סוגים: חיישן קולי (HC-SR04) וחיישן אינפרא אדום (חיישן תנועה PIR). החיישן האולטראסוני שולח דופק שהוחזר לאחר מכן ונקרא על ידי ה- HC-SR04, מחשב את הזמן במרווח זה, כדי לקבוע את המרחק בינו לבין מיקום ההקפצה. החלטתי להשתמש בחיישן האולטרסאונד לחיישן הפנימי מכיוון שזיהוי מרחק יהיה מועיל יותר, במיוחד מכיוון שאשפה לא פולטת קרינה רבה. ואז החלטתי שיהיה קל יותר פשוט להשתמש ב- HC-SR04 לחיישן הפנימי והחיצוני.

במחקר אודות ה- ESP-8266 למדתי רבות כיצד פועל wifi. למדתי על נקודות גישה ונקודות תחנה. למדתי על שרתי אינטרנט כאופציה אפשרית גם כן. בסוף. ה- ESP הוא לוח משלו שניתן לתכנת בנפרד לחלוטין ל- Arduino. לפיכך, ניתן אפילו להפוך את כל הפרויקט הזה רק באמצעותו. כדי לתכנת את ה- ESP, חיברתי אותו ל- Arduino וחיברתי את ה- GND בארדואינו לאיפוס כדי להשבית אותו ולגרום לו לפעול כמקשר בין ה- ESP לבין כבל ה- USB.

לאחר מכן למדתי שאני יכול לגרום ל- ESP לפעול כלקוח שרוצה לגשת או לבקש נתונים מאתר אינטרנט. בידיעה זו, השתמשתי באתר IFTTT.com ליצירת יישומון לחיבור ווים אינטרנט להודעות SMS בכללותי כך שכאשר אירוע מופעל (כאשר לקוח מבקש נתונים מכתובת אתר מסוימת, הוא היה שולח טקסט).

דבר נוסף שחקרתי היו רגולטורי מתח, דיודות ונגדים. נגדים היו נחוצים כדי שה- LED יחבר את ה- LED ל- Arduino. הדיודות ורגולטורי המתח היו פתרונות אפשריים להפעלת ה- ESP-8266 מכיוון שהוא דורש בקפדנות 3.3V עבור Vcc. ווסת המתח היה הפתרון הקל ביותר. למרות שיש אופציה של 3.3V בארדואינו, ניצלתי אותה כהזדמנות ללמוד יותר.

בעקבות זאת למדתי על קבלים מכיוון שהם נחוצים לווסת מתח מתפקד. הקבלים עוזרים ליישר את המתח במקרה שהוא "מקפיץ" או "שיהוק" יותר מדי. 2 קבלים אלקטרוליטיים וקרמיקה אחת הם ההתקנה הרגילה עבור ווסת מתח.

רוב המחקר ניסה לאתר באגים בקוד שלי מכיוון שהיו הרבה טעויות בזמן שעשיתי אותו.

שלב 3: קשיים שנתקלו וכיצד התגברתי עליהם

הרבה מהקושי בתחילת הסמסטר היה פשוט העובדה שלא היה לי ניסיון. מעולם לא השקעתי מחשבה בבניית משהו קודם לכן, ולכן פחדתי להיות שאפתני מדי או פשוט מדי. זו הסיבה שדחיתי את הבחירה ברעיון כל כך הרבה זמן.

כדי להתגבר על זה, שיחה עם קשיש בעל ניסיון בהחלט עזרה. בריאן הצליח לבקר את הרעיונות שלי ולומר לי אילו מהם הולכים בכיוון הנכון ואילו מהם הולכים בכיוון הלא נכון. הוא עזר לי להבין שעלי להתחשב ברמת המיומנות שלי, במשאבים אליהם הייתה לי גישה וניהול זמן.

גם ניהול הזמן היה לי מאוד קשה. אני כבר יודע שיש לי חולשה בכל הנוגע לניהול זמן, במיוחד מכיוון שהסמסטר הזה היה עמוס להפליא מאז שהעמיסו אותי עם 21 נקודות זכות.

היו פעמים שהייתי צריך להקריב את העבודה על הפרויקט שלי, אבל כדי להתגבר על זה הקדשתי לפחות שעה של מחקר בסופי שבוע כדי לעבוד על הפרויקט, וכל שבוע אחר בסופי שבוע ללכת ל- M5 כדי לעבוד עליו.

