ایجاد یک محیط محیطی مبتنی بر باد: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این یک پروژه کلاسی است که توسط Trinh Le و Matt Arlauckas برای HCIN 720 طراحی شده و ساخته شده است: نمونه سازی دستگاه های پوشیدنی و اینترنت اشیاء در موسسه فناوری روچستر.

هدف این پروژه تجسم انتزاعی جهت و سرعت باد در مکان های مرتبط با توکن های RFID است. این دو بعد برای هر کسی که خلبان قایق ، پرواز هواپیماهای بدون سرنشین ، بادبادک ، مدل موشک و غیره است مفید خواهد بود.

صفحه نمایش شامل یک پنکه به سمت بالا می شود که نوارهای پارچه ای را موج می زند و در بالای میز "رقص" می کند. شادابی نوارها نشان دهنده بزرگی سرعت باد است. جهت باد را می توان با یک نشانگر متصل به یک موتور پله ای در پایه و قادر به چرخش کامل 360 درجه نشان داد.

مرحله 1: مواد و ابزارها

مسکن

• ورق های اکریلیک 1/8 اینچی (PMMA) ، مناسب برای برش لیزری
• میله های اکریلیک 1/8 اینچی (برای پر کردن اتصالات)
• چیزهای حاشیه ای

قطعات الکترونیکی

• ذرات فوتون (https://store.particle.io/collections/photon)
• جک بشکه 2.1 میلیمتری DC (https://www.adafruit.com/product/373)
• منبع تغذیه 12VDC 600mA با دوشاخه 2.1 میلی متری (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC Power Converter (https://www.digikey.com/product-detail/fa/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) یا مدار تنظیم کننده ولتاژ 7805 (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID Reader Board (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D D-H-Bridge Driver Motor (https://www.adafruit.com/product/807)
• استپر موتور 12 ولت (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm فن 12VDC (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN ترانزیستور (یا مشابه)
• 2 - مقاومت 220 اهم
• دیود 1N4001
• LED آبی 5 میلی متری
• برچسب های برچسب Mifare Classic 1K RFID (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

سیم کشی

• نیم تخته Adafruit Perma-Proto (https://www.adafruit.com/product/1609)
• سیم AWG 22 ، محکم و رشته ای
• 20 AWG ، سیم دو هادی (برای قدرت)
• نوار اتصال سربرگ مردانه (برای اتصالات فن و موتور)
• نوارهای هدر زن 2 تا 12 پین قابل جمع شدن (برای فوتون)
• نوار هدر زن 1 - 3 0.1 0.1 اینچی (برای ترانزیستور فن)
• 1 - 8 0.1 0.1 اینچ اتصال هدر پیچ و مخاطبین سوکت (خواننده RFID)
• 1 - 2 2 0.1 اینچ اتصال سرصفحه و اتصالات سوکت تنگ (فن)
• 4 - 1x1 0.1 اینچ سرصفحه سرپیچ و مخاطبین سوکت (موتور پله ای)
• 1-سوکت DIP 16 پین (برای پل H)
• کراوات نایلونی کوچک (اختیاری)
• لوله جمع کننده حرارتی (اختیاری)

سخت افزار

• 2 - پیچ M3x6mm (برای نصب استپر موتور)
• 4 - پیچ M3x35mm (برای نصب فن)
• 8 - واشرهای تخت M3
• 4 - آجیل M3

ابزارها

• دستگاه برش لیزری
• پرینتر سه بعدی
• ابزار لحیم کاری
• چسب اکریلیک (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• ورق های مقوایی تخت راه راه (برای جیج مونتاژ)

مرحله 2: داده ها برای نمایش

Wind Window نمایانگر جهت و سرعت باد از محلی است که با یک توکن با برچسب RFID مرتبط است. این داده ها از API WeatherUnderground جمع آوری می شوند. برای استفاده از این API ، یک حساب کاربری در https://www.wunderground.com/weather/api ایجاد کنید و گزینه طرح را که به بهترین وجه مناسب نیازهای شما است انتخاب کنید.

مرحله 3: نمایش ساخت و ساز

برش لیزری

پس از دستورالعمل برش لیزری که استفاده می کنید ، فایلهای Adobe Illustrator (زیر) را برای برش آماده کنید. ممکن است لازم باشد اشیاء موجود در فایل ها را مجدداً مرتب کنید تا اندازه برش لیزری که استفاده می کنید متناسب باشد.

لیزر صفحات را از ورق های پلاستیکی اکریلیک (PMMA) 1/8 اینچ برش می دهد.

جیگ مجمع

به منظور حفظ پنج ضلعی منظم خارج از زاویه 116.6 درجه ، ما یک جیگ سریع (Assembly_jig.ai) برای کمک به مونتاژ صفحات طراحی کردیم.

1. فایل Assembly_jig.ai را باز کرده و چند تکه از مقوا راه راه برش دهید.
2. آنها را در یک پشته بچسبانید ، مطمئن شوید که پشته مربع است.

