Covid -sikkerhedshjelm del 1: en introduktion til Tinkercad -kredsløb !: 20 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Tinkercad -projekter »

Hej ven!

I denne serie i to dele lærer vi, hvordan du bruger Tinkercads kredsløb - et sjovt, kraftfuldt og lærerigt værktøj til at lære om, hvordan kredsløb fungerer! En af de bedste måder at lære på er at gøre. Så vi designer først vores helt eget projekt: kredsløbet til en Covid -sikkerhedshjelm!

Vores mål er at skabe en hjelm, der vil advare dig, når en person nærmer sig. På den måde kan du forblive sikker fra Covid ved at flytte væk for at holde afstanden mellem dig og den person.

Ved afslutningen af dette projekt har du en grundlæggende forståelse for, hvordan du designer kredsløb og programmer ved hjælp af Tinkercad. Selvom det kan lyde svært, skal du ikke bekymre dig! Jeg vil være her for at guide dig gennem hele processen - bare lær og nyd!

Tilbehør:

Alt du behøver er en Tinkercad -konto! Har du ikke en? Tilmeld dig gratis på www.tinkercad.com

Trin 1: Åbn Tinkercad

Log ind på Tinkercad (eller registrer dig, hvis du ikke har endnu).

Efter at have logget ind på instrumentbrættet, skal du gå til venstre sidebjælke og vælge "Kredsløb".

Bagefter skal du vælge "Opret nyt kredsløb" (omringet i orange). Her har vi friheden til at være kreative og designe, hvilke kredsløb vi ønsker. Du kan også nøjagtigt simulere dine kredsløb for at se, hvordan de ville fungere i den virkelige verden, før du rent faktisk bygger et i det virkelige liv!

Nu er vi klar til at begynde!

Trin 2: Titel dit projekt

Når du har trykket på "Opret nyt kredsløb", bliver du mødt med dette tomme arbejdsområde.

Første ting først - alle vores projekter gemmes på vores dashboard (fra det foregående trin), så det er vigtigt, at vi navngiver vores projekter, så vi kan huske og finde dem senere!

Hvis du ser øverst til venstre, genereres der en sjov tilfældig titel til dig. Du kan klikke på den for at erstatte den titel med din egen. Her betegnede jeg den "Covid -sikkerhedshjelm".

Trin 3: Tilføjelse af vores Micro: bit

Vi starter vores projekt med at tilføje en micro: bit.

En micro: bit er en lille computer, som du kan lære at programmere på. Det har masser af fede funktioner som LED -lys, et kompas og knapper, der kan tilpasses!

Denne micro: bit er, hvad der vil behandle al information fra vores sensorer (som vi tilføjer senere). Micro: bit vil også give os disse oplysninger på en let måde, som vi kan forstå.

For at tilføje dette til vores arbejdsområde bruger vi sidebjælken til højre. Her finder du en hel masse komponenter, som du kan bruge. Lad os ignorere alt andet for nu, og søge efter "mikrobit".

Vælg micro: bit, og bring det til arbejdsområdet.

Trin 4: Tilføjelse af vores sensor

Nu hvor vi har vores micro: bit, lad os tilføje en sensor. Vi tilføjer noget, der kaldes en PIR -sensor, som er forkortelse for Passiv infrarød sensor.

Et PIR kan registrere infrarød stråling - eller varme. Fordi mennesker afgiver varme, men genstande som vægge, vandflasker og blade ikke gør det, kan denne sensor bruges til at registrere, når mennesker er i nærheden.

Normalt kan den "se" op til 5 m væk, hvilket er godt, fordi dette vil give os mulighed for at få en tidlig advarsel, når folk nærmer sig, så vi kan reagere, før de når retningslinjerne for social distancering på 2 m (6 ft).

Trin 5: Forståelse af komponenterne

Nu hvor vi har vores to dele, hvordan kan vi forbinde dem sammen for at tillade mikro: bit at kommunikere med PIR -sensoren?

