Tong Sampah Automatik: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Ini adalah gerakan mengesan tong sampah pembukaan automatik. Ia mempunyai sambungan wifi dan menghantar pesanan teks ketika penuh. Ini dibuat untuk ECE-297DP di University of Massachusetts - Amherst. Objektif utama kursus ini adalah untuk memperoleh pengalaman dengan elektronik langsung kerana saya merasa berada di belakang rakan sebaya dan akan memberi manfaat kepada saya untuk menggabungkan perkara-perkara yang saya pelajari dari kuliah saya dengan kerja pengalaman.

Bahan yang Diperlukan:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- Mikroservos 2x

- 2x Pengesan Gerak Ultrasonik HC-SR04

- 1x LED RBG

- Perintang 3x 330 Ω

- 1x 3.3 Pengatur Voltan

- Kapasitor Elektrolitik 2x 100 uF

- 1x 0.1 uF Kapasitor Seramik

- 1x Corona Extra 12-pack Longneck Bottle Beer Container

Langkah 1: Rancangan dan Kemajuan Asal

Pada awal semester, saya tidak mempunyai rancangan untuk apa yang ingin saya lakukan. Saya melompat ke kelas ini tanpa idea dalam fikiran. Oleh itu, untuk memulakan saya mengembangkan cara mudah bagi saya untuk perlahan-lahan melayari dunia hobi elektronik.

Langkah-langkah:

1. Ketahui asas-asas Arduino

- Ini dilakukan dengan mengikuti panduan penemu SparkFun yang disertakan dengan starter kit. Ini membolehkan saya mempelajari asas-asas perintang, LED, elemen piezo (suara), penginderaan, dan pengekodan umum dengan Arduino.

2. Lihat projek DIY Arduino dalam talian

- Ini adalah untuk mencari inspirasi untuk membuat elektronik yang kreatif dan berguna

3. Gunakan ilham untuk mencari apa yang ingin saya buat

- Oleh kerana saya seorang yang pemalas, dan kerana rakan-rakan yang saya duduki dengan semester depan tidak membersihkan diri dengan baik, saya memutuskan untuk membuat tong sampah automatik.

Rancangan asal untuk ini datang dengan bercakap dengan salah seorang rakan sebaya saya, Bryan Tam, pelajar Kejuruteraan Komputer yang lain. Berbincang dengan kuat dengannya mengkritik reka bentuk saya membantu saya memahami proses reka bentuk. Proses mengambil masalah dan memikirkan jalan keluar tidak kira seberapa tidak dapat dilaksanakan, dan kemudian berdebat mengenai bagaimana melakukan projek tersebut. Ini mengajar saya bahawa cita-cita dan kreativiti adalah yang terpenting untuk merancang dalam bidang kejuruteraan.

Pada mulanya, saya ingin membuat tong sampah yang secara automatik, mengesan kapan tong sampah penuh dan kemudian menutup atau membungkus beg. Setelah meneliti cara-cara yang mungkin untuk merancang ini, saya menyedari bahawa ini jauh dari tangan saya. Oleh itu, saya sedikit mengubah tujuan - untuk membuat tong sampah yang dapat menghantar teks ketika sudah penuh.

Menjelang akhir semester, saya menghadapi masalah mengintegrasikan komponen WiFi untuk menghantar teks dan bimbang jadi saya memikirkan alternatif lain sebagai sistem penggera. Saya melihat ke arah elemen piezo untuk mengeluarkan suara yang menjengkelkan yang tidak akan berhenti sehingga sampah dibawa keluar. Saya juga menggunakan LED untuk membuat warna yang berbeza untuk menunjukkan tahap sampah.

Untuk membuat ini, dua sensor diperlukan: Satu untuk bahagian luar merasakan ketika tangan berada di atasnya untuk dibuka, dan satu di bahagian dalam untuk mengesan tahap sampah. Pada asalnya, hanya modul WiFi yang akan menghantar teks sebagai penggera tetapi menjelang akhir semester, saya memutuskan untuk menambahkan lampu di bahagian atas tong sampah untuk menyokong ini.

Ini adalah reka bentuk projek yang saya jalani dan sampai ke penghujungnya.

Langkah 2: Penyelidikan

Untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi cobaan ini, saya meneliti pelbagai perkara.

Mula-mula saya meneliti cara umum untuk mengodkan Arduino. Berlatih dengan alat pencipta SparkFun sangat membantu; membiasakan saya untuk menyambungkan pin ke Arduino dan cara menggunakan papan roti.

