Lydaktiveret planetarium: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Denne instruerbare blev oprettet for at opfylde projektkravet fra Makecourse ved University of South Florida (www.makecourse.com).

Dette er mit lydaktiverede planetarium. Planetariets grundlæggende funktion er at aktivere med tilstedeværelse af en høj lyd, såsom et klap, og genskabe månens og jordens bane omkring solen. Dette er et sjovt og enkelt projekt, der let kan genskabes og vil blive et flot dekorativt og interaktivt stykke at vise.

I denne Instructable vil jeg forklare, hvordan man genskaber dette planetarium ved at diskutere gearsystemet, det generelle opsætning og kontrolsystemet.

Trin 1: Trin 1: Dele og værktøjer

Dele

• 1 DC -47P DC Series Heavy Duty Electronics -kabinet - $ 9,58
• Wood Doll Head fra ArtMinds®, 2,5 " - $ 2,49
• Wood Doll Head fra ArtMinds®, 2,25 " - $ 1,89
• 3/8 "Diameter 6061 Aluminium Runde Stang 24" Længde T6511 Ekstruderet 0,375 tommer Dia - $ 7,20

Elektronik

• DC 5V Stepper Motor 28BYJ-48 Med ULN2003 Driver Test Modul Board 4-Fase-$ 1,79
• Lydsensormodul - $ 1,50
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 Development Board til Arduino + USB -kabel - $ 7.58
• Mini brødbræt - $ 5,69
• 4-benet hun-hun-kabel-$ 3,84
• Breadboard Jumper Wire 75 stk. Pakke - $ 4,99

Værktøjer og forsyninger

• 3D printer
• Målebånd
• 3/8 "kugleleje
• 5 minutters epoxy
• Tandstikker eller engangsomrører
• Engangsbakke
• Hammer
• Bore
• 4 "hulsav
• Båndsav
• Flad og buet håndfil
• Akrylmaling og pensler: mørkeblå, mørkegrøn, hvid, gul

Software

Du skal enten bruge Arduino IDE eller selvstændige versioner af AVR-GCC og AVRDude

Trin 2: Trin 2: Oprettelse af gearsystemet

Det er her, 3D -printeren spiller ind. Du skal downloade de vedhæftede STL -filer til 3D -udskrivning af tandhjulene og en base, der holder tandhjulene og stængerne på plads. Planetariumsdesignet består af 4 gear: Motorgearet (drivgearet), jordgearet (drevet gear), et lille centralt gear og månegearet. Motorgearet vil blive fastgjort til steppermotoren og drive jordgearet. Månegearet vil være oven på jordgearet og vil have en stang i midten, som vil gå gennem jordgearet. Dette får Moon -gearet til at dreje, når Earth -gearet drejer. Det centrale gear bruges til at holde månegearet på plads og vil gå rundt om midten af jordgearet. Stangen til Månen løber gennem Månedrevet, som gør det muligt for månen at rejse rundt om Jorden, mens både Jorden og Månen rejser rundt om Solen. For at spare på udskrivningstiden brugte jeg et fyld på 5% på basen. Denne lave udfyldning gjorde også basen meget let, hvilket var fordelagtigt.

Trin 3: Trin 3: Forbered arbejde

Forberedelse af stang

Når alt er trykt, bliver vi nødt til at lave noget forarbejde for at få vores planeter, stænger og kabinet klar til installation. Først skal vi bruge båndsaven til at skære stangen i tre dele. Den ene skal være 5 ", den ene er 3", og den sidste er 1,5 ".

Planet Prep

Vi vil bruge dukkehovederne og kuglelejet til at skabe vores jord, sol og måne. Det 1,5 "hoved bruges til Solen, 1,25" hovedet til Jorden og kuglelejet til Månen. Først vil du bore huller i den flade bund af dukkehovederne ved hjælp af 3/8 "boret. Dette giver dig mulighed for at fastgøre planeterne til stængerne. Nu kommer den sjove del, maleri! Afhængigt af hvilken maling du bruger, du skal muligvis påføre flere lag for at få en levende farve, især når du maler sol og måne. Husk, at det er bedre at påføre flere tynde lag, end det er at klø på en meget tyk pels. En tyk pels vil sandsynligvis forårsage dryp og vil tage lang tid at tørre. Sørg for at lade hvert tyndt lag tørre helt, før du fortsætter. Jorden blev malet på fri hånd. Når månen er helt tør, skal du bruge epoxyen til at fastgøre den til stangen.

Bilag Prep

Vi er nødt til at skære et hul i låget på kabinettet, så stængerne kan bevæge sig frit. Til dette skal du bruge den 4 hulsav, der er fastgjort til boret. Husk, at hullet skal forskydes fra midten for at give plads til steppermotor og motorudstyr. Brug din base som en reference til at bestemme, hvor du skal skær hullet og sørg for at det er centreret med kanterne af kabinettet.

Nu hvor dine planeter, stænger og kabinet er klargjort, er du klar til at begynde at samle!

