Nutteloze doos: 3 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Project: Nutteloze Doos

Datum: maart 2020 – april 2020

Ik heb besloten om dit project te doen om twee redenen, één om een halt toe te roepen aan een veel complexer project waar ik momenteel aan werk, en ten tweede als iets om te doen tijdens de volledige lockdown die we hier in Nieuw-Zeeland hebben. Het was een geluk dat ik over voldoende componenten beschikte om dit project te voltooien, aangezien de aankoop van verdere componenten op dit moment niet mogelijk is vanwege de beperkingen die de overheid heeft opgelegd aan de aankoop van "niet-essentiële" items.

Wat is een "nutteloze doos", simpel gezegd, het is een doos met een schakelaar die normaal uit staat, maar als je hem inschakelt, wordt het systeem binnenin weer uitgeschakeld. Dit herhaalt zich elke keer dat je de schakelaar aanzet met in het geval van deze box acht verschillende formaten van het openen en sluiten van het deksel, de vinger uitstrekken en terugtrekken, en tenslotte de beweging van de ogen en welke kleur de ogen laten zien.

Er kan een versie van dit systeem worden ontwikkeld die veel eenvoudiger is dan hierboven. De ogen en hun bewegingsservo, en de servo voor het optillen van het deksel kunnen beide worden verwijderd. Het deksel gaat dan eenvoudig omhoog doordat de vingerservo de vinger uitsteekt, die op zijn beurt het deksel optilt.

Benodigdheden

1. Arduino Uno R3

2. 10K weerstand

3. 330 Ohm weerstand

4. Tweepolige schakelaar

5. Gele LED

6. 3 x servomotoren

7. 2 x RGB Neopixel-LED's

8. 18650 batterijhouder

9. 2x18650 4200mAh, 3.7V

10. LM2596 Step-Down DC-DC voedingsmodule

11. Aan/uit-schakelaar, enkelpolig

12. Diverse Depont-kabels, bevestigingen en printplaat

13. Geschikt hout voor kist:

Stap 1: Het bouwen

De kist is gemaakt van elk geschikt hout, met een eenvoudige hardboardbasis en vier rubberen voetjes. De afmetingen van de doos kunnen weer van bijna elke grootte zijn, mits de vinger de schakelaar kan bereiken. De afmetingen van de doos van dit project zijn 120 mm breed, 245 mm diep en 90 mm hoog. Ik heb een aan / uit-schakelaar, aan / uit-LED en een klein gaatje aan één kant toegevoegd. Het gat biedt toegang tot de Arduino Uno USB-poort voor het laden van software, dit vond ik gemaakt om de parameters van de servobeweging veel gemakkelijker in te stellen en te corrigeren, omdat anders de buitenste behuizing zou moeten worden verwijderd.

Ik heb een Fritzing-diagram van het gebruikte circuit bijgevoegd. Ik gebruikte een Arduino Uno simpelweg omdat ik er een beschikbaar had, een WEMOS D1 Mini of Arduino Nano kon ook worden gebruikt omdat het systeem slechts 6 ingangen nodig had. Ik heb ook besloten om dit systeem op een 18650-batterij te maken in plaats van een 12V-voedingsadapter te gebruiken, omdat dit de doos draagbaarder en veiliger in gebruik maakt. De 18650-batterijen zitten in een batterijpakket met twee batterijen en hebben elk een spanning van 3,7 V en een capaciteit van 4200 mAh. Om bij de batterijen te komen om ze op te laden, moet de basisplaat worden verwijderd en moet de arm voor het optillen van het deksel worden losgekoppeld.

De drie gebruikte servo's waren gewoon degene die ik beschikbaar had; elke standaard servo kan worden gebruikt. De meeste servo's zijn bedraad met drie depont-connectoren en zijn gekleurd, bruin voor GND, rood voor stroom, alles tussen 4V en 7.8V, en tenslotte geel voor de signaallijn. Ik gebruikte twee TowerPro MG995 servo's voor het deksel en de vinger en een CFsunbird SG90 voor de ogen. De SG90 werd alleen gebruikt omdat ik beperkt was in de hoeveelheid ruimte, ik beschikbaar had en anders een derde MG995 zou hebben gebruikt.

De aan/uit-schakelaar van de Box heeft een eenvoudig debounce-circuit dat een 10K-weerstand bevat die aan GND is bevestigd en op hetzelfde punt op de schakelaar is een enkele draad bevestigd aan pin 12 van de Arduinio Uno. De andere kant van de schakelaar is bevestigd aan de Arduino on-board 5V-pin. Ik besloot de Step-Down-voedingsmodule te gebruiken omdat de spanning die ik kreeg van de twee 18650-batterijen ongeveer 8,5 V was, wat te hoog was voor de servo's, 7,8 V was de maximale spanning die werd aanbevolen door de TowerPro-gegevensblad. De Step-Down-voedingsmodule verlaagt de spanning naar 6V die wordt gebruikt door de servo's en wordt ook gebruikt om de Arduinio Uno van stroom te voorzien via de GND- en VIN-pinnen. Een eenvoudige weerstand van 330 Ohm in serie met een gele LED wordt gebruikt om aan te geven of de box actief is en is aangesloten op de GND en 6V voedingsrail. Een enkelpolige schakelaar wordt aan de buitenkant van de doos gebruikt om de twee 18650-batterijen in of uit te schakelen.

De ogen maken gebruik van twee 8 mm Neopixel RGB-LED's, elk aangesloten op een 5V ingebouwde Arduino-voeding en GND-pinnen op de Arduino Uno. Ze zijn in serie bedraad en een enkele signaaldraad is bevestigd aan pin 11 op de Arduino Uno. De RBG LED's hebben een platte zijde die de volgorde van connectoren bepaalt, zie bijgevoegde foto voor pinouts. Deze LED's zouden afzonderlijk kunnen worden aangesloten, zodat de Arduino Uno elk oog via een aparte signaaldraad kan aansturen. Zoals bij alle projecten werd het circuit op een breadboard gelegd en getest voordat het op het basisbord werd geïnstalleerd. Het wordt aanbevolen dat alle depont-connectoren lichtjes op hun pinnen op de Arduino worden gelijmd, omdat ze de neiging hebben om na verloop van tijd los te laten.

Stap 2: De software

Ik moet op dit punt mijn dank betuigen aan "labomat" en de Useless-Box-voorbeeld Arduino-code op de GitHub-site voor de basis van de software die op dit systeem draait. Als onderdeel van de projectontwikkeling heb ik de code aangepast en toegevoegd aan met name de servobeweging en de kleur van de ogen. Bovendien was het noodzakelijk om alle servobewegingsparameters aan te passen om rekening te houden met de verschillen in hun beweging en initiële positie.

U hebt de nieuwste versie van Arduino IDE 1.8.12 en bibliotheekbestanden nodig: Adafruit NeoPixel.h en Servo.h. Ik heb het testprogramma voor de ogen en het hoofdprogramma voor de box-operatie bijgevoegd.

Stap 3: Tot slot

Ik vond dit project een prettige afleiding van het hoofdproject waar ik aan werk. Hoewel de versie die ik hier heb gebouwd en getoond eenvoudig is, heb ik veel verschillende versies van dezelfde doos op internet en YouTube gezien en bewonderd, die allemaal gebruik maken van interessante variaties op het basisthema van een schakelaar en een apparaat om over te schakelen het uit.