آردوینو Cradle Rocker: 19 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

متأسفیم ، من نتوانستم در برابر موسیقی پرحاشیه ای که ویرایش ویدئوی من پیشنهاد داد مقاومت کنم.

من اخیراً اولین فرزندم را به دنیا آوردم و در حال حاضر یک گهواره چوبی داشتم که عمویم (که یک چوب ساز عالی است) برای برادرزاده ام درست کرد. برادرزاده ام مدتها بود که از آن بزرگتر شده بود ، بنابراین من خوشحال بودم که آن را بپذیرم و از خرج کردن تمام پول برای هر گهواره/زاویه ای که وبلاگ نویسان مامان همسرم را تحت فشار قرار داده بودند ، اجتناب کنم. گهواره یک طراحی بسیار ساده است ، اساساً دو پایه با پیچ و مهره هایی که از داخل آنها استفاده می شود و بدنه گهواره را پشتیبانی می کند. یک گیره قابل جابجایی برای قفل کردن آن در محل وجود دارد.

در عرض چند هفته متوجه شدیم که اغلب می توانیم با تکان دادن گهواره کمی سر و صدا را از بین ببریم تا اینکه پسرمان مستقر شود. شبی که ما این را فهمیدیم ، من چند دقیقه 10 دقیقه کشیدم و بازویم از زیر پوشش به طرف مقابل کشیده شد ، با خواب آلودگی او را تکان دادم ، خوشحالم که راهی برای آرامش او پیدا کرده ام بدون اینکه خودم از تخت بلند شوم. صبح یک سیم و یک کارابین کوچک به آن وصل کردم تا بتوانم گهواره را بدون نیاز به دراز کردن دست به بیرون تکان دهم.

صبح بعد از آن ، من طوفان فکری را آغاز کردم تا بتوانم یک ربات را برای این بچه برایم انتخاب کنم. وارد آردوینو شوید…

تدارکات

خوب ، این اولین پروژه آردوینو من بود ، بنابراین آزمایش و آزمایش و خطا انجام دادم و مطمئن هستم که در طراحی من جایی برای پیشرفت وجود دارد ، اما لیست بخش های من این است: Arduino Uno (13 دلار) برای کنترل همه چیز کیت (10 دلار) برای اتصال سیم

موتور پله ای (14 دلار) این سرگرم کننده ترین قطعه است ، زیرا این چیزی است که همه کارها را انجام می دهد. من با یک راننده گشتاور کمی پایین تر شروع کردم ، اما سپس این یکی را گرفتم و بسیار خوب کار می کند. با خیال راحت می توانید از یک دستگاه قدرتمندتر استفاده کنید. درایورهای موتور پله ای (10 تا 30 دلار) این دستگاه بین آردوینو و موتور قرار دارد. این یکی خاص ظاهراً می تواند موتور را بی سر و صدا تر از برخی دیگر هدایت کند ، بنابراین من با آن کار کردم زیرا موتور در حالی که ما خواب هستیم چند فوت از سر من (و پسرم) فاصله دارد. من در ابتدا یک راننده TMC2209 را با 10 دلار پوند خریدم ، اما در نهایت یک بسته 4 تایی خریدم زیرا ابتدا مشکل داشتم و می خواستم مطمئن شوم که تخته را سرخ نکرده ام. من در نهایت 3 تخته را کشتم ، که مرا به مورد بعدی من می رساند… خازن! (10 دلار) شما واقعاً فقط به 1 خازن 50 ولت 50 ولت 50 ولت احتیاج دارید ، بنابراین این جعبه 240 بسیار مازاد بر من بود. منبع تغذیه 36 ولت (17 دلار) من در اصل یک منبع تغذیه 12 ولت خریدم ، سپس متوجه شدم که منبع همه مشکلات من است. و یک ولتاژ نزدیک به حداکثر ولتاژی که موتور پله ای من می تواند تحمل کند ، دریافت کردم. اگر از درایور موتور یا استپر دیگری استفاده می کنید ، مطمئن شوید که می تواند ولتاژ (V) را تحمل کند و آمپر (A) منبع تغذیه حداقل به اندازه پیک آمپرهای کشیده شده توسط موتور باشد. سوکت های جک قدرت زن (8 دلار) این همان چیزی است که منبع تغذیه به آن متصل می شود. شما باید آنها را به چند سیم بچسبانید تا به تخته نان خود بچسبانید. یک بسته بزرگ جهنده (9 دلار) تا بتوانم کنترل ها را هر کجا که می خواهم در اتاق قرار دهم.

