سطل زباله خودکار: 7 مرحله

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

این حرکتی است که سطل زباله بازکن خودکار را تشخیص می دهد. دارای اتصال وای فای است و در صورت پر شدن پیام متنی ارسال می کند. این برای ECE -297DP در دانشگاه ماساچوست - آمهرست ساخته شده است. هدف اصلی این دوره کسب تجربه با وسایل الکترونیکی دستی بود زیرا احساس می کردم پشت همسالانم هستم و برای من مفید خواهد بود که چیزهایی را که از سخنرانی هایم آموخته ام با کارهای تجربی ترکیب کنم.

مواد مورد نیاز:

- 1 برابر Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2 برابر میکروسرووس

- 2 برابر آشکارسازهای حرکت اولتراسونیک HC-SR04

- 1 برابر LED RBG

- مقاومت 3x330 Ω

- تنظیم کننده ولتاژ 1x 3.3

- خازن الکترولیتی 2x 100 uF

- 1x 0.1 uF سرامیک خازن

- 1 عدد ظرف آبجو بطری بطری Longneck Corona Extra 12 بسته

مرحله 1: برنامه های اصلی و پیشرفت

در ابتدای ترم ، هیچ برنامه ای برای کاری که می خواستم انجام دهم نداشتم. من بدون هیچ ایده ای وارد این کلاس شدم. بنابراین برای شروع ، راهی آسان برای من ایجاد شد تا بتوانم به آرامی خود را در دنیای وسایل الکترونیکی سرگرمی طی کنم.

مراحل:

1. اصول اولیه آردوینو را بیاموزید

- این کار با پیروی از راهنمای مخترع SparkFun که همراه با کیت استارت ارائه می شود انجام شد. به من امکان داد تا اصول اولیه مقاومت ها ، LED ها ، عناصر پیزو (صدا) ، حسگرها و کدگذاری عمومی را با آردوینو یاد بگیرم.

2. به پروژه های آنلاین DIY Arduino نگاه کنید

- این برای پیدا کردن برخی الهامات برای ساخت لوازم الکترونیکی خلاق و مفید بود

3. از الهام برای یافتن آنچه می خواستم ایجاد کنم استفاده کنید

- از آنجا که من یک فرد تنبل هستم و به دلیل اینکه دوستانم که ترم بعدی با آنها مشغول به کار هستم نظافت چندانی ندارند ، تصمیم گرفتم یک سطل زباله اتوماتیک بسازم.

برنامه اولیه برای این کار با صحبت با یکی از مربیان همسالم ، برایان تام ، یکی دیگر از دانشجویان مهندسی کامپیوتر بود. بحث و گفتگو با او در نقد طرح های من به من در درک روند طراحی کمک کرد. فرایند در نظر گرفتن مشکل و اندیشیدن به راه حل هر چقدر هم غیر ممکن باشد ، و سپس بحث در مورد چگونگی انجام پروژه مذکور. این به من آموخت که جاه طلبی و خلاقیت برای طراحی در مهندسی بسیار مهم است.

در ابتدا ، من می خواستم سطل زباله ای بسازم که به طور خودکار ، زمان پر شدن سطل زباله را تشخیص دهد و سپس کیسه را ببندم یا بپیچم. پس از تحقیق در مورد روشهای احتمالی طراحی ، متوجه شدم که این کار از دست من دور است. بنابراین ، من اندکی هدف را تغییر دادم - ساخت سطل زباله ای که بتواند هنگام پر شدن یک پیام ارسال کند.

با نزدیک شدن به پایان ترم ، من با ادغام م componentلفه WiFi برای ارسال متن مشکل داشتم و نگران بودم ، بنابراین به جایگزین های دیگر به عنوان یک سیستم زنگ خطر فکر کردم. من به سمت عناصر پیزو نگاه کردم تا شاید صدای آزاردهنده ای ایجاد کنم که تا زمانی که سطل زباله خارج نشود قطع نمی شود. همچنین ، من از LED ها برای ایجاد رنگ های مختلف برای نشان دادن سطح زباله استفاده کردم.

