Outomatiese asblik: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Dit is 'n bewegingsopsporing van die asblik wat outomaties oopmaak. Dit het wifi -verbinding en stuur 'n SMS as dit vol is. Dit is gemaak vir ECE -297DP aan die Universiteit van Massachusetts - Amherst. Die hoofdoel van hierdie kursus was om ervaring op te doen met praktiese elektronika, aangesien ek gevoel het ek is agter my eweknieë en dit sal my baat om die dinge wat ek uit my lesings geleer het, te kombineer met ervaringswerk.

Benodigde materiaal:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x Ultrasoniese HC-SR04 bewegingsdetektore

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω weerstande

- 1x 3.3 spanningsreguleerder

- 2x 100 uF elektrolitiese kondensator

- 1x 0.1 uF keramiek kondensator

- 1x Corona Extra 12-pack Longneck-bottelbierhouer

Stap 1: Oorspronklike planne en vordering

Aan die begin van die semester het ek geen planne gehad vir wat ek wou doen nie. Ek het in hierdie klas gespring sonder 'n idee in gedagte. Om mee te begin, het ek 'n maklike manier ontwikkel om myself stadig in die wêreld van stokperdjie -elektronika te deurkruis.

Stappe:

1. Leer die basiese beginsels van Arduino

- Dit is gedoen deur die SparkFun -uitvindergids te volg wat by die aansitkissie kom. Dit het my in staat gestel om die basiese beginsels van weerstande, LED's, piëzo -elemente (klank), waarneming en algemene kodering met Arduino te leer.

2. Kyk na aanlyn DIY Arduino -projekte

- Dit was 'n bietjie inspirasie om kreatiewe en nuttige elektronika te maak

3. Gebruik die inspirasie om te vind wat ek wou maak

- Omdat ek 'n lui persoon is, en omdat my vriende waarmee ek die volgende semester huisves, nie goed opruim nie, het ek besluit om 'n outomatiese asblik te maak.

Die oorspronklike plan hiervoor was gepraat met een van my eweknie -mentors, Bryan Tam, 'n ander rekenaaringenieurswese -student. Deur hardop met hom te gesels oor my ontwerpe, het ek gehelp om die ontwerpproses te verstaan. Die proses om 'n probleem op te neem en na 'n oplossing te dink, hoe onhaalbaar dit ook is, en dan te debatteer oor hoe om die projek te doen. Dit het my geleer dat ambisie en kreatiwiteit uiters belangrik is vir die ontwerp van ingenieurswese.

Aanvanklik wou ek 'n asblik maak wat outomaties sou opspoor wanneer die asblik vol is en dan die sak toemaak of toedraai. Nadat ek ondersoek ingestel het na moontlike maniere om dit te ontwerp, het ek besef dat dit ver uit my hande was. Ek het dus die doel effens verander - om 'n asblik te maak wat 'n teks kan stuur as dit vol is.

Aan die einde van die semester het ek probleme ondervind om die WiFi -komponent te integreer om die teks te stuur, en ek was bekommerd, en ek het aan ander alternatiewe as 'n alarmstelsel gedink. Ek het na piezo -elemente gekyk om miskien 'n irriterende geluid te maak wat nie sou ophou totdat die asblik uitgehaal is nie. Ek het ook ondersoek ingestel na die gebruik van LED's om verskillende kleure te maak om die asblikvlak aan te dui.

Om dit te skep, is twee sensors nodig: een vir die buitekant om te sien wanneer 'n hand daarbo is om oop te maak, en een aan die binnekant om die hoeveelheid asblik op te spoor. Oorspronklik sou slegs die WiFi -module die teks as 'n alarm stuur, maar teen die einde van die semester het ek besluit om 'n lamp bo -op die asblik te plaas om dit te ondersteun.

Dit is die projekontwerp waarmee ek vasgehou het en tot die einde toe deurgegaan het.

Stap 2: Navorsing

Ter voorbereiding op hierdie beproewing het ek verskeie dinge ondersoek.

Eerstens ondersoek ek die algemene manier om Arduino te kodeer. Oefening met die SparkFun uitvinderspak het baie gehelp; maak my gewoond daaraan om die penne aan die Arduino te koppel en hoe om 'n broodbord te gebruik.

