Automatisk papperskorg: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Detta är en rörelsedetekterande papperskorg som öppnas automatiskt. Den har wifi -anslutning och skickar ett textmeddelande när det är fullt. Detta är gjort för ECE -297DP vid University of Massachusetts - Amherst. Huvudsyftet med den här kursen var att få erfarenhet av praktisk elektronik eftersom jag kände att jag låg bakom mina kamrater och skulle gynna mig att kombinera det jag lärde mig från mina föreläsningar med erfarenhetsarbete.

Material behövs:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x ultraljud HC-SR04 rörelsedetektorer

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω motstånd

- 1x 3,3 spänningsregulator

- 2x 100 uF elektrolytkondensator

- 1x 0,1 uF keramisk kondensator

- 1x Corona Extra 12-pack Longneck Bottle Beer Container

Steg 1: Originalplaner och framsteg

I början av terminen hade jag inga planer på vad jag ville göra. Jag hoppade in i den här klassen utan en idé i åtanke. Så för att börja utvecklade jag ett enkelt sätt för mig att långsamt korsa mig själv i hobbyelektronikens värld.

Steg:

1. Lär dig grunderna i Arduino

- Detta gjordes genom att följa SparkFun uppfinningsguide som medföljer startpaketet. Det tillät mig att lära mig grunderna i motstånd, lysdioder, piezo -element (ljud), avkänning och allmän kodning med Arduino.

2. Titta på online DIY Arduino -projekt

- Det här var för att hitta lite inspiration för att skapa kreativ och användbar elektronik

3. Använd inspirationen för att hitta det jag ville göra

- Eftersom jag är en lat person, och för att mina vänner som jag håller på med nästa termin inte städar så bra, bestämde jag mig för att göra en automatisk papperskorg.

Den ursprungliga planen för detta kom med att prata med en av mina Peer Mentors, Bryan Tam, en annan datoringenjörsstudent. Att diskutera högt med honom och kritisera mina mönster hjälpte mig att förstå designprocessen. Processen att ta ett problem och tänka på en lösning oavsett hur omöjlig det är och sedan debattera om hur man gör projektet. Det lärde mig att ambition och kreativitet är av största vikt för att designa inom teknik.

Inledningsvis ville jag göra en papperskorg som automatiskt skulle upptäcka när papperskorgen var full och sedan stänga eller linda in påsen. Efter att ha undersökt möjliga sätt att designa detta insåg jag att det här var långt ifrån mina händer. Således ändrade jag något målet - att göra en papperskorg som kan skicka en text när den är full.

När jag kom i slutet av terminen hade jag problem med att integrera WiFi -komponenten för att skicka texten och var orolig så jag tänkte på andra alternativ som ett larmsystem. Jag tittade mot piezo -element för att kanske göra ett irriterande ljud som inte skulle sluta förrän papperskorgen har tagits ut. Jag tittade också på att använda lysdioder för att göra olika färger för att indikera papperskorgen.

För att skapa detta skulle två sensorer behövas: En för utsidan att känna när en hand är ovanför den för att öppna, och en på insidan för att detektera skräpnivån. Ursprungligen skulle bara WiFi -modulen skicka texten som ett larm, men i slutet av terminen bestämde jag mig för att lägga till ett ljus ovanpå papperskorgen för att stödja detta.

Detta är den projektdesign jag fastnade för och gick igenom till slutet.

Steg 2: Forskning

För att förbereda mig för denna prövning undersökte jag flera saker.

Först undersöker jag om det allmänna sättet att koda Arduino. Att träna med SparkFun -uppfinnarsatsen hjälpte oerhört mycket; vänja mig vid att behöva ansluta stiften till Arduino och hur man använder en brödbräda.

Sedan praktiserade jag särskilt användningen av servon eftersom jag visste att det var så jag skulle behöva styra locket för att rotera. Först övar jag på att kontrollera deras timing och sedan kombinera användningen med villkor så att jag kan styra när de aktiveras.

