Planétarium activé par le son : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Cette instructable a été créée pour répondre aux exigences du projet du Makecourse à l'Université de Floride du Sud (www.makecourse.com).

C'est mon planétarium activé par le son. La fonction de base du planétarium est de s'activer avec la présence d'un son fort, comme un coup, et de recréer l'orbite de la lune et de la terre autour du soleil. C'est un projet amusant et simple qui peut être facilement recréé et fera une belle pièce décorative et interactive à afficher.

Dans ce Instructable, je vais expliquer comment recréer ce planétarium en discutant du système d'engrenage, de la configuration générale et du système de contrôle.

Étape 1: Étape 1: Pièces et outils

les pièces

• 1 boîtier électronique robuste série DC-47P DC - 9,58 $
• Tête de poupée en bois par ArtMinds®, 2,5" - 2,49 $
• Tête de poupée en bois par ArtMinds®, 2,25" - 1,89 $
• Tige ronde en aluminium 6061 de 3/8 "de diamètre 24" de longueur T6511 extrudée de 0,375 pouce de diamètre - 7,20 $

Électronique

• Moteur pas à pas DC 5V 28BYJ-48 avec carte de module de test de pilote ULN2003 4 phases - $1.79
• Module de capteur sonore - 1,50 $
• Carte de développement UNO R3 MEGA328P ATMEGA16U2 pour Arduino + câble USB - 7,58 $
• Mini planche à pain - 5,69 $
• Câble 4 broches Femelle-Femelle - $3.84
• Planche à pain Jumper Wire 75pcs pack - $4.99

Outils et fournitures

• Imprimante 3D
• Mètre ruban
• Roulement à billes 3/8"
• Époxy 5 minutes
• Cure-dents ou agitateur jetable
• Plateau jetable
• Marteau
• Percer
• Scie cloche de 4"
• Scie à ruban
• Lime à main plate et incurvée
• Peinture acrylique et pinceaux: bleu foncé, vert foncé, blanc, jaune

Logiciel

Vous aurez besoin soit de l'IDE Arduino, soit des versions autonomes d'AVR-GCC et d'AVRDude

Étape 2: Étape 2: Création du système d'engrenage

C'est ici que l'imprimante 3D entre en jeu. Vous devrez télécharger les fichiers STL ci-joints pour imprimer en 3D les engrenages et une base qui maintiendra les engrenages et les tiges en place. La conception du planétarium se compose de 4 engrenages: l'engrenage moteur (engrenage d'entraînement), l'engrenage terrestre (engrenage mené), un petit engrenage central et l'engrenage lunaire. L'engrenage du moteur sera attaché au moteur pas à pas et entraînera l'engrenage de la terre. L'engrenage lunaire sera au-dessus de l'engrenage terrestre et aura une tige en son centre qui traversera l'engrenage terrestre. Cela fera tourner l'engrenage de la Lune pendant que l'engrenage de la Terre tourne. L'engrenage central est utilisé pour maintenir l'engrenage lunaire en place et fera le tour du centre de l'engrenage terrestre. La tige de la Lune traversera l'engrenage de la Lune, ce qui permettra à la Lune de voyager autour de la Terre tandis que la Terre et la Lune voyageront autour du Soleil. Pour gagner du temps d'impression, j'ai utilisé un remplissage de 5% sur la base. Ce faible remplissage rendait également la base très légère, ce qui était bénéfique.

Étape 3: Étape 3: Travail de préparation

Préparation de la canne

Une fois que tout est imprimé, nous devrons faire un travail de préparation pour préparer nos planètes, tiges et boîtiers pour l'installation. Tout d'abord, nous devrons utiliser la scie à ruban pour couper la tige en trois parties. L'un doit mesurer 5", l'autre 3", et le dernier 1,5".

