Buat Paparan Ambient berasaskan Angin: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Ini adalah projek kelas yang dirancang dan dibina oleh Trinh Le dan Matt Arlauckas untuk HCIN 720: Prototyping Wearable and Internet of Things Devices di Rochester Institute of Technology.

Objektif projek ini adalah untuk menggambarkan arah dan kelajuan angin secara abstrak di lokasi yang berkaitan dengan token RFID. Kedua-dua dimensi ini akan berguna bagi sesiapa sahaja yang mengemudi kapal, terbang drone, layang-layang, roket model, dan sebagainya.

Paparannya akan terdiri daripada kipas yang bertiup ke atas untuk membuat pita riak kain dan 'menari' di atas meja. Kehidupan pita akan menunjukkan besarnya kelajuan angin. Arah angin akan ditunjukkan oleh penunjuk yang disambungkan ke motor stepper di dasar dan dapat memutar 360 ° penuh.

Langkah 1: Bahan dan Alat

Perumahan

• Lembaran 1/8 "Akrilik (PMMA), sesuai untuk pemotongan laser
• Batang Akrilik 1/8 "(untuk mengisi sendi)
• Barang-barang fringy

Bahagian elektronik

• Foton Zarah (https://store.particle.io/collections/photon)
• Soket tong 2.1mm DC (https://www.adafruit.com/product/373)
• Bekalan kuasa 12VDC 600mA dengan palam 2.1mm (https://www.adafruit.com/product/798)
• Penukar Daya DC-DC (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) ATAU litar Pengatur Voltan 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• Papan Pembaca RFID MFRC522 (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• Pemandu Motor L293D Dual H-Bridge (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12V Stepper Motor (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm 12VDC Fan (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• Transistor S9013 NPN (atau serupa)
• Perintang 2 - 220 Ohm
• Diod 1N4001
• LED Biru 5mm
• Tag pelekat Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

Pendawaian

• Separuh Papan Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG wayar, padat dan terdampar
• 20 AWG, wayar dua konduktor (untuk kuasa)
• Jalur penyambung header lelaki (untuk sambungan kipas dan motor)
• 2 - 12 pin header stackable perempuan (untuk Photon)
• Jalur tajuk wanita 1 - 1x3 0.1 "(untuk transistor kipas)
• Penyambung header pitch 1 - 1x8 0,1 dan kenalan soket kelim (pembaca RFID)
• Penyambung header pitch 1 - 1x2 0,1 dan kenalan soket kelim (kipas)
• Penyambung header pitch 4 - 1x1 0,1 dan kenalan soket kelim (motor stepper)
• 1 - soket DIP 16-pin (untuk H-bridge)
• Tali leher nilon kecil (pilihan)
• Tiub pengecutan haba (pilihan)

Perkakasan

• 2 - Skru M3x6mm (untuk memasang motor stepper)
• 4 - Skru M3x35mm (untuk memasang kipas)
• 8 - Mesin basuh rata M3
• 4 - kacang M3

Alat

• Pemotong laser
• Pencetak 3D
• Alat pematerian
• Pelekat akrilik (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Lembaran kadbod beralun rata (untuk pemasangan jig)

Langkah 2: Data yang Perlu Diwakili

Paparan Angin akan memaparkan representasi arah dan kelajuan angin dari lokasi yang terkait dengan token bertanda RFID. Data ini akan diambil dari WeatherUnderground API. Untuk menggunakan API ini, buat akaun di https://www.wunderground.com/weather/api, dan pilih pilihan pelan yang paling sesuai dengan keperluan anda.

Langkah 3: Pembinaan Paparan

Keratan Laser

Mengikuti manual arahan untuk pemotong laser yang akan anda gunakan, sediakan fail Adobe Illustrator paparan (di bawah) untuk memotong. Anda mungkin perlu menyusun semula objek dalam fail untuk menampung ukuran pemotong laser yang anda gunakan.

Laser memotong pinggan dari kepingan plastik 1/8 akrilik (PMMA).

Majlis Jig

Untuk mengekalkan sudut luar pentagon biasa 116.6 °, kami merancang jig cepat (assembly_jig.ai) untuk membantu pemasangan plat.

1. Buka fail assembly_jig.ai, dan potong beberapa keping dari kadbod bergelombang.
2. Lekatkannya ke dalam timbunan, pastikan timbunan tetap persegi.

