Автоматическая корзина для мусора: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Привет, друзья!

Если вы давно смотрите мой канал, то, скорее всего, помните проект про мусорное ведро с автоматической крышкой. Этот проект был одним из первых в Arduino, можно сказать мой дебют. Но у него был один очень большой недостаток: система потребляла более 20 миллиампер, что делало невозможным автономную работу от батареек. И сегодня, имея за плечами новые знания и десятки проектов, я исправлю эту проблему.

Шаг 1: Компоненты

Для его создания нам понадобится ведро с крышкой, открывающейся на петлях. Его покупали в хозяйственных товарах и называли ведром для стирального порошка. В качестве платы Arduino я взял модель Nano. Сервопривод желателен с металлическим редуктором. Далее - ультразвуковой датчик расстояния и батарейный отсек для 3 пальчиковых батареек. Для красоты возьмем этот стильный пластиковый футляр.

• Ардуино НАНО
• Датчик дальности
• Сервопривод
• Держатель батареи
• Коробка
• MOSFET Настоятельно рекомендуется использовать электролитический конденсатор 10V 470-1000 мкФ.
• Резистор 100 Ом
• Резистор 10 кОм

Шаг 2: Оборудование

Сначала избавляемся от лишнего пластика на крышке. Это защелка и ручка. Датчик расстояния отлично помещается в коробку, торчат только соединительные штифты. Мы их удалим. Сначала мы разрежем пластик штифтов. В сервоприводе мы удлиняем провода, так как они должны доходить до передней части мусорного ведра. И все подключаем по этой простой схеме. Датчик будет питаться от одного из выводов Arduino, чтобы не припаять кучу проводов к выводу питания, потому что сервопривод уже подключен к нему.

Теперь складываем все в футляр. Сначала проделаем отверстия под датчик. Центры я обозначил ножом. Сначала я просверлил отверстие обычным сверлом для точности центра, а затем увеличил его ступенчатым сверлом. Залейте все горячим клеем. Батарейный отсек заклеен двусторонним скотчем, а провод от сервопривода будет выходить через боковое отверстие.

Шаг 3: установка сервопривода и коробки

Теперь очистите наждачной бумагой сторону сервопривода и крышку бункера в этом месте. Склеиваем их обычным растворимым клеем. Мы можем дополнительно укрепить его стяжками. Также нужно проделать паз под провода, чтобы они не сильно зажимались. Конечно, сервопривод должен заходить в ковш и ни за что не цепляться. Провода крепились по краю ведра горячим клеем.

Сам ящик крепится к ведру саморезами и гайками. Закрепить нужно так, чтобы луч датчика не зацепился за крышку корзины. Для этого под верхние винты можно положить пару гаек.

Шаг 4: Механизм

Сначала я сделал это из мороженого. Но он был слишком толстым и не позволял крышке свободно закрываться. Потом проделал то же самое с металлической банкой для консервов. В верхней части шток сервопривода фиксируется скрепкой. И эта деталь приклеивается с помощью суперклея и соды к полосе металла.

Ну что ж, смонтируем. Очень осторожно поверните сервопривод до крайнего положения и зафиксируйте коромысло в положении открытой крышки. Что ж, теперь наше ведро закрывается и открывается. Делайте это осторожно, потому что этот товар из Китая может сломаться, если работать наоборот. В принципе, аппаратная часть готова, приступим к программированию. Сначала напишем простой алгоритм, без энергосбережения.

Шаг 5: Программирование в XOD

Я использую язык визуального программирования XOD, он основан на узлах. Узел - это блок, который представляет либо какое-то физическое устройство, такое как датчик, двигатель или реле, либо некоторую операцию, такую как сложение, сравнение или объединение текста. Вы можете посмотреть весь процесс создания проекта в XOD в моем видео про мусорную корзину. Также первое фото - это простая программа XOD без какого-либо "гистерезиса", а третье фото - с ним.

Вы можете скачать проект корзины для мусора XOD на странице проекта на GitHub.

Как вы уже заметили, для создания этого устройства нам не потребовалось знание каких-либо языков программирования. Нам просто нужно было правильно продумать логику работы и знать, какие узлы существуют в программе. Задача на пару вечеров прочитать документацию. В xod мы четко видим, какие данные передаются, откуда они передаются и откуда приходят. Создание длинного листа кода - следующий шаг поклонников Arduino. Отсюда вы можете начать с функционального программирования.

Итак, работает! Поговорим об энергосбережении.

Шаг 6: Энергосбережение. Модификации оборудования

Итак, у нас есть 3 потребителя энергии, сама Arduino, датчик и сервопривод. Чтобы Arduino меньше ел от батареи, нужно выключить светодиод «pwr», который постоянно светится при наличии питания на плате. Просто обрежьте ведущую к нему дорожку.

Далее на обратной стороне платы находится регулятор напряжения, он нам тоже не нужен, откусываем его левый штифт. Теперь Arduino в спящем режиме требует буквально пару десятков микроампер. Датчик можно включать и выключать напрямую с помощью Arduino.

Но сервопривод в режиме ожидания потребляет много энергии. Так что мы будем использовать транзистор mosfet, как в видео про электронного синоптика. Вы можете взять любой мосфет из этого списка. Также понадобится резистор на 100 Ом и 10 кОм. Полный список компонентов для проекта оставлю в описании под видео.

Новая схема будет выглядеть так: сервопривод запитан через МОП-транзистор. В начале движения сервопривод принимает большой ток, поэтому нужно поставить конденсатор на ввод питания.

Шаг 7: Программирование. IDE Arduino

Логика работы следующая. К сожалению, в xod еще не добавлены режимы питания, поэтому я написал прошивку классически в Arduino IDE, где регулирую систему с помощью библиотеки «LowPower». Проснулся, подал питание на датчик, определил расстояние и выключил датчик. Если вам нужно открыть и закрыть крышку, подключите питание к сервоприводу, включите его и снова выключите питание.

Вы можете скачать эскиз Arduino IDE со страницы проекта GitHub.

Шаг 8: выводы

Теперь схема в режиме ожидания потребляет около 0,1 миллиампер и может долгое время спокойно работать от пальчиковых батареек. Но посмотрите, в чем дело: для стабильной работы нужно напряжение выше 3,6 Вольт, то есть выше 1,2 Вольта на батарею.

Судя по графику для щелочной батареи, видно, что батарея разряжается ровно наполовину, то есть около 1,1 Ампер-часа. То есть примерно 460 дней работы в режиме ожидания, неплохо? Но батарея израсходует только половину емкости, и тогда ее можно будет вставить, например, в пульт от телевизора. Но если использовать литиевые батареи, то они проработают почти на 100% емкости, а это почти 3 Ампер-часа, то есть в 3 раза дольше. Литиевые батареи дороже щелочных, но я думаю, что оно того стоит.

Спасибо за внимание и не забывайте, что есть видео о создании этого проекта!