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#DFRobot2018-“天空树”(3D)+“自动灌溉系统“(电路)设计

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本帖最后由 tianxwg 于 2019-1-22 10:10 编辑

创意作品:天空树(3D)+自动灌溉系统(电路)

    我们组由吴锋老师领队,3位成员来自明珠小学B区的陈瑾瑜、蔡蕙晴、郭菡清。下面,为大家介绍下我们的创意作品。

    一、3D创意:“天空树”(新加坡)
    小伙伴们第一次见到“天空树”是什么感觉?尤其是在夜晚,当霓虹亮起,灯光璀璨、如梦如幻,配上悠扬的音乐,让人仿佛置身梦境,心旷神怡:lol。
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    小组成员们也都非常喜欢“天空树”,一个大胆的想法提出:我们用Tinkercad来做我们自己的“天空树”吧!
    1、构建“天空树”主干
    经过仔细观察发现,“天空树”主要包括两大部分,内部是它的“主干”,外部是它的“枝丫”。主干部分结构类似“红酒杯”,呈现两头粗、中间细的结构。中间的圆柱体还好找,但上下两个有坡度的椎体怎么办呢?功夫不负有心人。经过仔细找寻,我们发现“具有可定义平滑度”的圆柱体,这下就解决了我们“红酒杯”造型问题。
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    图1:具有可定义平滑度的圆柱         
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    图2:调整后的圆柱
    为体现装饰效果,我们用“分割数”为12的椎体与“酒杯”重叠,就产生了绿色“纹路”的效果。
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    图3:“酒杯”上部               
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    图4:“酒杯”下部
    为了观光功能,“天空树”上还有纯透明“瞭望台”,方法也是做两个图形的叠加,出现装饰花纹。最后在上面放上一朵“曼陀罗花”做“花心”。
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    图5:瞭望台                        
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    图6:曼陀罗花
    这样,把前述这些组件组合在一起,再配上装饰的圆环,就成了“天空树”的枝干部分!怎么样?和图片上的“天空树”枝干有些神似吧:lol
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    图7:主干(远景)         
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    图7:主干(近景)

    2、构建“天空树”枝丫
    做完了“主干”,小组成员们都很高兴,却没想到,这仅仅完成了工作量的1/3。因为难度最大的枝丫部分来了。
    因为真实的“天空树”外部被一些不规则的树枝覆盖。我们首先想到余老师课上讲的“笔筒”,想用圆柱体里面套个不规则体(如“神奇树”),出现很多不规则的“镂空”来设计,但效果很不好,完全没有“树枝”感。我们又找到了“五瓣饰”,放大的效果更像铁丝,还是不像树枝。我们还尝试了“菱形网格”,更像一堵墙,而没有“树枝”感。
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     图8:树                     
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     图9:树改进
    偶然间,我们在“全部”中找到了两种“树”。第一种是立体图形,没法叠加使用;第二种像是一把“扫把”,但略作加工,如图9就有了树枝的感觉了。而且因为是片状结构,也方便做“主干”的包围结构。
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    图10:枝丫(顶视图)                  
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    图10:枝丫(侧视图)
    为了方便整体排列树枝,我们先做了一个标准的五边形,把树枝均匀排布在五个边上,这样就有了第一层“枝丫”。为了做出树枝顶部“盛开”的效果,我们把每一片“树枝”向后倾倒45度角,再用一个五边形做“框”分别装到五边形上,中间的缝隙再增加5片树枝,一个如花朵般“盛开”的树枝就做好了。
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    图11:枝丫“盛开”(顶视图)     
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    图11:枝丫“盛开”(俯视图)
    对于中间最高的那棵“天空树”,还需要有个更大的花朵“盛开”样式,那就再加一层“树枝”吧。我们把每一片“树枝”向后倾斜75度,均匀排布在图11的外层,最终的效果如图12。这样,“天空树”的枝丫部分就做好!
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    图12:“天空树”枝丫顶部(俯视图)     
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    图13:“天空树”枝丫(俯视图)

