Rüzgar Tabanlı Ortam Ekranı Yapın: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Bu, Rochester Institute of Technology'de HCIN 720: Prototipleme Giyilebilir ve Nesnelerin İnterneti Cihazları için Trinh Le ve Matt Arlauckas tarafından tasarlanmış ve inşa edilmiş bir sınıf projesidir.

Bu projenin amacı, RFID belirteçleriyle ilişkili konumlarda rüzgarın yönünü ve hızını soyut olarak görselleştirmektir. Bu iki boyut, tekne pilotluğu yapan, insansız hava aracı, uçurtma, model roket vb. uçuran herkes için faydalı olacaktır.

Ekran, kumaş şeritlerini masanın üzerinde dalgalandırmak ve 'dans etmek' için yukarı doğru üfleyen bir fandan oluşacaktı. Şeritlerin canlılığı, rüzgar hızının büyüklüğünü gösterecektir. Rüzgar yönü, tabandaki bir step motora bağlı ve tam 360° dönebilen bir gösterge ile temsil edilecektir.

Adım 1: Malzemeler ve Araçlar

Konut

• Lazer kesime uygun 1/8” Akrilik (PMMA) Levhalar
• 1/8” Akrilik Çubuklar (derzleri doldurmak için)
• Saçaklı şeyler

Elektronik parçalar

• Parçacık Fotonu (https://store.particle.io/collections/photon)
• 2,1 mm DC varil jakı (https://www.adafruit.com/product/373)
• 2,1 mm fişli 12VDC 600mA Güç kaynağı (https://www.adafruit.com/product/798)
• DC-DC Güç Dönüştürücü (https://www.digikey.com/product-detail/en/murata-power-solutions-inc/OKI-78SR-12-1.0-W36-C/811-3293-ND/6817698) VEYA 7805 Voltaj Regülatörü devresi (https://www.instructables.com/howto/7805/)
• MFRC522 RFID Okuyucu Kartı (https://www.amazon.com/dp/B00VFE2DO6/ref=cm_sw_su_dp)
• L293D Çift H-Köprü Motor Sürücüsü (https://www.adafruit.com/product/807)
• 12V Step Motor (https://www.adafruit.com/product/918)
• 120mm 12VDC Fan (https://www.amazon.com/Kingwin-CF-012LB-Efficient-Excellent-Ventilation/dp/B002YFP8BK)
• S9013 NPN Transistör (veya benzeri)
• 2 - 220 Ohm direnç
• 1N4001 Diyot
• 5 mm Mavi LED
• Mifare Classic 1K RFID etiket etiketleri (https://www.amazon.com/YARONGTECH-MIFARE-Classic-Material-adhesive/)

kablolama

• Adafruit Perma-Proto Yarım Pansiyon (https://www.adafruit.com/product/1609)
• 22 AWG tel, tek parça ve çok telli
• 20 AWG, iki iletkenli tel (güç için)
• Erkek başlık bağlantı şeridi (fan ve motor bağlantıları için)
• 2 - 12 pin dişi istiflenebilir başlık şeritleri (Foton için)
• 1 - 1x3 0.1” aralıklı dişi başlık şeridi (fan transistörü için)
• 1 - 1x8 0.1” adım başlığı konnektörü ve krimp soket kontakları (RFID okuyucu)
• 1 - 1x2 0.1” adım başlığı konnektörü ve krimp soket kontakları (fan)
• 4 - 1x1 0.1” adım başlığı konnektörü ve krimp soket kontakları (step motor)
• 1 - 16 pinli DIP soketi (H köprüsü için)
• Küçük naylon kravat sargıları (isteğe bağlı)
• Isıyla daralan makaron (isteğe bağlı)

Donanım

• 2 - M3x6mm vidalar (step motor montajı için)
• 4 - M3x35mm vidalar (fan montajı için)
• 8 - M3 düz pullar
• 4 - M3 fındık

Aletler

• Lazer kesici
• 3 boyutlu yazıcı
• Lehimleme araçları
• Akrilik yapıştırıcı (https://www.amazon.com/Acrylic-Plastic-Cement-Applicator-Bottle/)
• Düz oluklu mukavva levhalar (montaj aparatı için)

2. Adım: Temsil Edilecek Veriler

Rüzgar Ekranı, RFID etiketli bir belirteçle ilişkili bir konumdan rüzgar yönü ve hızının bir temsilini gösterecektir. Bu veriler WeatherUnderground API'sinden toplanacaktır. Bu API'yi kullanmak için https://www.wunderground.com/weather/api adresinde bir hesap oluşturun ve ihtiyaçlarınıza en uygun plan seçeneğini seçin.

Adım 3: Ekran Yapısı

Lazer Kesim

Kullanacağınız lazer kesicinin kullanım kılavuzunu izleyerek, Adobe Illustrator dosyalarını (aşağıda) kesim için hazırlayın. Kullanmakta olduğunuz lazer kesicinin boyutuna uyması için dosyalardaki nesneleri yeniden düzenlemeniz gerekebilir.

Plakaları 1/8 akrilik (PMMA) plastik levhalardan lazerle kesin.

