کلاه ایمنی Covid قسمت 1: معرفی مدارهای Tinkercad !: 20 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

پروژه های Tinkercad »

سلام رفیق!

در این مجموعه دو قسمتی ، نحوه استفاده از مدارات Tinkercad را یاد می گیریم - یک ابزار سرگرم کننده ، قدرتمند و آموزشی برای یادگیری نحوه عملکرد مدارها! یکی از بهترین راه های یادگیری ، انجام دادن است. بنابراین ، ما ابتدا پروژه شخصی خود را طراحی می کنیم: مدار برای یک کلاه ایمنی Covid!

هدف ما ایجاد کلاه ایمنی است که هنگام نزدیک شدن فرد به شما هشدار می دهد. به این ترتیب می توانید با دور شدن از کووید در امان بمانید تا فاصله بین شما و آن شخص حفظ شود.

در پایان این پروژه ، شما درک اساسی از نحوه طراحی مدارها و برنامه ریزی با استفاده از Tinkercad خواهید داشت. اگرچه این ممکن است سخت به نظر برسد ، اما نگران نباشید! من اینجا هستم تا شما را در تمام مراحل راهنمایی کنم - فقط یاد بگیرید و لذت ببرید!

تدارکات:

تنها چیزی که نیاز دارید یک حساب Tinkercad است! ثبت نام رایگان در www.tinkercad.com

مرحله 1: Tinkercad را باز کنید

به Tinkercad وارد شوید (یا اگر هنوز ثبت نام نکرده اید ثبت نام کنید).

پس از ورود به داشبورد ، به نوار کناری سمت چپ بروید و "Circuits" را انتخاب کنید.

سپس ، "ایجاد مدار جدید" (به رنگ نارنجی) را انتخاب کنید. در اینجا ، ما آزادی داریم که خلاق باشیم و هر مدار را که می خواهیم طراحی کنیم. همچنین می توانید مدارهای خود را به طور دقیق شبیه سازی کنید تا ببینید چگونه در دنیای واقعی کار می کنند ، قبل از اینکه در واقع در مدار واقعی آن را بسازید!

اکنون ، ما آماده شروع هستیم!

مرحله 2: عنوان پروژه خود را بنویسید

پس از فشار دادن "ایجاد مدار جدید" ، با این فضای کاری خالی مواجه می شوید.

اولین چیزها - همه پروژه های ما در داشبورد ما ذخیره می شود (از مرحله قبل) ، بنابراین مهم است که پروژه های خود را نامگذاری کنیم تا بتوانیم بعداً آنها را به خاطر بسپاریم و پیدا کنیم!

اگر به بالا سمت چپ نگاه کنید ، یک عنوان تصادفی سرگرم کننده برای شما ایجاد می شود. می توانید روی آن کلیک کنید تا عنوان موردنظر شما جایگزین شود. در اینجا ، من آن را "کلاه ایمنی کووید" عنوان کردم.

مرحله 3: افزودن Micro: bit ما

ما پروژه خود را با افزودن micro: bit آغاز می کنیم.

micro: bit یک کامپیوتر کوچک است که می توانید برنامه نویسی را روی آن یاد بگیرید. دارای ویژگی های جالب مانند چراغ های LED ، قطب نما و دکمه های قابل تنظیم است!

این micro: bit چیزی است که تمام اطلاعات سنسورهای ما را پردازش می کند (که بعداً اضافه می کنیم). micro: bit همچنین این اطلاعات را به آسانی در اختیار ما قرار می دهد که بتوانیم آن را درک کنیم.

برای افزودن این به فضای کاری خود ، از نوار کناری سمت راست استفاده می کنیم. در اینجا ، مجموعه کاملی از اجزا را می توانید پیدا کنید که می توانید از آنها استفاده کنید. بیایید فعلاً همه چیز را نادیده بگیریم و "microbit" را جستجو کنیم.

micro: bit را انتخاب کرده و آن را به فضای کار بیاورید.

مرحله 4: اضافه کردن سنسور ما

اکنون که micro: bit خود را داریم ، اجازه دهید یک سنسور اضافه کنیم. ما چیزی به نام سنسور PIR اضافه می کنیم که مخفف عبارت Passive Infrared sensor است.