دکمه ها (8 دلار) برای روشن/خاموش و غیره

تقویت کننده میکروفون (11 دلار) اوه ، شما هم نمی دانید که این صدا نیز فعال شده است؟

برخی از چرخ های قرقره کوچک (8 دلار) من از آنها استفاده کردم ، اما ممکن است جایگزین های بهتری وجود داشته باشد. بعداً در مورد آن بیشتر توضیح دهید. شما همچنین قطعا به آهن لحیم کاری و هر چیزی که می خواهید از آن برای نصب موتور استفاده کنید ، نیاز دارید. من شخصاً یک جعبه خشن از 4 قطعه چوب پیچ خورده به یکدیگر ساختم ، و سپس آنها را به یک قطعه چوب دیگر که تقریباً عرض گهواره من است ، پیچ کردم. در حال حاضر من فقط آن را محکم کرده ام زیرا نمی دانم آیا می خواهم گهواره عمو را خراب کنم یا نه.

مرحله 1: با Pinout Driver Stepper آشنا شوید

برنامه مدلی که استفاده کردم این برد دقیق راننده را نداشت ، بنابراین باید به این تصویر ارجاع دهید. همه چیز را در جهت مشابه این تصویر مرتب کرده ام.

مرحله 2: آردوینو 5V/GND را به Breadboard خود وصل کنید

یک سیم از آردوینو 5 ولت را به ریل "+" در یک طرف تخته ورق خود وصل کنید سیم را از یکی از آردوینو GND به ریل "-" در همان طرف تخته نان متصل کنید

(نادیده بگیرید

مرحله 3: ریل های +/- را به VIO/GND وصل کنید

سیم را از ریل "-" به GND در سمت چپ پایین صفحه راننده پله متصل کنید. سیم را از ریل "+" به VIO وصل کنید

مرحله 4: DIR/STEP را به پین های دیجیتال در آردوینو وصل کنید

پین های DIR و STEP را از برد راننده استپر به دو پین دیجیتالی در آردوینو وصل کنید. من به ترتیب از پین 2 و 3 استفاده کردم ، اما مهم نیست که بعداً پین ها را در کد خود قرار دهید.

مرحله 5: اجازه دهید جلو برویم و آن خازن را اضافه کنیم…

من 2 تخته راننده پله ای را سوزاندم زیرا خازنی در محل نداشتم ، بنابراین اجازه دهید پیش برویم و خازن 47uF 50V را به پین های VM/GND روی برد راننده اضافه کنیم. اطمینان حاصل کنید که پین "-" روی خازن در پین GND روی تخته نان باشد ("-" در سمت مربوطه خازن وجود خواهد داشت)

مرحله 6: و جلو بروید و آن GND را وصل کنید

در GND که به تازگی خازن را به آن اضافه کرده اید ، ادامه دهید و آن را به ریل "-" مشابه GND دیگر وصل کنید.

مرحله 7: موتور را به درایور وصل کنید

این که کدام پین به کجا برود بستگی به موتوری که خریداری کرده اید دارد ، اما این پین که من لیست کردم نمودار سیم کشی در لیست آمازون است.

برای موتور من -

Green & Black را به M2B & M2A وصل کنید

قرمز و آبی را به M1A & M1B متصل کنید توجه: اگر به هر دلیلی موتور شما نمودار ندارد ، می توانید به راحتی تشخیص دهید که در صورت داشتن مولتی متر ، کدام سیم ها مدار را تشکیل می دهند. مولتی متر خود را روی آمپر کم تنظیم کنید و موتور را قطع کنید. یکی از سیم های مولتی متر را به یکی از سیم های موتور لمس کنید و سپس هر سیم دیگر را با سیم دیگر امتحان کنید. اگر یک مقدار مقاومت دریافت کردید ، آن دو سیم 1 مدار تشکیل می دهند و دو سیم دیگر یکی دیگر را تشکیل می دهند.