Det er ret simpelt på Tinkercad. Du kan se, at der er 3 ben i bunden af PIR -sensoren.

1. Når du holder musen over dem, vil du se, at den første pin er "Signal" -nålen, hvilket betyder, at dette vil give et signal, når den registrerer en person.
2. Den anden pin er "Power", hvor vi tilslutter en strømkilde for at tænde PIR -sensoren.
3. Den tredje pin er "Ground", hvor al "brugt" elektricitet forlader PIR -sensoren.

Du vil måske bemærke, at der også er 5 punkter i bunden af mikro: bit, hvor ledninger kan tilsluttes. Hold musen over dem.

1. De første 3 punkter er mærket P0, P1 og P2. Disse punkter kan tilpasses, og de kan enten optage signaler (input) eller smide signaler (output) ud. Der er mange forskellige måder, vi kan bruge disse punkter, fordi de er meget tilpasselige! Mere om det senere…
2. 3V -punktet er en 3 volt elektricitetskilde. Kan du huske, at vores PIR -sensor har brug for en strømkilde? Nå, vi kan få den elektricitet fra micro: bits 3V -punkt!
3. GND -punktet er en forkortelse for "jord", hvor elektriciteten kan "gå ud" efter at have udført sit job. PIR -sensorens jordstift kan tilsluttes her.

Trin 6: Tilslutning af komponenterne

For at forbinde stifterne skal du først klikke på en nål med markøren. Klik derefter på en anden pin (hvor du vil slutte den første pin til). Du vil se, at der blev dannet en ledning! Du kan klikke på ledningen for at ændre dens farve, hvis du vil. Eller du kan slette det og prøve igen, hvis det ser rodet ud. Prøv at lægge ledningerne rent, så du kan spore, hvor hver ledning er senere!

Når du har tilsluttet dine ledninger, skal du kontrollere, om det matcher det, jeg har. Hvis ja, fantastisk! Hvis ikke, skal du ikke bekymre dig! Slet ledningerne, og prøv igen.

Du kan sikkert forestille dig, hvad der foregår nu. Det er en simpel sløjfe:

1. Elektricitet forlader mikro: bit →
2. → går ind i PIR -sensoren gennem dens "Power" -stift →
3. → virker noget i PIR -sensoren →
4. → forlader PIR -sensoren gennem sin "Ground" pin eller "Signal" pin →
5. → går til micro: bitens "Ground" pin eller "P0" pin

Trin 7: Simulering af vores kredsløb (del 1)

Når vi opretter kredsløb på Tinkercad, kan vi også simulere dem.

På denne måde kan vi eksperimentere for at se, hvordan vores kredsløbs komponenter kan reagere i den virkelige verden, hvilket kan hjælpe dig med at planlægge og designe kredsløb uden at skulle "prøve-og-fejl" og bruge tid og penge på noget, der muligvis ikke virker!

For at simulere vores kredsløb skal du trykke på knappen "Start Simulation", der findes øverst til højre …

Trin 8: Simulering af vores kredsløb (del 2)

Når simuleringen kører, kan vi interagere med vores kredsløb.

Klik på PIR -sensoren. Der vises en bold. Forestil dig, at denne bold er et menneske. Du kan klikke og flytte det menneske rundt.

Du vil muligvis bemærke, at når du flytter bolden inde i den røde zone nær PIR -sensoren, lyser sensoren. Hvis dette er sandt, har du tilsluttet alt korrekt! Når du flytter bolden ud af PIR's detekteringszone, stopper sensoren med at lyse. Leg med det!

Du bemærker måske også, at når bolden er inden for detektionszonen, men den er stationær, bliver PIR ikke aktiveret. Dette er ikke et problem, fordi mennesker bevæger sig meget, så sensoren vil stort set altid registrere mennesker, der er i nærheden af dit rum.

Hvad med micro: bit? Vi har allerede tilsluttet signalkablet, så hvorfor sker der ikke noget ?!

Bare rolig, dette forventes!

Selvom vi tilsluttede signalkablet, ved micro: bit -computeren ikke, hvad de skal gøre med de oplysninger, som PIR -sensoren giver den. Vi fortæller det, hvad vi skal gøre ved at programmere det i det næste trin.

Trin 9: Grundlæggende om kodeblokering

Afslut simuleringen, og klik derefter på "Code" (ud for "Start Simulation"). Dette åbner en ny, større sidepanel til højre.

Udover at designe og simulere kredsløb, kan vi også programmere på Tinkercad ved hjælp af Codeblocks. Codeblocks er en nem måde at lære mere om logikken bag programmering, hvilket er en god introduktion til kodning, før man går i gang med mere avancerede sprog som Javascript, Python eller C.

Lad os begynde med at gøre os bekendt med Codeblock -miljøet. På venstre side af Codeblock -sidelinjen er der kodeblokke, som du kan trække og slippe. På højre side er din faktiske kode. Prøv at udforske ved at trække og slippe nogle stykker.

Når du er fortrolig med det, skal du rydde kodningsrummet (ved at trække blokke ind i skraldespanden nederst til højre), så vi kan begynde at tilføje vores kode til kredsløbet.

Trin 10: Programmering af Micro: bit (del 1)

Lad os komme i gang ved at søge gennem "Input" -blokkene og trække "på pin [P0] ændret til [High]". Dette er et input, fordi dette vil fodre mikro: bit -informationen.

Grundlæggende kan P0 -punktet (hvor vores signalkabel forbinder) have to værdier: høj eller lav. Høj betyder, at der er et signal, og lav betyder, at der ikke er noget signal.

Hvis PIR -sensoren registrerer en ubuden gæst, ville signalet være højt eller lavt? Hvis du svarede højt, har du ret! Alternativt vil der være et lavt elektrisk signal, når der ikke er nogen ubuden gæst i detektionszonen (eller i det ekstremt sjældne tilfælde, at ubudne gæster er helt stille).

Derfor er logikken bag vores kode grundlæggende: "når en person opdages, gør _".

Lige nu gør det ingenting, fordi vi ikke har defineret noget for det (det er tomt). Så lad os få det til at gøre noget.

Trin 11: Programmering af Micro: bit (del 2)

Lad os tilføje en output kodeblok kaldet "show leds". Denne kodeblok giver os mulighed for at rode rundt med lysene på micro: bit. Du kan skifte LED -gitteret for at oprette ethvert design, du ønsker. Jeg tilføjede et smiley. Dette er en output, fordi micro: bit afgiver information.

Lad os derefter ændre [HIGH] til [LOW] på inputkodeblokken.

Fordi vi ændrede signalet fra højt til lavt, siger vores kode nu:

når der er lavt signal på P0, skal du tænde lysdioderne for at skabe et smiley

Det betyder, at når der ikke er nogen, der bevæger sig i vores registreringszone, viser micro: bit et smilende ansigt, fordi det er sikkert! =)

Trin 12: Programmering af Micro: bit (del 3)

Vi ved, hvad micro: bit vil gøre, når der ikke er nogen omkring registreringszonen. Hvad med når nogen er der?

Lad os også definere det. Tilføj en anden inputkodeblok "på pin [P0] ændret til [High]".

Denne gang lader vi det være som [HØJ], fordi vi vil bruge det til at gøre noget, når en person opdages.

Tilføj endnu et led -output, og skab et design! Jeg brugte et rynket ansigt, for når personen er i detektionszonen, kan det være mindre sikkert! = (

Trin 13: Test af vores kode

Kør simuleringen endnu en gang. Flyt rundt om bolden (alias person) og se, hvordan din micro: bit reagerer.

Hvis det ikke gør, hvad du vil have det til at gøre, skal du prøve det forrige trin igen og krydstjekke dine kodeblokke med mit skærmbillede. Giv ikke op!:)

Trin 14: Tilføjelse af yderligere PIR -sensorer

Hvis din kode fra det foregående trin fungerede korrekt, godt arbejde! Lad os nu fremme vores projekt.

Indtil videre har vi kun brugt en PIR -sensor, så vi kun kan registrere mennesker i et område. Hvad med resten af rummet omkring os? Vi har brug for flere sensorer!

Luk kodens sidebjælke (ved at klikke på "Kode"), hvis den stadig er åben, og søg efter en anden PIR -sensor. Føj det til dit arbejdsområde, og led det.

Bemærk: Tilslut denne anden PIR -sensors signalpind til P1 eller P2 (jeg tilsluttede den til P1). Tilslut den ikke til P0, da det punkt allerede bruges af den første sensor. Hvis du gør det, vil micro: bit ikke kunne se, hvilket PIR der sender signaler!

Selvom jeg i Tinkercad -arbejdsområdet satte begge PIR -sensorer opad (for at gøre skærmen renere), kan du, når du rent faktisk fastgør PIR'erne på din hjelm, fastgøre en PIR -sensor mod venstre side af hjelmen, så den scanner området til venstre for hjelmen dig, og den anden kan placeres på højre side af hjelmen for at scanne området lige ved dig.

Trin 15: Tilføjelse af yderligere kode til 2. PIR

Åbn kode endnu en gang, og tilføj et andet sæt kodeblokke, der ligner den første. Denne gang skal du dog klikke på rullemenuen på de nye kodeblokke og vælge P1 (eller P2, hvis du tilsluttede den nye PIR til P2).

For PIR -sensoren til venstre (som er tilsluttet P0) ændrede jeg LED -udgangskodeblokken, så venstre side af LED -nettet lyser. Tilsvarende for PIR -sensoren til højre ændrede jeg LED -udgangskodeblokken, så højre side af LED -nettet lyser.

Når ingen af PIR'erne er aktiveret, viser LED -gitteret stadig et smilende ansigt, fordi det er sikkert!

Trin 16: Test af kode for flere PIR'er

Efter at have tilføjet og redigeret kodeblokkene korrekt, skal du køre en simulering igen for at teste, om din kode virker.

Når bolden/mennesket flyttes ind i detekteringszonen i venstre PIR, skal LED -gitteret på micro: bit lyse op i venstre side.

På samme måde, hvis en person bevæger sig i detektionszonen på højre side, lyser LED'en i højre side.

Trin 17: Tilføjelse af en alarm

Nu hvor vi har to store blindspots dækket (du kan vælge at tilføje yderligere PIR -sensorer eller micro: bits til at dække endnu mere område), lad os tage det endnu et skridt videre.

Hvad hvis du vil have en alarm, når PIR'en udløses? Ikke kun ville du blive advaret (f.eks. Når du sover), men du kan også skræmme ubudne gæster i dit personlige rum, så både du og ubudne gæster er beskyttet mod Covid.

Gå til sidebjælken til højre og søg efter "piezo". Disse er små "højttalere" eller "summer", der har en overflade indeni, der vibrerer, når der løber en elektricitet igennem den, hvilket skaber en høj summende lyd.

Der er to stifter på piezo. Tilslut den negative pin til micro: bitens jord, og slut den positive pin til det resterende P2 -punkt på micro: bit. På denne måde kan vi styre det, så summeren kun lyder, når micro: bit frigiver elektrisk strøm gennem dens P2 -pin.

Bemærk: Sørg for at tilføje en modstand på en af piezoens stifter (begge stifter). Dette vil gøre det muligt for os at begrænse mængden af strøm, der går ind i piezoen. Ellers kan ubegrænsede mængder strøm bryde mikro: bit, piezo eller begge dele!