PIR می تواند تابش مادون قرمز - یا گرما را تشخیص دهد. از آنجا که انسان گرما را از خود خارج می کند اما اجسامی مانند دیوارها ، بطری های آب و برگها این کار را نمی کنند ، از این سنسور می توان برای تشخیص زمان نزدیکی انسان ها استفاده کرد.

معمولاً ، می تواند تا 5 متر (16 فوت) دورتر "ببیند" ، که خوب است زیرا این امر به ما امکان می دهد هنگام نزدیک شدن به مردم هشدار اولیه را دریافت کنیم ، و به ما اجازه می دهد قبل از رسیدن به دستورالعمل های فاصله اجتماعی 2 متری (6 فوت) واکنش نشان دهیم.

مرحله 5: درک اجزاء

اکنون که دو قسمت خود را داریم ، چگونه می توانیم آنها را به یکدیگر متصل کنیم تا امکان ارتباط micro: bit با سنسور PIR فراهم شود؟

در Tinkercad بسیار ساده است. ممکن است مشاهده کنید که 3 پین در پایین سنسور PIR وجود دارد.

1. هنگامی که ماوس خود را روی آنها قرار می دهید ، می بینید که اولین پین پین "Signal" است ، به این معنی که وقتی شخص را تشخیص می دهد ، سیگنال می دهد.
2. پین دوم "Power" است ، جایی که ما منبع برق را به منظور روشن کردن سنسور PIR متصل می کنیم.
3. سومین پین "Ground" است ، جایی که تمام برق "استفاده شده" از سنسور PIR خارج می شود.

ممکن است متوجه شوید که 5 نقطه در پایین میکرو وجود دارد: بیتی که سیم ها می توانند به آن متصل شوند. موشواره خود را روی آنها قرار دهید.

1. 3 نقطه اول برچسب P0 ، P1 و P2 هستند. این نقاط قابل تنظیم هستند و می توانند سیگنال ها (ورودی) را دریافت کرده یا سیگنال ها (خروجی) را بیرون بیندازند. روشهای مختلفی برای استفاده از این نقاط وجود دارد زیرا آنها بسیار قابل تنظیم هستند! در مورد آن بعداً…
2. نقطه 3V منبع برق 3 ولت است. به خاطر دارید که سنسور PIR ما به منبع برق نیاز دارد؟ خوب ، ما می توانیم آن برق را از نقطه 3V micro: bit دریافت کنیم!
3. نقطه GND مخفف "زمین" است ، جایی که برق می تواند پس از انجام کار "خروج" کند. پین زمین سنسور PIR را می توان در اینجا متصل کرد.

مرحله 6: اتصال قطعات

برای اتصال پین ها ، ابتدا روی یک پین با مکان نما کلیک کنید. سپس ، روی یک پین متفاوت (جایی که می خواهید اولین پین را به آن متصل کنید) کلیک کنید. خواهید دید که یک سیم تشکیل شده است! در صورت تمایل می توانید سیم را تغییر دهید تا رنگ آن تغییر کند. یا ، می توانید آن را حذف کرده و در صورت به هم ریختگی دوباره امتحان کنید. سعی کنید سیم ها را تمیز بگذارید تا بتوانید مکان هر سیم را بعداً مشخص کنید!

پس از اتصال سیم های خود ، بررسی کنید آیا با آنچه که من دارم مطابقت دارد یا خیر. اگر چنین است ، عالی است! اگر نه ، نگران نباشید! سیمها را حذف کرده و دوباره امتحان کنید.

احتمالاً می توانید تصور کنید که در حال حاضر چه خبر است. این یک حلقه ساده است:

1. برق از میکرو خارج می شود: بیت
2. → از طریق پین "Power" به سنسور PIR وارد می شود
3. some در سنسور PIR کار می کند
4. sensor سنسور PIR را از طریق پین "Ground" یا پین "Signal" خارج می کند
5. to به میکرو: پین "Ground" بیت یا پین "P0" می رود

مرحله 7: شبیه سازی مدار ما (قسمت 1)

وقتی مدارهایی را در Tinkercad ایجاد می کنیم ، می توانیم آنها را شبیه سازی کنیم.