Kemudian saya mempraktikkan penggunaan servo kerana saya tahu bahawa saya perlu mengawal penutup supaya berputar. Pertama, berlatih mengawal masa mereka dan kemudian menggabungkan penggunaan dengan bersyarat sehingga saya dapat mengawal ketika mereka diaktifkan.

Kemudian saya meneliti sensor apa yang hendak digunakan. Terdapat dua jenis: Sensor ultrasonik (HC-SR04) dan sensor inframerah (PIR Motion Sensor). Sensor ultrasonik menghantar nadi yang kemudian dipantul kembali dan dibaca oleh HC-SR04, mengira masa dalam selang ini, untuk menentukan jarak antara ia dan lokasi pantulan. Saya memutuskan untuk menggunakan sensor ultrasonik untuk sensor dalaman kerana jarak mengesan akan lebih membantu, terutamanya kerana sampah tidak mengeluarkan banyak radiasi. Kemudian saya memutuskan akan lebih mudah hanya menggunakan HC-SR04 untuk sensor dalaman dan luaran.

Meneliti mengenai ESP-8266, saya belajar banyak tentang bagaimana wifi berfungsi. Saya belajar mengenai titik akses dan titik stesen. Saya juga belajar mengenai pelayan web sebagai pilihan yang mungkin. Pada akhirnya. ESP adalah papan sendiri yang boleh diprogramkan secara berasingan ke Arduino. Oleh itu, adalah mungkin untuk menjadikan keseluruhan projek ini hanya menggunakannya. Untuk memprogram ESP, saya menyambungkannya ke Arduino dan menghubungkan GND di Arduino ke Reset untuk melumpuhkannya dan menjadikannya berfungsi sebagai penghubung antara ESP dan kabel USB.

Saya kemudian mengetahui bahawa saya dapat menjadikan ESP bertindak sebagai pelanggan yang ingin mengakses atau meminta data dari laman web. Mengetahui hal ini, saya menggunakan laman web IFTTT.com untuk membuat applet untuk menghubungkan webhooks ke SMS secara keseluruhan sehingga apabila peristiwa dipicu (apabila pelanggan meminta data dari URL tertentu, ia akan menghantar teks).

Perkara lain yang saya teliti ialah pengatur voltan, diod, dan perintang. Perintang diperlukan untuk LED menyambungkan LED ke Arduino. Dioda dan pengatur voltan adalah penyelesaian yang mungkin untuk menghidupkan ESP-8266 kerana ia memerlukan 3.3V untuk Vcc. Pengatur voltan adalah penyelesaian termudah. Walaupun ada pilihan 3.3V di Arduino, saya menganggapnya sebagai peluang untuk mempelajari lebih lanjut.

Berikutan ini, saya belajar mengenai kapasitor kerana ia diperlukan untuk pengatur voltan yang berfungsi. Kapasitor membantu menurunkan voltan sekiranya "melambung" atau "cegukan" terlalu banyak. 2 elektrolitik dan 1 kapasitor seramik adalah persediaan biasa untuk pengatur voltan.

Sebilangan besar penyelidikan cuba menyahpepijat kod saya kerana terdapat banyak kesalahan semasa saya membuatnya.

Langkah 3: Kesukaran yang dihadapi dan Bagaimana Saya Mengatasinya

Sebilangan besar kesukaran pada awal semester hanyalah kenyataan bahawa saya tidak berpengalaman. Saya tidak pernah berfikir untuk membina sesuatu sebelum ini, jadi saya takut terlalu bercita-cita tinggi atau terlalu sederhana. Inilah sebabnya mengapa saya menangguhkan memilih idea sejak sekian lama.

Untuk mengatasi ini, bercakap dengan seorang senior yang mempunyai pengalaman pasti dapat membantu. Bryan dapat mengkritik idea saya dan memberitahu saya mana yang menuju ke arah yang betul dan mana yang menuju ke arah yang salah. Dia menolong saya menyedari bahawa saya perlu mempertimbangkan tahap kemahiran saya, sumber yang saya dapat akses, dan pengurusan masa.

Pengurusan masa juga sangat sukar bagi saya. Saya sudah tahu bahawa saya mempunyai kelemahan dalam soal pengurusan masa, terutamanya kerana semester ini sangat padat kerana saya dibebani dengan 21 kredit.

Ada kalanya saya harus berkorban untuk mengerjakan projek saya, tetapi untuk mengatasinya saya mengabdikan sekurang-kurangnya satu jam penyelidikan pada hujung minggu untuk mengerjakan projek itu, dan setiap minggu pada hujung minggu untuk pergi ke M5 untuk mengerjakannya.

