Coș de gunoi automat: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Aceasta este o mișcare care detectează coșul de gunoi cu deschidere automată. Are conectivitate wifi și trimite un mesaj text când este plin. Acest lucru este făcut pentru ECE-297DP de la Universitatea din Massachusetts - Amherst. Obiectivul principal al acestui curs a fost să câștig experiență în domeniul electronicii practice, deoarece am simțit că mă aflu în spatele colegilor mei și mă va ajuta să combin lucrurile pe care le-am învățat din prelegerile mele cu munca experiențială.

Materiale necesare:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x detectoare de mișcare cu ultrasunete HC-SR04

- 1x LED RBG

- rezistențe 3x 330 Ω

- 1x 3.3 regulator de tensiune

- 2x condensator electrolitic 100 uF

- 1x condensator ceramic 0,1 uF

- 1 recipient Corona Extra, ambalat cu 12 sticle cu colier lung, cu recipient pentru bere

Pasul 1: Planuri originale și progresie

La începutul semestrului, nu aveam planuri pentru ceea ce voiam să fac. Am sărit în această clasă fără o idee în minte. Așa că, pentru început, am dezvoltat o modalitate ușoară de a mă străbate încet în lumea electronicii hobby-urilor.

Pași:

1. Aflați elementele de bază ale Arduino

- Acest lucru a fost făcut urmând ghidul inventatorului SparkFun care vine împreună cu kitul de pornire. Mi-a permis să învăț elementele de bază ale rezistențelor, LED-urilor, elementelor piezo (sunet), detecției și codării generale cu Arduino.

2. Uită-te la proiectele online DIY Arduino

- Aceasta a fost pentru a găsi o inspirație pentru a face electronice creative și utile

3. Folosește inspirația pentru a găsi ceea ce am vrut să fac

- Pentru că sunt o persoană leneșă și pentru că prietenii mei cu care stau semestrul următor nu se curăță foarte bine, am decis să fac o coș de gunoi automat.

Planul inițial pentru acest lucru a venit odată cu discutarea cu unul dintre mentorii mei, Bryan Tam, un alt student în inginerie computerizată. Discuând cu voce tare cu el criticându-mi desenele, m-a ajutat să înțeleg procesul de proiectare. Procesul de a lua o problemă și de a gândi o soluție, oricât de irealizabil este, și apoi de a dezbate despre cum să faci proiectul respectiv. M-a învățat că ambiția și creativitatea sunt primordiale pentru proiectarea în inginerie.

Inițial, am vrut să fac un coș de gunoi care să detecteze automat când coșul de gunoi era plin și apoi să închid sau să înfășoare punga. După ce am cercetat posibile modalități de a proiecta acest lucru, mi-am dat seama că acest lucru era departe de mâinile mele. Astfel, am schimbat ușor obiectivul - de a crea un coș de gunoi care ar putea trimite un text când acesta este plin.

Aproape la sfârșitul semestrului, am avut probleme cu integrarea componentei WiFi pentru a trimite textul și am fost îngrijorat, așa că m-am gândit la alte alternative ca la un sistem de alarmă. M-am uitat spre elementele piezo pentru a scoate probabil un sunet enervant care nu s-ar opri până când gunoiul nu va fi scos. De asemenea, m-am uitat să folosesc LED-uri pentru a crea culori diferite pentru a indica nivelul de gunoi.

Pentru a crea acest lucru, ar fi necesari doi senzori: unul pentru exterior să simtă când o mână este deasupra ei pentru a se deschide și unul în interior pentru a detecta nivelul de gunoi. Inițial, doar modulul WiFi ar trimite textul ca o alarmă, dar aproape de sfârșitul semestrului, am decis să adaug o lumină pe partea superioară a coșului de gunoi pentru a sprijini acest lucru.

Acesta este designul proiectului cu care am rămas și am trecut până la capăt.

Pasul 2: Cercetare

Pentru a mă pregăti pentru acest calvar, am cercetat mai multe lucruri.

Mai întâi cercetez despre modul general de codificare a Arduino. Practica cu trusa de inventator SparkFun a ajutat enorm; obișnuindu-mă să trebuiască să conectez pinii la Arduino și cum să folosesc un panou.

