Covidi kaitsekiivri osa 1: Sissejuhatus Tinkercadi ahelatesse!: 20 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Tinkercadi projektid »

Tere sõber!

Selles kaheosalises sarjas õpime kasutama Tinkercadi ahelaid - lõbusat, võimsat ja harivat tööriista vooluringide toimimise tundmaõppimiseks! Üks parimaid viise õppimiseks on teha. Seega kavandame kõigepealt oma projekti: Covidi kaitsekiivri vooluringi!

Meie eesmärk on luua kiiver, mis hoiatab teid, kui inimene läheneb. Nii saate end Covidi eest kaitsta, kolides ära, et hoida teie ja selle inimese vahelist kaugust.

Selle projekti lõpuks on teil põhiteadmised sellest, kuidas Tinkercadi abil vooluahelaid ja programmeerida. Kuigi see võib tunduda keeruline, ärge muretsege! Olen siin, et teid kogu protsessi juhendada - lihtsalt õppige ja nautige!

Tarvikud:

Kõik, mida vajate, on Tinkercadi konto! Kas teil pole seda? Registreeruge tasuta saidil www.tinkercad.com

Samm: avage Tinkercad

Logige sisse Tinkercadi (või registreeruge, kui te pole seda veel teinud).

Pärast armatuurlauale sisselogimist minge vasakule külgribale ja valige "Ahelad".

Seejärel valige "Loo uus vooluring" (ringjoonega oranž). Siin on meil vabadus olla loominguline ja kujundada mis tahes ahelaid, mida soovime. Samuti saate oma vooluahelaid täpselt simuleerida, et näha, kuidas need reaalses maailmas toimiksid, enne kui reaalses elus selle ehitate!

Nüüd oleme valmis alustama!

2. samm: pange projektile nimi

Pärast nupu "Loo uus vooluring" vajutamist tervitatakse teid selle tühja tööruumiga.

Esiteks - kõik meie projektid salvestatakse meie armatuurlauale (eelmisest sammust), seega on oluline, et paneksime oma projektidele nime, et saaksime need hiljem meelde jätta ja üles leida!

Kui vaatate vasakus ülanurgas, luuakse teile lõbus juhuslik pealkiri. Pealkirja omaga asendamiseks võite sellel klõpsata. Siin panin ma sellele pealkirja "Covidi ohutuskiiver".

Samm: lisage meie Micro: bit

Alustame oma projekti, lisades micro: bit.

Micro: bit on väike arvuti, mille abil saate programmeerimist õppida. Sellel on palju lahedaid funktsioone, nagu LED -tuled, kompass ja kohandatavad nupud!

See mikro: bit töötleb kogu meie anduritelt saadud teavet (mille lisame hiljem). Micro: bit annab meile selle teabe ka arusaadaval viisil.

Selle lisamiseks oma tööruumi kasutame paremal olevat külgriba. Siit leiate terve hulga komponente, mida saate kasutada. Ignoreerime praegu kõike muud ja otsige "microbit".

Valige micro: bit ja viige see tööruumi.

Samm: meie anduri lisamine

Nüüd, kui meil on oma mikro: bit, lisame anduri. Lisame midagi, mida nimetatakse PIR -anduriks, mis on lühend passiivse infrapunaanduri kohta.

PIR suudab tuvastada infrapunakiirgust või kuumust. Kuna inimesed eraldavad soojust, kuid sellised esemed nagu seinad, veepudelid ja lehed seda ei tee, saab seda andurit kasutada inimeste läheduse tuvastamiseks.

Tavaliselt võib see "näha" kuni 5 meetri (16 jalga) kaugusele, mis on hea, sest see võimaldab meil inimeste lähenemisel varakult hoiatada, võimaldades meil reageerida enne, kui jõuame 2 meetri (6 jalga) sotsiaalse distantseerumise juhisteni.

Samm: komponentide mõistmine

Nüüd, kui meil on kaks osa, kuidas saaksime need omavahel ühendada, et võimaldada mikro: bitil PIR -anduriga suhelda?

