Poubelle automatique : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Il s'agit d'une poubelle à ouverture automatique à détection de mouvement. Il dispose d'une connectivité wifi et envoie un SMS lorsqu'il est plein. Ceci est fait pour ECE-297DP à l'Université du Massachusetts - Amherst. L'objectif principal de ce cours était d'acquérir de l'expérience avec l'électronique pratique, car je sentais que j'étais en retard sur mes pairs et qu'il me serait utile de combiner les choses que j'ai apprises de mes conférences avec un travail expérientiel.

Les matériaux nécessaires:

- 1x Arduino Uno

- 1x ESP-8266

- 2x Microservos

- 2x détecteurs de mouvement à ultrasons HC-SR04

- 1x LED RBG

- 3x résistances 330 Ω

- 1x 3.3 Régulateur de Tension

- 2x 100 uF condensateur électrolytique

- 1x condensateur céramique 0,1 uF

- 1x Contenant de bière Corona Extra Longneck de 12 bouteilles

Étape 1: Plans originaux et progression

Au début du semestre, je n'avais aucun plan pour ce que je voulais faire. J'ai sauté dans cette classe sans idée en tête. Donc, pour commencer, j'ai développé un moyen facile de me déplacer lentement dans le monde de l'électronique de loisir.

Pas:

1. Apprenez les bases d'Arduino

- Cela a été fait en suivant le guide de l'inventeur SparkFun fourni avec le kit de démarrage. Cela m'a permis d'apprendre les bases des résistances, des LED, des éléments piézo (son), de la détection et du codage général avec Arduino.

2. Regardez les projets de bricolage Arduino en ligne

- C'était pour trouver de l'inspiration pour faire de l'électronique créative et utile

3. Utilisez l'inspiration pour trouver ce que je voulais faire

- Parce que je suis une paresseuse, et parce que mes amis avec qui je cohabite le semestre prochain ne nettoient pas très bien, j'ai décidé de faire une poubelle automatique.

Le plan initial pour cela est venu de parler à l'un de mes pairs mentors, Bryan Tam, un autre étudiant en génie informatique. Discuter à haute voix avec lui en critiquant mes créations m'a aidé à comprendre le processus de conception. Le processus consistant à prendre un problème et à penser à une solution, même irréalisable, puis à débattre de la manière de réaliser ledit projet. Cela m'a appris que l'ambition et la créativité sont primordiales pour la conception en ingénierie.

Au départ, je voulais faire une poubelle qui détecterait automatiquement quand la poubelle était pleine, puis fermerait ou emballerait le sac. Après avoir recherché des moyens possibles de concevoir cela, j'ai réalisé que c'était loin de mes mains. Ainsi, j'ai légèrement modifié l'objectif - faire une poubelle qui pourrait envoyer un texte lorsqu'elle est pleine.

Vers la fin du semestre, j'avais du mal à intégrer le composant WiFi pour envoyer le texte et j'étais inquiet alors j'ai pensé à d'autres alternatives comme un système d'alarme. J'ai regardé vers les éléments piezo pour peut-être faire un son ennuyeux qui ne s'arrêterait pas tant que la poubelle n'était pas sortie. De plus, j'ai envisagé d'utiliser des LED pour créer différentes couleurs pour indiquer le niveau de déchets.

Pour créer cela, deux capteurs seraient nécessaires: un à l'extérieur pour détecter quand une main est au-dessus de lui pour s'ouvrir, et un à l'intérieur pour détecter le niveau de déchets. A l'origine, seul le module WiFi envoyait le texte comme une alarme mais vers la fin du semestre, j'ai décidé d'ajouter une lumière sur le dessus de la poubelle pour soutenir cela.

C'est la conception du projet avec laquelle je suis resté et je suis allé jusqu'au bout.

Étape 2: Recherche

Pour me préparer à cette épreuve, j'ai fait des recherches sur plusieurs choses.

D'abord, je recherche sur la manière générale de coder Arduino. Pratiquer avec le kit d'inventeur SparkFun a énormément aidé; m'habituer à devoir connecter les broches à l'Arduino et à utiliser une planche à pain.