مرحله 8: اتصال EN ، MS1 و MS2 به "-"

من کاملاً مطمئن نیستم که این امر ضروری است ، اما معتقدم که این موتور را بر روی میکروپای کوچکتر در درایور TMC2209 تنظیم می کند. می توانید آنها را به ریل "-" نزدیکترین راه آهن به آنها وصل کنید ، زیرا بعداً آن را به طرف دیگر متصل می کنیم.

مرحله 9: یک اتصال برق زن را به دو سیم لحیم کنید

من در لحیم کاری بهترین جهان نیستم ، بنابراین باید در جای دیگری به دنبال آن باشید ، اما من کار خود را چنین کردم. انتهای سیم ها را خم کردم به طوری که آنها روی خطوط اتصال صاف قرار بگیرند ، سپس سیم را به سرب لحیم کردم. من هیچ وسیله ای برای کاهش حرارت بند ناف نداشتم ، بنابراین آنها را با نوار برقی فوق العاده پیچیدم.

مرحله 10: کانکتور زن تازه لحیم شده خود را وصل کنید

لطفاً منبع تغذیه واقعی خود را هنوز وصل نکنید. سیم قرمز به "+" ، سیاه به "-"

مرحله 11: آنها را به VM/GND وصل کنید

آن ریل های "+" و "-" را به VM و GND کنار آن متصل کنید. مواردی که خازن روی آن قرار دارد.

مرحله 12: کارهای دستی خود را تحسین کنید

خوب ، شما اکنون موتور و راننده را کاملاً آماده کرده اید! از اینجا به بعد ما فقط کنترل ها را انجام می دهیم. به هر حال ، جلو رفتن:

• اگر به هر دلیلی درایور خود را قطع کرده اید ، سعی نکنید آن را در حالی که ولتاژ 36V شما وصل است وصل کنید. من سومین برد راننده خود را به این ترتیب کشتم.
• قبل از اتصال به آردوینو برق 36 ولت را وصل کنید. من شخصاً آردوینو را سرخ نکردم ، اما در طول راه هشدارهای زیادی در این مورد دیدم.

مرحله 13: اختیاری - VREF خود را بررسی کنید

TMC2209 دارای یک پتانسیومتر است که جریان را به موتور کنترل می کند. اگر همان راننده ای را دارید که من دارم ، می توانید در مورد آن اینجا بخوانید. اگر می خواهید تنظیمات را انجام دهید:

• تمام برق را قطع کرده و سیم های موتور را از راننده جدا کنید.
• سیم را به پین EN (فعال) درایور وصل کنید. این پین در گوشه بالا سمت چپ است.
• منبع تغذیه موتور خود را (ولتاژ 36 ولت) وصل کنید
• با استفاده از مولتی متر روی 20 ولت ، یک سیم را به منبع GND لمس کنید (من از سیم متصل به ریل "-" خود استفاده کردم) و سر دیگر را به پین VREF لمس کنید. لطفاً به هیچ چیز دیگر سرنشینان را لمس نکنید ، در این صورت می توانید راننده خود را کوتاه کنید.
• از پیچ گوشتی کوچکی برای تنظیم ملایم پیچ پتانسیومتر استفاده کنید. برای برد من ، خلاف جهت عقربه های ساعت = قدرت بیشتر. VREF من شخصاً 0.6 ولت ~ می خواند.

مرحله 14: دکمه ها

در مرحله بعد ، دکمه های خود را به هم متصل کنید. آنها نیازی به قدرت ندارند

• یک ریل "-" از نان برد دکمه خود را به یکی از GND های آردوینو وصل کنید. در صورت تمایل می توانید آن را از ریل "-" دیگر نان بردارید.
• یک پین از هر دکمه را به ریل "-" وصل کنید
• یک پین دیگر از هر دکمه را به یک پین دیجیتالی در آردوینو وصل کنید.