Tinkercadis on see üsna lihtne. Näete, et PIR -anduri põhjas on 3 tihvti.

1. Kui hõljutate hiirt nende kohal, näete, et esimene nööpnõel on "Signaali" tihvt, mis tähendab, et see annab inimese tuvastamisel signaali.
2. Teine tihvt on "Toide", kuhu ühendame PIR -anduri sisselülitamiseks elektrienergiaallika.
3. Kolmas tihvt on "Maandus", kust väljub kogu "kasutatud" elekter PIR -andurist.

Võite märgata, et micro: bitti põhjas on ka 5 punkti, kuhu juhtmed ühendada saavad. Hõljutage hiirt nende kohal.

1. Esimesed 3 punkti on tähistatud P0, P1 ja P2. Need punktid on kohandatavad ja nad võivad signaale vastu võtta (sisend) või signaale välja visata (väljund). Neid punkte saab kasutada mitmel erineval viisil, kuna need on väga kohandatavad! Sellest pikemalt hiljem…
2. 3 V punkt on 3 -voldine elektrienergiaallikas. Pidage meeles, et meie PIR -andur vajab elektrienergiat? Noh, me saame selle elektri mikro: biti 3 V punktist!
3. GND punkt on lühend "maa", kuhu elekter saab pärast töö tegemist "väljuda". Siin saab ühendada PIR -anduri maandusnõela.

6. samm: komponentide ühendamine

Nööpnõelte ühendamiseks klõpsake kõigepealt kursoriga ühte tihvti. Seejärel klõpsake erinevat nööpnõela (kuhu soovite esimese tihvti ühendada). Näete, et moodustus traat! Soovi korral saate juhtme värvi muutmiseks klõpsata. Või kustutage see ja proovige uuesti, kui see tundub räpane. Proovige juhtmed puhtaks panna, et saaksite hiljem kindlaks teha, kus iga traat asub!

Pärast juhtmete ühendamist kontrollige, kas see sobib sellega, mis mul on. Kui jah, siis suurepärane! Kui ei, siis ärge muretsege! Kustutage juhtmed ja proovige uuesti.

Võite ilmselt ette kujutada, mis praegu toimub. See on lihtne silmus:

1. Elekter jätab mikro: bit →
2. → siseneb PIR -andurisse läbi toitepistiku →
3. → töötab PIR -anduri sees →
4. → väljub PIR -andurist läbi „Maandus“või „Signaali“tihvti →
5. → läheb micro: bitti "Ground" või "P0" tihvti juurde

7. samm: meie vooluringi simuleerimine (1. osa)

Kui loome Tinkercadis vooluahelaid, saame neid ka simuleerida.

Nii saame katsetada, et näha, kuidas meie vooluahela komponendid reaalses maailmas reageerivad, mis aitab teil vooluahelaid planeerida ja kavandada, ilma et peaksite tegema katse-eksituse meetodit ning kulutama aega ja raha millelegi, mis ei pruugi toimida!

Meie vooluringi simuleerimiseks vajutage paremas ülanurgas asuvat nuppu "Alusta simulatsiooni" …

8. samm: meie vooluringi simuleerimine (2. osa)

Kui simulatsioon töötab, saame suhelda oma vooluringiga.

Klõpsake PIR -andurit. Ilmub pall. Kujutage ette, et see pall on inimene. Saate seda inimest klõpsata ja liigutada.

Võite märgata, et kui liigutate palli PIR -anduri lähedal asuvas punases tsoonis, süttib andur. Kui see on tõsi, olete kõik õigesti ühendanud! Kui liigutate palli PIR -i tuvastustsoonist välja, lõpetab andur põlemise. Mängi sellega ringi!

Samuti võite märgata, et kui pall on avastamispiirkonnas, kuid see on paigal, siis PIR ei aktiveeru. See ei ole probleem, sest inimesed liiguvad palju, nii et andur tuvastab peaaegu alati teie ruumi lähedal olevad inimesed.