Ensuite, j'ai particulièrement pratiqué l'utilisation de servos car je savais que c'était ainsi que je devais contrôler le couvercle pour tourner. Tout d'abord, m'entraîner à contrôler leur timing, puis à combiner l'utilisation avec des conditions afin que je puisse contrôler quand elles sont activées.

Ensuite, j'ai recherché quels capteurs utiliser. Il y avait deux types: Un capteur à ultrasons (HC-SR04) et un capteur infrarouge (PIR Motion Sensor). Le capteur à ultrasons envoie une impulsion qui est ensuite rebondie et est lue par le HC-SR04, calculant le temps dans cet intervalle, pour déterminer la distance entre elle et l'emplacement du rebond. J'ai décidé d'utiliser le capteur à ultrasons pour le capteur interne car la distance de détection serait plus utile, d'autant plus que les déchets n'émettent pas beaucoup de rayonnement. Ensuite, j'ai décidé qu'il serait plus facile d'utiliser simplement un HC-SR04 pour le capteur interne et externe.

En faisant des recherches sur l'ESP-8266, j'ai beaucoup appris sur le fonctionnement du wifi. J'ai appris sur les points d'accès et les points de station. J'ai également entendu parler des serveurs Web comme option possible. À la fin. L'ESP est sa propre carte qui peut être programmée entièrement séparément de l'Arduino. Ainsi, il est même possible de faire tout ce projet en l'utilisant simplement. Pour programmer l'ESP, je l'ai connecté à l'Arduino et connecté GND à l'Arduino pour le réinitialiser pour le désactiver et le faire agir comme un communicateur entre l'ESP et le câble USB.

J'ai alors appris que je pouvais faire en sorte que l'ESP agisse comme un client qui souhaite accéder ou demander des données à partir d'un site Web. Sachant cela, j'ai utilisé le site Web IFTTT.com pour créer une applet pour connecter les webhooks aux SMS sur mon ensemble de telle sorte que lorsqu'un événement est déclenché (lorsqu'un client demande des données à partir d'une URL particulière, il enverra un texte).

Une autre chose que j'ai recherchée était les régulateurs de tension, les diodes et les résistances. Des résistances étaient nécessaires pour que la LED connecte la LED à l'Arduino. Les diodes et les régulateurs de tension étaient des solutions possibles pour alimenter l'ESP-8266 car il faut strictement 3,3V pour Vcc. Le régulateur de tension était la solution la plus simple. Bien qu'il existe une option 3,3 V sur l'Arduino, j'en ai profité pour en savoir plus.

Suite à cela, j'ai découvert les condensateurs car ils sont nécessaires au bon fonctionnement d'un régulateur de tension. Les condensateurs aident à niveler la tension au cas où elle « rebondirait » ou « hoqueterait » trop. 2 condensateurs électrolytiques et 1 céramique sont la configuration habituelle pour les régulateurs de tension.

La plupart des recherches essayaient de déboguer mon code car il y avait beaucoup d'erreurs pendant que je le faisais.

Étape 3: Difficultés rencontrées et comment je les ai surmontées

Une grande partie de la difficulté au début du semestre était simplement le fait que j'étais inexpérimenté. Je n'avais jamais pensé à construire quelque chose auparavant, alors j'avais peur d'être soit trop ambitieux, soit trop simple. C'est pourquoi j'ai repoussé si longtemps le choix d'une idée.

Pour surmonter cela, parler avec une personne âgée qui avait de l'expérience a certainement aidé. Bryan a pu critiquer mes idées et me dire lesquelles allaient dans la bonne direction et lesquelles allaient dans la mauvaise direction. Il m'a aidé à réaliser que je devais prendre en compte mon niveau de compétence, les ressources auxquelles j'avais accès et la gestion du temps.

La gestion du temps était également très difficile pour moi. Je sais déjà que j'ai un faible en matière de gestion du temps, d'autant plus que ce semestre a été incroyablement chargé puisque j'étais surchargé de 21 crédits.

Il y a eu des moments où je devais sacrifier le travail sur mon projet, mais pour surmonter cela, j'ai consacré au moins une heure de recherche le week-end pour travailler sur le projet, et une semaine sur deux le week-end pour aller à M5 pour travailler dessus.