Préparation de la planète

Nous utiliserons les têtes de poupée et le roulement à billes pour créer notre Terre, notre Soleil et notre Lune. La tête de 1,5" sera utilisée pour le Soleil, la tête de 1,25" pour la Terre et le roulement à billes pour la Lune. Vous voulez d'abord percer des trous dans le fond plat des têtes de poupée à l'aide du foret de 3/8". Cela vous permettra d'attacher les planètes aux tiges. Vient maintenant la partie amusante, la peinture ! Selon la peinture que vous utilisez, vous devrez peut-être appliquer plusieurs couches pour obtenir une couleur vibrante, en particulier lorsque vous peignez le soleil et la lune. N'oubliez pas qu'il est préférable d'appliquer plusieurs couches fines plutôt que d'appliquer une couche très épaisse. Une couche épaisse provoquera probablement des gouttes et prendre beaucoup de temps à sécher. Assurez-vous de laisser chaque couche mince sécher complètement avant de continuer. La Terre a été peinte à main levée. Une fois que la Lune est complètement sèche, utilisez l'époxy pour la fixer à la tige.

Préparation de l'enceinte

Nous devons découper un trou dans le couvercle de l'enceinte pour permettre aux tiges de se déplacer librement. Pour cela, vous devrez utiliser la scie cloche de 4 fixée à la perceuse. N'oubliez pas que le trou doit être décalé par rapport au centre pour laisser de la place au moteur pas à pas et à l'engrenage du moteur. Utilisez votre base comme référence pour déterminer où découpez le trou et assurez-vous qu'il est centré avec les bords de l'enceinte.

Maintenant que vos planètes, tiges et boîtiers sont préparés, vous êtes prêt à commencer l'assemblage !

Étape 4: Étape 4: Assemblage principal

Commencez par placer votre moteur pas à pas dans la fente prévue dans la base. Assurez-vous de rentrer les fils de manière à ce qu'ils traversent la base et sortent par le bas. Ensuite, placez l'engrenage de terre sur le tube extrudé sur la base. Vous voulez positionner l'engrenage terrestre de manière à ce qu'il flotte juste au-dessus de la base et qu'il ne frotte pas dessus en tournant. Placez maintenant l'engrenage du moteur sur le moteur pas à pas de sorte que le centre de l'engrenage traverse l'arbre du moteur. L'engrenage du moteur et l'engrenage de la terre doivent bien s'emboîter. Ensuite, ajoutez l'engrenage central au tube extrudé. L'engrenage central aura un ajustement très serré sur le tube extrudé et devra être martelé en place.

Notez qu'il est très difficile de retirer l'engrenage central une fois qu'il est martelé en place, alors assurez-vous d'avoir correctement positionné tout ce qui se trouve en dessous avant de continuer. Vous voulez également laisser un peu de place entre l'engrenage terrestre et l'engrenage central afin qu'ils n'interfèrent pas l'un avec l'autre.

Vous êtes maintenant prêt à ajouter vos tiges. La tige solaire ira dans le tube extrudé sur la base et la tige de terre passera par le trou dans l'engrenage de terre. Encore une fois, assurez-vous qu'il n'y a pas de frottement entre les pièces parallèles. L'engrenage de la Lune est ensuite placé autour de la tige de la Terre, au-dessus de l'engrenage de la Terre. La tige de la lune ira dans le trou secondaire de l'engrenage de la lune. Complétez vos tiges avec leurs planètes respectives et vous êtes prêt à passer au schéma du circuit.

Étape 5: Étape 5: Schéma du circuit

Les principales parties du schéma sont le microcontrôleur, l'alimentation, le moteur pas à pas et la carte de commande, et le capteur de son.

Source de courant

L'alimentation est fournie par une pile 9V qui se fixe au microcontrôleur.

Moteur pas à pas et carte d'entraînement

Le moteur pas à pas est connecté aux broches 8, 9, 10 et 11 du microcontrôleur. Ces broches sont utilisées pour activer les bobines 1-4 du moteur pas à pas. Ils sont définis en tant que sorties dans l'esquisse.