Kuidas oleks micro: bitiga? Signaalijuhtme oleme juba ühendanud, miks siis midagi ei toimu ?!

Ärge muretsege, see on oodatud!

Kuigi me ühendasime signaalijuhtme, ei tea mikro: bitine arvuti, mida teha PIR -anduri antud teabega. Me ütleme talle, mida teha, programmeerides selle järgmises etapis.

Samm 9: Codeblock põhitõed

Väljuge simulatsioonist ja seejärel klõpsake "Kood" ("Alusta simulatsiooni" kõrval). See avab uue, suurema külgriba paremal.

Lisaks vooluahelate kujundamisele ja simuleerimisele saame programmeerida ka Tinkercadis Codeblocks'i abil. Koodplokid on lihtne viis programmeerimise loogika tundmaõppimiseks, mis on suurepärane sissejuhatus kodeerimisse, enne kui süvenete rohkem arenenud keeltesse, nagu Javascript, Python või C.

Alustuseks tutvuge Codeblocki keskkonnaga. Codeblocki külgriba vasakul küljel on koodiplokid, mida saate pukseerida. Paremal küljel on teie tegelik kood. Proovige uurida mõnda tükki lohistades.

Kui olete sellega tuttav, tühjendage kodeerimisruum (lohistades plokid paremas alanurgas asuvasse prügikasti), et saaksime hakata oma ahela koodi lisama.

10. samm: mikro: bitti programmeerimine (1. osa)

Alustuseks otsige plokkidest "Sisend" ja lohistage "nööpnõelal [P0] väärtuseks [Kõrge]". See on sisend, sest see toidab mikro: biti teavet.

Põhimõtteliselt võib P0 -punktil (kus meie signaaltraat ühendub) olla kaks väärtust: kõrge või madal. Kõrge tähendab, et signaal on olemas, ja madal tähendab, et signaali pole.

Kui PIR -andur tuvastab sissetungija, kas signaal on kõrge või madal? Kui vastasid kõrgelt, on sul õigus! Teise võimalusena, kui tuvastuspiirkonnas pole sissetungijat (või üliharvadel juhtudel, kui sissetungija on täiesti paigal), on madal elektrisignaal.

Seetõttu on meie koodi loogika põhimõtteliselt järgmine: "kui inimene avastatakse, tehke _".

Praegu ei tee see midagi, sest me pole selle jaoks midagi määratlenud (see on tühi). Nii, laseme tal midagi ette võtta.

Samm 11: Micro: bitti programmeerimine (2. osa)

Lisame väljundi koodiploki nimega "show leds". See koodiplokk võimaldab meil segada mikro: bitti tuledega. Saate LED -võrku ümber lülitada, et luua soovitud kujundus. Lisasin naeratava näo. See on väljund, kuna micro: bit annab teavet.

Seejärel muudame sisendkoodi ploki [HIGH] väärtuseks [LOW].

Kuna muutsime signaali kõrgelt madalaks, ütleb meie kood nüüd:

kui signaal P0 -l on madal, lülitage LED -id sisse, et luua naeratav nägu

See tähendab, et kui meie tuvastustsoonis pole ühtegi inimest liikumas, näitab micro: bit naeratavat nägu, sest see on ohutu! =)

12. samm: mikro: bitti programmeerimine (3. osa)

Me teame, mida micro: bit teeb, kui tuvastustsooni ümber pole inimest. Kuidas oleks, kui keegi oleks kohal?

Määratleme selle ka. Lisage veel üks sisendkoodi blokeering "pin [P0] asendati [High]".

Seekord jätame selle väärtuseks [HIGH], kuna kasutame seda inimese tuvastamiseks midagi tegema.

Lisage veel üks LED -väljund ja looge kujundus! Kasutasin kortsuvat nägu, sest kui inimene on avastamispiirkonnas, võib see olla vähem ohutu! = (

13. samm: meie koodi testimine

Käivitage simulatsioon veel kord. Liikuge palli ümber (aka isik) ja vaadake, kuidas teie micro: bit reageerib.