Une autre difficulté que j'ai eue était mon manque de connaissances avec la plupart des pièces. Je ne savais pas comment ils fonctionnaient ni quels fils étaient connectés où. Pour surmonter cela, j'ai appris l'atout précieux de rechercher les fiches techniques en ligne, ce qui m'a aidé à comprendre quelle était l'entrée de tension nécessaire et où VCC, GND et les entrées devaient être câblés. Je me souviens avoir spécifiquement essayé de connecter les servos aux détecteurs de mouvement et avoir été frustré parce que les servos ne fonctionnaient pas du tout.

Cela m'a amené à essayer différents servos, en espérant que quelque chose n'allait pas avec eux. Cependant, ils ne fonctionnaient toujours pas, ce qui signifiait que cela devait être soit mon câblage, soit mon code. J'ai ensuite essayé d'utiliser une source d'alimentation externe en connectant les servos à 4 piles AA car j'avais lu que parfois, l'USB sur un PC pouvait ne pas donner assez de tension pour les alimenter. Enfin, j'ai décidé de simplement regarder la fiche technique et j'ai réalisé que c'était simplement parce que mon câblage était incorrect tout le temps.

Mon obstacle le plus difficile à cet égard a été d'essayer d'intégrer le composant WiFi à l'Arduino. Je cherchais de nombreux tutoriels en ligne et je comprenais simplement la programmation car c'était difficile pour moi de comprendre. Cependant, un site Web en particulier m'a aidé et m'a présenté IFTTT. Je croyais avoir remporté une victoire cependant, je ne savais pas que les cartes étaient séparées et j'avais fini par programmer les cartes avec un code différent. J'ai été coincé pendant une semaine à essayer de comprendre comment les connecter, mais Internet n'a pas aidé. Pour surmonter cet obstacle, j'ai finalement simplement demandé l'aide du Dr Malloch. Je suis une personne très fière et j'ai tendance à vouloir faire les choses seul. Il m'avait aidé auparavant, cependant, ce n'était pas vraiment un problème que j'avais mais plutôt une discussion sur les façons possibles d'aborder mon projet. Le simple fait de demander au Dr Malloch a immédiatement résolu l'intégration de mon ESP-8266.

Ce projet m'a permis de me remettre à ma place et de réaliser que je devais travailler et demander plus d'aide aux gens puisque l'ingénierie n'est pas un projet en solo mais une dynamique d'équipe.

Étape 4: Modifications apportées à M5 pour aider à rationaliser le processus d'apprentissage

M5 a été un outil fantastique pour moi ce semestre. Il contient déjà de nombreuses ressources pour les nouveaux explorateurs et les vétérans chevronnés.

Je pense que M5 pourrait aider à rationaliser le processus d'apprentissage en organisant plus d'ateliers sur une plus grande variété de sujets et en les faisant plus annoncés. J'avais à peine entendu parler des ateliers qui se déroulaient à M5, et les seuls que je connaissais étaient les ateliers de soudure.

D'autres ateliers tels que « Comment procéder à la conception » ou « Comment utiliser l'imprimante 3D » seraient également utiles. Ils ont peut-être ces ateliers, mais je n'ai jamais pu en entendre parler.

Étape 5: ce que j'ai accompli à la fin

J'ai pu faire une poubelle automatique

Plus important encore, j'ai appris l'importance de la gestion du temps, comment construire des circuits et utiliser des pièces électroniques. J'ai découvert Arduino, les ondes et la détection, les résistances, les maquettes, le WiFi, l'ESP-8266, les serveurs Web, les régulateurs de tension, les diodes, etc. J'ai pu accomplir exactement ce que j'avais en tête. Acquérir une compréhension d'un niveau pratique sur l'électronique et les circuits.

Cela a également déclenché un feu créatif en moi car la création de ce projet, bien qu'extrêmement frustrante parfois, était très amusant et gratifiant à faire. Enfin, comprendre comment fonctionne une pièce ou faire fonctionner le code comme je le voulais valait les heures de réglages et de modifications que j'ai dû faire. Cela m'a aidé à comprendre que c'était ce que je voulais faire. Au début du semestre, j'hésitais sur le génie électrique et informatique car je n'avais pas d'expérience en la matière pour savoir si cela me plaisait ou non. Comme la façon dont quelqu'un ne sait pas s'il aime un sport, un jeu vidéo ou un passe-temps à moins de l'essayer.