Kesukaran lain yang saya hadapi adalah dengan kekurangan pengetahuan saya dengan banyak bahagian. Saya tidak tahu bagaimana mereka berfungsi atau wayar apa yang bersambung di mana. Untuk mengatasinya, saya mempelajari aset berharga untuk mencari lembaran data dalam talian, yang membantu saya memahami apakah input voltan yang diperlukan, dan di mana VCC, GND, dan input perlu disambungkan. Saya ingat secara khusus berusaha untuk menyambungkan servo ke pengesan gerakan dan merasa kecewa kerana servo tidak beroperasi sama sekali.

Ini mendorong saya untuk mencuba servo yang berbeza, dengan harapan ada yang tidak kena dengan mereka. Walau bagaimanapun, mereka masih tidak berfungsi, yang bermaksud itu adalah kabel saya, atau kod saya. Saya kemudian mencuba menggunakan sumber kuasa luaran dengan menyambungkan servo ke 4 bateri AA kerana saya kadang-kadang membaca bahawa USB pada PC mungkin tidak memberikan voltan yang mencukupi untuk mengaktifkannya. Akhirnya, saya memutuskan untuk hanya melihat lembaran data dan menyedari ia hanya kerana pendawaian saya tidak betul sepanjang masa.

Halangan yang paling sukar saya lakukan ialah mengintegrasikan komponen WiFi ke Arduino. Saya mencari banyak tutorial dalam talian dan hanya memahami pengaturcaraan kerana sukar untuk saya fahami. Walau bagaimanapun, satu laman web tertentu membantu saya dan memperkenalkan saya kepada IFTTT. Saya percaya saya telah mencapai kemenangan namun, saya tidak menyedari bahawa papan itu terpisah dan akhirnya saya memprogram papan dengan kod yang berbeza. Saya terjebak selama seminggu untuk mencari tahu bagaimana menghubungkannya tetapi internet tidak membantu. Untuk mengatasi halangan ini, saya akhirnya hanya meminta pertolongan Dr. Malloch. Saya seorang yang sangat sombong dan cenderung untuk melakukan sesuatu secara bersendirian. Dia pernah menolong saya sebelum ini, tetapi bukan masalah yang saya miliki melainkan perbincangan mengenai cara-cara yang mungkin untuk mendekati projek saya. Dengan hanya meminta Dr. Malloch segera menyelesaikan pengintegrasian ESP-8266 saya.

Projek ini membantu menempatkan saya di tempat saya dan menyedari bahawa saya harus bekerja dan meminta bantuan orang lebih kerana kejuruteraan bukanlah projek solo tetapi dinamik pasukan.

Langkah 4: Perubahan pada M5 untuk Membantu Melancarkan Proses Pembelajaran

M5 adalah alat yang hebat untuk saya pada semester ini. Ini sudah dilengkapi dengan banyak sumber untuk penjelajah baru dan veteran berpengalaman.

Saya fikir M5 dapat membantu melancarkan proses pembelajaran dengan mengadakan lebih banyak bengkel mengenai pelbagai topik dan menjadikannya lebih banyak diumumkan. Saya hampir tidak pernah mendengar tentang bengkel yang berlangsung di M5, dan satu-satunya yang saya tahu ialah bengkel pematerian.

Bengkel lain seperti "Bagaimana merancang" atau "Cara menggunakan Pencetak 3D" juga akan membantu. Mungkin mereka mempunyai bengkel ini, tetapi saya tidak pernah dapat mendengarnya.

Langkah 5: Apa yang Saya capai pada akhirnya

Saya dapat membuat tong sampah automatik

Yang lebih penting, bagaimanapun, saya mempelajari kepentingan pengurusan masa, bagaimana membina litar dan menggunakan bahagian elektronik. Saya belajar mengenai Arduino, gelombang dan penginderaan, perintang, papan roti, WiFi, ESP-8266, pelayan web, pengatur voltan, dioda, dan lain-lain. Saya dapat mencapai apa yang ada dalam fikiran saya. Untuk mendapatkan pemahaman mengenai tahap langsung mengenai elektronik dan litar.

Ini juga mencetuskan semangat kreatif saya ketika membuat projek ini, walaupun kadang-kadang sangat mengecewakan, sangat menyenangkan dan bermanfaat untuk dilakukan. Akhirnya memahami bagaimana bahagian berfungsi atau mendapatkan kod untuk berfungsi seperti yang saya mahukan bernilai berjam-jam perubahan dan perubahan yang harus saya lakukan. Ini membantu saya memahami bahawa inilah yang ingin saya lakukan. Pada awal semester, saya ragu-ragu mengenai Kejuruteraan Elektrik dan Komputer kerana saya tidak mempunyai pengalaman untuk mengetahui sama ada saya menyukainya atau tidak. Seperti bagaimana seseorang tidak tahu sama ada mereka menyukai sukan, permainan video, atau hobi kecuali mereka mencubanya.