برای ایجاد این مورد ، به دو سنسور نیاز است: یکی برای اینکه بیرون احساس کند وقتی دستی در بالای آن قرار دارد باز شود و دیگری در داخل برای تشخیص سطح زباله. در اصل ، فقط ماژول WiFi متن را به عنوان زنگ هشدار ارسال می کرد ، اما در اواخر ترم ، تصمیم گرفتم که چراغی را به بالای سطل زباله اضافه کنم تا از این امر پشتیبانی کند.

این طرح پروژه ای است که من به آن پایبند بودم و تا انتها ادامه دادم.

مرحله دوم: تحقیق

برای آمادگی برای این سختی ، من در مورد چندین موضوع تحقیق کردم.

ابتدا در مورد روش کلی کدگذاری آردوینو تحقیق می کنم. تمرین با کیت مخترع SparkFun بسیار کمک کرد. عادت کردن به اتصال پین ها به آردوینو و نحوه استفاده از تخته نان.

سپس بطور خاص استفاده از سروو را تمرین کردم ، زیرا می دانستم که چگونه باید چرخش را کنترل کنم. ابتدا تمرین زمانبندی آنها را تمرین کنید و سپس استفاده از آنها را با شرطی ترکیب کنید تا بتوانم زمان فعال شدن آنها را کنترل کنم.

سپس من از چه سنسورهایی استفاده کردم. دو نوع وجود داشت: سنسور اولتراسونیک (HC-SR04) و سنسور مادون قرمز (PIR Motion Sensor). سنسور اولتراسونیک یک پالس ارسال می کند که پس از آن برگشت داده می شود و توسط HC-SR04 خوانده می شود و زمان این فاصله را محاسبه می کند تا فاصله بین آن و محل برگشت را تعیین کند. من تصمیم گرفتم از سنسور اولتراسونیک برای سنسور داخلی استفاده کنم زیرا تشخیص فاصله مفیدتر خواهد بود ، به خصوص اینکه سطل زباله اشعه زیادی منتشر نمی کند. سپس تصمیم گرفتم که استفاده از HC-SR04 برای سنسور داخلی و خارجی آسانتر باشد.

در مورد ESP-8266 تحقیق کردم ، در مورد نحوه عملکرد wifi چیزهای زیادی آموختم. با نقاط دسترسی و نقاط ایستگاه آشنا شدم. من در مورد سرورهای وب نیز به عنوان یک گزینه احتمالی یاد گرفتم. در پایان. ESP برد مخصوص خود است که می تواند کاملاً جداگانه برای آردوینو برنامه ریزی شود. بنابراین ، حتی ممکن است کل پروژه را فقط با استفاده از آن بسازید. برای برنامه ریزی ESP ، آن را به Arduino متصل کردم و GND را در Arduino به Reset متصل کردم تا غیرفعال شود و از آن به عنوان ارتباط دهنده بین ESP و کابل USB استفاده کند.

سپس متوجه شدم که می توانم ESP را به عنوان یک مشتری که مایل به دسترسی به داده ها یا درخواست از یک وب سایت است ، انجام دهم. با آگاهی از این موضوع ، من از وب سایت IFTTT.com برای ایجاد یک برنامه کاربردی برای اتصال قلاب های وب به ارسال پیامک به طور کلی استفاده کردم ، به گونه ای که هنگام ایجاد یک رویداد (هنگامی که مشتری از یک URL خاص اطلاعات درخواست می کند ، یک متن ارسال می کند).

مورد دیگری که من تحقیق کردم تنظیم کننده های ولتاژ ، دیودها و مقاومت ها بود. برای اتصال LED به LED به آردوینو نیاز به مقاومت بود. دیودها و تنظیم کننده های ولتاژ راه حل های احتمالی برای تغذیه ESP-8266 بودند زیرا برای Vcc به شدت 3.3V طول می کشد. تنظیم کننده ولتاژ ساده ترین راه حل بود. اگرچه یک گزینه 3.3V در آردوینو وجود دارد ، اما من از آن به عنوان فرصتی برای یادگیری بیشتر استفاده کردم.