به این ترتیب ، ما می توانیم آزمایش کنیم تا ببینیم اجزای مدار ما چگونه ممکن است در دنیای واقعی واکنش نشان دهند ، که می تواند به شما در برنامه ریزی و طراحی مدارها بدون نیاز به "آزمایش و خطا" و صرف زمان و هزینه برای کاری که ممکن است کار نکند ، کمک کند!

برای شبیه سازی مدار ما ، دکمه "شروع شبیه سازی" را که در بالا سمت راست قرار دارد فشار دهید…

مرحله 8: شبیه سازی مدار ما (قسمت 2)

با شبیه سازی در حال اجرا ، ما می توانیم با مدار خود تعامل داشته باشیم.

روی سنسور PIR کلیک کنید. یک توپ ظاهر می شود. تصور کنید که این توپ یک انسان است. می توانید روی آن انسان کلیک کرده و جابجا کنید.

ممکن است توجه داشته باشید که وقتی توپ را در داخل منطقه قرمز در نزدیک سنسور PIR حرکت می دهید ، سنسور روشن می شود. اگر این درست است ، همه چیز را به درستی سیم کشی کرده اید! وقتی توپ را از منطقه تشخیص PIR خارج می کنید ، سنسور روشن نمی شود. با آن بازی کنید!

همچنین ممکن است متوجه شوید که وقتی توپ در محدوده تشخیص قرار دارد اما ثابت است ، PIR فعال نمی شود. این یک مشکل نیست زیرا انسان زیاد حرکت می کند ، بنابراین سنسور تقریباً همیشه افرادی را که در نزدیکی فضای شما هستند تشخیص می دهد.

میکرو: بیت چطور؟ ما سیم سیگنال را قبلاً وصل کردیم ، پس چرا هیچ اتفاقی نمی افتد ؟!

نگران نباشید ، این مورد انتظار است!

اگرچه ما سیم سیگنال را وصل کردیم ، اما کامپیوتر micro: bit نمی داند با اطلاعاتی که سنسور PIR به آن می دهد چه کار کند. در مرحله بعد با برنامه نویسی به آن می گوییم چه کاری انجام دهد.

مرحله نهم: اصول مقابله با کد

از شبیه سازی خارج شوید و سپس روی "کد" (کنار "شروع شبیه سازی") کلیک کنید. با این کار نوار کناری جدیدتر و بزرگتری در سمت راست باز می شود.

علاوه بر طراحی و شبیه سازی مدارها ، ما همچنین می توانیم در Tinkercad با استفاده از Codeblocks برنامه ریزی کنیم. Codeblocks راهی آسان برای یادگیری منطق برنامه نویسی است ، که مقدمه ای عالی برای برنامه نویسی قبل از جستجوی زبانهای پیشرفته تر مانند Javascript ، Python یا C است.

بیایید با آشنایی با محیط Codeblock شروع کنیم. در سمت چپ نوار کناری Codeblock ، بلوک هایی از کد وجود دارد که می توانید آنها را بکشید و رها کنید. در سمت راست کد واقعی شما قرار دارد. سعی کنید با کشیدن و انداختن برخی قطعات به کاوش بپردازید.

هنگامی که با آن آشنا شدید ، فضای برنامه نویسی را پاک کنید (با کشیدن بلوک ها به سطل زباله در سمت راست پایین) تا بتوانیم کد خود را برای مدار اضافه کنیم.

مرحله 10: برنامه ریزی Micro: bit (قسمت 1)

بیایید با جستجو در بلوک های "ورودی" و کشیدن "روی پین [P0] به [بالا]" شروع کنیم. این یک ورودی است زیرا این اطلاعات میکرو: بیت را تغذیه می کند.

اساساً ، نقطه P0 (جایی که سیم سیگنال ما متصل می شود) می تواند دو مقدار داشته باشد: زیاد یا پایین. بالا به این معنی است که یک سیگنال وجود دارد و کم به این معنی است که هیچ سیگنالی وجود ندارد.

اگر سنسور PIR نفوذی را تشخیص دهد ، آیا سیگنال زیاد است یا پایین؟ اگر بالا جواب دادید ، حق با شماست! از طرف دیگر ، هنگامی که هیچ مزاحمی در منطقه تشخیص وجود نداشته باشد (یا در موارد فوق نادر که مزاحم کاملاً بی حرکت باشد) ، یک سیگنال الکتریکی کم وجود خواهد داشت.