Apoi, am practicat în mod deosebit utilizarea servoarelor, deoarece știam că așa ar trebui să controlez capacul pentru a mă roti. În primul rând, practicând controlul sincronizării lor și apoi combinând utilizarea cu condiționate, astfel încât să pot controla când sunt activate.

Apoi am cercetat ce senzori să folosesc. Au existat două tipuri: Un senzor cu ultrasunete (HC-SR04) și un senzor cu infraroșu (PIR Motion Sensor). Senzorul cu ultrasunete trimite un impuls care este apoi revenit și este citit de HC-SR04, calculând timpul din acest interval, pentru a determina distanța dintre acesta și locația săritului. Am decis să folosesc senzorul cu ultrasunete pentru senzorul interior, deoarece detectarea distanței ar fi mai utilă, mai ales că gunoiul nu emite multă radiație. Apoi am decis că ar fi mai ușor să folosesc doar un HC-SR04 atât pentru senzorul interior, cât și pentru cel exterior.

Cercetând despre ESP-8266, am aflat multe despre cum funcționează wifi. Am aflat despre punctele de acces și punctele de stație. Am aflat și despre serverele web ca o posibilă opțiune. La sfarsit. ESP este propria sa placă care poate fi programată complet separat de Arduino. Astfel, este chiar posibil să faci acest întreg proiect doar folosindu-l. Pentru a programa ESP-ul, l-am conectat la Arduino și am conectat GND-ul în Arduino la Reset pentru a-l dezactiva și a-l face să acționeze ca un comunicator între ESP și cablul USB.

Am aflat apoi că pot face ESP să acționeze ca un client care dorește să acceseze sau să solicite date de pe un site web. Știind acest lucru, am folosit site-ul IFTTT.com pentru a crea un applet pentru a conecta webhook-urile la SMS-urile mele, astfel încât, atunci când un eveniment este declanșat (atunci când un client solicită date de la o anumită adresă URL, acesta ar trimite un text).

Un alt lucru pe care l-am cercetat au fost regulatoarele de tensiune, diodele și rezistențele. Au fost necesare rezistențe pentru ca LED-ul să conecteze LED-ul la Arduino. Diodele și regulatoarele de tensiune au fost soluții posibile pentru alimentarea ESP-8266, deoarece necesită strict 3,3 V pentru Vcc. Regulatorul de tensiune a fost cea mai ușoară soluție. Deși există o opțiune de 3,3 V pe Arduino, am luat-o ca pe o ocazie de a afla mai multe.

După aceasta, am aflat despre condensatoare, deoarece acestea sunt necesare pentru un regulator de tensiune funcțional. Condensatorii ajută la nivelarea tensiunii în cazul în care „sare” sau „sughiț” prea mult. 2 electrolitice și 1 condensator ceramic sunt setările obișnuite pentru regulatoarele de tensiune.

Majoritatea cercetărilor au încercat să-mi depaneze codul, deoarece am făcut multe erori pe măsură ce îl făceam.

Pasul 3: Dificultăți întâmpinate și cum le-am depășit

O mare parte din dificultatea de la începutul semestrului a fost pur și simplu faptul că eram fără experiență. Niciodată nu mă gândisem niciodată să construiesc ceva, așa că mi-a fost frică să nu fiu prea ambițios sau prea simplu. Acesta este motivul pentru care am amânat alegerea unei idei atât de mult timp.

Pentru a depăși acest lucru, a vorbit cu un senior cu experiență. Bryan a reușit să-mi critice ideile și să-mi spună care merg în direcția corectă și care merg în direcția greșită. El m-a ajutat să-mi dau seama că trebuie să-mi iau în considerare nivelul de calificare, resursele la care aveam acces și gestionarea timpului.

Gestionarea timpului a fost, de asemenea, foarte dificilă pentru mine. Știu deja că am o slăbiciune în ceea ce privește gestionarea timpului, mai ales că acest semestru a fost incredibil de ambalat, deoarece am fost supraîncărcat cu 21 de credite.

Au fost momente când a trebuit să sacrific lucrul la proiectul meu, dar pentru a depăși acest lucru am dedicat cel puțin o oră de cercetare în weekend pentru a lucra la proiect, iar la fiecare două săptămâni în weekend pentru a merge la M5 pentru a lucra la el.

