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3D打印項目之Covid旅行包

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資料介紹

描述

一個 3D 打印項目，其中包含一些您在這個時代外出旅行時需要的工具——抓手、消毒劑和面罩室——一個包裝。

第一步：3D打印

該設計是使用 Autodesk Fusion360 完成的。主要部分將采用盒子的形式。有手柄、夾具、面罩室和一個無需電源即可鎖定夾具位置的鑰匙。

底殼

大寫

夾持器

處理

鎖定抓手的鑰匙

集會

我們對設計進行了一些修改，因為打印后的尺寸計算有一些錯誤。與印刷產品相比，按鈕、USB 端口和泵孔的孔尺寸按比例放大。

第二步：電子產品

保持簡單和小巧是重中之重，因此電子產品的空間不大。因此，使用的電子設備并不多。

這是在 EasyEDA 軟件上創建的電子設備示意圖。

項目示意圖

作為主微控制器的Arduino MKR1010將為手機和 Firebase 提供 Wi-Fi 連接。

兩個迷你 5V DC 泵將向手部和面罩室分配消毒劑。

一個步進電機 + ULN2003驅動器將控制夾具的運動。

四個觸覺開關將提供以下控制：

兩個用于順時針/逆時針轉動夾具的開關
分配每個消毒劑的兩個開關（手和面罩室）
所有開關都將作為外部中斷將 MKR1010 從睡眠模式喚醒以節省電力。

PC817光電耦合器將充當開關，將信號從 Arduino (3.3 V) 轉移到電機和泵 (5V)。

升壓模塊將 3.3 V 轉換為 5 V。

用于下拉信號的電阻器和電池分壓器以按比例降低電壓，使其與 MKR1010 兼容。

3.7 V 鋰聚合物電池作為主電源。它應該連接到 MKR1010 JST 連接器，并且可以通過將 USB 插入 MKR1010 來充電。

第三步：Arduino代碼

我們使用了 3 個庫：FirebaseArduino 將 arduino 與 firebase 連接，ArduinoLowPower 以保持電池壽命，Stepper 用于控制步進電機。

//Libraries
#include "Firebase_Arduino_WiFiNINA.h"
#include "ArduinoLowPower.h"
#include "Stepper.h"

替換“XXX”您的 Firebase 和 WiFi 憑據。

//Credentials
#define FIREBASE_HOST "XXX"  //your-database.firebaseio.com
#define FIREBASE_AUTH "XXX"  //Firebase Secret Key
#define WIFI_SSID "XXX" //Wi-Fi SSID
#define WIFI_PASSWORD "XXX" //Wi-Fi Password

在引腳聲明上，它不一定應該相同。關鍵是按鈕（sw）的引腳必須是外部中斷引腳。

//Pins
#define sw1 0
#define sw2 6
#define sw3 7
#define sw4 8
#define EN 1
#define IN1 2
#define IN2 3
#define IN3 4
#define IN4 5
#define battPin A1
#define pump1 9
#define pump2 10
#define STEPS 2048

我們將使用 MKR1010 的內部上拉電阻，并為每個開關分配一個中斷功能。

//PinModes
pinMode (sw1, INPUT_PULLUP);
pinMode (sw2, INPUT_PULLUP);
pinMode (sw3, INPUT_PULLUP);
pinMode (sw4, INPUT_PULLUP);
pinMode (battPin, INPUT);
pinMode (pump1, OUTPUT);
pinMode (pump2, OUTPUT);
pinMode (EN, OUTPUT); //Motor power

//Wake Up Functions
LowPower.attachInterruptWakeup(sw1, closeGripper, LOW);
LowPower.attachInterruptWakeup(sw2, openGripper, LOW);
LowPower.attachInterruptWakeup(sw3, sanit_hand, FALLING);
LowPower.attachInterruptWakeup(sw4, sanit_chamber, FALLING);

循環內部非常簡單，它只是將數據上傳到 Firebase 服務器，如果不使用則關閉電機。此外，等待腔室中的消毒劑干燥所需的時間估計約為 2000 毫秒 * 100 = 200 秒，或約 3 分鐘。

void loop() {
  //For battery readings, we use 2:3 voltage divider
  //Battery's max voltage = 4.2 V, scaled down to 2.8 V for Readings
  //Battery's min voltage = 3.7 V, scaled down to 2.46 V for Readings
  //Battery's max voltage translate to : 860 for 10 bits (2.8/3.3 * 1023)
  //Battery's min voltage translate to : 768 for 10 bits (2.46/3.3 * 1023)
  batt = map( analogRead (battPin), 768, 860, 0, 100 );
  
  if (chamber_start){
    process += 1;
    if (process >= 100){
      process = 0;
      chamber_start = 0;
    }
  }
  digitalWrite (EN,LOW); //Turn off motor if not used
  task();  //Comment this part if no app is used
  LowPower.sleep(2000);
}

對于泵功能，已經過測試，每個分配過程大約消耗總容量的 10%（用于手）和 30%（用于腔室）。之所以使用特定時間（2 秒和 5 秒），是因為泵需要一些時間才能將液體從容器中排出，而不是瞬間排出。

void sanit_hand(){
  //Dispense for 2 seconds
  digitalWrite (pump1, HIGH);
  delay (2000);
  hand_cap -= 10;
}

void sanit_chamber(){
  //Dispense for 5 seconds
  chamber_start = 1;
  digitalWrite (pump2, HIGH);
  delay (5000);
  chamber_cap -= 30;
}

Firebase 數據上傳將使用單個 FirebaseData 對象來更改 4 個路徑的值，其中包含數組中的 4 個值。

//Data upload function
void task(){
  String path[4] = {"/batt", "/sanitizer1", "/sanitizer2", "/process"};
  int data[4] = {batt, hand_cap, chamber_cap, process};
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++){
    if (Firebase.setInt(firebaseData, path[i] , data[i]))
    {
      Serial.println("----------Set result-----------");
      Serial.println("PATH: " + firebaseData.dataPath());
      Serial.println("TYPE: " + firebaseData.dataType());
      Serial.print("VALUE: ");
      Serial.println(firebaseData.intData());
    }
    else
    {
      Serial.println("----------Can't set data--------");
      Serial.println("REASON: " + firebaseData.errorReason());
      Serial.println("--------------------------------");
      Serial.println();
    }
  }
}