بنابراین ، منطق پشت کد ما اساساً این است: "وقتی شخصی شناسایی شد ، _ را انجام دهید".

در حال حاضر ، هیچ کاری انجام نمی دهد زیرا ما کاری برای انجام آن تعریف نکرده ایم (خالی است). بنابراین ، اجازه دهید کاری را انجام دهد.

مرحله 11: برنامه ریزی Micro: bit (قسمت 2)

بیایید یک کد بلوک خروجی به نام "show leds" اضافه کنیم. این بلوک کد به ما امکان می دهد با چراغ های micro: bit درگیر شویم. برای ایجاد هر طرحی که می خواهید ، می توانید شبکه LED را تغییر دهید. لبخند اضافه کردم. این یک خروجی است زیرا micro: bit در حال دادن اطلاعات است.

سپس ، اجازه دهید [HIGH] را به [LOW] در بلوک کد ورودی تغییر دهیم.

از آنجا که ما سیگنال را از بالا به پایین تغییر دادیم ، کد ما اکنون می گوید:

وقتی سیگنال پایینی در P0 وجود دارد ، LED ها را روشن کنید تا چهره ای لبخند ایجاد شود

این بدان معناست که وقتی هیچ فردی در منطقه تشخیص ما حرکت نمی کند ، micro: bit یک صورت خندان را نشان می دهد زیرا ایمن است! =)

مرحله 12: برنامه ریزی Micro: bit (قسمت 3)

ما می دانیم که micro: bit وقتی شخصی در اطراف منطقه تشخیص وجود ندارد چه خواهد کرد. وقتی کسی آنجاست چطور؟

بگذارید آن را نیز تعریف کنیم. کدبندی ورودی دیگری "در پین [P0] به [High] تغییر کرده" اضافه کنید.

این بار ، آن را به عنوان [HIGH] می گذاریم زیرا قصد داریم از آن برای انجام کاری در هنگام شناسایی شخص استفاده کنیم.

یک خروجی led دیگر اضافه کنید و یک طرح ایجاد کنید! من از یک چهره اخم استفاده کردم زیرا وقتی فرد در منطقه تشخیص باشد ، ممکن است ایمنی آن کمتر باشد! = (

مرحله 13: تست کد ما

شبیه سازی را یکبار دیگر اجرا کنید. در اطراف توپ حرکت کنید (با نام مستعار شخص) و ببینید که واکنش micro: bit شما چگونه است.

اگر آنچه را که می خواهید انجام نمی دهد ، مرحله قبلی را دوباره امتحان کنید و با اسکرین شات من کدبلاک های خود را بررسی کنید. تسلیم نشو!:)

مرحله 14: افزودن سنسورهای PIR اضافی

اگر کد شما از مرحله قبل به درستی کار کرده است ، عالی است! حالا بیایید پروژه خود را پیش ببریم.

تا کنون ، ما فقط از یک سنسور PIR استفاده کردیم ، بنابراین می توانیم افراد را در یک منطقه تشخیص دهیم. بقیه فضای اطراف ما چطور؟ ما به سنسورهای بیشتری نیاز داریم!

در صورت باز بودن نوار کناری کد (با کلیک روی "کد") ، و سنسور PIR دیگری را جستجو کنید. آن را به فضای کاری خود اضافه کرده و سیم کشی کنید.

توجه: پین سیگنال این سنسور PIR دوم را به P1 یا P2 وصل کنید (من آن را به P1 متصل کردم). آن را به P0 وصل نکنید زیرا این نقطه قبلاً توسط اولین سنسور استفاده می شود. اگر این کار را انجام دهید ، micro: bit نمی تواند تشخیص دهد که کدام PIR سیگنال ارسال می کند!

اگرچه در فضای کاری Tinkercad هر دو سنسور PIR را رو به بالا (برای تمیز کردن صفحه نمایش) قرار می دهم ، اما هنگامی که PIR ها را روی کلاه خود می چسبانید ، یک سنسور PIR می تواند رو به سمت چپ کلاه ایمنی متصل شود تا ناحیه سمت چپ را اسکن کند. شما ، و دیگری را می توانید در سمت راست کلاه ایمنی قرار دهید تا ناحیه سمت راست شما را اسکن کند.