Batang Pengisi Sudut

Kerana sudut tidak ortogonal antara satu sama lain, kami menggunakan batang akrilik 1/8 untuk mengisi celah, dan menyediakan lebih banyak luas permukaan untuk perekatan. Panjang batang pra-potong diletakkan di antara setiap plat, meninggalkan sedikit ruang di setiap hujung di mana sudut-sudut bersatu.

Menyusun Pangkalan

Mulakan dengan bahagian dasar dengan lubang kipas besar, dan tempelkan batang batang akrilik pada setiap lima tepi.

Letakkan bahagian kipas ini pada satu slant jig pemasangan, dan letakkan bahagian sisi asas di sisi miring yang bertentangan.

Sapukan pelekat pada sendi dengan hati-hati dan tunggu sehingga ia melekat.

Teruskan bekerja di sisi lain bahagian dasar, pastikan untuk memasang sekeping batang pengisi di mana sahaja dua plat bertemu.

Memasang DeckGlue disk pemasangan motor stepper dua-ke-belakang, pastikan untuk menyusun lubang. Apabila diatur, gunakan keran dengan hati-hati untuk mengikat dua lubang kecil untuk skru M3. Sekarang, tempelkan ini ke tengah pelat dek, sekali lagi pastikan untuk membariskan lubang tengah.

Pasangkan motor stepper menggunakan kedua skru M3x6mm.

Memasang Bahagian Atas

Bahagian atas dipasang dengan cara yang sama seperti bahagian bawah, tetapi hanya dengan empat plat. Anda akan meninggalkan jurang di mana plat kelima 'mungkin' berada. Jangan lupa menggunakan batang akrilik dengan merekatkan plat atas.

Langkah 4: Elektronik

Projek ini dapat dipasang dengan cepat menggunakan papan roti dan wayar pelompat. Ikuti rajah di atas sahaja.

Untuk membina yang lebih komited, baiklah, maka sudah tiba masanya untuk menghilangkan kemahiran pematerian gila itu.

Anda memang mempunyai kemahiran menyolder gila, bukan? Sekiranya tidak, berikut adalah beberapa pautan untuk membantu membetulkannya…

• Instructables: Cara Memateri
• Panduan Adafruit untuk Pematerian Cemerlang

Dengan menggunakan papan separuh Adafruit Perma-proto, susun komponen seperti yang ditunjukkan dalam rajah Fritzing di atas. Menggunakan soket untuk litar bersepadu dan transistor membolehkan penggantian cepat dan mudah sekiranya anda melepaskan Magic Smoke (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke).

Pin header solder / soket ke papan untuk membantu menghubungkan komponen luar (motor dan kipas stepper) dan menjadikannya mudah ditukar (lihat ‘Asap Ajaib’ di atas). Daya solder dan wayar tanah di tempatnya terlebih dahulu, cuba menjadikannya sesingkat dan searah mungkin. Pateri soket kuasa DC ke satu hujung panjang wayar dua konduktor 20AWG, dan hujung yang lain ke rel kuasa atas (papan berorientasikan dengan tajuk Photon ke kiri).

Kabel pateri untuk membuat sambungan litar. Dalam beberapa kes, lebih mudah menjalankan pendawaian di bahagian bawah papan. Untuk pembaca RFID, header yang dapat ditumpuk untuk Photon membolehkan banyak ruang untuk sambungan dibuat di bawah Photon. Hentikan wayar RFID dengan penyambung header 1x8, untuk dipasang pada header pembaca RFID.

Langkah 5: Pasang Elektronik

Setelah alas dilekatkan, pasangkan kipas di dasar menggunakan empat skru, pencuci dan mur M3x35.

Pasang papan utama ke bahagian dalam plat belakang (plat dengan potongan segi empat tepat untuk bicu tong DC) menggunakan pita pelekap yang disokong busa.

Masukkan soket tong DC ke dalam lubang segi empat tepat, dan simen di tempatnya menggunakan pelekat akrilik.

Pasang papan pembaca RFID ke penyambung dan pasangkan di mana sahaja mudah menggunakan pita pelekap yang disokong busa. Tidak mengapa jika bahagian belakang papan menghadap ke luar paparan, antena masih akan mengambil isyarat RFID. Lindungi LED Biru berdekatan.

Pasangkan kipas dan motor stepper ke papan utama.

Langkah 6: Pengaturcaraan

Baru menggunakan Foton Zarah?

Projek ini akan menggunakan Particle Webhooks untuk menuai data angin. Inilah prosesnya, secara ringkas.

