Casco de seguridad Covid, parte 1: ¡una introducción a los circuitos Tinkercad !: 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:39

Proyectos Tinkercad »

¡Hola amigo!

En esta serie de dos partes, aprenderemos cómo usar los circuitos de Tinkercad, ¡una herramienta divertida, poderosa y educativa para aprender cómo funcionan los circuitos! Una de las mejores formas de aprender es hacerlo. Entonces, primero diseñaremos nuestro propio proyecto: ¡los circuitos para un casco de seguridad Covid!

Nuestro objetivo es crear un casco que le avisará cuando se acerque una persona. De esa manera, puede mantenerse a salvo de Covid alejándose para mantener la distancia entre usted y esa persona.

Al final de este proyecto, tendrá un conocimiento básico de cómo diseñar circuitos y programar usando Tinkercad. Aunque esto pueda parecer difícil, ¡no se preocupe! Estaré aquí para guiarte a lo largo de todo el proceso, ¡solo aprende y disfruta!

Suministros:

¡Todo lo que necesitas es una cuenta de Tinkercad! ¿No tienes una? Regístrese gratis en www.tinkercad.com

Paso 1: abre Tinkercad

Inicie sesión en Tinkercad (o regístrese, si aún no lo ha hecho).

Después de iniciar sesión en el tablero, vaya a la barra lateral izquierda y seleccione "Circuitos".

Luego, seleccione "Crear nuevo circuito" (con un círculo naranja). Aquí, tenemos la libertad de ser creativos y diseñar los circuitos que queramos. ¡También puede simular con precisión sus circuitos para ver cómo funcionarían en el mundo real, antes de construir uno en la vida real!

¡Ahora estamos listos para comenzar!

Paso 2: Ponle un título a tu proyecto

Después de presionar "Crear nuevo circuito", será recibido con este espacio de trabajo vacío.

Lo primero es lo primero: todos nuestros proyectos se guardarán en nuestro panel de control (del paso anterior), por lo que es importante que nombremos nuestros proyectos para que podamos recordarlos y encontrarlos más adelante.

Si miras en la parte superior izquierda, se generará un título aleatorio divertido para ti. Puede hacer clic en él para reemplazar ese título por el suyo. Aquí, lo titulé "Casco de seguridad Covid".

Paso 3: agregando nuestro Micro: bit

Comenzaremos nuestro proyecto agregando un micro: bit.

Un micro: bit es una pequeña computadora en la que puedes aprender a programar. ¡Tiene un montón de características interesantes, como luces LED, una brújula y botones personalizables!

Este micro: bit es lo que procesará toda la información de nuestros sensores (que agregaremos más adelante). El micro: bit también nos dará esa información de una manera fácil que podamos entender.

Para agregar esto a nuestro espacio de trabajo, usaremos la barra lateral de la derecha. Aquí encontrará una gran cantidad de componentes que puede usar. Ignoremos todo lo demás por ahora y busquemos "microbit".

Seleccione el micro: bit y llévelo al espacio de trabajo.

Paso 4: agregando nuestro sensor

Ahora que tenemos nuestro micro: bit, agreguemos un sensor. Agregaremos algo llamado sensor PIR, que es la abreviatura de sensor infrarrojo pasivo.

Un PIR puede detectar radiación infrarroja o calor. Debido a que los humanos emiten calor, pero los objetos como las paredes, las botellas de agua y las hojas no lo hacen, este sensor se puede usar para detectar cuándo hay humanos cerca.

Por lo general, puede "ver" hasta 5 m (16 pies) de distancia, lo cual es bueno porque esto nos permitirá recibir una alerta temprana cuando la gente se acerque, permitiéndonos reaccionar antes de que alcancen las pautas de distancia social de 2 m (6 pies).

Paso 5: comprensión de los componentes

Ahora que tenemos nuestras dos partes, ¿cómo podemos conectarlas para permitir que el micro: bit se comunique con el sensor PIR?

Es bastante simple en Tinkercad. Puede ver que hay 3 pines en la parte inferior del sensor PIR.