Montaj Jig

116,6°'lik normal beşgen dış açısını korumak için, plakaların montajına yardımcı olacak hızlı bir mastar (assembly_jig.ai) tasarladık.

1. Assembly_jig.ai dosyasını açın ve oluklu mukavvadan birkaç parça kesin.
2. Yığının kare kaldığından emin olarak bunları bir yığın halinde yapıştırın.

Açı Dolgu Çubukları

Açıları birbirine dik olmadığından, boşluğu doldurmak için 1/8 akrilik çubuklar kullanıyoruz ve yapıştırma için daha fazla yüzey alanı sağlıyoruz. Her plaka arasına önceden kesilmiş çubuk uzunlukları yerleştirilecek, biraz boşluk bırakılacak köşelerin bir araya geldiği yer için her iki uçta.

Tabanın Montajı

Büyük fan deliği olan taban parçasıyla başlayın ve beş kenarın her birine akrilik çubuk yapıştırın.

Bu fan parçasını montaj mastarının bir eğimine yerleştirin ve diğer eğimli tarafa bir taban yan parçası yerleştirin.

Yapıştırıcıyı derz üzerine dikkatlice uygulayın ve sertleşmesini bekleyin.

İki plakanın birleştiği yere bir parça dolgu çubuğu taktığınızdan emin olarak, taban parçasının diğer tarafları etrafında çalışmaya devam edin.

DeckGlue'nin montajı, iki kademeli motor montaj diskini arka arkaya, delikleri hizaladığınızdan emin olun. Yerleştirildiğinde, M3 vidaları için iki küçük deliğe diş açmak için dikkatlice bir musluk kullanın. Şimdi bunu güverte plakasının ortasına yapıştırın, yine merkez deliği hizaladığınızdan emin olun.

Adım motorunu iki M3x6mm vidayı kullanarak takın.

Üst Montaj

Üst kısım, alt kısımla aynı şekilde, ancak sadece dört plaka ile monte edilmiştir. Beşinci bir levhanın 'bulunabileceği' bir boşluk bırakacaksınız. Akrilik çubuğu üst plakaları yapıştırarak kullanmayı unutmayın.

Adım 4: Elektronik

Bu proje, bir breadboard ve atlama telleri kullanılarak hızlı bir şekilde monte edilebilir. Sadece yukarıdaki diyagramı takip edin.

Daha kararlı bir yapı için, o zaman bu çılgın lehimleme becerilerini ortadan kaldırmanın zamanı geldi.

Çılgın lehimleme becerileriniz var, değil mi? Değilse, bunu düzeltmenize yardımcı olacak birkaç bağlantı…

• Talimatlar: Nasıl Lehimlenir
• Adafruit Mükemmel Lehimleme Rehberi

Adafruit Perma-proto yarım tahtayı kullanarak, bileşenleri yukarıdaki Fritzing şemasında gösterildiği gibi yerleştirin. Tümleşik devreler ve transistör için soketlerin kullanılması, herhangi bir Magic Smoke (https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_smoke) bırakmanız durumunda hızlı ve kolay değiştirme sağlar.

Dışarıdaki bileşenleri (step motor ve fan) bağlamaya yardımcı olmak ve bunları kolayca değiştirilebilir hale getirmek için karta lehim başlık pimleri/soketleri (yukarıdaki 'Magic Smoke' bölümüne bakın). Lehim gücü ve topraklama kablosu önce yerinde, onları mümkün olduğunca kısa ve doğrudan tutmaya çalışın. DC güç jakını 20AWG iki iletkenli telin uzunluğunun bir ucuna ve diğer ucunu üst güç raylarına lehimleyin (kart, Foton başlıkları sola doğru yönlendirilir).

Devre bağlantılarını yapmak için lehim telleri. Bazı durumlarda, kabloları kartın altından çalıştırmak daha kolaydır. RFID okuyucu için, Photon'un istiflenebilir başlıkları, Photon altında yapılacak bağlantılar için geniş bir alana izin verir. RFID okuyucunun başlığına takmak için RFID kablolarını 1x8 başlık konektörü ile sonlandırın.

Adım 5: Elektronikleri Kurun

Taban yapıştırıldıktan sonra, dört adet M3x35 vida, rondela ve somun kullanarak fanı tabana takın.

Ana kartı, köpük destekli montaj bandını kullanarak arka plakanın (DC namlu jakı için dikdörtgen kesimli plaka) iç kısmına takın.

DC namlu jakını dikdörtgen deliğe yerleştirin ve akrilik yapıştırıcıyı kullanarak yerine yapıştırın.

RFID okuyucu kartını konektöre takın ve köpük destekli montaj bandını kullanarak uygun bir yere monte edin. Kartın arkası ekranın dışına bakıyorsa sorun değil, anten yine de RFID sinyalini alacaktır. Mavi LED'i yakın bir yere sabitleyin.

Fanı ve step motoru ana karta takın.

Adım 6: Programlama

Particle Photon'da yeni misiniz?

Bu proje, rüzgar verilerini toplamak için Parçacık Web kancalarını kullanacak. Kısaca süreç şöyle.

1. Cihaz, bir jetonun taranmasını bekler.
2. Bir belirteç tarandığında, benzersiz belirteç kimliği saklanır.
3. Cihaz daha sonra bu belirteç kimliğini Particle.io'ya yayınlar.
4. Bu verileri aldıktan sonra Particle.io, verileri webhook entegrasyonu yoluyla API sayfamıza gönderir.
5. API sayfası, belirteç kimliğini alır ve Konumlar dizisinden onunla ilişkili şehri ve eyaleti arar.
6. API sayfası daha sonra konum bilgilerini kullanarak WeatherUnderground'a (WU) AP çağrısını yapar.
7. WU API, API sayfasına o konum için tam mevcut hava koşullarının bir JSON nesnesini döndürür.
8. API sayfası bu bilgiyi ayrıştırır, rüzgar yönünü ve rüzgar hızını çıkarır ve dönüştürür ve bunları cihaza bir JSON nesnesi olarak döndürür.
9. Cihaz, step motoru ve fanı kontrol etmek için kullanılacak rüzgar yönünü ve hızını saklayarak JSON nesnesini ayrıştırır.

bellenim

'wind_display' adlı yeni bir Photon projesi oluşturun ve ana dosyanın üzerine wind_display.ino kodunu yazın (aşağıda).

Ardından, projenizde aşağıdaki kitaplıkları bulun ve kurun:

• MFRC522 - Parçacık Cihazları için v0.1.4 RFID kitaplığı
• SparkJSON - v0.0.2 JSON kitaplığı @bblanchon'dan taşındı
• Step - v1.1.3 Arduino için Step Motor kütüphanesi

Projeyi derleyin ve Photon'unuza indirin.

API Sayfası

API sayfasını kullanmak için onu PHP özellikli bir web sunucusuna yüklemeniz gerekir. Birçok ücretsiz PHP web barındırma seçeneği mevcuttur.

getWindData.txt dosyasını indirin ve dosya uzantısını.php olarak değiştirin. Tercih ettiğiniz düzenleyicide açın ve aşağıdaki değişiklikleri yapın:

Foton Çekirdeği Kimliğinizi ekleyin:

// Bu API'yi kullanmasına izin vermek istediğiniz Fotonlar için core_id'yi ekleyin$allowedCores = array('Çekirdek Kimliğiniz buraya gelir');

WeatherUnderground API Anahtarınızı ekleyin:

// WeatherUnderground API Anahtarı$wu_apikey = "WU API Anahtarınız";

Şu anda belirteçleri/konumları ayarlama konusunda endişelenmeyin. Her şey ayarlandıktan sonra bununla ilgileneceğiz.

Dosyayı kaydedin ve web sunucusuna yükleyin. API sayfası için canlı URL'yi kaydedin.

Parçacık Web kancası

Parçacık Konsolunuza giriş yapın ve sol taraftaki Entegrasyonlar simgesine tıklayın.

1. 'Yeni Entegrasyon'u tıklayın, ardından 'Web kancası'nı seçin.
2. Olay Adını 'wind_display' olarak ayarlayın.
3. URL'yi API Sayfasının canlı URL'sine ayarlayın.
4. "Web kancası oluştur"u tıklayın.

RFID Token Kimliklerini alın ve API sayfasını değiştirin

Photon, USB aracılığıyla bilgisayarınıza takılı ve harici güç kaynağından çıkarılmış durumdayken, bir terminal penceresi açın ve Particle Serial Monitor'ü çalıştırın.

1. Bir RFID etiketi tarayın ve seri monitörde görüntülenen 8 karakterlik belirteç kimliğini yazın.
2. Kullanmak istediğiniz ek etiketler için tekrarlayın.

Şimdi getWindData.php'ye geri dönün ve Locations dizisi bölümünü bulun:

// Locations Array// "TokenID n"yi taranan jeton kimliğiyle değiştirin // "Cityn"i jeton kimliğiyle ilişkili şehirle değiştirin // "Sn"yi şehirle ilişkili iki karakterli durumla değiştirin $locations = array("TokenID 1" => array("şehir" => "Şehir1", "durum" => "S1"), "TokenID 2" => dizi("şehir" => "Şehir2", "durum" => "S2"), "TokenID 3" => dizi("şehir" => "Şehir3", "durum" => "S3"));

Her jeton kimliğini etiketlerinizin jeton kimlikleriyle değiştirin ve her birini rüzgar bilgilerini almak istediğiniz bir şehir ve eyaletle ilişkilendirin.

Dosyayı kaydedin ve web sunucunuza yükleyin.

Adım 7: Kullanın

1. Dilediğiniz yerde sergileyin.
2. Rüzgar gülü kuzeyi gösterecek şekilde ayarlayın.
3. Güç kaynağını prize takın.
4. RFID okuyucunun yanına bir jeton yerleştirin ve mavi LED'in yanıp sönmesini bekleyin.

8. Adım: Daha Fazla Fikir

İşte projeyi genişletmek için bazı fikirler!