Maak 'n wind-gebaseerde omringende skerm: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Dit is 'n klasprojek wat ontwerp en gebou is deur Trinh Le en Matt Arlauckas vir HCIN 720: Prototyping Wearable and Internet of Things Devices by Rochester Institute of Technology.

Die doel van hierdie projek is om die rigting en spoed van wind abstrak te visualiseer op plekke wat verband hou met RFID -tokens. Hierdie twee dimensies sal nuttig wees vir almal wat bote bestuur, hommeltuie, vlieërs, rakette modelleer, ensovoorts.

Die vertoning sal bestaan uit 'n waaier wat opwaarts waai om lintjies van stof te rimpel en 'te dans' bo die tafelblad. Die lewendigheid van die linte sou die omvang van die windsnelheid toon. Windrigting word voorgestel deur 'n aanwyser wat aan 'n stappermotor in die basis gekoppel is en 'n volle 360 ° kan draai.

Stap 1: materiaal en gereedskap

Behuising

• 1/8”akriel (PMMA) velle, geskik vir laser sny
• 1/8”akrielstawe (vir die vul van gewrigte)
• Fringy goed

Elektroniese onderdele

• Particle Photon (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2.1 mm DC -vataansluiting (https://www.adafruit.com/product/373)
• 12VDC 600mA Kragtoevoer met 2,1 mm -prop (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC Power Converter (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) OF 7805 spanningsreguleerder (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID -leserbord (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D-motorbestuurder met dubbele H-brug (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12V stapmotor (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm 12VDC waaier (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN Transistor (of soortgelyk)
• 2 - 220 Ohm weerstand
• 1N4001 Diode
• 5 mm blou LED
• Mifare Classic 1K RFID-plakkermerke (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Bedrading

• Adafruit Perma-Proto Halfpension (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG -draad, solied en gestrand
• 20 AWG, tweeledige draad (vir krag)
• Manlike kopstukstrook (vir waaier- en motoraansluitings)
• 2 - 12 pen vroulike stapelkopstroke (vir Photon)
• 1 - 1x3 0.1 "toonhoogte vroulike kopstrook (vir waaier transistor)
• 1 - 1x8 0,1”steekkop -aansluiting en krimpvoetkontakte (RFID -leser)
• 1 - 1x2 0,1”steekkopverbinding en krimpkontakkontakte (waaier)
• 4 - 1x1 0,1”steekkopverbinding en krimpvoetkontakte (stapmotor)
• 1-16-pins DIP-aansluiting (voor H-brug)
• Klein omhulsels van nylon (opsioneel)
• Krimpbuis (opsioneel)

Hardeware

• 2 - M3x6mm skroewe (vir die montering van stapmotor)
• 4 - M3x35mm skroewe (vir die montering van waaier)
• 8 - M3 platwassers
• 4 - M3 neute

Gereedskap

• Lasersnyer
• 3D -drukker
• Soldeergereedskap
• Akriel gom (https://www.amazon.com/Acryl-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Plat golfkartonblaaie (vir monteringskruik)

Stap 2: Data om te verteenwoordig

Die windskerm sal 'n voorstelling van windrigting en spoed vertoon vanaf 'n plek wat verband hou met 'n RFID-gemerkte teken. Hierdie data sal van die WeatherUnderground API verkry word. Om 'n API te gebruik, moet u 'n rekening skep op https://www.wunderground.com/weather/api en die planopsie kies wat die beste by u behoeftes pas.

Stap 3: Vertoon konstruksie

Laser sny

Volg die handleiding vir die lasersnyer wat u gaan gebruik, en berei die Adobe Illustrator -lêers (hieronder) voor om te sny. Miskien moet u die voorwerpe in die lêers herrangskik volgens die grootte van die lasersnyer wat u gebruik.

Laser sny die plate uit 1/8 akriel (PMMA) plastiekblaaie.

Vergadering Jig

Om die gereelde vyfhoek buitehoek van 116,6 ° te behou, het ons 'n vinnige mal (assembly_jig.ai) ontwerp om te help met die montering van die plate.

1. Maak die file_jig.ai -lêer oop en sny verskeie stukke van golfkarton.
2. Plak dit in 'n stapel vas en maak seker dat die stapel vierkantig bly.