Kui see ei tee seda, mida soovite, proovige eelmist sammu uuesti ja kontrollige minu ekraanipildiga oma koodibloke. Ära anna alla!:)

14. samm: täiendavate PIR -andurite lisamine

Kui teie eelmise sammu kood toimis õigesti, siis suurepärane! Nüüd edendame oma projekti.

Siiani kasutasime ainult ühte PIR -andurit, et saaksime tuvastada inimesi ainult ühes piirkonnas. Aga ülejäänud ruum meie ümber? Vajame rohkem andureid!

Kui see on veel avatud, sulgege koodi külgriba (klõpsates nuppu "Kood") ja otsige teist PIR -andurit. Lisage see oma tööruumile ja ühendage see juhtmega.

Märkus: Ühendage see teine PIR -anduri signaalipulk P1 või P2 -ga (ühendasin selle P1 -ga). Ärge ühendage seda P0 -ga, kuna seda punkti kasutab juba esimene andur. Kui te seda teete, ei saa micro: bit öelda, milline PIR signaale saadab!

Kuigi Tinkercadi tööruumis panin mõlemad PIR -andurid ülespoole (ekraani puhtamaks muutmiseks), saab PIR -i kiivrile kinnitamise korral kinnitada ühe PIR -anduri kiivri vasaku külje poole, nii et see skannib sina ja teise saab asetada kiivri paremale küljele, et skannida sinust paremal asuvat piirkonda.

Samm: lisakoodi lisamine teisele PIR -ile

Avage kood uuesti ja lisage teine koodiplokkide komplekt, mis on sarnased esimesele. Seekord klõpsake aga uute koodiplokkide rippmenüül ja valige P1 (või P2, kui ühendasite uue PIR -i P2 -ga).

Vasakul asuva PIR -anduri (mis on ühendatud P0 -ga) puhul muutsin LED -väljundi koodblokki nii, et LED -võrgu vasak pool süttib. Sarnaselt muutsin paremal asuva PIR -anduri puhul LED -väljundi koodbloki nii, et LED -võrgu parem pool süttib.

Kui kumbki PIR pole aktiveeritud, näitab LED -võrk endiselt naeratavat nägu, sest see on ohutu!

16. etapp: mitme PIR -i testimise kood

Pärast koodblokkide õiget lisamist ja muutmist käivitage uuesti simulatsioon, et kontrollida, kas teie kood töötab.

Kui pall/inimene viiakse vasaku PIR -i avastamispiirkonda, peaks mikro: biti LED -võrk vasakul küljel süttima.

Sarnaselt, kui inimene liigub paremal küljel tuvastustsoonis, süttib LED paremal küljel.

17. samm: häire lisamine

Nüüd, kui meil on kaetud kaks peamist pimeala (võite lisada täiendavaid PIR -andureid või mikro: bitte, et katta veelgi rohkem ala), võtame selle veel ühe sammu edasi.

Mis siis, kui soovite, et PIR -i käivitamisel kuuleksite häiret? Mitte ainult ei hoiatataks teid (näiteks magamise ajal), vaid võite peletada ka isiklikus ruumis sissetungijad, kaitstes nii teid kui ka sissetungijat Covidi eest.

Minge paremal külgribale ja otsige "piezo". Need on väikesed "kõlarid" või "helisignaalid", mille sees on pind, mis vibreerib, kui elekter sealt läbi jookseb, tekitades valju suminat.

Pieso peal on kaks tihvti. Ühendage negatiivne tihvt micro: bit maandusega ja positiivne tihvt micro: bit ülejäänud P2 punktiga. Sel viisil saame seda juhtida nii, et sumin kostab ainult siis, kui mikro: bit vabastab elektrivoolu oma P2 tihvti kaudu.

Märkus. Veenduge, et lisate takisti ühe pieso tihvti (kumbki tihvt) külge. See võimaldab meil piirata pieso siseneva voolu hulka. Vastasel juhul võivad piiramatud kogused voolu rikkuda mikro: bit, pieso või mõlemad!