من از 4 دکمه استفاده کردم: روشن/خاموش موتور

موتور ادامه دارد

میکروفون روشن است

میکروفون خاموش است

وقتی به کد می رسیم ، در مورد این موارد بیشتر صحبت می کنم ، اما من از دکمه های میکروفون متمایز فقط به دلیل نداشتن چراغ LED استفاده کردم تا در صورت روشن یا خاموش بودن میکروفن به من اطلاع دهد ، بنابراین داشتن دکمه های روشن/خاموش متمایز آن را بی عیب و نقص می کند.

مرحله 15: برد میکروفون را اضافه کنید

این یکی ساده است و Adafruit دستورالعمل های خوبی (و اصول لحیم کاری!) در اینجا دارد.

• "-" را به GND وصل کنید
• GND را روی برد میکروفون به "-" وصل کنید (می توانید مستقیماً GND را به GND وصل کنید و مرحله قبلی را رد کنید ، واقعاً)
• VCC را به برق 3.3 ولت در آردوینو وصل کنید. این مهم است زیرا این منبع تغذیه کمتر از 5V "سر و صدا" دارد و در نتیجه خواندن میکروفون بهتر است
• OUT را به پین ANALOG IN در آردوینو وصل کنید. من از A0 استفاده کردم

مرحله 16: این باید نتیجه نهایی باشد

همه چیز باید اکنون آماده باشد. در اینجا تصویری از نمودار نهایی و ترکیب سیم های من در واقعیت است. اجازه دهید کمی کد را بررسی کنیم!

مرحله 17: کد

خوب ، بیایید به کد نگاه کنیم! این پاک ترین کار من نیست ، اما کار را تمام می کند. من توضیحاتی را برای توضیح همه چیز در اینجا اضافه کرده ام ، اما با من همراه باشید. من برای همه اینها از Arduino IDE استفاده کردم (در Windows و Mac به صورت رایگان موجود است) خلاصه این است: سرعت و فاصله موتور را برای چرخاندن تنظیم کنید.

تعدادی سنگ (نوسان) را برای انجام کارها تنظیم کنید.

فاصله تنظیم شده را برای 1 نوسان بچرخانید. تعدادی دفعه را بچرخانید.

در بین همه این موارد ، مراقب فشار دکمه ها باشید یا به میکروفون گوش دهید تا ببینید موتور باید روشن شود یا خیر. شما باید سرعت ، فاصله و حساسیت میکروفن را تنظیم کنید. سرعت موتور بر حجم و گشتاور تأثیر می گذارد. هرچه سرعت موتور بیشتر شود ، صدای آن بلندتر است و گشتاور کمتری دریافت می کنید. مال من در حال حاضر تقریباً ساکت است ، بنابراین ممکن است بدون ایجاد صدای زیاد بتوان آن را اجرا کرد.

#شامل // کتابخانه استپر موتور "استاندارد"

