Ինտերակտիվ ծառ `10 քայլ

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Դոկտորական թեզի և լիցենզավորված թեզի վերաբերյալ հետաքրքիր ավանդույթն այն է, որ դրանք կախված են KTH- ի հիմնական գրադարանի ծառից ՝ մինչև հանրային պաշտպանությունը/սեմինարը: Հետևաբար, որպես մեր ֆիզիկական փոխազդեցության ձևավորման և իրականացման դասընթացի նախագիծ, մեր խումբը որոշեց հիշատակել այս սովորույթը ՝ ստեղծելով ծառի ինտերակտիվ տարբերակ:

Քայլ 1: Այն, ինչ ձեզ հարկավոր կլինի

Նյութեր:

• 1x թվային սանդղակ (4 բեռնախցիկով)
• Բամբակից և ցելյուլոզից պատրաստված մաքրող կտորներ (մենք օգտագործում էինք մեկ կտոր յուրաքանչյուր ծաղկի համար, ընդհանուր 6 հատ)
• 2x փրփուր գնդակներ
• Թել
• 4x փայտե տախտակ (յուրաքանչյուրը 22x170x1600 մմ էր)
• 6x արտաքին անկյունային համաձուլվածքներ (2 հատ 27x27x750 մմ, 2 հատ 27x27x600 մմ և 2 27x27x1350 մմ)
• 1x փայտե տախտակ (ոչ ավելի, քան 6-7 մմ հաստությամբ)
• 2x փայտյա տախտակներ (2-3 սմ հաստությամբ, 45x45 սմ)
• Լարերը
• Sոդող
• Տաք սոսինձ
• Heերմության նվազեցման խողովակներ
• Երկկողմանի սոսինձ ժապավեն
• 20x ունիվերսալ պտուտակներ (5x40 մմ)
• 20x ունիվերսալ պտուտակներ (3.0x12 մմ)
• 10x Ամրապնդման անկյուններ
• 1x Stripboard (նախատիպի տախտակ)

Էլեկտրոնիկա:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Բեռնեք բջիջների ուժեղացուցիչ
• 1x - ESP8266 Huzzah փետուրի միկրոկառավարիչ
• 1x - Adafruit RC522 RFID ընթերցող
• 2x-Մուլտիպլեքսերներ (8-բիթանոց հերթափոխի գրանցամատյաններ ՝ 3 կարգավիճակի ելքային գրանցամատյաններով)
• 16x - կարմիր լուսադիոդներ
• 16x - դիմադրիչներ
• 6x - Servos - Hitec HS -422 (ստանդարտ չափ)

Գործիքներ:

• Sոդման երկաթ
• Տաք սոսինձ ատրճանակ
• Ձեռքի սղոց
• Հաղթահարող սղոց
• Հզոր պտուտակահան
• Wood Rasp
• Jigsaw Wood Cutting Tool

Քայլ 2. Միացրեք թվային մարմնի քաշի լոգարանի սանդղակը

Այս առաջին քայլի համար մենք օգտագործեցինք 4 բեռնախցիկ ՝ թվային լոգարանի թվային սանդղակից և HX711 բեռնախցիկի ուժեղացուցիչից: Կապերը պիտակավորված են գույներով ՝ RED, BLK, WHT, GRN և YLW, որոնք համապատասխանում են յուրաքանչյուր բեռնախցիկի գունային կոդավորմանը: Նրանք կցվել են ցորենի քարե կամրջի ձևավորման մեջ (տես նկարները): Մենք կիրառում ենք գրգռում Load Cell 1 և Load Cell 4 կարմիր գույնի վրա և կարդում ենք Load Cell 2 և Load Cell 3 կարմիր ազդանշանները (տես հղումը):

Քայլ 3: Կարգավորեք RFID ընթերցողը

Սկաները հավաքելու համար մենք օգտագործեցինք երկու սարքավորում; ESP8266 Huzzah փետուրի միկրոկառավարիչը և Adafruit RC522 RFID ընթերցողը:

ESP8266- ը և RC522- ը նրանց միջև ունեին 5 կապ (տես նկար 1):

Սկաների նպատակն էր սկանավորել KTH քարտերը ՝ 13.6 ՄՀց, և քարտի եզակի ID- ն կամ իդեալական դեպքում ուսանողի ID- ն ուղարկել Google Firebase տվյալների բազա: Այս ամենն արվել է նախապես կառուցված Arduino փաթեթների միջոցով, MFRC522 ՝ RC522- ի համար, ESP8266 ՝ wifi- ի և Arduino Firebase ՝ հրշեջ բազայի հաղորդակցության համար: Տեղեկատվությունը տվյալների բազա ուղարկվելուց հետո ծառ պարունակող վեբ էջը թարմացվել է D3.js անիմացիայի միջոցով `վիրտուալ ծառի վրա ծաղկող ծաղիկը նմանակելու համար:

Կարգավորման վերջին մասը պետք է ուղարկեր տեղեկատվություն, որ քարտը սկանավորվել է Arduino Uno միկրոկառավարիչին: ESP8266- ը և Arduino Uno- ն նրանց միջև ունեին 1 կապ (տես նկար 1):

Pin 16 -ը հատուկ օգտագործվել է, քանի որ այն ունի LOW- ի կանխադրված արժեք, մինչդեռ մյուս կապումներն ունեին HIGH- ի կանխադրված արժեքներ: Երբ քարտը սկանավորվում է, մենք ուղարկում ենք մեկ բարձր զարկերակ Arduino Uno- ին, որն այնուհետև կատարում է մնացած ծածկագիրը:

Քայլ 4: LED ճանապարհի տեղադրում

Ավելի իմաստալից փոխազդեցություն ունենալու, ինչպես նաև որոշակի օգտվողների գործողությունների տեսանելի արձագանքի համար մենք որոշեցինք կազմակերպել LED- ների ճանապարհ, որոնք լուսավորվում են դեպի նշանակված ճյուղ: Հետևաբար, օգտագործողը առաջնորդվում է այնտեղ, որտեղ նա պետք է հատուկ կախի թեզը:

Դրա համար մենք օգտագործեցինք երկու մուլտիպլեքսեր `8-բիթանոց հերթափոխի գրանցամատյաններ` 3 կարգավիճակի ելքային գրանցամատյաններով և 16 կարմիր լուսարձակներ: Մուլտիպլեքսերը միաժամանակ ապահովում է 8 ելքի հսկողություն, մինչդեռ մեր միկրոկառավարիչի վրա վերցնում է ընդամենը 3 կապ: Կապերը հաստատվել են «սինխրոն սերիական հաղորդակցության» միջոցով (տես հղումը):

Քայլ 5: Կազմեք ծաղիկները

Այս քայլի համար մենք օգտագործեցինք թեթև և ճկվող նյութ ՝ մաքրող կտորներ: Այս նյութից կտրվել են ծաղկաթերթի կտորներ: Հետևաբար, այս թերթիկները միացված են կենտրոնական կառույցին ՝ պատրաստված փրփուր գնդակից: Յուրաքանչյուր ծաղկաթերթ ամրացված է թելով, այնպես, որ երբ այն ձգվում է, թեքվում է:

Քայլ 6: Կառուցեք ծառը

Մեր հիմնական նյութը փայտն է: Theառը բաղկացած է չորս առանձին փայտե տախտակներից, որոնք պտուտակված են քառակուսի վիճակում (5 պտուտակ `2 տախտակ միացնելու համար): Theյուղերը պատրաստված են փայտից `անկյունային ձուլման դրսից: Squareառի միջքաղաքում կտրված են քառակուսի անցքեր `ճյուղերը տեղադրելու համար: Յուրաքանչյուր ճյուղ ունի կամ մեկ LED ծայրամասում (ներքևի և վերևի ճյուղ) կամ երկու LED (միջին մասնաճյուղ): Յուրաքանչյուր LED ամրացված է սոսինձով:

LED- ները պատշաճ տեղադրվելուց հետո մենք յուրաքանչյուր ճյուղի վրա ամրացրել ենք մեկական ծաղիկ: Յուրաքանչյուր ծաղիկ ունի սերվո, որը վերահսկում է ծաղկումը (տես նկարները): Սանդղակը, LED- ները և սերվոն միացված են Arduino- ին ՝ 4 -րդ քայլի ընթացքում պատրաստված նախատիպերի տախտակի միջոցով: Յուրաքանչյուր ճյուղ ամրացվում է ձախ և աջ կողմի բեռնախցիկին `ամրացման անկյունների և 3.0x12 մմ ունիվերսալ պտուտակների միջոցով:

Ավելի հաստ փայտե տախտակներից մեկը կօգտագործվի որպես հիմք ծառի համար, իսկ մյուսը կկտրվի ուղղանկյուն եռանկյունաձև ձևերով, որոնք սկզբում պտուտակված կլինեն ծառի բունին, այնուհետև ամրացվեն հիմքի փայտե տախտակին:

Հիմքի փայտե տախտակի համար պատրաստեք սանդղակի լարերի քառակուսի անցք, այնուհետև սանդղակը ամրացրեք փայտյա տախտակին երկկողմանի սոսինձ ժապավենով:

Arduino Uno- ն տեղադրված էր բեռնախցիկի հիմքում, ինչպես նաև նախատիպային տախտակ `համապատասխան բոլոր միացումներով:

Մինչև ծառը փակելը, դրա հիմքում գտնվող վերջին փայտե տախտակի վրա քառակուսի անցք կատարեք, որպեսզի համակարգիչը միացնեք Arduino- ին և ESP8266 Huzzah Feather միկրոկոնտրոլերին:

Քայլ 7: Deարդարեք ծառը

Մեր նախատիպի տեսքը բարելավելու համար մենք ավելացրեցինք որոշ տերևներ, որոնք կտրված են լազերային կտրվածքով, ինչպես նաև բու (գիտելիքը խորհրդանշելու համար):

Քայլ 8: Կոդ

Այստեղ դուք ունեք տարբեր կոդեր, որոնց միջոցով կարող եք ստուգել, թե ինչպես է աշխատում յուրաքանչյուր բաղադրիչ (calibration_test.ino սանդղակի համար, scanner.ino RFID Reader- ի համար և servo_test.ino ծառայությունների համար), այնուհետև ամեն ինչ ամբողջությամբ (light_test.ino որպես նախնական թեստ և main.ino ՝ որպես վերջնական տարբերակ):

Դուք նաև պետք է տեղադրեք HX711 գրադարանը, որպեսզի կարողանաք աշխատել մասշտաբի հետ (հղում գրադարանին):

Քայլ 9: Ստեղծեք վեբ ծրագիր

Որպես լրացուցիչ փոխազդեցություն, մենք ավելացրեցինք թվային հետադարձ կապ վեբ հավելվածի միջոցով: Հավելվածը ստանում է սկանավորված ID- ն և կախված թեզի արդյունքում վիրտուալ ծառի ծաղիկը նույնպես ծաղկում է:

Քայլ 10: Վայելեք փորձը

Ի վերջո, մենք ուրախ էինք, որ մեզ հաջողվեց այնպես անել, որ բոլոր բաղադրիչները աշխատեն միասին: Գործընթացը եղել է և՛ հուզիչ, և՛ սթրեսային, բայց չնայած բոլոր մարտահրավերներին, մենք գոհ ենք արդյունքից և փորձը եղել է հետաքրքիր և ամենակարևորը `կրթական: