Awtomatikong Trash Can: 7 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ito ay isang paggalaw na nakakakita ng awtomatikong pagbubukas ng basurahan. Mayroon itong pagkakakonekta sa wifi at nagpapadala ng isang text message kapag puno na ito. Ginawa ito para sa ECE-297DP sa University of Massachusetts - Amherst. Ang pangunahing layunin ng kursong ito ay upang makakuha ng karanasan sa mga hands-on electronics dahil naramdaman kong nasa likod ako ng aking mga kapantay at makikinabang sa akin na pagsamahin ang mga bagay na natutunan mula sa aking mga lektura sa karanasan sa karanasan.

Mga Materyal na Kailangan:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x microservos

- 2x Ultrasonic HC-SR04 Mga Detector ng Paggalaw

- 1x RBG LED

- 3x 330 Ω resistors

- 1x 3.3 Voltage Regulator

- 2x 100 uF Electrolytic Capacitor

- 1x 0.1 uF Ceramic Capacitor

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

Hakbang 1: Orihinal na Mga Plano at Pag-unlad

Sa simula ng semestre, wala akong plano para sa nais kong gawin. Tumalon ako sa klase na ito nang walang iniisip na ideya. Kaya't upang magsimula ay bumuo ako ng isang madaling paraan para sa akin upang dahan-dahang daanan ang aking sarili sa mundo ng libangan na electronics.

Mga Hakbang:

1. Alamin ang mga pangunahing kaalaman sa Arduino

- Ginawa ito sa pamamagitan ng pagsunod sa gabay sa imbentor ng SparkFun na kasama ng starter kit. Pinapayagan akong malaman ang mga pangunahing kaalaman ng resistors, LEDs, piezo elemento (tunog), sensing, at pangkalahatang pag-coding sa Arduino.

2. Tumingin sa mga online na proyekto ng DIY Arduino

- Ito ay upang makahanap ng ilang inspirasyon upang gumawa ng malikhain at kapaki-pakinabang na electronics

3. Gumamit ng inspirasyon upang hanapin ang nais kong gawin

- Dahil ako ay isang tamad na tao, at dahil ang aking mga kaibigan na kasama ko sa silid ay hindi malinis nang malinis, nagpasya akong gumawa ng isang awtomatikong basurahan.

Ang orihinal na plano para dito ay kasama ng pakikipag-usap sa isa sa aking Peer Mentors, si Bryan Tam, isa pang mag-aaral sa Computer Engineering. Ang pagtalakay nang malakas sa kanya na pinupuna ang aking mga disenyo ay nakatulong sa akin na maunawaan ang proseso ng disenyo. Ang proseso ng pagkuha ng isang problema at pag-iisip ng isang solusyon kahit gaano ka hindi magagawa, at pagkatapos ay debate tungkol sa kung paano gawin ang nasabing proyekto. Itinuro sa akin na ang ambisyon at pagkamalikhain ay mahalaga sa pagdidisenyo sa engineering.

Sa una, nais kong gumawa ng isang basurahan na awtomatiko, matutukoy kapag puno ang basurahan at pagkatapos ay isara o balutin ang bag. Matapos magsaliksik sa mga posibleng paraan upang idisenyo ito, napagtanto ko na malayo ito sa aking mga kamay. Kaya, medyo binago ko ang layunin - upang makagawa ng basurahan na maaaring magpadala ng isang teksto kapag puno na ito.

Malapit na sa pagtatapos ng semestre, nagkakaproblema ako sa pagsasama ng bahagi ng WiFi upang maipadala ang teksto at nag-alala kaya naisip ko ang iba pang mga kahalili bilang isang sistema ng alarma. Tumingin ako patungo sa mga elemento ng piezo upang marahil gumawa ng isang nakakainis na tunog na hindi titigil hanggang sa maalis ang basurahan. Gayundin, tiningnan ko ang paggamit ng mga LED upang makagawa ng iba't ibang mga kulay upang ipahiwatig ang antas ng basura.

Upang likhain ito, kakailanganin ang dalawang sensor: Isa para sa panlabas na maunawaan kapag ang isang kamay ay nasa itaas nito upang buksan, at isa sa loob upang makita ang antas ng basura. Orihinal, ang WiFi module lamang ang magpapadala ng teksto bilang isang alarma ngunit sa pagtatapos ng semestre, nagpasya akong magdagdag ng isang ilaw sa tuktok ng basurahan upang suportahan ito.

Ito ang disenyo ng proyekto na natigil ko at dumaan sa dulo.

Hakbang 2: Pananaliksik

Upang maihanda ang pagsubok na ito, nagsaliksik ako ng maraming bagay.

Nagsasaliksik muna ako tungkol sa pangkalahatang paraan upang ma-code ang Arduino. Ang pagsasanay sa SparkFun imbentor kit ay nakatulong nang labis; nasanay ako na kinakailangang ikonekta ang mga pin sa Arduino at kung paano gumamit ng isang breadboard.

Pagkatapos ay partikular akong nagsanay sa paggamit ng mga servos na alam ko na kung paano ko kakailanganin na kontrolin ang takip upang paikutin. Una, ang pagsasanay sa pagkontrol sa kanilang tiyempo at pagkatapos ay pagsasama-sama ng paggamit sa mga kondisyon upang makontrol ko kapag sila ay aktibo.

Pagkatapos ay sinaliksik ko kung anong mga sensor ang gagamitin. Mayroong dalawang uri: Isang ultrasonic sensor (HC-SR04) at isang infrared sensor (PIR Motion Sensor). Ang sensor ng ultrasonic ay nagpapadala ng isang pulso na pagkatapos ay bounce back at binabasa ng HC-SR04, kinakalkula ang oras sa agwat na ito, upang matukoy ang distansya sa pagitan nito at ng lokasyon ng bounce. Napagpasyahan kong gamitin ang ultrasonic sensor para sa panloob na sensor dahil ang pagtuklas ng distansya ay magiging mas kapaki-pakinabang, lalo na't ang basura ay hindi naglalabas ng maraming radiation. Pagkatapos ay napagpasyahan kong mas madali lamang ang paggamit ng isang HC-SR04 para sa parehong panloob at panlabas na sensor.

Pagsasaliksik tungkol sa ESP-8266, marami akong natutunan tungkol sa kung paano gumagana ang wifi. Nalaman ko ang tungkol sa mga access point at istasyon. Nalaman ko ang tungkol sa mga web server bilang isang posibleng pagpipilian din. Sa huli. Ang ESP ay sarili nitong board na maaaring mai-program nang buong hiwalay sa Arduino. Kaya, posible ring gawin itong buong proyekto gamit lamang ito. Upang mai-program ang ESP, ikinonekta ko ito sa Arduino at kinokonekta ang GND sa Arduino upang I-reset upang hindi ito paganahin at gawin itong kumunsulta sa pagitan ng ESP at ng USB cable.

Natutunan ko pagkatapos na magagawa kong kumilos ang ESP bilang isang kliyente na nais na mag-access o humiling ng data mula sa isang website. Alam ito, ginamit ko ang website ng IFTTT.com upang lumikha ng isang applet upang ikonekta ang mga webhook sa pag-text sa SMS sa aking kabuuan na kapag ang isang kaganapan ay napalitaw (kapag ang isang kliyente ay humiling ng data mula sa isang partikular na URL, magpapadala ito ng isang teksto).

Ang isa pang bagay na sinaliksik ko ay ang mga voltage regulator, diode, at resistors. Kinakailangan ang mga resistor para sa LED upang ikonekta ang LED sa Arduino. Ang mga diode at ang mga regulator ng boltahe ay posibleng solusyon sa pag-power ng ESP-8266 dahil mahigpit na tumatagal ito ng isang 3.3V para sa Vcc. Ang voltage regulator ang pinakamadaling solusyon. Bagaman mayroong isang pagpipiliang 3.3V sa Arduino, kinuha ko ito bilang isang pagkakataon upang matuto nang higit pa.

Kasunod nito, natutunan ko ang tungkol sa mga capacitor dahil kinakailangan ang mga ito para sa isang gumaganang boltahe regulator. Tumutulong ang mga capacitor na i-level ang boltahe kung sakaling "bounces" o "hiccup" ito ng sobra. Ang 2 electrolytic at 1 ceramic capacitor ay ang karaniwang na-set up para sa mga voltage regulator.

