Soundaktiviertes Planetarium - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

Dieses instructable wurde in Erfüllung der Projektanforderung des Makecourse an der University of South Florida (www.makecourse.com) erstellt.

Das ist mein schallaktiviertes Planetarium. Die Grundfunktion des Planetariums besteht darin, sich mit einem lauten Geräusch, wie einem Klatschen, zu aktivieren und die Umlaufbahn des Mondes und der Erde um die Sonne nachzubilden. Dies ist ein lustiges und einfaches Projekt, das leicht nachgebaut werden kann und ein schönes dekoratives und interaktives Stück darstellt.

In diesem Instructable werde ich erklären, wie man dieses Planetarium neu erstellt, indem ich das Getriebe, die allgemeine Einrichtung und das Kontrollsystem bespreche.

Schritt 1: Schritt 1: Teile und Werkzeuge

Teile

• 1 Hochleistungs-Elektronikgehäuse der DC-47P DC-Serie - $ 9,58
• Holzpuppenkopf von ArtMinds®, 2,5" - 2,49 $
• Holzpuppenkopf von ArtMinds®, 2,25" - 1,89 $
• 3/8 "Durchmesser 6061 Aluminium Rundstange 24" Länge T6511 Extrudiert 0,375 Zoll Durchmesser - 7,20 $

Elektronik

• DC 5V Schrittmotor 28BYJ-48 mit ULN2003 Treibertestmodulplatine 4-Phasen - $1.79
• Schallsensormodul - 1,50 $
• UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 Entwicklungsboard für Arduino + USB-Kabel - 7,58 $
• Mini-Steckbrett - $5.69
• 4-poliges Buchse-Buchse-Kabel - $3.84
• Steckbrett Jumper Wire 75er Packung - 4,99 $

Werkzeuge & Zubehör

• 3D Drucker
• Maßband
• 3/8" Kugellager
• 5 Minuten Epoxid
• Zahnstocher oder Einwegrührer
• Einwegschale
• Hammer
• Bohren
• 4" Lochsäge
• Bandsäge
• Flache und gebogene Handfeile
• Acrylfarbe & Pinsel: dunkelblau, dunkelgrün, weiß, gelb

Software

Sie benötigen entweder die Arduino IDE oder Standalone-Versionen von AVR-GCC und AVRDude

Schritt 2: Schritt 2: Erstellen des Zahnradsystems

Hier kommt der 3D-Drucker ins Spiel. Sie müssen die beigefügten STL-Dateien herunterladen, um die Zahnräder und eine Basis in 3D zu drucken, die die Zahnräder und Stangen an Ort und Stelle hält. Das Planetariumsdesign besteht aus 4 Zahnrädern: dem Motorzahnrad (Antriebszahnrad), dem Erdzahnrad (Abtriebszahnrad), einem kleinen Zentralzahnrad und dem Mondzahnrad. Das Motorgetriebe wird am Schrittmotor befestigt und treibt das Erdgetriebe an. Das Mondzahnrad befindet sich oben auf dem Erdzahnrad und hat in seiner Mitte eine Stange, die durch das Erdzahnrad geht. Dadurch dreht sich das Mondrad mit der Drehung des Erdrads. Das Zentralzahnrad wird verwendet, um das Mondzahnrad an Ort und Stelle zu halten und wird um das Zentrum des Erdzahnrads herumlaufen. Der Stab für den Mond läuft durch das Mondgetriebe, das es dem Mond ermöglicht, sich um die Erde zu bewegen, während sowohl die Erde als auch der Mond um die Sonne reisen. Um Druckzeit zu sparen, habe ich eine Füllung von 5% auf der Basis verwendet. Diese geringe Füllung machte den Sockel auch sehr leicht, was von Vorteil war.

Schritt 3: Schritt 3: Vorarbeit

Rutenvorbereitung

Sobald alles gedruckt ist, müssen wir einige Vorbereitungen treffen, um unsere Planeten, Stäbe und das Gehäuse für die Installation vorzubereiten. Zuerst müssen wir die Bandsäge verwenden, um die Stange in drei Teile zu schneiden. Einer sollte 5", einer 3" groß sein und der letzte 1,5".