پس از این ، من با خازن ها آشنا شدم زیرا برای تنظیم کننده ولتاژ عملکرد لازم هستند. خازن ها در صورت "جهش" یا "سکسکه" بیش از حد ولتاژ را تنظیم می کنند. 2 خازن الکترولیتی و 1 خازن سرامیکی برای تنظیم کننده های ولتاژ معمول است.

بیشتر تحقیقات سعی می کردند کد من را اشکال زدایی کنند زیرا هنگام ایجاد آن خطاهای زیادی وجود داشت.

مرحله 3: مشکلات و راه های غلبه بر آنها

بسیاری از مشکلات در ابتدای ترم به دلیل این واقعیت بود که من بی تجربه بودم. من تا به حال حتی برای ساختن چیزی فکر نکرده بودم ، بنابراین می ترسیدم که خیلی بلندپرواز باشم یا خیلی ساده. به همین دلیل من انتخاب ایده را برای مدت طولانی کنار گذاشتم.

برای غلبه بر این ، صحبت با یک ارشد که تجربه داشت قطعاً کمک کرد. برایان توانست ایده های من را نقد کند و به من بگوید کدام یک در جهت درست و کدام یک در جهت اشتباه حرکت می کند. او به من کمک کرد تا بفهمم که باید سطح مهارت خود ، منابعی که به آنها دسترسی داشتم و مدیریت زمان را در نظر بگیرم.

مدیریت زمان نیز برای من بسیار سخت بود. من قبلاً می دانم که در مورد مدیریت زمان ضعف دارم ، به ویژه از آنجایی که این ترم به دلیل اینکه بیش از حد 21 واحد داشتم ، بسیار پربار بود.

زمانهایی وجود داشت که من مجبور بودم کار روی پروژه خود را فدا کنم ، اما برای غلبه بر این ، حداقل یک ساعت تحقیق در آخر هفته ها را به کار روی پروژه اختصاص دادم و هر هفته یک هفته در میان تعطیلات آخر هفته به M5 رفتم تا روی آن کار کنم.

یکی دیگر از مشکلاتی که من داشتم عدم آگاهی من در مورد بسیاری از قسمت ها بود. من نمی دانستم آنها چگونه کار می کنند یا چه سیم هایی به کجا متصل می شوند. برای غلبه بر این ، من دارایی ارزشمند جستجوی صفحات داده را به صورت آنلاین آموختم ، که به من کمک کرد بفهمم ورودی ولتاژ لازم چیست و کجا باید VCC ، GND و ورودی ها سیم کشی شوند. به یاد دارم که به طور خاص در تلاش برای اتصال سرووها به آشکارسازهای حرکت و ناامید بودم زیرا سرووها اصلاً کار نمی کردند.

این باعث شد سرویس های مختلف را امتحان کنم ، به این امید که مشکلی در آنها وجود داشته باشد. با این حال ، آنها هنوز کار نمی کنند ، به این معنی که یا باید سیم کشی من باشد یا کد من. سپس سعی کردم از منبع تغذیه خارجی با اتصال سرووها به 4 باتری AA استفاده کنم ، زیرا خوانده بودم که گاهی اوقات ، USB روی رایانه ممکن است ولتاژ کافی برای تغذیه آنها را نداشته باشد. سرانجام ، من تصمیم گرفتم به سادگی به برگه اطلاعات نگاه کنم و متوجه شدم که فقط به این دلیل است که سیم کشی من در تمام مدت اشتباه بوده است.

سخت ترین مانع من در این زمینه تلاش برای ادغام بخش WiFi با آردوینو بود. من بسیاری از آموزش های آنلاین را جستجو می کردم و درک برنامه نویسی برای آن درک آن برایم سخت بود. با این حال ، یک وب سایت خاص به من کمک کرد و IFTTT را به من معرفی کرد. من معتقدم که به یک پیروزی رسیده ام ، اما متوجه نشدم که تابلوها جدا هستند و در نهایت برنامه ریزی تخته ها را با کد متفاوت انجام دادم. من یک هفته در تلاش بودم تا بفهمم چگونه آنها را وصل کنم اما اینترنت کمکی نکرد. برای غلبه بر این مانع ، در نهایت به سادگی از دکتر مالوک کمک خواستم. من فردی بسیار مغرور هستم و تمایل دارم که کارها را به تنهایی انجام دهم. او قبلاً به من کمک کرده بود ، اما این مشکلی نبود که من داشتم ، بلکه بحث روشهای احتمالی برای نزدیک شدن به پروژه من بود. صرفاً درخواست از دکتر مالوچ بلافاصله یکپارچه سازی ESP-8266 من حل شد.