Hoekvullerstawe

Omdat die hoeke nie orthogonaal met mekaar is nie, gebruik ons 1/8 duim akrielstawe om die gaping te vul en bied meer oppervlakte om te plak. Voorgesnyde lengtes van die staaf moet tussen elke bord geplaas word, wat 'n bietjie ruimte laat aan elke kant waar die hoeke bymekaar kom.

Die samestelling van die basis

Begin met die basisstuk met die groot waaiergat, en plak 'n stuk akrielstaaf aan elk van die vyf rande vas.

Plaas hierdie waaierstuk op een kant van die monteermon en plaas 'n onderkantstuk aan die teenoorgestelde kant.

Dien die gom versigtig op die voeg en wag totdat dit vas is.

Hou aan om aan die ander kante van die basisstuk te werk, en maak seker dat 'n stuk vulstang vasgemaak word waar twee plate ontmoet.

Die montering van die DeckGlue-skyfies van die twee stappermotors rug-aan-rug, maak seker dat die gate in lyn is. As dit klaar is, gebruik 'n kraan versigtig om die twee klein gaatjies vir die M3 -skroewe te ryg. Plak dit nou aan die middel van die dekplaat vas, en sorg dat u die middelste gat in lyn bring.

Bevestig die stapmotor met die twee M3x6mm -skroewe.

Die samestelling van die top

Die bokant word op dieselfde manier as die onderkant gemonteer, maar met slegs vier plate. U laat 'n gaping waar 'n vyfde bord 'moontlik' geleë is. Moenie vergeet om die akrielstaaf te gebruik om die boonste plate vas te plak nie.

Stap 4: Elektronika

Hierdie projek kan vinnig saamgestel word met behulp van 'n broodbord en springdrade. Volg net die bostaande diagram.

Vir 'n meer toegewyde gebou, wel, dan is dit tyd om die mal soldeervaardighede uit te skakel.

U het darem mal soldeervaardighede, nie waar nie? Indien nie, hier is 'n paar skakels om dit reg te stel …

• Instruksies: hoe om te soldeer
• Adafruit -gids vir uitstekende soldeer

Gebruik die Adafruit Perma-proto-halfpension en lê die komponente neer soos getoon in die Fritzing-diagram hierbo. Deur voetstukke vir die geïntegreerde stroombane en transistor te gebruik, kan u vinnig en maklik vervang as u 'n magiese rook vrystel (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Bevestig kopstukke/voetstukke aan die bord om die afgeleë komponente (stapmotor en waaier) te verbind en dit maklik om te ruil (sien 'Magic Smoke' hierbo). Soldeerkrag en gronddraad eers in plek, probeer om hulle so kort en direk as moontlik te hou. Soldeer die DC-aansluiting aan die een kant van 'n lengte van die 20AWG-tweeledige draad, en die ander kant aan die boonste kragrails (bord gerig met Photon-koppe na links).

Soldeerdrade om die stroomverbindings te maak. In sommige gevalle is dit makliker om bedrading aan die onderkant van die bord te plaas. Vir die RFID -leser laat die stapelopskrifte vir die Photon genoeg ruimte vir verbindings onder die Photon. Beëindig die RFID -drade met die 1x8 -kopskakelaar om aan die kop van die RFID -leser te koppel.

Stap 5: Installeer elektronika

Sodra die basis vasgemaak is, installeer die waaier in die basis met die vier M3x35 skroewe, ringe en moere.

Bevestig die hoofbord aan die binnekant van die agterplaat (die plaat met die reghoekige uitsny vir die DC-vataansluiting) met behulp van die skuimband-monteerband.

Steek die DC -vataansluiting in die reghoekige gat en sementeer met behulp van die akrielgom.

Bevestig die RFID-leesbord aan die aansluiting en monteer dit waar moontlik met die skuimband wat met skuim ondersteun word. As die agterkant van die bord na die buitekant van die skerm kyk, sal die antenna steeds die RFID -sein opneem. Beveilig die blou LED naby.

Steek die waaier en die stapmotor in die hoofbord.

Stap 6: Programmering

Nuut op Particle Photon?

Hierdie projek sal Particle Webhooks gebruik om die winddata te versamel. Hier is die proses, in 'n neutedop.