مرحله 15: افزودن کد اضافی برای PIR دوم

کد را یکبار دیگر باز کنید ، و مجموعه دوم بلوک های کد مشابه اول را اضافه کنید. با این حال ، این بار ، روی کشویی روی کد بلوک های جدید کلیک کنید و P1 را انتخاب کنید (یا اگر PIR جدید را به P2 وصل کرده اید P2).

برای سنسور PIR در سمت چپ (که به P0 متصل است) ، بلوک کد خروجی LED را طوری اصلاح کردم که سمت چپ شبکه LED روشن شود. به طور مشابه ، برای سنسور PIR در سمت راست ، من کدبند خروجی LED را طوری اصلاح کردم که سمت راست شبکه LED روشن شود.

هنگامی که هیچ یک از PIR ها فعال نمی شوند ، شبکه LED همچنان چهره خندان را نشان می دهد زیرا ایمن است!

مرحله 16: کد تست برای PIR های چندگانه

پس از افزودن و ویرایش صحیح بلوک های کد ، دوباره یک شبیه سازی را اجرا کنید تا بررسی کنید که آیا کد شما کار می کند یا خیر.

وقتی توپ/انسان به منطقه تشخیص PIR سمت چپ منتقل می شود ، شبکه LED روی میکرو: بیت باید سمت چپ را روشن کند.

به طور مشابه ، اگر شخصی در منطقه تشخیص در سمت راست حرکت کند ، LED در سمت راست روشن می شود.

مرحله 17: افزودن زنگ هشدار

اکنون که ما دو نقطه کور بزرگ را پوشانده ایم (می توانید سنسورهای PIR یا micro اضافی را برای پوشش بیشتر مساحت اضافه کنید) ، بیایید آن را یک گام دیگر جلو ببریم.

اگر می خواهید هر زمان که PIR فعال می شود زنگ هشدار را بشنوید چه؟ نه تنها به شما هشدار داده می شود (مانند زمانی که در خواب هستید) ، بلکه می توانید مزاحمان را در فضای شخصی خود بترسانید ، هم شما و هم فرد مزاحم را از ابتلا به کووید مصون نگه دارید.

به نوار کناری سمت راست رفته و عبارت "piezo" را جستجو کنید. اینها "بلندگوها" یا "وزوز" های کوچکی هستند که دارای سطحی در داخل هستند که هنگام عبور جریان الکتریسیته از طریق آن ، ارتعاش می کند و صدای وزوز زیادی ایجاد می کند.

دو پین روی پیزو وجود دارد. پین منفی را به پایه micro: bit متصل کرده و پین مثبت را به نقطه P2 باقی مانده در micro: bit وصل کنید. به این ترتیب ، می توانیم آن را طوری کنترل کنیم که صدای زنگ فقط زمانی به صدا در آید که micro: bit جریان الکتریکی را از طریق پین P2 خود آزاد می کند.

توجه: مطمئن شوید که مقاومت را روی یکی از پایه های پیزو (هر دو پایه) اضافه کرده اید. این به ما این امکان را می دهد که مقدار جریان ورودی به پیزو را محدود کنیم. در غیر این صورت ، مقدار نامحدودی از جریان می تواند میکرو را بشکند: بیت ، پیزو یا هر دو!

من یک مقاومت 1000 اهمی گذاشتم ، اما شما می توانید هر چیزی را قرار دهید. توصیه می کنم چیزی را با 500 اهم - 2000 ، اهم قرار دهید. هرچه مقاومت کمتر باشد ، جریان بیشتر خواهد بود ، بنابراین صدای زنگ بلندتر می شود

مرحله 18: کدگذاری زنگ

مانند شبکه LED ، ما باید micro: bit را برنامه ریزی کنیم تا از عملکرد صحیح بوزر اطمینان حاصل شود. اگر کسی در منطقه تشخیص ما باشد ، صدای زنگ به طور مداوم زنگ می زند ، بنابراین اجازه دهید آن را طوری کدگذاری کنیم که فقط یک بار ، هنگامی که شخصی وارد منطقه تشخیص می شود (به ما اطلاع می دهد که کسی می آید).

برای انجام این کار ، بیایید پین P2 را مقداردهی اولیه کنیم. یک کد "در شروع" و یک کد "analgo set pitch pitch [P2]" را زیر آن اضافه کنید.