Toe oefen ek veral die gebruik van servo's, aangesien ek weet dat ek die deksel moet beheer om te draai. Eerstens oefen ek om hul tydsberekening te beheer en dan die gebruik te kombineer met voorwaardes, sodat ek kan beheer wanneer dit geaktiveer word.

Toe ondersoek ek watter sensors ek moet gebruik. Daar was twee tipes: 'n ultrasoniese sensor (HC-SR04) en 'n infrarooi sensor (PIR Motion Sensor). Die ultrasoniese sensor stuur 'n polsslag uit wat dan teruggestuur word en deur die HC-SR04 gelees word, wat die tyd in hierdie interval bereken, om die afstand tussen dit en die plek van die weiering te bepaal. Ek het besluit om die ultrasoniese sensor vir die binnesensor te gebruik, aangesien die opspoor van afstand meer nuttig sou wees, veral omdat asblik nie baie straling uitstraal nie. Toe besluit ek dat dit makliker sal wees om 'n HC-SR04 vir beide die binne en buite sensor te gebruik.

Navorsing oor die ESP-8266, ek het baie geleer oor hoe wifi werk. Ek het geleer oor toegangspunte en stasiepunte. Ek het ook geleer oor webbedieners as 'n moontlike opsie. Op die ou end. Die ESP is sy eie bord wat heeltemal afsonderlik op die Arduino geprogrammeer kan word. Dit is dus selfs moontlik om die hele projek net deur dit te gebruik. Om die ESP te programmeer, verbind ek dit met die Arduino en verbind GND in die Arduino met Reset om dit uit te skakel en te laat optree as 'n kommunikeerder tussen die ESP en die USB -kabel.

Ek het toe geleer dat ek die ESP kan laat optree as 'n kliënt wat toegang tot data van 'n webwerf wil verkry of versoek. Omdat ek dit geweet het, het ek die IFTTT.com -webwerf gebruik om 'n applet te skep om webhooks met SMS'e te verbind, sodat wanneer 'n gebeurtenis geaktiveer word (as 'n kliënt data van 'n spesifieke URL versoek, 'n teks kan stuur).

Nog iets wat ek ondersoek het, was spanningsreguleerders, diodes en weerstande. Weerstande was nodig vir die LED om die LED aan die Arduino te koppel. Die diodes en die spanningsreguleerders was moontlike oplossings vir die voeding van die ESP-8266, aangesien dit streng 3,3V benodig vir Vcc. Die spanningsreguleerder was die maklikste oplossing. Alhoewel daar 'n 3.3V -opsie op die Arduino is, het ek dit as 'n geleentheid gebruik om meer te wete te kom.

Hierna het ek geleer oor kapasitors, aangesien dit nodig is vir 'n funksionele spanningsreguleerder. Die kondensators help om die spanning gelyk te maak as dit te veel 'bons' of 'hik'. 2 elektrolitiese en 1 keramiek kondensator is die gewone opstelling vir spanningsreguleerders.

Die meeste navorsing het probeer om my kode te ontfout, aangesien daar baie foute was terwyl ek dit gemaak het.

Stap 3: Probleme ondervind en hoe ek dit oorkom het

Baie van die probleme aan die begin van die semester was bloot die feit dat ek onervare was. Ek het nog nooit eers gedink om iets te bou nie, so ek was bang om te ambisieus of te eenvoudig te wees. Dit is hoekom ek so lank uitstel om 'n idee te kies.

Om dit te oorkom, het dit beslis gehelp om met 'n senior met ervaring te praat. Bryan kon my idees kritiseer en my vertel watter dinge in die regte rigting gaan en watter in die verkeerde rigting gaan. Hy het my gehelp om te besef dat ek my vaardigheidsvlak, die hulpbronne waartoe ek toegang gehad het, en tydsbestuur moes oorweeg.

Tydsbestuur was ook baie moeilik vir my. Ek weet reeds dat ek 'n swak punt het met betrekking tot tydsbestuur, veral omdat hierdie semester ongelooflik vol was, want ek was oorlaai met 21 krediete.

Daar was tye wat ek opgeoffer het om aan my projek te werk, maar om dit te oorkom, het ek ten minste een uur navorsing oor die naweke bestee om aan die projek te werk, en om die tweede naweke na die M5 om daaraan te werk.