O altă dificultate pe care am avut-o a fost lipsa mea de cunoștințe cu multe dintre părți. Nu știam cum funcționau și ce fire se conectau unde. Pentru a depăși acest lucru, am aflat avantajul valoros al căutării fișelor tehnice online, ceea ce m-a ajutat să înțeleg care este tensiunea de intrare necesară și unde trebuie conectate VCC, GND și intrările. Îmi amintesc că am lucrat în mod specific la încercarea de a conecta servo-urile la detectoarele de mișcare și am fost frustrat deoarece servo-urile nu funcționau deloc.

Acest lucru m-a determinat să încerc diferite servo-uri, sperând că ceva nu este în regulă cu ei. Cu toate acestea, încă nu funcționau, ceea ce însemna că trebuia să fie fie cablajul meu, fie codul meu. Am încercat apoi să folosesc o sursă de alimentare externă, conectând servo-urile la 4 baterii AA, deoarece citisem că uneori, USB-ul de pe un computer ar putea să nu dea suficientă tensiune pentru a le alimenta. În cele din urmă, am decis să mă uit pur și simplu la fișa tehnică și am realizat că a fost doar pentru că cablarea mea a fost incorectă tot timpul.

Cel mai dificil obstacol al meu în acest sens era încercarea de a integra componenta WiFi la Arduino. Căutam multe tutoriale online și pur și simplu înțelegeam programarea pentru că mi-a fost greu să înțeleg. Cu toate acestea, un anumit site web m-a ajutat și m-a prezentat la IFTTT. Am crezut că am obținut o victorie, nu mi-am dat seama că plăcile erau separate și am ajuns să programez plăcile cu cod diferit. Am rămas blocat timp de o săptămână încercând să dau seama cum să le conectez, dar internetul nu a ajutat. Pentru a depăși acest obstacol, în cele din urmă am cerut pur și simplu ajutorul doctorului Malloch. Sunt o persoană foarte mândră și tind să vreau să fac lucrurile singure. Cu toate acestea, el m-a ajutat anterior, nu am avut o problemă prea mare, ci o discuție despre modalitățile posibile de abordare a proiectului meu. Pur și simplu întrebându-l pe Dr. Malloch a rezolvat imediat integrarea ESP-8266.

Acest proiect m-a ajutat să mă plaseze în locul meu și să realizez că ar trebui să lucrez și să cer mai mult ajutor oamenilor, deoarece ingineria nu este un proiect solo, ci o dinamică a echipei.

Pasul 4: Modificări la M5 pentru a ajuta la eficientizarea procesului de învățare

M5 a fost un instrument fantastic pentru mine în acest semestru. Deja vine cu o mulțime de resurse pentru noi exploratori și veterani experimentați.

Cred că M5 ar putea ajuta la eficientizarea procesului de învățare prin organizarea mai multor ateliere despre o varietate mai largă de subiecte și prin anunțarea acestora. Abia auzisem de atelierele care aveau loc la M5, iar singurele despre care știam erau atelierele de lipit.

Alte ateliere, cum ar fi „Cum se procedează la proiectare” sau „Cum se folosește imprimanta 3D”, ar fi de asemenea utile. Poate că au aceste ateliere, dar nu am putut niciodată să aud despre ele.

Pasul 5: Ce am realizat la final

Am reușit să fac un coș de gunoi automat

Mai important, însă, am învățat importanța gestionării timpului, cum să construiesc circuite și să folosesc piese electronice. Am aflat despre Arduino, unde și senzori, rezistențe, panouri de testare, WiFi, ESP-8266, servere web, regulatoare de tensiune, diode etc. Am reușit să realizez exact ceea ce aveam în minte. Pentru a obține o înțelegere a unui nivel practic despre electronică și circuite.

De asemenea, a stârnit un foc creativ în mine, deoarece crearea acestui proiect, deși uneori extrem de frustrant, a fost foarte distractiv și plin de satisfacții. În sfârșit, înțelegerea modului în care funcționează o piesă sau obținerea funcționării codului așa cum mi-am dorit a meritat orele de modificări și modificări pe care trebuia să le fac. M-a ajutat să înțeleg că asta am vrut să fac. La începutul semestrului, am ezitat cu privire la ingineria electrică și informatică, deoarece nu aveam experiență în asta pentru a ști dacă îmi place sau nu. Ca și cum cineva nu știe dacă îi place un sport, un joc video sau un hobby decât dacă îl încearcă.