Trin 4: Trin 4: Hovedsamling

Start med at placere din trinmotor i den tildelte slot i basen. Sørg for at stikke ledningerne i, så de løber ned gennem bunden og ud af bunden. Placer derefter jordgearet på det ekstruderede rør på basen. Du vil placere jordgearet, så det flyder lige over basen og ikke gnider på det, når du drejer. Placer nu motorhjulet på trinmotoren, så midten af gearet løber gennem motorens aksel. Motor gear og jord gear bør passe godt sammen. Tilføj derefter det centrale gear til det ekstruderede rør. Det centrale gear vil have en meget tæt pasform på det ekstruderede rør og skal hamres på plads.

Bemærk, at det er meget svært at fjerne centralt gear, når det er hamret på plads, så sørg for at have placeret alt under det tilstrækkeligt, før du fortsætter. Du vil også efterlade et lille rum mellem jordgearet og det centrale gear, så de ikke forstyrrer hinanden.

Du er nu klar til at tilføje dine stænger. Solstangen vil gå ind i det ekstruderede rør på basen, og jordstangen vil gå gennem hul i jordgearet. Sørg igen for, at der ikke gnides mellem parallelle dele. Månegearet placeres derefter omkring jordstangen oven på jordgearet. Månestangen vil gå ind i det sekundære hul på månens gear. Top dine stænger med deres respektive planeter, og du er klar til at gå videre til kredsløbsskematikken.

Trin 5: Trin 5: Circuit Schematic

Hoveddelene i skematikken er mikrokontrolleren, strømforsyningen, trinmotoren og driverkortet og lydsensoren.

Strømforsyning

Strømmen leveres af et 9V batteri, der tilsluttes mikrokontrolleren.

Stepper Motor & Drive Board

Steppermotoren er forbundet til ben 8, 9, 10 og 11 på mikrokontrolleren. Disse ben bruges til at aktivere spolerne 1-4 i trinmotoren. De defineres som output i skitsen.

Lydsensor

Lydsensoren er fastgjort til pin 4 på mikrokontrolleren. Det er defineret som et input i skitsen.

Trin 6: Trin 6: Arduino -skitsen

Som tidligere nævnt er stifterne 8 -11 forbundet med drivkortet (afskærmning) og aktiverer spolerne 1-4 på trinmotoren. Lydsensoren er forbundet til pin 4. Jeg har defineret en forsinkelsestid på 8 ms for at give en pålidelig drejningshastighed af trinmotoren. I opsætningen har jeg defineret motorstifterne som udgange og lydsensorstiften som en indgang. Lydsensoren læses i hovedsløjfen af en statusvariabel navne statusSensor. Når der opdages en støj, vil statussensoren blive sat til 1. Dette vil begynde at dreje motoren fremad i 300 trin. Et stykke loop bruges til at tælle trinene. Hvis der registreres en ny lyd, starter tællingen igen, hvilket får motoren til at dreje i længere tid. Hvis der ikke registreres lyd, stopper motoren med at dreje efter 300 trin. Se venligst den vedhæftede video for mere information.

Bemærk: Du kan indstille et vilkårligt antal trin for motoren at dreje. Jeg fandt ud af, at 300 trin giver omkring 30 sekunders bevægelse. Du er velkommen til at ændre trintællingen, hvis du vil have planetariet til at køre i en længere eller kortere periode.

Trin 7: Trin 7: Kabinetmontering

Det eneste, der er tilbage nu, er at sætte alle komponenterne i kabinettet. Jeg fandt ud af, at dette lettest og effektivt blev opnået ved hjælp af velcrobånd. Før først bunden af kabinettet med krogen (ru side). Næste linje bunden af dit brødbræt, mikrokontroller, lydsensor, motor, motorskærm og batteri med sløjfen (blød side). Tilføj en løkke til toppen af brødbrættet for at holde motoren på plads. Du kan nu sikkert placere hver resterende komponent i kabinettet. For at fastgøre basen skal du først skære to stykker af løkken ud, der er lidt større i længden og bredden end bundens langsider. Fastgør hver strimmel til den lange side af kabinettet, der er placeret på en måde, der gør det muligt for trinmotorgearet at være helt lukket, og jordgearet passer godt ind i hullet, der blev skåret ud af kabinetlåget. Mine blev placeret cirka 1 fra toppen af kabinettet. Sæt derefter to matchende kroge fast på bundens lange sider. Du kan nu fastgøre din base til kabinettet. Jeg valgte at hæve basen på denne måde for at give plads til kredsløb nedenunder.

Dit planetarium er nu færdigmonteret og klar til brug! Sørg for, at dit batteri er tilsluttet mikrokontrolleren, skruerne skrues på kabinettet, og lad dejlig høj støj. Du skulle se dit planetarium begynde at bevæge sig.

Bemærk: For bedre lydregistrering skal du tilslutte din lydsensor til en af væggene i kabinettet nær udskæringen i låget.

Trin 8: Afsluttende bemærkninger

Selvom dette var et simpelt projekt, er den viden, jeg har fået fra det, uvurderlig. Jeg har lært alt om 3D -modellering, kodning af mikrokontrollere, videoredigering, projektplanlægning og meget mere. Jeg har også fået meget mere respekt for produktdesignere, fordi der er meget tanke og kræfter i at designe noget og bringe disse designs til live. En masse forsøg og fejl og en masse problemløsning. Det var sjovt at involvere mig selv i processen.

Håber du nød dette instruerbare!