این پروژه به من کمک کرد تا در جای خود قرار بگیرم و بفهمم که باید کار کنم و از مردم کمک بیشتری بخواهم زیرا مهندسی یک پروژه انفرادی نیست بلکه یک پویایی تیمی است.

مرحله 4: تغییر در M5 برای کمک به ساده سازی فرایند یادگیری

M5 در این ترم یک ابزار فوق العاده برای من بود. در حال حاضر منابع زیادی برای کاوشگران جدید و جانبازان با تجربه ارائه می شود.

من فکر می کنم M5 می تواند با برگزاری کارگاه های آموزشی بیشتر در مورد موضوعات متنوع و اعلام بیشتر آنها ، روند آموزش را ساده کند. من به سختی کارگاه هایی را که در M5 برگزار می شد ، شنیده بودم و تنها کارگاه هایی که در مورد آنها می دانستم کارگاه های لحیم کاری بود.

کارگاه های دیگر مانند "نحوه طراحی" یا "نحوه استفاده از چاپگر سه بعدی" نیز مفید خواهد بود. شاید آنها این کارگاه ها را داشته باشند ، اما من هرگز نتوانستم در مورد آنها بشنوم.

مرحله 5: آنچه در پایان به دست آوردم

من توانستم سطل زباله خودکار بسازم

اما مهمتر از همه ، من اهمیت مدیریت زمان ، نحوه ساخت مدارها و استفاده از قطعات الکترونیکی را آموختم. من در مورد آردوینو ، امواج و سنجش ، مقاومت ، تخته نان ، وای فای ، ESP-8266 ، سرورهای وب ، تنظیم کننده های ولتاژ ، دیودها و غیره آموختم و دقیقاً آنچه را که در ذهن داشتم انجام دادم. برای درک سطح عملی در زمینه الکترونیک و مدار.

همچنین باعث ایجاد یک آتش خلاق در من شد زیرا ایجاد این پروژه ، اگرچه گاهی اوقات بسیار ناامید کننده بود ، اما انجام آن بسیار سرگرم کننده و با ارزش بود. سرانجام درک نحوه عملکرد یک قسمت یا کارکردن کد آنطور که می خواستم ارزش ساعت ها تغییر و تغییراتی را داشت که باید انجام می دادم. این به من کمک کرد بفهمم که این همان چیزی است که می خواستم انجام دهم. در ابتدای ترم ، در مورد مهندسی برق و کامپیوتر دچار تردید بودم زیرا تجربه ای در این زمینه نداشتم تا بدانم آیا آن را دوست دارم یا نه. مانند اینکه چگونه کسی نمی داند که ورزش ، بازی ویدئویی یا سرگرمی را دوست دارد مگر اینکه آن را امتحان کند.

بزرگترین موفقیت من در این زمینه این بود که می توانم با اطمینان بگویم که می خواهم مهندسی برق و کامپیوتر را ادامه دهم.

مرحله ششم: چگونه شخص دیگری می تواند راه من را دنبال کند

اگر کسی در همان وضعیتی که من در آغاز ترم داشتم قرار گرفت ، توصیه می کنم همان مراحلی را که در "برنامه های اصلی و پیشرفت" بیان کرده ام انجام دهید. این واقعاً به من کمک کرد تا به آرامی مشخص کنم که به چه کاری علاقه دارم و چه کاری می توانم انجام دهم.

به طور خاص ، در مورد این پروژه ، در زیر نحوه ساخت آن را شرح خواهم داد.

