Diorama Siklus Air Arduino: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Kami akan membuat diorama yang menampilkan siklus air, menggunakan Arduino dan beberapa motor untuk menambahkan gerakan dan pencahayaan. Ini memiliki nuansa sekolah - karena sebenarnya ini adalah proyek sekolah!

Skenario presentasinya begini:

Matahari terbit di pagi hari [Satu motor servo menggerakkan matahari].

Air menguap dari laut [Satu motor stepper mengangkat "lembar penguapan"]

Awan terbentuk di langit [Satu motor stepper menurunkan awan kapas]

Hujan turun [Satu motor stepper menurunkan "lembaran hujan"]

Sementara itu, lampu (LED APA106) berubah warna untuk menandakan matahari terbit, langit mendung, kilat saat hujan.

Bahan:

1. Arduino Uno
2. 5V Stepper Motor dan driver (x3)
3. Motor Servo (x1)
4. APA106 LED (x5)
5. tabung logam
6. Sekrup dan baut
7. Kertas, tulle, katun
8. Pistol lem panas

Jadi, berangkatlah!

Langkah 1: Bangun Kotak

Kami telah membuat kotak kayu, tetapi Anda juga dapat menggunakan karton. Dimensi kotak depan 40cm, kedalaman 25cm, tinggi 30cm.

Kami telah memasang tutup yang praktis dengan engsel, sehingga dengan mengangkatnya lebih mudah untuk bekerja. Juga, kami tidak benar-benar membutuhkan dinding belakang, sehingga Anda dapat melewati itu dan hanya menggunakan beberapa kertas biru untuk langit, seperti yang ditunjukkan pada foto.

Langkah 2: Pasang Motor

Kami akan memasang motor stepper di dekat bagian atas kotak, sehingga mereka berputar dan membungkus tulle hujan, tulle penguapan, dan awan kami.

Pertama kita perlu mengebor lubang.

Gunakan kertas untuk membuat topeng motor, seperti yang ditunjukkan pada foto. Ini akan memungkinkan Anda untuk menandai lubang dengan benar [foto]. Bor, lalu pasang motor dengan sekrup dan baut.

Langkah 3: Pasang Sumbu

Untuk sumbu, kami menggunakan tabung pipa tembaga. Ukur jarak dengan memperhitungkan kedalaman motor, kurangi satu cm lagi, dan potong 3 buah.

Gunakan poros motor sebagai cetakan, dan gunakan tang untuk menekan salah satu ujung tabung di sekitarnya.

Kemudian gunakan sekrup sebagai cetakan, dan lakukan hal yang sama pada ujung tabung yang lain.

Bor lubang di dinding lain, di seberang poros motor (ukur jarak). Amankan sumbu antara poros motor dan sekrup melalui lubang. Gunakan satu atau dua baut untuk mengencangkan sekrup, dan cincin logam untuk memungkinkan rotasi sumbu yang lebih halus, seperti yang ditunjukkan pada foto.

Langkah 4: Amankan Motor Servo

Gunakan beberapa tac biru di bawah, dan strip logam dengan sekrup di atas untuk memasang motor servo di lantai. Ini akan digunakan untuk menaikkan matahari, seperti yang ditunjukkan pada foto.

Pastikan Anda memasangnya ke arah yang benar. (Jika Anda salah melakukannya, itu bukan masalah besar, Anda bisa mengeditnya di kode arduino.)

Gunakan sedotan dan lem untuk memasang matahari pada poros motor.

Langkah 5: Hubungkan Elektronik, Motor, LED

Arduino Uno memiliki 14 pin digital. Kita membutuhkan 4 pin untuk setiap driver motor stepper, ditambah satu pin untuk motor servo, ditambah satu pin untuk LED.

Anda dapat melihat koneksi dasar dalam skema. 4 pin digital terhubung ke driver. Anda akan memerlukan sumber daya terpisah untuk driver (dan motor), karena motor menarik cukup banyak daya dan Anda akan mengalami masalah jika Anda menyalakannya dari Arduino. Anda dapat menggunakan pengisi daya dan kabel USB, potong, gunakan +5V dan GND untuk menyalakan motor. Anda juga perlu menghubungkan GND dari papan Arduino ke GND dari catu daya eksternal, seperti yang ditunjukkan dalam skema. Koneksi:

Pin 0, 1, 2, 3: Motor 2

Pin 4, 5, 6, 7: Motor 1

Pin 8, *10, 11, 12: Motor 0. Perhatikan bahwa kami menyimpan PIN 9 untuk motor Servo: di beberapa papan Arduino, hanya pin 9 dan 10 yang dapat menggerakkan Servo.

Koneksi motor servo cukup standar. Gunakan Digital Pin 9 untuk kontrol. Gunakan sumber daya eksternal, sama seperti untuk motor stepper, untuk memberi daya pada servo (yaitu tidak seperti, skema, di mana daya diambil dari papan Arduino.)