//#DEBUG 1 را تعریف کنید // وقتی می خواهید سطوح میکروفون را تنظیم کنید این را کامنت نکنید // تنظیم دکمه - این موارد مربوط به جایی است که پین های دیجیتالی که به دکمه ها متصل کرده اید const int motorEnablePin = 10 ؛ const int continuePin = 11؛ const int micDisablePin = 12؛ const int micEnablePin = 13؛ // تنظیم میکروفون - A0 در اینجا آنالوگ موجود در میکروفون است. پنجره نمونه در millis const int micPin = A0 است. const int sampleWindow = 1000؛ نمونه int بدون علامت ؛ bool micEnabled = false؛ دو میکرو حساسیت = 0.53 ؛ // احتمالاً باید این را تغییر دهید // برای من ، حدود.5 به اندازه کافی خوب بود که در صدای خنک کننده کوچک شلیک نکند // اما برای گریه های کوچک در مراحل مختلف آتش می گیردPerRevolution = 3200 ؛ // این را تغییر دهید تا متناسب با تعداد مراحل در دور موتور شما باشد // موتور من 200 مرحله/دور است // اما من راننده را روی 1/16 میکرو قدم تنظیم کردم // بنابراین 200*16 = 3200 … صادقانه نمی دانم که آیا این روش مناسبی است // برای انجام این کار Stepper myStepper (مراحلPerRevolution ، 2 ، 3) ؛ // 2 و 3 پین DIR & STEP int stepCount = 0 هستند؛ int motorSpeed = 95؛ // شما باید این را با توجه به گهواره و وزن نوزاد تنظیم کنید int numSteps = 90؛ // مسافتی که موتور حرکت می کند. // شما باید این را بر اساس شعاع چرخ متصل شده // به موتور خود تنظیم کنید. این و سرعت احتمالاً آزمون و خطا خواهد بود. // توجه - سرعت بیشتر در موتورهای پله ای = گشتاور موثر کمتر // اگر گشتاور کافی ندارید ، موتور شما از مراحل (در حرکت نمی کند) در oldmotorButtonValue = HIGH عبور می کند. bool فعال = false؛ // موتور فعال است؟ int loopStartValue = 0 ؛ int maxRocks = 100 ؛ // چند بار می خواهید قبل از خاموش کردن int rockCount = 0 تکان بخورد. void setup () {#ifdef DEBUG Serial.begin (9600)؛ // برای ثبت اشکال زدایی #endif pinMode (motorEnablePin، INPUT_PULLUP)؛ // این تنظیماتی است که دکمه ها بدون powerMode کار می کنند (ادامه پین ، INPUT_PULLUP) ؛ pinMode (micEnablePin ، INPUT_PULLUP) ؛ pinMode (micDisablePin ، INPUT_PULLUP) ؛ myStepper.setSpeed (motorSpeed) ؛ // سرعت موتور را بر اساس آنچه قبلاً مشخص کرده اید تنظیم می کند} void loop () {int motorButtonValue = digitalRead (motorEnablePin) ؛ // digitalRead فقط دکمه های int intValue = digitalRead (ادامه پین) را می خواند ؛ // این امر دکمه فشار موتور را تشخیص می دهد و مانع از شلیک بیش از یک بار در هر کلیک می شود در صورتی که (motorButtonValue == HIGH && oldmotorButtonValue == LOW) {enabled =! فعال باشد ؛ } micCheck ()؛ // اگر موتور خاموش است و میکروفون روشن است ، اگر گریه می کنید (! enable && micEnabled) {if (getMicReading ()> = micSensitivity) فعال = درست باشد ، گوش دهید. } if (فعال است) {stepsPerRevolution = stepsPerRevolution * -1؛ // جهت معکوس // با تنظیمات من ، برگشتن در // اولین نوسان م effectiveثرتر است. می توانید این را بعد از حلقه // اگر در مورد شما اینطور نیست // موتور چرخش فاصله مشخص شده در بالا را برای (int i = loopStartValue ؛ i <numSteps؛ i ++) {// برای خاموش کردن int tempmotorButtonValue = digitalRead (motorEnablePin)؛ if (tempmotorButtonValue! = motorButtonValue) {rockCount = 0؛ // این دو خط بعدی موقعیت موتور را "ذخیره" می کند ، به طوری که دفعه بعد که آن را روشن می کنید // به حرکت خود ادامه می دهد انگار که آن را خاموش نکرده اید. این از پرتاب // فاصله های حرکت شما loopStartValue = i جلوگیری می کند. // ذخیره موقعیت مراحلPerRevolution = stepsPerRevolution * -1؛ // جهت حفظ oldmotorButtonValue = tempmotorButtonValue؛ زنگ تفريح؛ } checkContinue (continueValue) ؛ // بررسی کنید که آیا دکمه ادامه فشار داده شده است micCheck ()؛ myStepper.step (مراحلPerRevolution / 50) ؛ // چند مرحله برای هر حلقه بردارید ، // ممکن است لازم باشد این را تنظیم کنید // مطمئن شوید که اگر حلقه به پایان رسید فاصله کامل حلقه را ادامه می دهیم // اگر موتور را خودتان خاموش کنید و آن را "ذخیره" کرد ، این کار می کند موقعیت if (i == numSteps - 1) {loopStartValue = 0؛ }}} تاخیر (100)؛ // قبل از انجام سنگ بعدی 100 میلی ثانیه مکث کنید. شما باید این را تنظیم کنید if (فعال) checkComplete ()؛ oldmotorButtonValue = motorButtonValue؛ // این برای جلوگیری از دوبار کلیک استفاده می شود} // این کد مستقیماً از Adafruit است. double getMicReading () {unsigned long startMillis = millis ()؛ unsigned int peakToPeak = 0؛ // پیک تا اوج سطح سیگنال int بدون علامت Max = 0؛ سیگنال int بدون علامت حداقل = 1024؛ while (millis () - startMillis <sampleWindow) {micCheck ()؛ اگر (digitalRead (motorEnablePin) == LOW) فعال باشد = true ؛ نمونه = analogRead (micPin) ؛ if (نمونه signalMax) {signalMax = نمونه ؛ // ذخیره حداکثر سطوح} else if (نمونه = maxRocks) {enabled = false؛ rockCount = 0؛ // بازگشت به موقعیت میانی