Karamihan sa pananaliksik ay sinusubukan na i-debug ang aking code dahil maraming mga error habang ginagawa ko ito.

Hakbang 3: Mga Pinagkakahirapang Nakasalubong at Paano Ko Ito Napagtagumpayan

Karamihan sa paghihirap sa simula ng semestre ay ang katotohanang wala akong karanasan. Hindi ko kailanman naisip na bumuo ng isang bagay bago, kaya't natatakot akong maging masyadong mapaghangad o masyadong simple. Ito ang dahilan kung bakit ko ipinagpaliban ang pagpili ng isang ideya nang mahabang panahon.

Upang mapagtagumpayan ito, talagang nakakatulong ang pakikipag-usap sa isang nakatatandang may karanasan. Nagawang pintasan ni Bryan ang aking mga ideya at sinabi sa akin kung alin ang papunta sa tamang direksyon at alin ang papunta sa maling direksyon. Tinulungan niya akong mapagtanto na kailangan kong isaalang-alang ang antas ng aking kasanayan, ang mga mapagkukunan na aking na-access, at pamamahala sa oras.

Napakahirap din sa akin ang pamamahala ng oras. Alam ko na mayroon akong kahinaan pagdating sa pamamahala ng oras, lalo na't ang semestre na ito ay hindi kapani-paniwalang naka-pack dahil na-overload ako ng 21 mga kredito.

May mga oras kung kailan kailangan kong isakripisyo ang pagtatrabaho sa aking proyekto, ngunit upang mapagtagumpayan ito ay nakatuon ako ng hindi bababa sa isang oras na pagsasaliksik sa pagtatapos ng linggo upang magtrabaho sa proyekto, at bawat iba pang linggo sa katapusan ng linggo upang pumunta sa M5 upang magtrabaho ito.

Ang isa pang paghihirap na mayroon ako ay ang aking kakulangan ng kaalaman sa marami sa mga bahagi. Hindi ko alam kung paano sila gumana o kung anong mga wire ang kumonekta kung saan. Upang mapagtagumpayan ito, natutunan ko ang mahalagang pag-aari ng pagtingin sa mga datasheet sa online, na tumutulong sa akin na maunawaan kung ano ang kinakailangang input ng boltahe, at kung saan kailangang i-wire ang VCC, GND, at mga input. Natatandaan kong partikular na nagtatrabaho sa pagsubok na ikonekta ang mga servos sa mga detector ng paggalaw at nabigo dahil ang mga servo ay hindi talaga gumagana.

Humantong ito sa akin upang subukan ang iba't ibang mga servo, umaasa na may mali sa kanila. Gayunpaman, hindi pa rin sila gumana, na nangangahulugang dapat itong maging aking mga kable, o aking code. Sinubukan ko pagkatapos ang paggamit ng isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga servos sa 4 na baterya ng AA tulad ng nabasa ko na minsan, ang USB sa isang PC ay maaaring hindi nagbibigay ng sapat na boltahe upang mapalakas sila. Sa wakas, nagpasya akong tingnan lamang ang datasheet at napagtanto na dahil lamang sa hindi wasto ang aking mga kable sa buong oras.

Ang aking pinakamahirap na balakid sa ito ay sinusubukan na isama ang bahagi ng WiFi sa Arduino. Naghahanap ako ng maraming mga tutorial sa online at simpleng pag-unawa sa programa para sa akin ay mahirap maintindihan. Gayunpaman, isang partikular na website ang tumulong sa akin at ipinakilala ako sa IFTTT. Naniniwala akong nakamit ko ang isang tagumpay subalit, hindi ko namalayan na ang mga board ay magkahiwalay at natapos ko ang pagprograma sa mga board na may iba't ibang code. Natigil ako sa isang linggo na sinusubukan upang malaman kung paano ikonekta ang mga ito ngunit hindi tumulong ang internet. Upang mapagtagumpayan ang balakid na ito, sa wakas ay simpleng humingi ako ng tulong kay Dr. Malloch. Ako ay isang napaka mayabang na tao at may posibilidad na gawin ang mga bagay nang mag-isa. Tinulungan niya ako dati subalit, hindi ito gaanong problema na mayroon ako ngunit sa halip ay isang talakayan ng mga posibleng paraan upang lumapit sa aking proyekto. Ang simpleng pagtatanong kay Dr. Malloch ay agad na nalutas ang pagsasama ng aking ESP-8266.