Pencapaian terbaik saya dari ini adalah dengan mengatakan dengan yakin bahawa saya ingin meneruskan Kejuruteraan Elektrik dan Komputer.

Langkah 6: Bagaimana Orang Lain Boleh Mengikuti Langkah Saya

Sekiranya seseorang berada dalam situasi yang sama dengan saya pada awal semester, saya akan mengesyorkan melakukan langkah yang sama seperti yang saya gariskan dalam "Rancangan dan Perkembangan Orignal". Itu benar-benar membantu saya perlahan-lahan memilih apa yang saya minat lakukan dan apa yang boleh saya lakukan.

Khususnya, untuk projek ini, saya akan menggariskan di bawah ini bagaimana membuatnya.

Langkah 1: Pergi ke IFTTT.com, daftarkan nombor telefon anda dan kemudian buat applet. Pilih "if" untuk menjadi webhook dan "itu" untuk menjadi SMS. Setelah dibuat, cari Maker Webhook di kotak carian dan klik pada dokumentasi. Isi maklumat dengan nama acara anda sendiri dan salin URL. Ini adalah URL yang akan anda gunakan untuk kod ESP-8266 yang terdapat di bahagian bawah.

Langkah 1: Sambungkan ESP-8266 seperti itu:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Kemudian sambungkan GND di Arduino ke Reset di atasnya untuk melumpuhkannya.

Langkah 2: Masukkan kod di bahagian bawah dan muat naik ke ESP-8266 (muat turun terlebih dahulu papan esp-8266 di IDE). Kemudian cabut plag ESP-8266.

Langkah 3: Sambungkan servo ke pin 8 dan pin 9 di Arduino

Langkah 4: Sambungkan sensor HC-SR04 pertama ke pin 10 dan 13 (masing-masing untuk trig dan gema). Kemudian sambungkan yang kedua ke pin 11 dan 12 (sekali lagi untuk trig dan gema masing-masing).

Langkah 5: Sambungkan LED RGB ke pin 4 (merah), 5 (hijau), dan 6 (biru).

Langkah 6: Sambungkan GPIO2 ke pin 2

Langkah 7: Masukkan kod di bahagian bawah (ECE_297_DP) dan muat naik ke Arduino.

Langkah 8: Cari kotak bir kitar semula dan sekeping kadbod untuk penutupnya. Lem panas popsicle melekat pada servo dan kemudian lem panas servos ke bahagian dalam bot di setiap sisi. Ketik penutup ke batang popsicle. Pita dua sensor ke penutup (bahagian dalamnya adalah sensor untuk mengesan sampah (pin 11 dan 12) dan bahagian luarnya adalah untuk mengesan pergerakan (pin 10 dan 13). Kemudian pita LED ke bahagian atas penutup. Dan Ketatkan pendawaian di belakang kotak untuk menyembunyikan pendawaian yang hodoh.

Langkah 7: Apa Yang Akan Saya Lakukan Seterusnya

Untuk meneruskan projek ini, saya mempunyai beberapa idea untuk menerapkan penggera bunyi selain LED. Kerana saya mendapat ESP-8266 untuk bekerja, saya memutuskan untuk tidak melakukannya. Namun, jika saya bergerak maju, akan menarik untuk menambahkannya dan mengganggu orang ramai untuk membuang sampah.

Juga, saya ingin mengusahakan projek yang lebih pasti, kerana ini kebanyakannya merupakan bukti projek konsep. Sekiranya saya bergerak maju, saya akan menggunakan tong sampah atau bekas plastik yang lebih kuat. Selain itu, saya ingin menjadi lebih cekap dengan pendawaian kerana ia sangat tidak kemas.

Salah satu alternatif untuk ESP-8266 yang saya teliti sementara saya bimbang tidak dapat mengintegrasikannya dengan menggunakan modul Bluetooth. Rakan saya Sean telah memberitahu saya bahawa dia pernah membuat projek pada masa lalu di mana dia harus menghantar data dari projeknya ke telefonnya dan menggunakan modul Bluetooth. Dia mengatakan bahawa ia agak mudah. Walau bagaimanapun, saya berjaya menggunakan modul WiFi sebelum saya melakukan detektif yang serius. Saya rasa akan menarik untuk melihat ke mana jalan itu akan membawa saya.

Selain daripada itu, saya ingin melaksanakan bahagian "pembungkus beg sampah automatik", tetapi masih belum dapat dilancarkan seperti sekarang. Mungkin pada masa akan datang, saya akan melihat semula projek ini dan berusaha menjadikannya lebih cekap.