برای (int i = loopStartValue ؛ i <numSteps/2؛ i ++) {

myStepper.step (مراحلPerRevolution * -1 / 50) ؛ // مرحله 1/100 یک انقلاب:

}

} }

مرحله 18: نصب و راه اندازی چرخ

این هنوز برای من یک WIP است ، زیرا همانطور که گفتم مطمئن نیستم که هنوز می خواهم پیچ هایی را در گهواره خود قرار دهم. روش من برای تقلب به شرح زیر است:

• گیره ای را به عنوان بازویی که از گهواره خارج می شود ، قرار دهید تا چرخ من بتواند در یک خط مستقیم بکشد
• یک جعبه خام را برای قرار دادن موتور در هم پیچ کرده و آن را به یک صفحه پایه پیچ کردم ، که من آن را به پایه گیره محکم کردم
• یک چرخ قرقره چوبی سفارشی با سوراخ متناسب با چرخ قرقره پله ای کوچک در داخل ساخته شده است. من سوراخ مرکزی را بسیار محکم کردم و فقط در چرخ قرقره پله ای چکش خوردم. من سوراخی را از طریق چرخ تا وسط حفر کردم تا بتوانم به پیچ چرخ قرقره فلزی دسترسی پیدا کرده و آن را روی موتور پله محکم کنم.
• یک رشته را از گهواره "بازو" به چرخ بدوزید. من سیم را با عبور از سوراخی که ایجاد کرده بودم محکم کردم و فقط آن را در جای خود چسباندم.

راه حل بهتر برای مرحله سوم این است که در وهله اول یک چرخ قرقره با قطر بزرگتر بخرید. قطر من در داخل شیار کمی کمتر از 3 اینچ است و برای گهواره خاص من واقعاً خوب کار می کند.

نسخه اول من به جای چرخ از بازو استفاده می کرد. این تقریباً به خوبی کار نمی کرد زیرا نیرو در جهت مداوم اعمال نمی شد ، و همچنین اگر موقعیت شروع صحیح نباشد ، مستعد پرتاب شدن است. استفاده از چرخ این مشکلات را حل می کند. من همچنین با استفاده از یک سیستم قرقره کوچک سرگرم شدم ، اما در نهایت نیازی به آن نداشتم زیرا چرخ من گشتاور کافی به من داد.

مرحله 19: راه اندازی نهایی

میکروفون را در نزدیکی فرزند خود نصب کنید ، اما در محلی که قرار نیست سیم به آن برخورد کند. دکمه ها را هر کجا که می خواهید قرار دهید ، به شرط اینکه سیم کافی برای اجرا به مقصد نهایی داشته باشید. شما همچنین می توانید دکمه ها را با تنظیمات wifi در آردوینو جایگزین کنید ، اما من هنوز آنقدر عمیق نرفته ام. موفق باشید!