Nakatulong ang proyektong ito na ilagay ako sa aking pwesto at mapagtanto na dapat ako ay nagtatrabaho at humingi ng tulong sa mga tao nang higit pa dahil ang engineering ay hindi isang solo na proyekto ngunit isang pangkat na pabagu-bago.

Hakbang 4: Mga Pagbabago sa M5 upang Makatulong sa Pag-streamline ng Proseso ng Pag-aaral

Ang M5 ay isang kamangha-manghang tool para sa akin ngayong semester. Dumarating na ito ng maraming mga mapagkukunan para sa mga bagong explorer at bihasang mga beterano.

Sa palagay ko ang M5 ay maaaring makatulong sa streamline ng proseso ng pag-aaral sa pamamagitan ng pagkakaroon ng maraming mga workshop tungkol sa isang mas malawak na pagkakaiba-iba ng mga paksa at sa pamamagitan ng paggawa ng higit na inihayag. Bahagya kong narinig ang tungkol sa mga pagawaan na nagaganap sa M5, at ang alam ko lamang ay ang mga soldering workshops.

Ang iba pang mga workshop tulad ng "Paano pumunta tungkol sa pagdidisenyo" o "Paano gamitin ang 3D Printer" ay makakatulong din. Marahil ay mayroon silang mga workshop na ito, ngunit hindi ko narinig ang tungkol sa kanila.

Hakbang 5: Ano ang Nakamit Ko sa Pagtatapos

Nakagawa ako ng isang awtomatikong basurahan

Gayunpaman, higit na mahalaga, natutunan ko ang kahalagahan ng pamamahala ng oras, kung paano bumuo ng mga circuit at gumamit ng mga elektronikong bahagi. Nalaman ko ang tungkol sa Arduino, mga alon at sensing, resistor, mga breadboard, WiFi, ang ESP-8266, mga web server, mga regulator ng boltahe, mga diode, atbp. Na nagawa kong eksakto kung ano ang nasa isip ko. Upang makakuha ng pag-unawa sa isang hands-on na antas tungkol sa electronics at circuitry.

Nag-spark din ito ng isang malikhaing sunog sa akin bilang paglikha ng proyektong ito, kahit na labis na nakakadismaya kung minsan, napakasaya at kapaki-pakinabang na gawin. Sa wakas ang pag-unawa sa kung paano gumagana ang isang bahagi o pagkuha ng code upang gumana kung paano ko nais ay nagkakahalaga ng mga oras ng mga pag-aayos at mga pagbabago na dapat kong gawin. Nakatulong ito sa akin na maunawaan na ito ang nais kong gawin. Sa simula ng semestre, nag-aalangan ako tungkol sa Electrical and Computer Engineering dahil wala akong karanasan dito upang malaman kung gusto ko ito o hindi. Tulad ng kung paano hindi alam ng isang tao kung gusto nila ang isport, video game, o libangan maliban kung susubukan nila ito.

Ang aking pinakadakilang nagawa mula rito ay masasabi kong tiwala na nais kong magpatuloy sa Electrical and Computer Engineering.

Hakbang 6: Paano Masusundan ng Iba Pa ang Aking Mga Yapak

Kung ang isang tao ay nasa parehong sitwasyon na naranasan ko sa simula ng semestre, inirerekumenda kong gawin ang parehong mga hakbang na binalangkas ko sa "Mga Orignal na Plano at Pagsulong". Nakatulong talaga iyon sa akin na dahan-dahang isahan kung ano ang gusto kong gawin at kung ano ang magagawa ko.

Partikular, para sa proyektong ito, ibabalangkas ko sa ibaba kung paano gumawa ng isa.