Capteur de son

Le capteur de son est fixé à la broche 4 du microcontrôleur. Il est défini comme une entrée dans l'esquisse.

Étape 6: Étape 6: le croquis Arduino

Comme mentionné précédemment, les broches 8 à 11 sont connectées à la carte de commande (blindage) et activeront les bobines 1 à 4 du moteur pas à pas. Le capteur sonore est connecté à la broche 4. J'ai défini un temps de retard de 8 ms pour obtenir un taux de rotation fiable par le moteur pas à pas. Dans la configuration, j'ai défini les broches du moteur en tant que sorties et la broche du capteur de son en tant qu'entrée. Le capteur sonore est lu dans la boucle principale par une variable d'état nommée statusSensor. Lorsqu'un bruit est détecté, le capteur d'état sera réglé sur 1. Cela commencera à faire avancer le moteur pendant 300 étapes. Une boucle while est utilisée pour compter les pas. Si un nouveau son est détecté, le décompte redémarre, faisant tourner le moteur pendant une période plus longue. Si aucun son n'est détecté, le moteur s'arrêtera de tourner après 300 pas. S'il vous plaît voir la vidéo ci-jointe pour plus d'informations.

Remarque: Vous pouvez définir n'importe quel nombre d'étapes pour que le moteur tourne. J'ai trouvé que 300 étapes donnent environ 30 secondes de mouvement. N'hésitez pas à augmenter le nombre de pas si vous souhaitez que le planétarium fonctionne pendant une période plus ou moins longue.

Étape 7: Étape 7: Assemblage du boîtier

Il ne reste plus qu'à mettre tous les composants dans le boîtier. J'ai trouvé que cela était plus facile et plus efficace à l'aide de bandes velcro. Alignez d'abord le bas de l'enceinte avec le crochet (côté rugueux). Ensuite, alignez le bas de votre maquette, du microcontrôleur, du capteur de son, du moteur, de la protection du moteur et de la batterie avec la boucle (côté souple). Ajoutez une boucle en haut de la planche à pain pour maintenir le moteur en place. Vous pouvez maintenant placer en toute sécurité chaque composant restant dans le boîtier. Pour fixer la base, découpez d'abord deux morceaux de la boucle qui sont légèrement plus longs et plus larges que les côtés longs de la base. Fixez chaque bande sur le côté long du boîtier positionné de manière à permettre à l'engrenage du moteur pas à pas d'être entièrement enfermé et à l'engrenage de terre de s'adapter parfaitement dans le trou qui a été découpé dans le couvercle du boîtier. Les miens ont été placés à environ 1 du haut de l'enceinte. Ensuite, attachez deux crochets assortis aux côtés longs de la base. Vous pouvez maintenant attacher votre base à l'enceinte. J'ai choisi d'élever la base de cette manière pour laisser de la place au circuits en dessous.

Votre planétarium est maintenant entièrement assemblé et prêt à l'emploi ! Assurez-vous que votre batterie est connectée au microcontrôleur, appliquez les vis sur le boîtier et faites un beau bruit fort. Vous devriez voir votre planétarium commencer à bouger.

Remarque: pour une meilleure détection du son, accrochez votre capteur de son à l'une des parois du boîtier près de la découpe du couvercle.

Étape 8: Remarques finales

Même s'il s'agissait d'un projet simple, les connaissances que j'en ai acquises sont inestimables. J'ai tout appris sur la modélisation 3D, le codage de microcontrôleurs, le montage vidéo, la planification de projets et bien plus encore. J'ai également gagné beaucoup plus de respect pour les concepteurs de produits, car il y a beaucoup de réflexion et d'efforts pour concevoir quelque chose et donner vie à ces conceptions. Beaucoup d'essais et d'erreurs et beaucoup de résolution de problèmes. C'était amusant de m'impliquer dans le processus.

J'espère que vous avez apprécié cette instructable !