Sedan undersökte jag vilka sensorer jag skulle använda. Det fanns två typer: En ultraljudssensor (HC-SR04) och en infraröd sensor (PIR Motion Sensor). Ultraljudssensorn skickar ut en puls som sedan studsas tillbaka och läses av HC-SR04, beräknar tiden i detta intervall, för att bestämma avståndet mellan den och studsens plats. Jag bestämde mig för att använda ultraljudssensorn för den inre sensorn, eftersom det skulle vara mer användbart att upptäcka avstånd, särskilt eftersom papperskorgen inte avger mycket strålning. Då bestämde jag mig för att det skulle vara lättare att bara använda en HC-SR04 för både den inre och yttre sensorn.

När jag forskade om ESP-8266 lärde jag mig mycket om hur wifi fungerar. Jag lärde mig om åtkomstpunkter och stationspunkter. Jag lärde mig också om webbservrar som ett möjligt alternativ. I slutet. ESP är ett eget kort som kan programmeras helt separat till Arduino. Således är det till och med möjligt att göra hela det här projektet bara genom att använda det. För att programmera ESP anslöt jag den till Arduino och anslöt GND i Arduino till Reset för att inaktivera den och få den att fungera som en kommunikator mellan ESP och USB -kabeln.

Jag fick då veta att jag kan få ESP att fungera som en klient som vill komma åt eller begära data från en webbplats. När jag visste detta använde jag IFTTT.com -webbplatsen för att skapa en applet för att ansluta webhooks till SMS -textning i min helhet så att när en händelse utlöses (när en klient begär data från en viss URL skulle den skicka en text).

En annan sak jag undersökte var spänningsregulatorer, dioder och motstånd. Motstånd behövs för lysdioden för att ansluta lysdioden till Arduino. Dioderna och spänningsregulatorerna var möjliga lösningar för att driva ESP-8266 eftersom det strikt tar en 3,3V för Vcc. Spänningsregulatorn var den enklaste lösningen. Även om det finns ett 3.3V -alternativ på Arduino, tog jag det som ett tillfälle att lära mig mer.

Efter detta lärde jag mig om kondensatorer eftersom de är nödvändiga för en fungerande spänningsregulator. Kondensatorerna hjälper till att jämna ut spänningen om den "studsar" eller "hickar" för mycket. 2 elektrolytiska och 1 keramiska kondensatorer är den vanliga inställningen för spänningsregulatorer.

Det mesta av forskningen försökte felsöka min kod eftersom det fanns många fel när jag gjorde den.

Steg 3: Svårigheter och hur jag övervann dem

Mycket av svårigheten i början av terminen var helt enkelt det faktum att jag var oerfaren. Jag hade aldrig ens lagt tankar på att bygga något tidigare, så jag var rädd för att vara antingen för ambitiös eller för enkel. Det är därför jag skjuter upp att välja en idé så länge.

För att övervinna detta hjälpte definitivt att prata med en senior som hade erfarenhet. Bryan kunde kritisera mina idéer och berätta vilka som gick åt rätt håll och vilka som gick åt fel håll. Han hjälpte mig att inse att jag behövde tänka på min skicklighetsnivå, de resurser jag hade tillgång till och tidshantering.

Tidshantering var också väldigt svårt för mig. Jag vet redan att jag har en svaghet när det gäller tidshantering, särskilt eftersom den här terminen var otroligt packad sedan jag var överbelastad med 21 poäng.

Det fanns tillfällen då jag var tvungen att offra arbetet med mitt projekt, men för att övervinna detta ägnade jag åtminstone en timmes forskning på helgerna för att arbeta med projektet och varannan vecka på helgerna för att gå till M5 för att arbeta med det.