Jeg satte en 1, 000 ohm modstand, men du kan sætte alt. Jeg anbefaler at sætte noget med 500 ohm - 2, 000 ohm. Jo lavere modstand, jo mere strøm vil der være, så summeren bliver højere

Trin 18: Kodning af summer

Ligesom LED -gitteret skal vi programmere micro: bit for at sikre, at summeren fungerer korrekt. Det kan være irriterende, hvis summeren summer konstant, når nogen er i vores registreringszone, så lad os kode den, så den kun summer en gang, når en person kommer ind i registreringszonen (underretter os om, at der kommer nogen).

For at gøre dette, lad os initialisere P2 -stiften. Tilføj en "ved start" kodeblokering, og en "analgo set pitch pin [P2]" kode under den.

Derefter, inden for hver "on pin ændring til [HIGH]" kodeblok, tilføj en "analog pitch" output kodeblok, under LED -output kodeblokken (hvis denne formulering er forvirrende, tag et kig på skærmbilledet ovenfor!).

Denne analoge kodeblok giver os mulighed for at definere to indstillinger: tonehøjde og tid.

• Tidsindstillingen fortæller, hvor lang tid tonen skal afspilles. Jeg satte det til 500 ms (du kan vælge et hvilket som helst nummer).

• Pitchen fortæller os, hvor høj tonehøjde tonen skal være.

  Her skal du vælge en anden frekvens for hver PIR. Jeg satte en til 100 (lav tonehøjde) og en anden til 400 (høj tonehøjde). På denne måde kan du se, hvilken PIR -sensor der udløses ved hjælp af tonen alene (uden selv at skulle se på LED -gitteret)

Trin 19: Endelig simulering

Kør nu din simulering en sidste gang for at sikre, at alt fungerer.

Hvis du replikerede denne instruks, når en person kommer ind i detektionszonen i venstre side, skal der kortvarigt lyde en lav tone for at underrette dig, og venstre side af LED-nettet skal lyse, så du ved, at der kommer en ubuden gæst fra venstre.

Når en person kommer ind i registreringszonen i højre side, skal der kortvarigt lyde en høj tone for at underrette dig, og højre side af LED-gitteret skal lyse, så du ved, at der kommer en ubuden gæst fra højre.

Når ingen er i nogen registreringszone, skal LED -gitteret vise et gladt ansigt og fortælle dig, at du er sikker!

Trin 20: Endelige tanker og fremtidige projekter

Hvis du gjorde det gennem denne instruktive, tillykke! Selvom du kæmpede eller ikke nåede at fuldføre det, er jeg sikker på, at du mindst har lært et par ting om Tinkercad, og det er det, der er så vigtigt!

Nu hvor du har et socialt distancerende alarmkredsløb, der fungerer, hvis du vil tage det til det næste trin og bygge dette i den virkelige verden, kan du købe forsyningerne og forbinde ledningerne præcis som du gjorde i dette Tinkercad-arbejdsområde.

Billedet ovenfor er en 3D -model (.stl) af hjelmen, jeg arbejder på, ved hjælp af det samme nøjagtige kredsløb, som vi byggede i denne Instructable. Den har 2 PIR -sensorer på siderne, en micro: bit monteret på forsiden (for at du kan se LED -gitteret) og summer.

Hvis du ønsker at bruge din egen kreativitet alene, er du velkommen til at tage det endnu et skridt videre ved varmt at lime dit kredsløb til en hjelm. Ellers hold øje med min næste Instructable, hvor vi sammensætter denne hjelm sammen!

Bemærk: Hvis du er ung, skal du bede en værge om hjælp til at bruge værktøjer, når du bygger kredsløbet og hjelmen.

Jeg håber, at du nød denne vejledning, og at du er i stand til at bruge det, du lærte om Tinkercad, til at være kreativ og oprette nogle af dine egne projekter. Jeg glæder mig til at se, hvad I alle skaber, så sørg for at linke dine projekter i kommentarerne!

Hav et sjovt og lærerigt 2021!