Ma panin 1 000 oomi takisti, kuid võite panna ükskõik mida. Soovitan panna midagi 500 oomi - 2000 oomi. Mida väiksem on takistus, seda rohkem on voolu, nii et sumin on valjem

18. samm: helisignaali kodeerimine

Sarnaselt LED -võrguga peame programmeerima micro: bit, et tagada helisignaali õige toimimine. See võib olla tüütu, kui sumin sumiseb pidevalt, kui keegi on meie tuvastustsoonis, seega kodeerime selle nii, et see sumiseb ainult üks kord, kui inimene siseneb tuvastustsooni (teatades meile, et keegi on tulemas).

Selleks lähtestame P2 tihvti. Lisage "käivitamisel" koodiplokk ja selle alla kood "analgo set pitch pin [P2]".

Seejärel sisestage iga koodilõigu "pin " asemel [HIGH] "LED -väljundi koodiploki alla" analoogkõrgusega "väljundkood (kui see sõnastus on segane, vaadake ülaltoodud ekraanipilti!).

See analoogkood võimaldab meil määrata kaks seadet: helikõrgus ja kellaaeg.

• Aja seadistus ütleb, kui kaua tooni mängida. Panin selle 500 ms juurde (saate valida mis tahes numbri).

• Pigi ütleb meile, kui kõrge peaks toon olema.

  Siin saate valida iga PIR -i jaoks erineva sageduse. Seadsin ühele 100 (madal helikõrgus) ja teisele 400 (kõrge helikõrgus). Nii saate ainuüksi toonist (ilma LED -võrku vaatamata) aru saada, milline PIR -andur käivitub

19. samm: viimane simulatsioon

Nüüd käivitage simulatsioon viimast korda, et veenduda, kas kõik töötab.

Kui kordasite seda juhendit, peaks inimene vasakpoolsesse tuvastuspiirkonda sisenedes lühidalt helisignaali andma ja LED-võrgu vasak külg peaks helendama, andes teile teada, et seadmest tuleb sissetungija. vasakule.

Kui inimene siseneb parempoolsesse tuvastuspiirkonda, peaks teid teavitama lühidalt kõrge toon ja LED-võrgu parem pool peaks helendama, andes teile teada, et sissetungija tuleb paremalt poolt.

Kui keegi pole kummaski tuvastustsoonis, peaks LED -võrk näitama rõõmsat nägu, öeldes, et olete turvaline!

20. samm: lõplikud mõtted ja tulevikuprojektid

Kui olete selle juhendi kaudu läbi teinud, õnnitleme! Isegi kui nägite vaeva või ei jõudnud seda lõpule viia, olen kindel, et õppisite Tinkercadi kohta kõige vähem asju ja see on nii hea töö!

Nüüd, kui teil on sotsiaalselt distantseeruv häireahel, mis töötab, kui soovite selle järgmise sammu juurde viia ja seda reaalses maailmas üles ehitada, saate tarvikud osta ja juhtmed ühendada täpselt nii, nagu tegite selles Tinkercadi tööruumis.

Ülaltoodud foto on 3D -mudel (.stl) kiivrist, mille kallal töötan, kasutades sama täpset vooluringi, mille ehitasime selles juhendis. Sellel on külgedel 2 PIR -andurit, esiküljele paigaldatud micro: bit (LED -võrgu nägemiseks) ja helisignaalid.

Kui soovite oma loovust üksi kasutada, astuge see veel üks samm edasi, liimides vooluringi kiivri külge. Muidu jääge ootama minu järgmist Instructable'i, kus me selle kiivri koos kokku paneme!

Pange tähele: kui olete noor, küsige ringkonna ja kiivri ehitamisel abi hooldajalt tööriistade kasutamisel.

Loodan, et teile meeldis see õpetus ja saate kasutada Tinkercadi kohta õpitut loovaks ja luua mõned oma projektid. Ootan huviga, mida te kõik loote, seega linkige oma projektid kindlasti kommentaaridesse!

Lõbusat ja õppimist täis 2021. aastat!