1. Peranti menunggu token diimbas.
2. Apabila token diimbas, ID token unik disimpan.
3. Peranti kemudian menerbitkan ID token ini ke Particle.io.
4. Setelah menerima data ini, Particle.io mengirimkan data ke halaman API kami melalui integrasi webhook.
5. Halaman API menerima ID token, dan mencari kota dan negeri yang terkait dengannya dari array Lokasi.
6. Halaman API kemudian membuat panggilan AP ke WeatherUnderground (WU) menggunakan maklumat lokasi.
7. API WU mengembalikan objek JSON dari keadaan cuaca semasa yang lengkap untuk lokasi tersebut ke halaman API.
8. Halaman API menguraikan maklumat ini, mengekstrak dan menukar arah angin dan kelajuan angin, dan mengembalikannya ke peranti sebagai objek JSON.
9. Peranti menguraikan objek JSON, menyimpan arah dan kelajuan angin yang akan digunakan untuk mengendalikan motor dan kipas stepper.

Firmware

Buat projek Photon baru yang disebut 'wind_display' dan ganti fail utama dengan kod wind_display.ino (di bawah).

Seterusnya, cari dan pasang pustaka berikut dalam projek anda:

• MFRC522 - v0.1.4 Perpustakaan RFID untuk Peranti Partikel
• SparkJSON - v0.0.2 Perpustakaan JSON Diangkut dari @bblanchon
• Stepper - v1.1.3 Perpustakaan Stepper Motor untuk Arduino

Susun projek dan muat turun ke Photon anda.

Halaman API

Untuk menggunakan halaman API, anda perlu memuat naiknya ke pelayan web yang membolehkan PHP. Terdapat banyak pilihan hosting web PHP percuma yang ada.

Muat turun getWindData.txt dan ubah peluasan fail ke.php. Buka di editor pilihan anda dan buat perubahan berikut:

Tambahkan ID Teras Photon anda:

// Tambahkan core_id untuk Foton yang anda mahu benarkan menggunakan API ini $ allowCores = array ('CoreID anda pergi ke sini');

Tambahkan Kunci API WeatherUnderground anda:

// Kunci API WeatherUnderground $ wu_apikey = "Kunci API WU Anda";

Pada masa ini, jangan risau untuk menetapkan token / lokasi. Kami akan mengurusnya setelah semuanya disiapkan.

Simpan dan muat naik fail ke pelayan web. Rakam URL langsung untuk halaman API.

Webhook Zarah

Log masuk ke Konsol Partikel anda, dan klik pada ikon Integrasi di sebelah kiri.

1. Klik pada 'Integrasi Baru', kemudian pilih 'Webhook'.
2. Tetapkan Nama Acara ke 'wind_display'.
3. Tetapkan URL ke URL langsung Halaman API.
4. Klik 'Buat Webhook'.

Dapatkan ID Token RFID dan ubah halaman API

Dengan Photon terpasang ke komputer anda melalui USB, dan dicabut dari bekalan kuasa luaran, buka tetingkap terminal dan jalankan Partial Serial Monitor.

1. Imbas teg RFID dan tuliskan ID token 8 aksara yang dipaparkan di monitor bersiri.
2. Ulangi untuk sebarang tag tambahan yang ingin anda gunakan.

Sekarang kembali ke getWindData.php dan cari bahagian array Lokasi:

// Array Lokasi // Ganti "TokenID n" dengan ID token yang diimbas // Ganti "Cityn" dengan bandar yang dikaitkan dengan ID token // Ganti "Sn" dengan keadaan dua arang yang dikaitkan dengan bandar $ location = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1", "state" => "S1"), "TokenID 2" => array ("city" => "City2", "state" => "S2"), "TokenID 3" => array ("city" => "City3", "state" => "S3"));

Ganti setiap ID token dengan ID token pada tag anda, dan kaitkan masing-masing dengan bandar dan nyatakan maklumat yang anda mahukan.

Simpan fail dan muat naik ke pelayan web anda.

Langkah 7: Gunakannya

1. Paparkannya di mana sahaja anda mahu.
2. Tetapkan baling-baling angin ke arah utara.
3. Pasangkan bekalan kuasa.
4. Letakkan token berhampiran pembaca RFID dan tunggu LED biru berkelip.

Langkah 8: Idea Lanjut

Berikut adalah beberapa idea untuk memperluaskan projek!