Hakbang 1: Pumunta sa IFTTT.com, irehistro ang iyong numero ng telepono at pagkatapos ay lumikha ng isang applet. Piliin ang "kung" upang maging mga webhook at ang "iyon" ay magiging SMS. Kapag nalikha na ito, maghanap para sa Maker Webhooks sa box para sa paghahanap at mag-click sa dokumentasyon. Ang punan ang impormasyon gamit ang iyong sariling pangalan ng kaganapan at kopyahin ang URL. Ito ang URL na gagamitin mo para sa ESP-8266 code na matatagpuan sa ibaba.

Hakbang 1: Ikonekta ang ESP-8266 tulad ng:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Pagkatapos ay ikonekta ang GND sa Arduino sa I-reset dito upang hindi paganahin ito.

Hakbang 2: Ipasok ang code sa ibaba at i-upload ito sa ESP-8266 (i-download muna ang esp-8266 board sa IDE). Pagkatapos i-unplug ang ESP-8266.

Hakbang 3: Ikonekta ang mga servo upang i-pin ang 8 at i-pin ang 9 sa Arduino

Hakbang 4: Ikonekta ang unang sensor ng HC-SR04 sa mga pin 10 at 13 (para sa trig at echo ayon sa pagkakabanggit). Pagkatapos ikonekta ang pangalawa sa mga pin 11 at 12 (muli para sa trig at echo ayon sa pagkakabanggit).

Hakbang 5: Ikonekta ang RGB LED sa mga pin 4 (pula), 5 (berde), at 6 (asul).

Hakbang 6: Ikonekta ang GPIO2 sa pin 2

Hakbang 7: Ipasok ang code sa ibaba (ECE_297_DP) at i-upload ito sa Arduino.

Hakbang 8: Maghanap ng isang lumang recycled beer box at isang piraso ng karton para sa takip. Mainit na pandikit ang mga stick ng popsicle sa mga servo at pagkatapos ay mainit na pandikit ang mga servos sa loob ng bot sa bawat panig. I-tape ang takip sa mga stick ng popsicle. I-tape ang dalawang sensor sa talukap ng mata (sa loob ay ang nakakakita ng basurahan (pin 11 at 12) at ang labas ay ang nakakakita ng paggalaw (pin 10 at 13). Pagkatapos ay i-tape ang LED sa tuktok ng talukap ng mata. At I-tape ang mga kable sa likod ng kahon upang maitago ang mga pangit na kable.

Hakbang 7: Ano ang Susunod Na Gagawin Ko

Sumusulong sa proyekto, mayroon akong ilang mga ideya upang magpatupad ng isang tunog alarma bilang karagdagan sa LED. Dahil nakuha ko ang ESP-8266 upang gumana, nagpasya akong huwag. Gayunpaman, kung nais kong magpatuloy, kawili-wili ang magdagdag ng isa at inisin ang mga tao sa paglabas ng basurahan.

Gayundin, nais kong magtrabaho sa isang mas tiyak na proyekto, dahil ito ay halos isang patunay ng proyekto sa konsepto. Kung nais kong sumulong ay gumamit ako ng isang tunay na basurahan o isang mas malawak na lalagyan ng plastik. Bilang karagdagan, gugustuhin kong maging mas mahusay sa mga kable dahil napakagulo.

Isang kahalili sa ESP-8266 na tinitingnan ko habang nag-aalala ako na hindi maisama ito ay gumagamit ng isang module na Bluetooth. Nabanggit sa akin ng kaibigan kong si Sean na dati siyang gumawa ng isang proyekto sa nakaraan kung saan kailangan niyang magpadala ng data mula sa kanyang proyekto sa kanyang telepono at gumamit ng isang module ng Bluetooth. Sinabi niya na medyo madali ito. Gayunpaman, nakuha ko ang module ng WiFi upang gumana bago ako gumawa ng anumang seryosong gawain ng detektibo dito. Sa palagay ko ay kagiliw-giliw na makita kung saan hahantong sa akin ang landas na iyon.

Maliban dito, gugustuhin kong ipatupad ang bahagi ng "awtomatikong basurahan na basurahan," ngunit wala pa rin iyon sa aking liga sa kasalukuyan. Marahil sa hinaharap na oras, babalikan ko ang proyektong ito at susubukan itong gawing mas mahusay.