Ma plus grande réussite a été de pouvoir dire avec confiance que je veux continuer avec le génie électrique et informatique.

Étape 6: Comment quelqu'un d'autre pourrait suivre mes traces

Si quelqu'un est dans la même situation que moi au début du semestre, je recommanderais de suivre les mêmes étapes que celles décrites dans "Plans originaux et progression". Cela m'a vraiment aidé à identifier lentement ce qui m'intéressait et ce que je pouvais faire.

Plus précisément, pour ce projet, je vais décrire ci-dessous comment en faire un.

Étape 1: Allez sur IFTTT.com, enregistrez votre numéro de téléphone puis créez une applet. Choisissez le « si » pour être des webhooks et le « cela » pour être des SMS. Une fois qu'il a été créé, recherchez Maker Webhooks dans la zone de recherche et cliquez sur documentation. Remplissez les informations avec votre propre nom d'événement et copiez l'URL. Il s'agit de l'URL que vous utiliserez pour le code ESP-8266 qui se trouve en bas.

Étape 1: Connectez l'ESP-8266 comme tel:

RXD -> RX

TXD -> TX

VCC -> VCC

CH_PD VCC

GPIO0 -> GND

GND -> GND

Ensuite, connectez le GND de l'Arduino au Reset pour le désactiver.

Étape 2: Entrez le code en bas et téléchargez-le sur l'ESP-8266 (téléchargez d'abord la carte esp-8266 sur l'IDE). Débranchez ensuite l'ESP-8266.

Étape 3: Connectez les servos aux broches 8 et 9 de l'Arduino

Étape 4: Connectez le premier capteur HC-SR04 aux broches 10 et 13 (respectivement pour le trig et l'écho). Ensuite, connectez le second aux broches 11 et 12 (à nouveau pour trig et echo respectivement).

Étape 5: Connectez la LED RVB aux broches 4 (rouge), 5 (vert) et 6 (bleu).

Étape 6: connectez GPIO2 à la broche 2

Étape 7: Entrez le code en bas (ECE_297_DP) et téléchargez-le sur l'Arduino.

Étape 8: Trouvez une vieille boîte de bière recyclée et un morceau de carton pour le couvercle. Collez à chaud les bâtons de popsicle aux servos, puis collez à chaud les servos à l'intérieur du bot de chaque côté. Collez le couvercle sur les bâtons de popsicle. Collez les deux capteurs sur le couvercle (l'intérieur est celui qui détecte les déchets (broches 11 et 12) et l'extérieur celui qui détecte les mouvements (broches 10 et 13). Ensuite, scotchez la LED sur le dessus du couvercle. Et scotchez le câblage derrière la boîte pour cacher le câblage laid.

Étape 7: ce que je ferais ensuite

En avançant dans le projet, j'avais quelques idées pour mettre en place une alarme sonore en plus de la LED. Parce que j'ai fait fonctionner l'ESP-8266, j'ai décidé de ne pas le faire. Cependant, si je devais aller de l'avant, il serait intéressant d'en ajouter un et d'embêter les gens à sortir les poubelles.

Aussi, j'aurais aimé travailler sur un projet plus définitif, car il s'agit principalement d'un projet de preuve de concept. Si je devais aller de l'avant, j'aurais utilisé une vraie poubelle ou un conteneur en plastique plus lourd. De plus, j'aurais aimé être plus efficace avec le câblage car il est très salissant.

Une alternative à l'ESP-8266 que j'examinais alors que je craignais de ne pas pouvoir l'intégrer consistait à utiliser un module Bluetooth. Mon ami Sean m'avait mentionné qu'il avait déjà réalisé un projet dans le passé où il devait envoyer des données de son projet à son téléphone et utilisait un module Bluetooth. Il a dit que c'était relativement facile. Cependant, j'ai fait fonctionner le module WiFi avant d'y faire un travail de détective sérieux. Je pense qu'il serait intéressant de voir où ce chemin m'aurait mené.

En dehors de cela, j'aurais adoré mettre en œuvre la partie "emballage automatique des sacs poubelle", mais c'est toujours hors de ma portée à l'heure actuelle. Peut-être qu'à l'avenir, je reviendrai sur ce projet et essaierai de le rendre plus efficace.