Cea mai mare realizare a mea a fost să pot spune cu încredere că vreau să continui cu ingineria electrică și computerizată.

Pasul 6: Cum ar putea cineva să urmeze urmele mele

Dacă cineva se află în aceeași situație în care mă aflam la începutul semestrului, aș recomanda să faceți aceiași pași pe care i-am subliniat în „Planuri orignale și progresie”. Asta chiar m-a ajutat să identific încet ceea ce mă interesa și ce puteam face.

Mai exact, pentru acest proiect, voi prezenta mai jos modul de realizare a unuia.

Pasul 1: Accesați IFTTT.com, înregistrați-vă numărul de telefon și apoi creați un applet. Alegeți „dacă” pentru a fi webhooks și „că” pentru a fi SMS. După ce a fost creat, căutați Maker Webhooks în caseta de căutare și faceți clic pe documentație. Completați informațiile cu numele propriului eveniment și copiați adresa URL. Aceasta este adresa URL pe care o veți folosi pentru codul ESP-8266 aflat în partea de jos.

Pasul 1: Conectați ESP-8266 ca atare:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Apoi conectați GND-ul de pe Arduino la Resetarea de pe el pentru a-l dezactiva.

Pasul 2: Introduceți codul în partea de jos și încărcați-l pe ESP-8266 (descărcați mai întâi placa esp-8266 de pe IDE). Apoi deconectați ESP-8266.

Pasul 3: Conectați servomotoarele la pinul 8 și pinul 9 de pe Arduino

Pasul 4: Conectați primul senzor HC-SR04 la pinii 10 și 13 (pentru trig și respectiv ecou). Apoi conectați-l pe al doilea la pinii 11 și 12 (din nou pentru trig și respectiv ecou).

Pasul 5: Conectați LED-ul RGB la pinii 4 (roșu), 5 (verde) și 6 (albastru).

Pasul 6: Conectați GPIO2 la pinul 2

Pasul 7: Introduceți codul din partea de jos (ECE_297_DP) și încărcați-l pe Arduino.

Pasul 8: Găsiți o cutie veche de bere reciclată și o bucată de carton pentru capac. Adeziv fierbinte popsicle se lipeste de servos și apoi lipiți fierbinte servos în interiorul botului de fiecare parte. Lipiți capacul de bastoanele de gheață. Bandați cei doi senzori pe capac (interiorul este cel care detectează coșul de gunoi (pinii 11 și 12), iar exteriorul este cel care detectează mișcarea (pinii 10 și 13). Apoi lipiți LED-ul în partea superioară a capacului. Și lipiți cablurile din spatele cutiei pentru a ascunde cablurile urâte.

Pasul 7: Ce aș face în continuare

Înaintând pe proiect, am avut câteva idei de a implementa o alarmă sonoră în plus față de LED. Pentru că am pus ESP-8266 să funcționeze, am decis să nu o fac. Totuși, dacă aș merge mai departe, ar fi interesant să adaug unul și să-i enervez pe oameni să scoată gunoiul.

De asemenea, mi-aș fi dorit să lucrez la un proiect mai definitiv, deoarece acesta este în mare parte o dovadă a proiectului de concept. Dacă aș merge mai departe, aș fi folosit un coș de gunoi propriu-zis sau un recipient de plastic mai greu. În plus, mi-aș fi dorit să fiu mai eficient cu cablajul, deoarece este foarte dezordonat.

O alternativă la ESP-8266 în care mă uitam în timp ce îmi făceam griji că nu o pot integra era folosirea unui modul Bluetooth. Prietenul meu Sean îmi menționase că a făcut anterior un proiect în trecut, în care trebuia să trimită date din proiectul său pe telefon și să folosească un modul Bluetooth. El a spus că a fost relativ ușor. Cu toate acestea, am reușit să funcționeze modulul WiFi înainte de a face vreo detectiv serios în el. Cred că ar fi interesant să văd unde m-ar fi condus acea cale.

În afară de asta, mi-ar fi plăcut să pun în aplicare partea de „împachetare automată a sacului de gunoi”, dar aceasta este încă în afara ligii mele, în prezent. Poate că la un moment viitor, voi revizita acest proiect și voi încerca să-l fac mai eficient.