    3、搭建“天空树”家族
    好了,该把我们的主干和枝丫拼在一起了,如图14所示。
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     图14 “天空树”(侧视图)            
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     图15:“天空树”(顶视图)   
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     图16 “天空树”底部                  
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     图17:“天空树”顶部
    再给我们的“天空树”配上一些兄弟姐妹吧,祝他们Familyhappy!
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     图18:“天空树”家族(顶视图)
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     图19:“天空树”家族(俯视图)
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     图20:“天空树”家族(侧视图)
     最后,给我们的作品取个名,就叫“天空树”吧!
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    二、电路创意:“自动灌溉系统”电路设计
    设计好了“天空树”,如何栽培和管理其中的花花草草呢?精心浇水是必须滴。头脑中是不是又浮现出众多园艺工人头戴草帽、手持水管的景象?这就太落伍了,数字化社会,有咱的Tinkercad的电路设计统统搞定!

    1、设计目标
    我们希望设计一套自动灌溉系统。这套系统能够根据土壤湿度自动判断是否需要浇水。如果土壤湿度过低,就启动系统,自动灌溉植物。同时,还能通过不同颜色的指示灯,显示出目前土壤的状态。当灌溉系统启动时,指示灯还会显示工作状态,让人对整个系统运作“一目了然”、全自动实现!
     2、电路原理
     在自动浇灌系统中,使用湿度传感器来实时监控花盆中土壤的湿度。当数值为0~300表示土壤干燥需要浇水,300~500表示土壤湿度正常,500~700 表示土壤水分过多。
     在设计中为了让用户更直观的看到系统的工作状态,这里使用了RGB的炫彩灯,不同颜色的灯来表示不同的工作状态。当灯为绿色时,表示土壤的湿度为正常状态,不需要浇水,当灯在闪烁时,表示浇灌系统工作中。

      3、准备器件
     本次电路设计需要准备8类电子元器件,具体包括:
l  Arduino 板 x 1
l  220欧电阻 x4
l  湿度传感器x 1 (在设计中使用 温度传感器代替)
l  RGB炫彩灯 x1 (用做于指示灯,当灯为绿色时,表示土壤湿度正常,不需要灌水,当灯闪烁时,表示土壤干燥,正在浇水中。)
l  小型电路实验板 x 1
l  继电器 x1 (用户电磁阀的开关)
l  电磁阀 x1 (设计中使用LED 灯替代,表示是否处于开启状态)
l  电源 x1 (用于供应电磁阀的电源,供应12V的电压)

4、电路设计
按照余老师的网上课程,结合我们对电子电路的了解,小组成员们发挥特长,分工协作,高效完成了“自动灌溉系统”的电路搭建和优化完善工作。

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     图21:“自动灌溉系统”电路图

    5、编程操作
    为让电子电路有效运转,小组成员们克服困难,编制了相应的程序语句。经多次测试,电路及程序有效运转,程序反馈结果准确,较好的实现了设计目标,实现了对土壤的自动监测和自动灌溉功能。为我们的“植物园”节省了多名人力投入,且7X24小时保证植物能够获取到充足的水分!
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     图22:“自动灌溉系统”程序设计

     6、制作花盆
     为了给咱们的植物创造更好的生活环境,我们还精心定制了“花盆”,让咱们的植物喝饱水、住好盆,幸福开心每一天!
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      图23:2019定制款花盆(侧视图)   
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      242019定制款花盆(侧视图)


      
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19.jpg

KIKIYA  管理员

发表于 2019-1-20 21:23:50

图片格式不太对哦 路径是你的本地文件吧
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tianxwg  见习技师
 楼主|

发表于 2019-1-20 22:21:28

已修改,多谢提醒
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gada888  版主

发表于 2019-1-21 10:01:02

漂亮
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gray6666  初级技神 来自手机

发表于 2019-1-21 17:50:09

tianxwg 发表于 2019-1-20 21:09
创意作品:天空树(3D)+自动灌溉系统(电路)
     我们组由吴锋老师领队,4位成员分别是来自明珠小学B区 ...

炫酷。。。。。
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