سپس ، در داخل هر کدبند "روی پین به [HIGH]" تغییر دهید ، یک کد بلوک خروجی "pitch analog" ، زیر بلوک خروجی LED خروجی اضافه کنید (اگر این عبارت گیج کننده است ، به تصویر بالا نگاهی بیندازید!).

این بلوک کد آنالوگ به ما اجازه می دهد تا دو تنظیم را تعیین کنیم: گام و زمان.

• تنظیم زمان به آن می گوید مدت زمان پخش آهنگ چقدر است. من آن را در 500 میلی ثانیه قرار دادم (شما می توانید هر عددی را انتخاب کنید).

• گام به ما می گوید که تن باید چقدر بالا باشد.

  در اینجا ، فرکانس متفاوتی را برای هر PIR انتخاب کنید. یکی را روی 100 (ارتفاع کم) و دیگری را روی 400 (ارتفاع بالا) تنظیم کردم. به این ترتیب ، می توانید تشخیص دهید که کدام سنسور PIR به سادگی با تن (فقط بدون نیاز به نگاه به شبکه LED) فعال می شود

مرحله 19: شبیه سازی نهایی

اکنون ، آخرین بار شبیه سازی خود را اجرا کنید تا مطمئن شوید همه چیز کار می کند.

اگر این دستورالعمل را تکرار کردید ، وقتی فردی وارد منطقه تشخیص سمت چپ می شود ، باید لحن پایینی به طور مختصر به شما اطلاع داده شود و سمت چپ شبکه LED باید روشن شود و به شما اطلاع می دهد که یک مزاحم از آنجا وارد می شود. ترک کرد.

هنگامی که فردی وارد منطقه تشخیص سمت راست می شود ، باید لحن بلندی به طور مختصر به شما اطلاع داده شود و سمت راست شبکه LED روشن می شود و به شما اطلاع می دهد که یک مزاحم از سمت راست وارد می شود.

هنگامی که هیچ کس در هیچ منطقه تشخیصی نیست ، شبکه LED باید چهره ای شاد نشان دهد و به شما بگوید که در امنیت هستید!

مرحله 20: اندیشه های نهایی و پروژه های آینده

اگر این کار را با این دستورالعمل انجام دادید ، تبریک می گویم! حتی اگر برای به پایان رساندن آن سختی کشیده اید یا موفق نشده اید ، مطمئنم که حداقل چند نکته در مورد Tinkercad آموخته اید ، و این چیزی است که کار فوق العاده ای را مهم می داند!

اکنون که یک مدار زنگ هشدار فاصله اجتماعی دارید که کار می کند ، اگر می خواهید آن را به مرحله بعدی برسانید و این را در دنیای واقعی بسازید ، می توانید لوازم مورد نیاز را خریداری کرده و سیم ها را دقیقاً مانند آنچه در این فضای کاری Tinkercad انجام دادید ، وصل کنید.

عکس بالا یک مدل سه بعدی (.stl) از کلاه ایمنی است که من روی آن کار می کنم ، با استفاده از همان مدار دقیق که در این دستورالعمل ساخته ایم. دارای 2 سنسور PIR در کناره ها ، میکرو: کمی در جلو نصب شده است (برای مشاهده شبکه LED) و زنگ ها.

اگر می خواهید از خلاقیت شخصی خود به تنهایی استفاده کنید ، با خیال راحت مدار خود را به یک کلاه ایمنی بچسبانید ، قدم دیگر را بردارید. در غیر این صورت ، منتظر دستورالعمل بعدی من باشید ، جایی که ما این کلاه ایمنی را با هم قرار می دهیم!

لطفاً توجه داشته باشید: اگر جوان هستید ، هنگام ساخت مدار و کلاه ایمنی از سرپرست کمک بگیرید.

امیدوارم از این آموزش لذت برده باشید و بتوانید از چیزهایی که در مورد Tinkercad آموخته اید برای خلاقیت استفاده کنید و برخی از پروژه های خود را ایجاد کنید. من بی صبرانه منتظر دیدن آنچه همه شما ایجاد می کنید هستید ، بنابراین حتماً پروژه های خود را در نظرات پیوند دهید!

2021 سرگرم کننده و پر از یادگیری باشید!