קושי נוסף שהיה לי היה חוסר הידע שלי עם חלקים רבים. לא ידעתי איך הם עובדים או אילו חוטים מחוברים לאן. כדי להתגבר על זה למדתי את הנכס היקר של חיפוש גליונות הנתונים באינטרנט, שעזר לי להבין מהו קלט המתח הדרוש, והיכן יש לחבר VCC, GND ותשומות. אני זוכר שעבדתי במיוחד בניסיון לחבר את הסרוווס לגלאי התנועה והייתי מתוסכל כי הסרבים לא פעלו כלל.

זה גרם לי לנסות סרוו שונים, בתקווה שמשהו לא בסדר איתם. עם זאת, הם עדיין לא פעלו, מה שאומר שזה חייב להיות החיווט שלי או הקוד שלי. לאחר מכן ניסיתי להשתמש במקור חשמל חיצוני על ידי חיבור הסרוווס ל -4 סוללות AA כפי שקראתי שלפעמים ייתכן שה- USB במחשב לא נותן מספיק מתח כדי להפעיל אותם. לבסוף, החלטתי פשוט להסתכל על גליון הנתונים והבנתי שזה רק בגלל שהחיווט שלי לא היה תקין כל הזמן.

המכשול הקשה ביותר שלי בניסיון לשלב את רכיב ה- WiFi בארדואינו. חיפשתי הדרכות רבות באינטרנט ופשוט הבנתי את התכנות כי היה לי קשה להבין. עם זאת, אתר אחד מסוים עזר לי והציג לי את IFTTT. עם זאת, האמנתי שהשגתי ניצחון, לא הבנתי שהלוחות נפרדים ובסופו של דבר תיכנתי את הלוחות עם קוד אחר. הייתי תקוע במשך שבוע בניסיון להבין איך לחבר אותם אבל האינטרנט לא עזר. כדי להתגבר על המכשול הזה, לבסוף פשוט ביקשתי את עזרתו של ד"ר מאלוך. אני אדם מאוד גאה ונוטה לרצות לעשות דברים לבד. עם זאת, הוא עזר לי בעבר, אך לא הייתה לי בעיה אלא דיון בדרכים אפשריות לגשת לפרויקט שלי. פשוט לשאול את ד"ר מאלוך נפתרה מיד שילוב ה- ESP-8266 שלי.

הפרויקט הזה עזר להעמיד אותי במקומי ולהבין שאני צריך לעבוד ולבקש יותר עזרה מאנשים שכן הנדסה היא לא פרויקט סולו אלא דינמיקה צוותית.

שלב 4: שינויים ב- M5 כדי לסייע בייעול תהליך הלמידה

M5 היה כלי פנטסטי בשבילי בסמסטר הזה. זה כבר מגיע עם הרבה משאבים לחוקרים חדשים ותיקים.

אני חושב ש- M5 יכול לעזור לייעל את תהליך הלמידה על ידי קיום סדנאות נוספות על מגוון רחב יותר של נושאים ועל ידי כך שיפורסמו יותר. בקושי שמעתי על הסדנאות שהתקיימו ב- M5, והיחידות שידעתי עליהן היו סדנאות הלחמה.

סדנאות אחרות כגון "איך להתקדם בעיצוב" או "כיצד להשתמש במדפסת התלת -ממד" יועילו גם כן. אולי יש להם אכן את הסדנאות האלה, אבל מעולם לא הצלחתי לשמוע עליהן.

שלב 5: מה שהשגתי בסופו של דבר

הצלחתי להכין פח אשפה אוטומטי

אולם חשוב מכך, למדתי את החשיבות של ניהול זמן, כיצד לבנות מעגלים ולהשתמש בחלקים אלקטרוניים. למדתי על Arduino, גלים וחישה, נגדים, לוחות לחם, WiFi, ESP-8266, שרתי אינטרנט, רגולטורי מתח, דיודות וכו '. הצלחתי להשיג בדיוק את מה שחשבתי. כדי להבין את הרמה המעשית בנושא אלקטרוניקה ומעגלים.

זה גם עורר בי אש יצירתית ביצירת הפרויקט הזה, אם כי לפעמים מתסכל מאוד, היה כיף ומתגמל מאוד לעשות זאת. לבסוף הבנת איך חלק עובד או לגרום לקוד לעבוד איך שרציתי שווה את שעות הטוויקים והשינויים שעלי לעשות. זה עזר לי להבין שזה מה שאני רוצה לעשות. בתחילת הסמסטר היססתי לגבי הנדסת חשמל ומחשבים מכיוון שלא היה לי ניסיון לדעת אם אני אוהב את זה או לא. כמו איך מישהו לא יודע אם הוא אוהב ספורט, משחק וידאו או תחביב, אלא אם כן הוא מנסה את זה.