میله های پرکننده زاویه ای

از آنجا که زاویه ها با یکدیگر متعامد نیستند ، ما از میله های اکریلیک 1/8 اینچی برای پر کردن شکاف و ایجاد سطح بیشتر برای چسباندن استفاده می کنیم. طول میله را از قبل برش داده و بین هر صفحه قرار دهید و کمی از اتاق باقی بماند. در هر انتهای محل اتصال گوشه ها

مونتاژ پایگاه

با قطعه پایه با سوراخ بزرگ فن شروع کنید و قطعه میله اکریلیک را روی هر یک از پنج لبه بچسبانید.

این قطعه فن را روی یک کج از تکه مونتاژ قرار دهید ، و یک قطعه جانبی پایه را در طرف کج مخالف قرار دهید.

چسب را با دقت روی مفصل بمالید و منتظر بمانید تا محکم شود.

کار را در طرف دیگر قطعه پایه ادامه دهید ، مطمئن شوید که هر جا که دو صفحه به هم برخورد می کنند ، یک تکه میله پرکننده را وصل کنید.

مونتاژ DeckGlue دو دیسک موتور پله پشت به پشت ، مطمئن شوید که سوراخ ها را در یک خط قرار داده اید. وقتی تنظیم شد ، با استفاده از یک شیر دو سوراخ کوچک پیچ M3 را بچرخانید. حالا ، این را به مرکز صفحه عرشه بچسبانید ، دوباره مطمئن شوید که سوراخ وسط را در یک خط قرار دهید.

موتور پله ای را با استفاده از دو پیچ M3x6mm وصل کنید.

مونتاژ بالا

قسمت بالا همانند قسمت پایین مونتاژ شده است ، اما تنها با چهار صفحه. شما شکافی را در جایی که صفحه پنجم "ممکن است" در آن قرار داشته باشد ترک می کنید. استفاده از میله اکریلیک را با چسباندن صفحات بالا فراموش نکنید.

مرحله 4: الکترونیک

این پروژه را می توان به سرعت با استفاده از تخته نان و سیم های بلوز مونتاژ کرد. فقط نمودار بالا را دنبال کنید.

برای ساختن متعهدانه تر ، خوب ، وقت آن است که مهارتهای لحیم کاری دیوانه را کنار بگذارید.

شما مهارت لحیم کاری دیوانه واری دارید ، اینطور نیست؟ اگر نه ، چند پیوند برای کمک به اصلاح آن وجود دارد…

• دستورالعمل ها: نحوه لحیم کاری
• راهنمای لحیم کاری عالی Adafruit

با استفاده از نیم تخته Adafruit Perma-proto ، اجزاء را همانطور که در نمودار Fritzing بالا نشان داده شده است ، قرار دهید. استفاده از سوکت برای مدارهای مجتمع و ترانزیستور امکان تعویض سریع و آسان را در صورت انتشار دود جادویی (https://fa.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke) فراهم می کند.

هدر لحیم کاری به پریز/پریزها به برد می چسبد تا به اتصال اجزای دورافتاده (موتور پله ای و فن) و تعویض آسان آنها کمک کنید (به "دود جادویی" در بالا مراجعه کنید). ابتدا سیم برق و سیم را در محل خود لحیم کرده و سعی کنید آنها را تا حد ممکن کوتاه و مستقیم نگه دارید. جک برق DC را به یک سر طول سیم دو رسانای 20AWG و انتهای دیگر را به ریل های برق بالا (تخته با سربرگ های فوتون در سمت چپ) لحیم کنید.

سیم ها را برای ایجاد اتصالات مدار لحیم کنید. در برخی موارد ، اجرای سیم کشی در پایین برد آسان تر است. برای خواننده RFID ، سرصفحه های قابل جمع آوری برای Photon امکان ایجاد اتصالات زیر فوتون را فراهم می کند. سیم های RFID را با اتصال هدر 1x8 خاتمه دهید تا به هدر خواننده RFID متصل شوید.

مرحله 5: دستگاه های الکترونیکی را نصب کنید

پس از چسباندن پایه ، با استفاده از چهار پیچ M3x35 ، واشر و مهره ، فن را در پایه نصب کنید.

تخته اصلی را با استفاده از نوار نصب پشتی فوم به داخل صفحه پشتی (صفحه با برش مستطیلی برای جک بشکه DC) وصل کنید.

جک لوله DC را داخل سوراخ مستطیلی قرار دهید و با استفاده از چسب اکریلیک سیمان را در محل خود قرار دهید.

با استفاده از نوار نصب پشتی فوم ، برد خواننده RFID را به کانکتور وصل کنید و هر جا که مناسب است ، اتصال دهید. اشکالی ندارد اگر پشت برد روی نمای بیرونی صفحه نمایش باشد ، آنتن همچنان سیگنال RFID را دریافت می کند. LED آبی را از نزدیک ایمن کنید.

فن و موتور پله ای را به برد اصلی وصل کنید.

مرحله ششم: برنامه نویسی

در ذرات فوتون جدید هستید؟

این پروژه از Particle Webhooks برای جمع آوری داده های باد استفاده می کند. در اینجا روند ، به طور خلاصه.

