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[进阶] 快乐智造营 | 03 电子蜡烛

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本帖最后由 怀若谷 于 2020-8-29 09:12 编辑

本系列教程主要分享基于开源硬件和激光建模的创客作品的制作,每个作品涉及两三个电子模块的使用,让学习者能够轻松、扎实地掌握创客制作的知识和技能,并体会到智造的乐趣。
【目录】

3.1 项目概述
电子蜡烛主题图.jpg

图3-1
    “电子蜡烛”,如图3-1所示,是一个智能电子互动项目,是一个比较经典的创客制作项目。通过该项目的学习,可以掌握食人鱼LED灯、火焰传感器和声音传感器的使用。
       项目功能:使用打火机、火柴之类的取火装置产生火焰,靠近“电子蜡烛”的“火焰”部,内部安装的LED灯则会亮起,灯光透过亚克力材料散射出来,形成“火焰”。当需要熄灭时,用嘴对着“火焰”部吹气即可。模拟了真实的蜡烛点燃和吹灭的过程。
演示视频
3.2 材料准备
材料清单_WPS图片2.jpg


图3-2

        项目所需要的硬件材料,如图3-2所示,分别为:
       (1)Arduino Uno   1块
       (2)IO扩展板       1块
       (3)食人鱼LED灯  1个
       (4)火焰传感器   1个
       (5)声音传感器   1个
3.3 电子模块的使用

3.3.1 食人鱼LED灯
LED接线.jpg

图3-3

       食人鱼LED灯,是一种使用透明树脂封装的LED,属于散光型的LED,发光角度大于120度,发光强度很高,而且能承受更大的功率。(食人鱼LED名字的由来,大家可自行上网搜索)。和前面使用过的LED灯一样,我们可以通过程序指令控制LED灯点亮或者熄灭,还可以控制灯以不同的亮度亮起。
在与Arduino Uno主控板连接时,可以连接任一引脚。连接示例如图3-3所示,GND、VCC、数据三个引脚要分别对应。

screenshots-新建项目-2020-8-25-下午7-25-17-1598354729509_wps图片.jpg


图3-4

   
         在编程软件Mind+中,除了学过的控制LED灯的亮灭的积木【设置数字引脚(1)输出为(高电平)】外,还有控制LED灯的亮度的积木【设置pwm引脚(3)输出(200)】,也在【引脚操作】中,如图3-4所示。使用pwm方式控制LED亮度,必须接相应的引脚,在Arudino Uno中,只有3、5、6、9、10、11可以使用。可设置的数值为范围为0-255,0为最暗(熄灭),255为最亮。示例程序如图3-5所示,该程序执行的结果是使接在引脚D3上的LED灯以两种不同的亮度交替亮起,形成一明一暗的效果。
screenshots-新建项目-2020-8-25-下午8-01-05-1598357070959_wps图片.jpg


图3-5

3.3.2火焰传感器
DFR0076_Diagram_wps图片.jpg

图3-6

       火焰传感器可以用来探测火源或其它波长在760纳米~1100纳米范围内的光源。其属于模拟输入设备。连接时,需要连接到引脚A0-A5。连接示例如图3-6所示,GND、VCC、数据三个引脚要分别对应。
       我们可以使用前面学过的串口打印的方法,对火焰传感器的输入值进行测试。测试时,需要准备打火机或者火柴,查看在有火焰和没有火焰状态下数值的变化(数值范围0-1023)。然后根据测试结果,可以进行定性判断:感知到有火焰时数值大、没有火焰时数值小,还是相反的情况。
3.3.3 声音传感器
DFR0034_CONNECT_wps图片.png
图3-7
       声音传感器,是检测声音的传感器,可用来对周围环境中的声音强度进行检测,属于模拟输入设备。其连接方法如图3-7所示,测试方法同火焰传感器等模拟输入设备。
3.4 项目制作

3.4.1 硬件搭建
       将食人鱼LED连接到扩展板的D3引脚、火焰传感器连接到A0引脚、声音传感器连接到A2引脚,如图3-8所示。
微信图片_20200825205629.jpg


图3-8

3.4.2 编写程序
       编程思路:当火焰传感器的输入值大于某个值时,LED灯亮起;当声音传感器的输入值大于某个值时,LED熄灭。
        根据编程思路,编写出程序,示例程序如图3-9所示。编好程序后,上传到设备,进行初步的测试。
电子蜡烛程序1_wps图片.jpg
图3-9

        我们还可以编写如图3-10所示的程序,使“火焰”产生一明一暗的效果,以模拟真实烛光的效果。
电子蜡烛程序2_wps图片.jpg
图3-10

3.4.3 设计切割外型
      使用激光建模软件进行外型的设计,设计图如图3-11所示。蜡烛主体部分主要使用“快速造盒”中的“圆角盒子”功能制作,火焰部分以“基本图形”中的心形图案为基础进行相关操作而成。
激光切割.JPG
图3-11

       图纸设计好后,使用激光切割机进行切割。其中蜡烛主体部分使用椴木板材料切割,火焰部分使用亚克力材料切割。切割好的零件如图3-12所示。
微信图片_20200825211425.jpg


图3-12

       亚克力材料建议使用磨砂材质或者不透明材质,以隐藏一些电子元件。本项目展示的作品也是在上面的基础上增加了两片乳白色亚克力零件。
3.4.4 装配调试
3.4.4.1 组装  
     将切割好的木板和硬件进行组装,步骤如图3-13、图3-14所示。
组装1.jpg
图3-13


          1)组装好蜡烛主体的侧面和底面         
       (2)将亚克力部件重叠粘贴         
       (3)将火焰传感器装入“火焰”中         
       (4)将声音传感器装入“火焰”中         
       (5)封装好“火焰”         
       (6)将“火焰”部分的连接线穿过顶板, 连接到扩展板
组装2.jpg


图3-14

        (7)固定LED灯
        (8)装上“蜡烛”主体顶板
        (9)将“火焰”粘贴到顶板上
        (10)贴上乳白色亚克力件
3.4.4.2 调试
      安装好后,通电测试。你可能需要对一些参数进行调整,以达到较理想的效果。需要注意的是,在使用打火机时,由于点火时有一定的声响,容易导致LED灯马上熄灭,需要将声音触发条件提高一些,打火机也可以放得远一些。
3.5 思维拓展
       对于今天制作的项目,你觉得还有什么改进之处?你能不能基于今天学习的硬件材料,设计出不一样的作品呢?




rzyzzxw  版主

发表于 2020-8-29 11:07:57

很棒啊。
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佛系唐法官  中级技师

发表于 2020-8-29 12:21:17

奈斯
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