En annan svårighet jag hade var med min brist på kunskap om många delar. Jag visste inte hur de fungerade eller vilka ledningar som var anslutna var. För att övervinna detta lärde jag mig den värdefulla tillgången att leta upp databladen online, vilket hjälpte mig att förstå vad den nödvändiga spänningsingången var och var VCC, GND och ingångar måste kopplas. Jag kommer ihåg att jag specifikt arbetade med att försöka ansluta servon till rörelsedetektorerna och blev frustrerad eftersom servon inte fungerade alls.

Detta fick mig att prova olika servon i hopp om att något var fel med dem. Men de fungerade fortfarande inte, vilket innebar att det antingen måste vara min ledning eller min kod. Jag försökte sedan använda en extern strömkälla genom att ansluta servon till 4 AA -batterier som jag hade läst att USB på en PC ibland inte ger tillräckligt med spänning för att driva dem. Slutligen bestämde jag mig för att helt enkelt titta på databladet och insåg att det var bara för att min ledning var fel hela tiden.

Mitt svåraste hinder i detta var att försöka integrera WiFi -komponenten till Arduino. Jag letade efter många självstudier online och helt enkelt förstod programmeringen för det var svårt för mig att förstå. Men en särskild webbplats hjälpte mig och introducerade mig för IFTTT. Jag trodde att jag hade uppnått en seger, men jag insåg inte att brädorna var separata och jag hade slutat programmera brädorna med annan kod. Jag var fast i en vecka och försökte komma på hur jag skulle ansluta dem men internet hjälpte inte. För att övervinna detta hinder bad jag äntligen helt enkelt om Dr. Mallochs hjälp. Jag är en mycket stolt person och tenderar att vilja göra saker ensam. Han hade hjälpt mig tidigare, men det var inte mycket problem jag hade utan snarare en diskussion om möjliga sätt att närma mig mitt projekt. Bara att fråga Dr. Malloch löste omedelbart integrationen av min ESP-8266.

Detta projekt hjälpte mig att sätta mig på min plats och inse att jag borde arbeta och be folk om hjälp mer eftersom teknik inte är ett soloprojekt utan en teamdynamik.

Steg 4: Ändringar i M5 för att effektivisera inlärningsprocessen

M5 var ett fantastiskt verktyg för mig den här terminen. Det kommer redan med mycket resurser för nya upptäcktsresande och erfarna veteraner.

Jag tror att M5 kan hjälpa till att effektivisera inlärningsprocessen genom att ha fler workshops om ett större antal ämnen och genom att göra dem mer tillkännagivna. Jag hade knappt hört talas om de workshops som ägde rum på M5, och de enda jag visste om var lödningsverkstäderna.

Andra workshops som "Hur går det till med att designa" eller "Hur man använder 3D -skrivaren" skulle också vara till hjälp. Kanske har de dessa workshops, men jag kunde aldrig höra om dem.

Steg 5: Vad jag åstadkom till slut

Jag kunde göra en automatisk papperskorg

Ännu viktigare, men jag lärde mig vikten av tidshantering, hur man bygger kretsar och använder elektroniska delar. Jag lärde mig om Arduino, vågor och avkänning, motstånd, brödbrädor, WiFi, ESP-8266, webbservrar, spänningsregulatorer, dioder etc. Jag kunde åstadkomma exakt vad jag hade tänkt mig. För att få en förståelse för en praktisk nivå om elektronik och kretsar.

Det väckte också en kreativ eld i mig när jag skapade det här projektet, även om det var extremt frustrerande ibland, var väldigt roligt och givande att göra. Slutligen förstå hur en del fungerar eller få koden att fungera som jag ville var värt timmarna med tweaks och förändringar jag var tvungen att göra. Det hjälpte mig att förstå att det här var vad jag ville göra. I början av terminen var jag tveksam till el- och datateknik eftersom jag inte hade erfarenhet av att veta om jag gillade det eller inte. Som hur någon inte vet om de gillar en sport, tv -spel eller hobby om de inte provar det.