Desain LED APA106 memungkinkan kami untuk mengontrol beberapa LED secara individual hanya dengan satu pin. Kami akan menggunakan Digital Pin 13 (yang juga terhubung ke LED built-in di papan Arduino). Koneksi dasar dapat dilihat pada skema. APA106 memiliki empat pin. Dua pin tengah adalah untuk +5V dan GND. Kemudian, kita hubungkan DATA IN LED pertama ke Pin 13, DATA OUT-nya ke DATA IN LED kedua, dst. Setiap LED berikutnya mengambil sinyal DATA IN dari DATA OUT sebelumnya. DATA OUT LED terakhir dapat dibiarkan tidak terhubung.

Anda mungkin ingin mengamankan LED pada kasing setelah Anda melakukan dekorasi, sehingga Anda dapat memeriksa pencahayaan dengan lebih baik. Atau, Anda tidak dapat mengencangkannya, menggunakan lem panas, dan memasang dekorasi setelahnya.

Langkah 6: Kode Arduino

Berikut adalah deskripsi tentang apa yang dilakukan kode tersebut.

Matahari terbit: Motor servo bergerak dari 10 hingga 50 derajat, kecepatan 2 derajat/detik, sedangkan pencahayaan berubah dari merah-merah (fajar) menjadi putih (siang).

Penguapan: Motor stepper memutar sumbu tempat tulle "uap" dipasang, menaikkannya. Anda mungkin harus menyesuaikan jumlah putaran, tergantung pada dimensi Anda.

Awan: Motor stepper melepaskan sumbu untuk mengungkapkan awan. Warna pemandangan berubah menjadi pengaturan "hujan".

Hujan: Motor stepper melepaskan sumbu tulle "hujan". Kami memiliki kilatan acak, di mana warna berubah menjadi putih untuk sementara waktu - dan kemudian kembali ke "hujan".

Penyetelan ulang sistem: Lampu mati, dan kemudian motor memutar sumbu, sehingga sistem siap untuk melakukan iterasi lain saat dicolokkan kembali.

Perhatikan bahwa kami telah memilih untuk hanya menjalankan satu kali, dan kemudian mengatur ulang, sehingga kami meminimalkan kemungkinan seseorang menghentikan sistem di tengah tindakan. Dalam hal ini, kami akan membuat tulle setengah berliku pada sumbunya, sehingga sistem tidak akan berjalan dengan benar.

Mainkan sedikit dengan kode, sebelum menambahkan dekorasi. Anda akan membuat penyesuaian fine-tuning nanti.

Langkah 7: Buat dan Pasang Dekorasi dan LED

Kami telah memilih representasi lanskap 2.5D. Ini terdiri dari 4 lapisan lanskap, satu di belakang yang lain. Ada juga langit di belakang. Antara langit dan lapisan belakang, yang satu dengan pegunungan, adalah tempat matahari berada, menempel pada motor servo.

Tule hujan dan evaporasi terlipat dan tersembunyi di antara lapisan lainnya, saat turun. Mereka melekat pada sumbu di atas dengan benang.

Awan adalah bola kapas kecil (yang digunakan untuk de-makeup berguna), yang terpasang secara independen pada sumbu awan dengan benang. Anda membungkus utas pada sumbu, dan dengan membukanya, awan turun.

LED dihubungkan secara rantai dan direkatkan antar lapisan, pertama LED di bagian belakang, sehingga nantinya dihubungkan ke board Arduino.

Untuk hujan, kami memotong kertas kecil berbentuk tetesan air dan menempelkannya di tulle. Pada gambar Anda dapat melihat bahwa kami merekatkan beberapa berat, mis. kacang kecil, di belakang tetesan air (dan cincin logam di belakang "uap"), sehingga tulle diturunkan oleh gravitasi alih-alih melayang di tengah. Bagian atas dan bawah tulle dililitkan di sekitar pensil sumpit, juga untuk berat. "Sentuhan" terakhir ini memberikan nada "kekanak-kanakan" pada diorama (ini dimaksudkan agar terlihat seperti proyek anak-anak). Anda dapat menggunakan sesuatu yang lain, yang lebih tidak terlihat, untuk menambah bobot pada tulle, jika Anda mau.

Langkah 8: Hubungkan Arduino dan Pasang di Papan

Anda perlu menghubungkan driver motor, motor servo, LED pada Arduino. Pin dicatat dalam kode.

Anda dapat menempelkan Arduino dan papan driver motor pada kasing, menggunakan lem panas, dan menyembunyikannya di balik pegunungan kertas. Gunakan papan tempat memotong roti kecil untuk menyalakan motor, dari sumber eksternal. Kabel listrik, untuk arduino dan motor, akan keluar dari belakang.

Lakukan beberapa penyesuaian dalam kode, dan Anda siap untuk pergi!

Selamat bersenang-senang!