1. دستگاه منتظر اسکن یک نشانه است.
2. وقتی یک توکن اسکن می شود ، شناسه توکن منحصر به فرد ذخیره می شود.
3. سپس دستگاه این شناسه توکن را در Particle.io منتشر می کند.
4. Particle.io با دریافت این داده ها ، داده ها را از طریق ادغام webhook به صفحه API ما ارسال می کند.
5. صفحه API شناسه توکن را دریافت می کند و شهر و ایالت مرتبط با آن را از آرایه Locations جستجو می کند.
6. سپس صفحه API با استفاده از اطلاعات مکان ، AP را با WeatherUnderground (WU) تماس می گیرد.
7. WU API یک شی JSON از شرایط آب و هوایی فعلی کامل آن مکان را به صفحه API باز می گرداند.
8. صفحه API این اطلاعات را تجزیه می کند ، جهت باد و سرعت باد را استخراج و تبدیل می کند و آنها را به عنوان یک شی JSON به دستگاه باز می گرداند.
9. این دستگاه شی JSON را تجزیه می کند و جهت و سرعت باد را برای کنترل موتور پله ای و فن ذخیره می کند.

سیستم عامل

یک پروژه جدید فوتون به نام 'wind_display' ایجاد کنید و فایل اصلی را با کد wind_display.ino (در زیر) بازنویسی کنید.

در مرحله بعد ، کتابخانه های زیر را در پروژه خود پیدا کرده و نصب کنید:

• MFRC522 - کتابخانه RFID v0.1.4 برای دستگاههای ذره ای
• SparkJSON - v0.0.2 کتابخانه JSON ارسال شده ازbblanchon
• Stepper - کتابخانه Stepper Motor v1.1.3 برای آردوینو

پروژه را کامپایل کرده و در Photon خود بارگیری کنید.

صفحه API

برای استفاده از صفحه API ، باید آن را در سرور وب دارای PHP بارگذاری کنید. بسیاری از گزینه های میزبانی وب PHP رایگان موجود است.

getWindData.txt را بارگیری کرده و پسوند فایل را به.php تغییر دهید. ویرایشگر مورد نظر خود را باز کرده و تغییرات زیر را اعمال کنید:

شناسه اصلی فوتون را به شما اضافه کنید:

// core_id را برای فوتون هایی که می خواهید به آنها اجازه دهید از این API استفاده کنند اضافه کنید $ allowCores = array ("CoreID شما به اینجا می رود") ؛

کلید API WeatherUnderground خود را اضافه کنید:

// کلید API WeatherUnderground $ wu_apikey = "کلید API WU شما"؛

در این زمان ، نگران تنظیم نشانه ها/مکان ها نباشید. بعد از اینکه همه چیز تنظیم شد ، به آن رسیدگی می کنیم.

فایل را ذخیره کرده و در سرور وب بارگذاری کنید. نشانی اینترنتی زنده صفحه API را ضبط کنید.

Webhook ذرات

وارد قسمت Particle Console خود شوید و روی نماد Integrations در سمت چپ کلیک کنید.

1. روی «ادغام جدید» کلیک کنید ، سپس «Webhook» را انتخاب کنید.
2. نام رویداد را روی 'wind_display' تنظیم کنید.
3. URL را به نشانی اینترنتی زنده صفحه API تنظیم کنید.
4. روی "ایجاد Webhook" کلیک کنید.

شناسه های RFID Token را دریافت کرده و صفحه API را تغییر دهید

در حالی که فوتون از طریق USB به رایانه شما وصل شده و از منبع تغذیه خارجی جدا شده است ، پنجره ترمینال را باز کرده و Particle Serial Monitor را اجرا کنید.

1. برچسب RFID را اسکن کرده و شناسه توکن 8 کاراکتری را که در مانیتور سریال نمایش داده می شود ، بنویسید.
2. برای هر برچسب اضافی که می خواهید استفاده کنید ، این کار را تکرار کنید.

اکنون به getWindData.php بازگردید و بخش آرایه Locations را بیابید:

// آرایه مکانها // جایگزین "TokenID n" با شناسه توکن اسکن شده // جایگزین "Cityn" با شهر مرتبط با شناسه توکن // جایگزین "Sn" با حالت دو زاویه ای مربوط به شهر $ location = array ("TokenID 1" => array ("city" => "City1"، "state" => "S1")، "TokenID 2" => array ("city" => "City2"، "state" => "S2") ، "TokenID 3" => آرایه ("city" => "City3" ، "state" => "S3"))) ؛

هر شناسه توکن را با شناسه رمز برچسب های خود جایگزین کنید و هر یک را با یک شهر و ایالت که می خواهید اطلاعات باد از آن مرتبط باشد مرتبط کنید.

فایل را ذخیره کرده و در سرور وب خود بارگذاری کنید.

مرحله 7: از آن استفاده کنید

1. هر کجا که دوست دارید نمایش دهید
2. پره باد را به سمت شمال تنظیم کنید.
3. منبع تغذیه را وصل کنید
4. یک نشان در نزدیکی RFID خوان قرار دهید و منتظر بمانید تا LED آبی چشمک بزند.

مرحله 8: ایده های بیشتر

در اینجا چند ایده برای گسترش پروژه وجود دارد!