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#DFRobot2018-创意作品:乡间别墅(3D)+门窗入侵防盗报警系统

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本帖最后由 snowflake 于 2019-1-22 10:15 编辑

创意作品:乡间别墅(3D)+门窗入侵防盗报警系统   
     我们团队有两名成员,他们是来自明珠临港小学的吴天乐和吴千语。
     接下来,为大家介绍一下我们的创意之作。

一、 3D创意:乡间别墅
    熙攘的人流,拥挤的街道,灰色的楼宇,忙碌的都市生活未免让人感觉有些压抑;漫步于乡间别墅中,鸟语花香,诗情画意,宛如进入世外桃源,让人心醉,流连忘返。

图1 别墅外观

图1 别墅外观

图2:别墅外观

图2:别墅外观

    小朋友们很迷恋乡间闲适、质朴的生活,想拥有自己的一套乡间别墅,Tinkercad给我们一个实现梦想的平台,让我们来设计一个属于自己的乡间别墅吧!
1. 搭建别墅框架
       别墅设计主要包括三个部分:主体设计、外观设计和庭院设计。我们先来设计别墅的主体吧。别墅的主体是地基和房间。地基我们用长方体来实现。房间和门窗的框,我们通过把实心长方体和空心长方体分组来实现。

图3 长方体

图3 长方体
图1 长方体

图4 实心和空心长方体

图4 实心和空心长方体
图2 实心和空心长方体

图5 房间雏形

图5  房间雏形
图3 房间雏形
        别墅主体设计为两层,第一层为两个大房间,呈现为一个横躺的“7”形,上层为四个房间和一个楼台,也呈现为横躺的“7”形,叠在第一层之上。并内置一个从第一层通往第二层的楼梯。

图6 第一层和楼梯

图6 第一层和楼梯
图4 第一层和楼梯

图7 两层房间框架

图7 两层房间框架
图5 两层房间框架
2. 外观设计
     别墅的外观设计让小朋友们煞费苦心,因为这部分大家的想法比较多,统一想法费了一些时间,想法统一后,实现起来难度却出乎想象。
首先,大家想到上下两层用不同风格的窗户,上层用百叶窗,这个比较好实现,我们找到了“百叶窗条板”,下层的窗户设计是个难点,主体为长方形,顶部为弧形,还要有造型,我们在形状库里找不到成品,只能用“长方体”、“圆形屋顶”和 “楔体”通过分组和掏空来实现窗户的设计。

图8 百叶窗条板

图8 百叶窗条板
图6 百叶窗条板

图9 长方体、圆形屋顶、楔体

图9 长方体、圆形屋顶、楔体
图7 长方体、圆形屋顶、楔体

图10 窗户

图10 窗户
图8 窗户
其次,门廊设计是大家的兴趣点之一,最后大家同意用亭台式来设计门廊, 思路有了,接下来就是形状选取、加工和设计了,大家通过形状库里的长方体、圆柱体、球体、抛物面等设计出了门廊,门廊的顶部设计有点难为大家了,既想不落俗套,又想难度不要太大,这有点难了,人多点子就是多,最后大家想出了用“cremallera”来实现,效果出来后,小朋友们很开心。

图11 门廊(正面)

图11 门廊(正面)
图9 门廊(正面)

图12 门廊(侧面)

图12 门廊(侧面)
图10 门廊(侧面)
      接着,大家希望别墅要有生活气息,经过激烈讨论,小朋友们认为已经给别墅添上花坛、桌椅、烟囱和太阳能。

图13 花坛

图13 花坛
            图11 花坛

图14 桌椅

图14 桌椅
图12 桌椅

图15 烟囱

图15 烟囱
图13 烟囱

图16 太阳能

图16 太阳能
图14 太阳能

图17 生活中的别墅

图17 生活中的别墅
图15 带有生活气息的别墅
3. 庭院设计
       生活中的别墅需要有自己的围墙,还有自己独立的前庭后院,绿草茵茵,错落有致。为此,我们将别墅加上了围栏,安上了大门,种上了草坪,植上了树木,仿佛置身于青山绿水间。

图18 围栏和大门

图18 围栏和大门
图16 围栏和大门

图19 前庭和后院的树

图19 前庭和后院的树
图17 前庭和后院的树
      这样,我们的乡间别墅就已经建造完成了,是不是迫不及待地要看一下整体效果呢?让我们一起一睹为快吧。

图20 正面效果图

图20 正面效果图
图18 正面效果图

图21 侧面俯视效果图

图21 侧面俯视效果图
图19 侧面俯视效果图

二、电路创意:门窗入侵防盗报警系统-红外+磁感应
    居住在乡间别墅甚是惬意,但不得不考虑安全问题。当我们外出时,家应该交给谁来看管呢?大家想的是不是聘请保安呢?其实,智能社会的发展为我们提供了无限可能,我们只需要用Tinkercad设计一个门窗入侵防盗报警系统(红外+磁感应),就可以搞定了。
    1. 设计目标
    我们希望设计出一套门窗入侵防盗报警系统,这套系统设有人体感应和磁感性。可以人工开关,有人在家时可以选择关闭系统,人外出时可以选择打开系统。系统处于打开状态时,有人靠近或者门窗被打开时,会发出警报,很好地履行“智能保安”的角色。   
2. 电路原理
在门窗入侵防盗报警系统中,使用人体红外传感器和磁感应器(因为Tinkercad中没有磁感应器,所以拿人体感应器代替,原理是一样的)来监测是否门窗有人入侵。当有人靠近或门窗被打开时,警报器会响起,同时RGB也会亮起。表示有人入侵。
3. 所需元器件
本次电路设计共需要准备9类电子元器件,具体包括:
  • Arduino 板×1
  • 小型电路实验板1
  • 220欧电阻×3,
  • 1千欧电阻×1
  • RGB炫彩灯×1
  • 滑动开关×1
  • 压电×1
  • PIR传感器×1
  • 磁感应器(用PIR传感器替代)×1
4. 电路设计
     小组成员们根据要实现的功能,结合电子电路的相关知识,共同完成了电路设计,既简洁美观,又灵敏高效。

图22 “门窗入侵防盗报警系统”电路图

图22 “门窗入侵防盗报警系统”电路图
图20 “门窗入侵防盗报警系统”电路图
5. 编程操作
小组成员们对程序语言进行编写,反复测试,以确保电路及程序运转正常,很好地实现预定的功能,为我们的“家”做好安保工作,让我们能在家安心,出门放心。

23 “门窗入侵防盗报警系统”程序设计

23 “门窗入侵防盗报警系统”程序设计
图21 “门窗入侵防盗报警系统”程序设计



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