Planetenvorbereitung

Wir werden die Puppenköpfe und das Kugellager verwenden, um unsere Erde, Sonne und Mond zu erschaffen. Der 1,5" Kopf wird für die Sonne verwendet, der 1,25" Kopf für die Erde und das Kugellager für den Mond. Zuerst möchten Sie mit dem 3/8"-Bohrer Löcher in den flachen Boden der Puppenköpfe bohren. Damit können Sie die Planeten an den Stangen befestigen. Jetzt kommt der lustige Teil, das Malen! Je nachdem, welche Farbe Sie verwenden, Möglicherweise müssen Sie mehrere Schichten auftragen, um eine lebendige Farbe zu erhalten, insbesondere beim Malen von Sonne und Mond. Denken Sie daran, dass es besser ist, mehrere dünne Schichten aufzutragen, als eine sehr dicke Schicht zu klumpen. Eine dicke Schicht führt wahrscheinlich zu Tropfen und wird Lassen Sie jede dünne Schicht vollständig trocknen, bevor Sie fortfahren. Die Erde wurde freihändig bemalt. Sobald der Mond vollständig trocken ist, verwenden Sie das Epoxid, um ihn an der Stange zu befestigen.

Gehäusevorbereitung

Wir müssen ein Loch im Deckel des Gehäuses ausschneiden, damit sich die Stangen frei bewegen können. Dazu müssen Sie die am Bohrer befestigte 4-Zoll-Lochsäge verwenden. Denken Sie daran, dass das Loch von der Mitte versetzt sein muss, um Platz für den Schrittmotor und das Motorgetriebe zu schaffen. Verwenden Sie Ihre Basis als Referenz, um zu bestimmen, wo Sie Schneiden Sie das Loch und stellen Sie sicher, dass es mit den Kanten des Gehäuses zentriert ist.

Nun, da deine Planeten, Stäbe und dein Gehäuse vorbereitet sind, kannst du mit dem Zusammenbau beginnen!

Schritt 4: Schritt 4: Hauptbaugruppe

Beginnen Sie, indem Sie Ihren Schrittmotor in den dafür vorgesehenen Schlitz in der Basis einsetzen. Achte darauf, dass du die Drähte so einsteckst, dass sie durch die Basis und unten herauslaufen. Setzen Sie als nächstes das Erdungszahnrad auf das extrudierte Rohr auf der Basis. Sie möchten das Erdungsgetriebe so positionieren, dass es knapp über der Basis schwebt und beim Drehen nicht daran reibt. Setzen Sie nun das Motorgetriebe so auf den Schrittmotor, dass die Mitte des Getriebes durch die Welle des Motors läuft. Das Motorgetriebe und das Erdungsgetriebe sollten gut zusammenpassen. Als nächstes fügen Sie das zentrale Zahnrad dem extrudierten Rohr hinzu. Das zentrale Zahnrad hat einen sehr engen Sitz auf dem extrudierten Rohr und muss eingeschlagen werden.

Beachten Sie, dass es sehr schwierig ist, das Zentralzahnrad zu entfernen, sobald es eingeschlagen ist. Stellen Sie also sicher, dass Sie alles richtig darunter positioniert haben, bevor Sie fortfahren. Sie möchten auch ein wenig Platz zwischen dem Erdungszahnrad und dem Zentralzahnrad lassen, damit sie sich nicht gegenseitig stören.

Sie können jetzt Ihre Ruten hinzufügen. Der Sonnenstab wird in das extrudierte Rohr an der Basis eingeführt und der Erdungsstab durch das Loch im Erdungsgetriebe. Stellen Sie auch hier sicher, dass es zwischen parallelen Teilen nicht reibt. Das Mondzahnrad wird dann um den Erdstab gelegt, oben auf dem Erdzahnrad. Der Mondstab wird in das sekundäre Loch des Mondzahnrads gesteckt. Füllen Sie Ihre Stangen mit ihren jeweiligen Planeten und Sie können zum Schaltplan übergehen.

Schritt 5: Schritt 5: Schaltplan

Die Hauptteile des Schaltplans sind der Mikrocontroller, das Netzteil, der Schrittmotor und die Treiberplatine sowie der Schallsensor.

Energieversorgung

Die Stromversorgung erfolgt über eine 9V-Batterie, die an den Mikrocontroller angeschlossen wird.

Schrittmotor & Antriebsplatine

Der Schrittmotor ist mit den Pins 8, 9, 10 und 11 des Mikrocontrollers verbunden. Diese Pins werden verwendet, um die Spulen 1-4 des Schrittmotors zu aktivieren. Sie sind in der Skizze als Ausgaben definiert.

Schallsensor

Der Schallsensor ist an Pin 4 des Mikrocontrollers angeschlossen. Es ist als Eingabe in der Skizze definiert.

