Шаг 1: Компоненты
Чтобы создать сенсорное мусорное ведро, нам понадобится корзина, крышка которой открывается на шарнирах. Вы можете найти такую в магазинах хозтоваров, её еще называют ведёрком для стирального порошка. Также нам понадобится модуль Ардуино Нано. Сервопривод желательно найти с металлическим редуктором.
Далее нам будет нужен ультразвуковой датчик расстояния и отсек для трёх пальчиковых батареек. Для поддержания эстетического вида поищите соответствующий пластиковый кейс.
- Ардуино Нано ссылка
- Датчик расстояния ссылка
- Сервопривод ссылка
- Отсек для батарей ссылка
- Коробка для электроники ссылка
- Полевой транзистор (MOSFET). Очень советую взять электролитический конденсатор 10V 470-1000 uF
- Резистор 100 Ohm
- Резистор 10 kOhm
Шаг 2: Железо
Для начала, нам нужно избавиться от ненужного пластика на корзинке — защёлки и ручки. Датчик расстояния хорошо умещается в коробку и только клеммы соединения не входят. У сервопривода нужно удлинить провода, так как они должны доставать до передней стенки корзины. И мы соединим всё, используя простую схему, приложенную к изображениям. Датчик будет запитан от одного из пинов Ардуино, поэтому не придётся паять лишние провода к силовой клемме — сервопривод уже запитан там.
Теперь поместим всё в корпус. Сначала проделаем в нём отверстия для датчика. Я отметил центры отверстий ножом, просверлил небольшие отверстия сверлом, а затем расширил их сверлом с увеличивающимся диаметром.
Закрепите всё горячим клеем — все детали в нашем автоматическом мусорном ведре должны крепко держаться. Отсек для батареек закрепите двусторонним скотчем, провод от сервопривода пропустите через боковое отверстие.
Шаг 3: Установка сервопривода на корзину
Зачистите сторону сервопривода и нужную часть корзины при помощи наждачки. Склейте их при помощи обычного суперклея. Можно также для уверенности скрепить всё стяжками. Далее нужно проделать углубление для проводов, чтобы их не зажимало при закрытии. Сервопривод должен свободно входить в корзинку и на за что не цепляться. Провода можно закрепить по краю корзины при помощи горячего клея.
Коробка с электроникой крепится к корзинке при помощи болтов и гаек. Нужно закрепить её так, чтобы луч датчика не захватывал крышку корзины. Для этого можно использовать пару гаек под верхними болтами.
Шаг 4: Механизм
Сперва я сделал его из палочки от мороженого, но она была слишком толстой и не позволяла крышке свободно закрываться. Поэтому я заменил её на металлическую полоску, вырезанную из обычной банки. Стержень сервопривода в верхней части был закреплён при помощи скрепки. Эта часть приклеивается к металлической полоске при помощи суперклея.
Теперь можно всё установить. Очень аккуратно поверните сервопривод в крайнюю позицию и закрепите балансир в позиции открытой крышки. Теперь наша корзинка открывается и закрывается. Делайте всё аккуратно, так как дешевые запчасти могут выйти из строя, если будут работать на излом. На этом этапе физическая часть мусорного ведро с сенсорной крышкой готова и можно приступить к программированию. Для начала нужно написать простой алгоритм без энергосбережения.
Шаг 5: Программирование в XOD
Я использую визуальный язык программирования XOD, основанный на узлах. Узел — это блок, который представляет собой какое-либо физическое устройство, например датчик, двигатель или реле, или некоторые операции, такие как сложение, сравнение или конкатенация текста. Вы можете увидеть весь процесс создания проекта в XOD в этом видео. Также на первом фото представлена простая программа в XOD, без каких-либо усложнений, а на третьем фото программа с дополнительными фишками.
Весь проект на XOD можно скачать на Гитхабе
Как вы уже заметили, чтобы создать этот девайс, нам не нужно вообще знать каких-либо языков программирования. Нам просто нужно подумать о логике правильной работы устройства и о том, какие узлы существуют в нашей программе. Изучение документации — это задача на пару вечеров.
В XOD мы отчетливо видим, какие данные передаются, откуда они передаются и куда идут. Создание длинного листа с кодом — это задача для фанатов Ардуино следующего уровня. Вы же пока можете начать с изучения функционального программирования.
Шаг 6: Сохранение энергии. Модификация железа
Итак, у нас есть три потребителя энергии: Ардуино, датчик расстояния и сервопривод. Чтобы заставить Ардуино потреблять меньше энергии батареек, нужно выключить светодиод «pwr», который горит постоянно, пока на плату подаётся питание. Просто отрежьте дорожку, которая ведёт к нему.
Далее, у нас есть регулятор вольтажа на задней стороне платы, нам он тоже не нужен, откусите его левый пин. Теперь Ардуино в режиме сна будет потреблять пару десятков микроампер. Датчик может быть включен и выключен напрямую Ардуино.
Но сервопривод в режиме ожидание требует много энергии. Именно для этого мы будем использовать полевой транзистор. Нам также понадобятся резисторы на 100 Ом и 10 КОм.
Новую схему вы найдёте на приложенной картинке, сервопривод будет питаться через транзистор. В начале движения, сервоприводу нужно много энергии, поэтому нужно припаять конденсатор на входе питания.
Шаг 7: Программирование. ИДЕ Ардуино
К сожалению, XOD пока что не дружит с режимами питания, поэтому программный код был написан в ИДЕ Ардуино, где я настроил систему с помощью библиотеки «LowPower». Система «просыпается», подаёт питание на датчик, замеряет расстояние, выключает датчик. Если вам надо открыть и закрыть крышку, присоедините питание к сервоприводу, запустите его и выключите питание.
Наброски программы Ардуино можно скачать со страницы на Гитхабе
ФайлыФайлы
Шаг 8: Заключение
После доработки, наша схема потребляет около 0,1 миллиампера в режиме ожидания и может долгое время работать от пальчиковых батареек. Но вот что важно: для стабильной работы нужно поддерживать вольтаж > 3,6V, а значит более 1,2V на батарейку.
Судя по графику для алкалиновой батарейки, можно увидеть, что для разряжения наполовину нужно около 1,1 Ампер часов. Этого хватит примерно на 460 дней работы в режиме ожидания. Но батарейка потратит только половину ёмкости и может быть перемещена, например, в пульт для телевизора. А если вы используете литиевые батарейки, они будут работать в три раза дольше. Такие батарейки стоят дороже алкалиновых, но такое приобретение стоит своих денег.
Спасибо за внимание и не забудьте про видео о создании ведра для мусора с автоматической крышкой.