1. Die toestel wag totdat 'n teken geskandeer word.
2. As 'n teken geskandeer word, word die unieke teken -ID gestoor.
3. Die toestel publiseer dan hierdie token -ID op Particle.io.
4. By ontvangs van hierdie data stuur Particle.io die data na ons API -bladsy via webhook -integrasie.
5. Die API -bladsy ontvang die token -ID en soek die stad en die staat wat daarmee verband hou, op vanuit die Locations -skikking.
6. Die API -bladsy maak dan die AP -oproep na WeatherUnderground (WU) met behulp van die liggingsinligting.
7. Die WU API gee 'n JSON -voorwerp van die huidige huidige weerstoestande vir die ligging terug na die API -bladsy.
8. Die API -bladsy ontleed hierdie inligting, onttrek en omskep die windrigting en windsnelheid en stuur dit terug na die toestel as 'n JSON -voorwerp.
9. Die toestel ontleed die JSON -voorwerp en stoor die windrigting en -snelheid wat gebruik moet word om die stapmotor en waaier te beheer.

Firmware

Skep 'n nuwe Photon -projek genaamd 'wind_display' en skryf die hooflêer oor met die wind_display.ino -kode (hieronder).

Soek en installeer vervolgens die volgende biblioteke in u projek:

• MFRC522 - v0.1.4 RFID -biblioteek vir deeltjie -toestelle
• SparkJSON - v0.0.2 JSON -biblioteek oorgedra vanaf @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Stepper Motor -biblioteek vir Arduino

Stel die projek saam en laai dit af na u Photon.

API -bladsy

Om die API-bladsy te gebruik, moet u dit oplaai na 'n PHP-bediener. Daar is baie gratis PHP -webhosting -opsies beskikbaar.

Laai getWindData.txt af en verander die lêeruitbreiding na.php. Maak oop in u voorkeurredakteur en maak die volgende veranderinge:

Voeg u Photon Core ID by:

// Voeg die core_id by vir fotone wat u wil toelaat om hierdie API te gebruik $ allowCores = array ('U CoreID gaan hierheen');

Voeg u WeatherUnderground API -sleutel by:

// WeatherUnderground API -sleutel $ wu_apikey = "U WU API -sleutel";

Maak u tans nie bekommerd oor die opstel van die tokens/liggings nie. Ons sal dit regkry nadat alles opgestel is.

Stoor en laai die lêer op na die webbediener. Teken die lewendige URL vir die API -bladsy op.

Deeltjie Webhook

Meld aan by u Particle Console en klik op die integrasie -ikoon aan die linkerkant.

1. Klik op 'Nuwe integrasie' en kies 'Webhook'.
2. Stel gebeurtenisnaam op 'wind_display'.
3. Stel URL op die lewendige URL van die API -bladsy.
4. Klik op 'Create Webhook'.

Kry RFID -token -ID's en verander die API -bladsy

Terwyl die Photon via u USB aan u rekenaar gekoppel is en die eksterne kragbron ontkoppel is, maak u 'n terminale venster oop en voer die Particle Serial Monitor uit.

1. Skandeer 'n RFID-merker en skryf die ID-teken van 8 karakters wat op die seriële monitor verskyn, neer.
2. Herhaal vir enige bykomende etikette wat u wil gebruik.

Gaan nou terug na getWindData.php en vind die afdeling Locations array:

// Locations Array // Vervang "TokenID n" deur geskandeerde token-ID // Vervang "Cityn" met stad wat verband hou met token-ID // Vervang "Sn" met tweekleurige toestand wat verband hou met city $ locations = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => array ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => skikking ("stad" => "Stad3", "staat" => "S3"));

Vervang elke teken -ID met die token -ID's van u etikette en assosieer dit met 'n stad en staat waaruit u windinligting wil hê.

Stoor die lêer en laai dit op na u webbediener.

Stap 7: Gebruik dit

1. Wys dit waar u wil.
2. Stel die windwaentjie noordwaarts.
3. Koppel die kragtoevoer aan.
4. Plaas 'n teken naby die RFID -leser en wag totdat die blou LED knipper.

Stap 8: Verdere idees

Hier is 'n paar idees om die projek uit te brei!