Schritt 6: Schritt 6: die Arduino-Skizze

Wie bereits erwähnt, sind die Pins 8 -11 mit der Antriebsplatine (Abschirmung) verbunden und aktivieren die Spulen 1-4 des Schrittmotors. Der Schallsensor ist an Pin 4 angeschlossen. Ich habe eine Verzögerungszeit von 8 ms definiert, um eine zuverlässige Drehrate des Schrittmotors zu erreichen. Im Setup habe ich die Motorpins als Ausgänge und den Soundsensorpin als Eingang definiert. Der Schallsensor wird in der Hauptschleife von einer Statusvariablen namens statusSensor gelesen. Wenn ein Geräusch erkannt wird, wird der Statussensor auf 1 gesetzt. Dadurch wird der Motor 300 Schritte vorwärts gedreht. Eine while-Schleife wird verwendet, um die Schritte zu zählen. Wenn ein neues Geräusch erkannt wird, wird die Zählung neu gestartet und der Motor dreht sich für einen längeren Zeitraum. Wenn kein Geräusch erkannt wird, stoppt der Motor nach 300 Schritten. Weitere Informationen finden Sie im angehängten Video.

Hinweis: Sie können eine beliebige Anzahl von Schritten für die Drehung des Motors einstellen. Ich fand, dass 300 Schritte ungefähr 30 Sekunden Bewegung ergeben. Wenn Sie möchten, dass das Planetarium über einen längeren oder kürzeren Zeitraum läuft, können Sie die Schrittzahl gerne erhöhen.

Schritt 7: Schritt 7: Gehäusemontage

Jetzt müssen nur noch alle Komponenten in das Gehäuse eingesetzt werden. Ich fand, dass dies am einfachsten und effektivsten mit Klettbändern bewerkstelligt wurde. Richten Sie zuerst die Unterseite des Gehäuses mit dem Haken aus (raue Seite). Als nächstes legen Sie die Unterseite Ihres Steckbretts, des Mikrocontrollers, des Schallsensors, des Motors, des Motorschilds und der Batterie mit der Schlaufe (weiche Seite) aus. Fügen Sie oben auf dem Steckbrett eine Schlaufe hinzu, um den Motor an Ort und Stelle zu halten. Sie können nun jede verbleibende Komponente sicher im Gehäuse platzieren. Um die Basis zu befestigen, schneiden Sie zuerst zwei Stücke der Schlaufe aus, die in Länge und Breite etwas größer sind als die langen Seiten der Basis. Befestigen Sie jeden Streifen an der langen Seite des Gehäuses so, dass das Schrittmotorgetriebe vollständig eingeschlossen ist und das Erdungsgetriebe gut in das Loch passt, das aus dem Gehäusedeckel herausgeschnitten wurde. Meine wurden ungefähr 1 von der Oberseite des Gehäuses entfernt platziert. Als nächstes befestigen Sie zwei passende Haken an den langen Seiten der Basis. Sie können jetzt Ihre Basis am Gehäuse befestigen. Ich habe mich entschieden, die Basis auf diese Weise zu erhöhen, um Platz für die zu schaffen Schaltung darunter.

Ihr Planetarium ist nun fertig montiert und einsatzbereit! Stellen Sie sicher, dass Ihre Batterie mit dem Mikrocontroller verbunden ist, bringen Sie die Schrauben am Gehäuse an und lassen Sie schöne laute Geräusche zu. Sie sollten sehen, wie sich Ihr Planetarium in Bewegung setzt.

Hinweis: Hängen Sie Ihren Schallsensor zur besseren Geräuscherkennung an einer der Wände des Gehäuses in der Nähe der Aussparung im Deckel ein.

Schritt 8: Abschließende Bemerkungen

Obwohl dies ein einfaches Projekt war, ist das Wissen, das ich daraus gewonnen habe, von unschätzbarem Wert. Ich habe alles über 3D-Modellierung, Mikrocontroller-Codierung, Videobearbeitung, Projektplanung und vieles mehr gelernt. Ich habe auch viel mehr Respekt vor Produktdesignern, weil es viel Nachdenken und Mühe gibt, etwas zu entwerfen und diese Designs zum Leben zu erwecken. Viel Versuch und Irrtum und viel Problemlösung. Es hat Spaß gemacht, mich in den Prozess einzubringen.

Hoffe, Sie haben dieses instructable genossen!