ההישג הגדול ביותר שלי מזה היה האפשרות לומר בביטחון שאני רוצה להמשיך בהנדסת חשמל ומחשבים.

שלב 6: איך מישהו אחר יכול ללכת בעקבותיי

אם מישהו נמצא באותו מצב שהייתי בו בתחילת הסמסטר, הייתי ממליץ לבצע את אותם הצעדים אותם תיארתי ב"תכניות והתקדמות מקוריים ". זה באמת עזר לי לאט לאט להבין מה אני מעוניין לעשות ומה אני יכול לעשות.

באופן ספציפי, לפרויקט זה, אפרט להלן כיצד להכין כזה.

שלב 1: עבור אל IFTTT.com, רשום את מספר הטלפון שלך ולאחר מכן צור יישומון. בחר את "אם" כדי להיות webhooks ואת "זה" להיות SMS. לאחר יצירתו, חפש את Maker Webhooks בתיבת החיפוש ולחץ על תיעוד. מלא את המידע בשם האירוע שלך והעתק את כתובת האתר. זוהי כתובת האתר שבה תשתמש עבור קוד ESP-8266 שנמצא בתחתית.

שלב 1: חבר את ה- ESP-8266 ככזה:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

לאחר מכן חבר את ה- GND בארדואינו לאפס עליו כדי להשבית אותו.

שלב 2: הזן את הקוד בתחתית והעלה אותו ל- ESP-8266 (הורד תחילה את לוח esp-8266 ב- IDE). לאחר מכן נתק את ה- ESP-8266.

שלב 3: חבר סרוו לפין 8 ולסיכה 9 על הארדואינו

שלב 4: חבר את החיישן הראשון HC-SR04 לפינים 10 ו -13 (עבור טריג והד בהתאמה). לאחר מכן חבר את השני לסיכות 11 ו -12 (שוב עבור טריג והד בהתאמה).

שלב 5: חבר את נורית ה- RGB לפינים 4 (אדום), 5 (ירוק) ו- 6 (כחול).

שלב 6: חבר את GPIO2 לסיכה 2

שלב 7: הזן את הקוד בתחתית (ECE_297_DP) והעלה אותו ל- Arduino.

שלב 8: מצא קופסת בירה ישנה ממוחזרת ופיסת קרטון למכסה. דבק חם הארטיק נדבק לסרווו ולאחר מכן הדבק חם את הסרווס בחלק הפנימי של הבוט מכל צד. הדביקו את המכסה למקלות הארטיק. הדביקו את שני החיישנים למכסה (החלק הפנימי הוא זה לזהות את האשפה (סיכות 11 ו -12) והחלק החיצוני הוא זה לזהות תנועה (סיכות 10 ו -13). לאחר מכן הדביקו את ה- LED לראש המכסה. והדביקו את החיווט מאחורי הקופסה כדי להסתיר את החיווט המכוער.

שלב 7: מה הייתי עושה הלאה

בהמשך הפרויקט, היו לי כמה רעיונות ליישום אזעקה קולית בנוסף לנורית. מכיוון שגרמתי ל- ESP-8266 לעבוד, החלטתי שלא. עם זאת, אם הייתי ממשיכה קדימה, יהיה מעניין להוסיף אחד ולעצבן את האנשים להוציא את האשפה.

כמו כן, הייתי רוצה לעבוד על פרויקט סופי יותר, מכיוון שמדובר בעיקר בפרויקט הוכחה לרעיון. אם הייתי מתקדמת קדימה הייתי משתמש בפח אשפה אמיתי או במיכל פלסטיק כבד יותר. בנוסף, הייתי רוצה להיות יעיל יותר בחיווט מכיוון שהוא מבולגן מאוד.

אלטרנטיבה אחת ל- ESP-8266 שבדקתי בזמן שדאגתי שלא אוכל לשלב אותו היא באמצעות מודול Bluetooth. חבר שלי שון ציין בפניי שהוא עשה בעבר פרויקט שבו הוא היה צריך לשלוח נתונים מהפרויקט שלו לטלפון שלו והשתמש במודול בלוטות '. הוא אמר שזה היה קל יחסית. עם זאת, קיבלתי את מודול ה- WiFi לעבודה לפני שעשיתי בו עבודת בלש רצינית. אני חושב שיהיה מעניין לראות לאן הנתיב הזה היה מוביל אותי.

מלבד זאת, הייתי שמח ליישם את החלק של "עטיפת תיק האשפה האוטומטי", אבל זה עדיין מחוץ לליגה שלי נכון להיום. אולי בעתיד, אעיין שוב בפרויקט זה ואנסה לייעל אותו.