'N Ander probleem wat ek ondervind het, was die gebrek aan kennis van baie dele. Ek het nie geweet hoe dit werk nie of watter drade verbind is waarheen. Om dit te oorkom, het ek die waardevolle bate geleer om die gegewensblaaie aanlyn op te soek, wat my gehelp het om te verstaan wat die nodige spanningsingang is, en waar VCC, GND en insette bedraad moet word. Ek onthou dat ek spesifiek daaraan gewerk het om die servo's aan die bewegingsdetektors te koppel en gefrustreerd was omdat die servo's glad nie werk nie.

Dit het my daartoe gelei dat ek verskillende servo's probeer het, in die hoop dat daar iets fout was. Hulle werk egter steeds nie, wat beteken dat dit my bedrading of my kode moet wees. Ek het toe probeer om 'n eksterne kragbron te gebruik deur die servo's aan 4 AA -batterye te koppel. Uiteindelik het ek besluit om net na die datablad te kyk en besef dat dit net was omdat my bedrading heeltyd verkeerd was.

My moeilikste struikelblok hierin was om die WiFi -komponent in die Arduino te integreer. Ek het baie tutoriale aanlyn gesoek en dit was moeilik om dit te verstaan, want ek was eenvoudig besig om dit te verstaan. Een spesifieke webwerf het my egter gehelp en my aan IFTTT voorgestel. Ek het geglo ek het 'n oorwinning behaal, maar ek het nie besef dat die borde apart is nie en ek het uiteindelik die borde met 'n ander kode geprogrammeer. Ek was 'n week vas en probeer uitvind hoe ek dit konnekteer, maar die internet het nie gehelp nie. Om hierdie struikelblok te oorkom, het ek uiteindelik net vir dr Malloch se hulp gevra. Ek is 'n baie trots persoon en is geneig om dinge alleen te wil doen. Hy het my egter voorheen gehelp; dit was nie 'n probleem nie, maar eerder 'n bespreking van moontlike maniere om my projek te benader. Deur dr Malloch te vra, is die integrasie van my ESP-8266 onmiddellik opgelos.

Hierdie projek het my gehelp om op my plek te kom en te besef dat ek meer moet werk en mense om hulp moet vra, aangesien ingenieurswese nie 'n soloprojek is nie, maar 'n spandinamika.

Stap 4: Veranderinge in M5 om die leerproses te stroomlyn

M5 was hierdie semester 'n fantastiese hulpmiddel vir my. Dit bevat reeds baie hulpbronne vir nuwe ontdekkingsreisigers en ervare veterane.

Ek dink M5 kan help om die leerproses te stroomlyn deur meer werkswinkels oor 'n groter verskeidenheid onderwerpe te hou en dit meer bekend te maak. Ek het skaars gehoor van die werkswinkels wat by M5 plaasvind, en die enigste waarvan ek geweet het, was die soldeerwerkswinkels.

Ander werkswinkels soos "Hoe om te ontwerp" of "Hoe om die 3D -drukker te gebruik", sal ook nuttig wees. Miskien het hulle hierdie werkswinkels, maar ek kon nooit daarvan hoor nie.

Stap 5: Wat ek uiteindelik bereik het

Ek kon 'n outomatiese asblik maak

Belangriker nog, ek het geleer hoe belangrik tydsbestuur is, hoe om stroombane te bou en elektroniese onderdele te gebruik. Ek het geleer oor Arduino, golwe en waarneming, weerstande, broodborde, WiFi, die ESP-8266, webbedieners, spanningsreguleerders, diodes, ens. Ek kon presies bereik wat ek in gedagte gehad het. Om kennis te dra van 'n praktiese vlak oor elektronika en stroombane.

Dit het ook 'n kreatiewe vuur by my aangewakker omdat die skep van hierdie projek, hoewel dit soms uiters frustrerend was, baie lekker en lonend was om te doen. Ten slotte, om te verstaan hoe 'n deel werk, of om die kode te laat werk soos ek wou, was die ure se tweaks en veranderings wat ek moes doen, die moeite werd. Dit het my gehelp om te verstaan dat dit is wat ek wil doen. Aan die begin van die semester was ek huiwerig oor elektriese en rekenaaringenieurswese, aangesien ek nie ondervinding het om te weet of ek daarvan hou nie. Soos hoe iemand nie weet of hy van 'n sport, videospeletjie of stokperdjie hou nie, tensy hy dit probeer.