Min största prestation av detta var att kunna säga med säkerhet att jag vill fortsätta med el- och datateknik.

Steg 6: Hur någon annan kunde följa i mina fotspår

Om någon är i samma situation som jag befann mig i i början av terminen, skulle jag rekommendera att göra samma steg som jag skisserade i "Orignal Plans and Progression". Det hjälpte mig verkligen att sakta peka ut vad jag var intresserad av att göra och vad jag kunde göra.

Specifikt för detta projekt kommer jag att beskriva nedan hur man gör ett.

Steg 1: Gå till IFTTT.com, registrera ditt telefonnummer och skapa sedan en applet. Välj "om" för att vara webhooks och "det" för att vara SMS. När den har skapats söker du efter Maker Webhooks i sökrutan och klickar på dokumentation. Fyll i informationen med ditt eget evenemangsnamn och kopiera URL: en. Det här är webbadressen du kommer att använda för ESP-8266-koden som finns längst ner.

Steg 1: Anslut ESP-8266 som sådan:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Anslut sedan GND på Arduino till Reset på den för att inaktivera den.

Steg 2: Ange koden längst ner och ladda upp den till ESP-8266 (ladda ner först esp-8266-kortet på IDE). Koppla sedan ur ESP-8266.

Steg 3: Anslut servon till stift 8 och stift 9 på Arduino

Steg 4: Anslut den första HC-SR04-sensorn till stiften 10 och 13 (för trig och eko). Anslut sedan den andra till stiften 11 och 12 (igen för trig och eko).

Steg 5: Anslut RGB -lysdioden till stiften 4 (röd), 5 (grön) och 6 (blå).

Steg 6: Anslut GPIO2 till stift 2

Steg 7: Ange koden längst ner (ECE_297_DP) och ladda upp den till Arduino.

Steg 8: Hitta en gammal återvunnen öllåda och en kartongbit för locket. Hot lim popsicle fastnar på servon och sedan varmt lim servo på insidan av botten på varje sida. Tejpa locket till popsicle sticks. Tejpa de två sensorerna till locket (insidan är den som upptäcker papperskorgen (stift 11 och 12) och utsidan är den som ska upptäcka rörelse (stift 10 och 13). Tejpa sedan lysdioden på lockets ovansida. Och tejpa kablarna bakom lådan för att dölja de fula ledningarna.

Steg 7: Vad jag skulle göra härnäst

Framåt på projektet hade jag några idéer om att implementera ett ljudlarm utöver lysdioden. Eftersom jag fick ESP-8266 att fungera bestämde jag mig för att inte göra det. Men om jag skulle gå framåt skulle det vara intressant att lägga till en och irritera människorna att ta ut papperskorgen.

Jag skulle också ha velat arbeta med ett mer definitivt projekt, eftersom detta mestadels är ett proof of concept -projekt. Om jag skulle gå framåt hade jag använt en riktig papperskorg eller en rejälare plastbehållare. Dessutom skulle jag ha velat vara mer effektiv med ledningarna eftersom det är mycket rörigt.

Ett alternativ till ESP-8266 som jag tittade på medan jag var orolig för att inte kunna integrera den var att använda en Bluetooth-modul. Min vän Sean hade nämnt för mig att han tidigare hade gjort ett projekt tidigare där han var tvungen att skicka data från sitt projekt till sin telefon och använde en Bluetooth -modul. Han sa att det var relativt enkelt. Men jag fick WiFi -modulen att fungera innan jag gjorde något allvarligt detektivarbete. Jag tror att det skulle vara intressant att se vart den vägen skulle ha lett mig.

Annat än det skulle jag gärna ha implementerat delen "automatisk papperskorgsinpackning", men det är fortfarande ur min liga från och med nuvarande. Kanske kommer jag vid ett senare tillfälle att besöka detta projekt igen och försöka göra det mer effektivt.