مرحله 1: به IFTTT.com بروید ، شماره تلفن خود را ثبت کرده و سپس یک برنامه کاربردی ایجاد کنید. "if" را به عنوان webhook و "that" را برای SMS انتخاب کنید. پس از ایجاد ، Maker Webhooks را در کادر جستجو جستجو کرده و بر روی Documentation کلیک کنید. اطلاعات را با نام رویداد خود پر کنید و آدرس اینترنتی را کپی کنید. این نشانی اینترنتی است که برای کد ESP-8266 در پایین استفاده می کنید.

مرحله 1: ESP-8266 را به این صورت وصل کنید:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

سپس GND را روی آردوینو به Reset روی آن متصل کنید تا غیرفعال شود.

مرحله 2: کد را در پایین وارد کرده و آن را در ESP-8266 بارگذاری کنید (ابتدا برد esp-8266 را در IDE بارگیری کنید). سپس ESP-8266 را از برق بکشید.

مرحله 3: سرویس ها را به پین 8 و پین 9 در آردوینو وصل کنید

مرحله 4: اولین سنسور HC-SR04 را به پین 10 و 13 (به ترتیب برای تریگ و اکو) وصل کنید. سپس دومی را به پین 11 و 12 وصل کنید (دوباره به ترتیب تری و اکو).

مرحله 5: LED RGB را به پایه های 4 (قرمز) ، 5 (سبز) و 6 (آبی) وصل کنید.

مرحله 6: GPIO2 را به پین 2 وصل کنید

مرحله 7: کد را در پایین وارد کنید (ECE_297_DP) و آن را در Arduino بارگذاری کنید.

مرحله 8: یک جعبه آبجو بازیافتی قدیمی و یک تکه مقوا برای درب آن پیدا کنید. چسب داغ ، بستنی ها را به سروها می چسبانید و سپس سروها را به داخل ربات در هر طرف چسب می زنید. درب را به چوب بستنی بچسبانید. دو سنسور را روی درپوش بچسبانید (داخل آن یکی است که سطل زباله را تشخیص می دهد (پین های 11 و 12) و خارج از آن یکی است که حرکت را تشخیص می دهد (پایه های 10 و 13). سپس LED را به بالای درب بچسبانید. و سیم کشی پشت جعبه را بچسبانید تا سیم کشی زشت پنهان شود.

مرحله 7: بعد از آن چه می کنم

در ادامه پروژه ، ایده هایی برای پیاده سازی زنگ صدا علاوه بر LED داشتم. از آنجا که ESP-8266 را به کار انداختم ، تصمیم گرفتم این کار را نکنم. با این حال ، اگر بخواهم جلو بروم ، جالب است که یکی اضافه کنم و مردم را آزار دهم تا سطل زباله را بیرون بیاورند.

همچنین ، من دوست دارم روی یک پروژه قطعی تر کار کنم ، زیرا این بیشتر اثبات پروژه مفهومی است. اگر بخواهم جلو بروم از یک سطل زباله واقعی یا یک ظرف پلاستیکی سنگین تر استفاده می کردم. علاوه بر این ، من دوست دارم سیم کشی کارایی بیشتری داشته باشم زیرا بسیار کثیف است.

یکی از جایگزین های ESP-8266 که من در جستجوی آن بودم ، در حالی که نگران عدم توانایی در استفاده از آن بودم ، استفاده از ماژول بلوتوث بود. دوستم شان به من اشاره کرد که او قبلاً پروژه ای را ساخته بود که در آن باید داده های پروژه خود را به تلفن خود ارسال می کرد و از ماژول بلوتوث استفاده می کرد. او گفت این کار نسبتاً آسان است. با این حال ، ماژول WiFi را قبل از انجام هرگونه کار کارآگاهی جدی در آن کار کردم. فکر می کنم جالب باشد که ببینم آن مسیر مرا به کجا می رساند.

به غیر از این ، من خیلی دوست داشتم قسمت "بسته بندی خودکار کیسه زباله" را پیاده سازی کنم ، اما هنوز از لیگ من خارج است. شاید در آینده ، این پروژه را مجدداً مرور کنم و سعی کنم آن را کارآمدتر کنم.