My grootste prestasie hieruit was om vol vertroue te kon sê dat ek wil voortgaan met elektriese en rekenaaringenieurswese.

Stap 6: Hoe iemand anders in my voetspore kon volg

As iemand in dieselfde situasie verkeer as waarin ek aan die begin van die semester was, sou ek aanbeveel om dieselfde stappe te doen as wat ek in 'Oorspronklike planne en vordering' uiteengesit het. Dit het my regtig gehelp om stadig uit te wys wat ek sou wou doen en wat ek kon doen.

Spesifiek, vir hierdie projek, sal ek hieronder uiteensit hoe om een te maak.

Stap 1: Gaan op IFTTT.com, registreer u telefoonnommer en skep dan 'n applet. Kies die "as" om webhooks te wees en die "dit" om SMS te wees. Sodra dit geskep is, soek na Maker Webhooks in die soekkassie en klik op dokumentasie. Vul die inligting in met u eie gebeurtenisnaam en kopieer die URL. Dit is die URL wat u sal gebruik vir die ESP-8266-kode onderaan.

Stap 1: Koppel die ESP-8266 as volg:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Koppel dan die GND op die Arduino aan die Reset daarop om dit uit te skakel.

Stap 2: Voer die kode onderaan in en laai dit op na die ESP-8266 (laai eers die esp-8266-bord op die IDE af). Ontkoppel dan die ESP-8266.

Stap 3: Koppel servo's aan pen 8 en pen 9 op die Arduino

Stap 4: Koppel die eerste HC-SR04 sensor aan penne 10 en 13 (onderskeidelik vir trig en echo). Koppel dan die tweede een aan penne 11 en 12 (weer vir onderskeidelik trig en echo).

Stap 5: Koppel die RGB -LED aan penne 4 (rooi), 5 (groen) en 6 (blou).

Stap 6: Koppel GPIO2 aan pen 2

Stap 7: Voer die kode onderaan (ECE_297_DP) in en laai dit op na die Arduino.

Stap 8: Soek 'n ou herwinde bierboks en 'n stuk karton vir die deksel. Warm gom, die popsicle plak aan die servo's vas en plak die servo's dan aan die binnekant van die bot aan elke kant vas. Plak die deksel op die popsicle sticks vas. Plak die twee sensors op die deksel vas (die binnekant is die een wat die asblik opspoor (penne 11 en 12) en die buitekant is die een wat beweging kan opspoor (penne 10 en 13). Plak dan die LED aan die bokant van die deksel vas. En plak die bedrading agter die boks vas om die lelike bedrading weg te steek.

Stap 7: Wat ek volgende sou doen

As ek vorentoe gaan met die projek, het ek 'n paar idees gehad om 'n geluidsalarm, benewens die LED, te implementeer. Omdat ek die ESP-8266 aan die werk gekry het, het ek besluit om dit nie te doen nie. As ek egter vorentoe sou beweeg, sou dit interessant wees om een by te voeg en die mense te irriteer om die asblik uit te haal.

Ek sou ook graag aan 'n meer definitiewe projek wou werk, aangesien dit meestal 'n proof of concept -projek is. As ek vorentoe sou gaan, sou ek 'n regte asblik of 'n stewiger plastiekhouer gebruik het. Boonop sou ek meer effektief met die bedrading wou wees, aangesien dit baie morsig is.

Een alternatief vir die ESP-8266 waarna ek gekyk het, terwyl ek bekommerd was dat ek dit nie kon integreer nie, was die gebruik van 'n Bluetooth-module. My vriend Sean het aan my gesê dat hy voorheen 'n projek gemaak het waar hy data van sy projek na sy telefoon moes stuur en 'n Bluetooth -module moes gebruik. Hy het gesê dit was relatief maklik. Ek het die WiFi -module egter laat werk voordat ek ernstige speurwerk daaraan gedoen het. Ek dink dit sou interessant wees om te sien waarheen die pad my sou gelei het.

Behalwe dit, sou ek graag die deel van die "outomatiese asblikpakket" -deel wou implementeer, maar dit is nog steeds uit my liga. Miskien sal ek in 'n toekomstige tyd hierdie projek weer besoek en probeer om dit doeltreffender te maak.