1. Cuando pase el mouse sobre ellos, verá que el primer pin es el pin "Señal", lo que significa que dará una señal cuando detecte a una persona.
2. El segundo pin es "Power", que es donde conectamos una fuente de electricidad para encender el sensor PIR.
3. El tercer pin es "Tierra", que es donde toda la electricidad "usada" saldrá del sensor PIR.

Puede notar que también hay 5 puntos en la parte inferior del micro: bit a los que se pueden conectar los cables. Pase el mouse sobre ellos.

1. Los primeros 3 puntos están etiquetados como P0, P1 y P2. Estos puntos son personalizables y pueden recibir señales (entrada) o emitir señales (salida). ¡Hay muchas formas diferentes en que podemos usar estos puntos porque son altamente personalizables! Más sobre eso más tarde …
2. El punto de 3V es una fuente de electricidad de 3 voltios. ¿Recuerda que nuestro sensor PIR necesita una fuente de electricidad? Bueno, ¡podemos obtener esa electricidad del punto 3V del micro: bit!
3. El punto GND es la abreviatura de "tierra", que es donde la electricidad puede "salir" después de hacer su trabajo. El pin de tierra del sensor PIR se puede conectar aquí.

Paso 6: Conexión de los componentes

Para conectar los pines, primero haga clic en un pin con el cursor. Luego, haga clic en un pin diferente (donde desea conectar el primer pin). ¡Verás que se formó un alambre! Puede hacer clic en el cable para cambiar su color si lo desea. O puede eliminarlo y volver a intentarlo si se ve desordenado. ¡Intente colocar los cables limpiamente para que pueda rastrear dónde está cada cable más adelante!

Después de conectar sus cables, verifique si coincide con lo que tengo. Si es así, ¡genial! Si no es así, ¡no te preocupes! Elimina los cables y vuelve a intentarlo.

Probablemente puedas imaginar lo que está pasando ahora. Es un bucle simple:

1. La electricidad sale del micro: bit →
2. → ingresa al sensor PIR a través de su pin "Power" →
3. → hace algo de trabajo dentro del sensor PIR →
4. → deja el sensor PIR a través de su pin "Tierra" o pin "Señal" →
5. → va al pin "Tierra" o al pin "P0" del micro: bit

Paso 7: Simular nuestro circuito (Parte 1)

Cuando creamos circuitos en Tinkercad, también podemos simularlos.

De esta manera, podemos experimentar para ver cómo los componentes de nuestro circuito pueden reaccionar en el mundo real, lo que puede ayudarlo a planificar y diseñar circuitos sin tener que hacer "prueba y error" y gastar tiempo y dinero en algo que puede no funcionar.

Para simular nuestro circuito, presione el botón "Iniciar simulación" que se encuentra hacia la parte superior derecha …

Paso 8: Simulación de nuestro circuito (Parte 2)

Con la simulación en ejecución, podemos interactuar con nuestro circuito.

Haga clic en el sensor PIR. Aparecerá una bola. Imagina que esta pelota es un humano. Puedes hacer clic y mover a ese humano.

Puede notar que cuando mueve la bola dentro de la zona roja cerca del sensor PIR, el sensor se enciende. Si esto es cierto, ¡ha cableado todo correctamente! Cuando mueves la pelota fuera de la zona de detección del PIR, el sensor deja de encenderse. ¡Juega con él!

También puede notar que cuando la pelota está dentro de la zona de detección pero está estacionaria, el PIR no se activa. Esto no es un problema porque los humanos se mueven mucho, por lo que el sensor casi siempre detectará personas que estén cerca de su espacio.

¿Qué tal el micro: bit? Ya conectamos el cable de señal, ¡¿por qué no pasa nada ?!

¡No se preocupe, esto es lo esperado!

Aunque conectamos el cable de señal, la computadora micro: bit no sabe qué hacer con la información que le está dando el sensor PIR. Le diremos qué hacer programándolo en el siguiente paso.

Paso 9: Conceptos básicos de los bloques de código

Salga de la simulación y luego haga clic en "Código" (junto a "Iniciar simulación"). Esto abrirá una nueva barra lateral más grande a la derecha.

Además de diseñar y simular circuitos, también podemos programar en Tinkercad usando Codeblocks. Los bloques de código son una forma fácil de aprender sobre la lógica detrás de la programación, que es una gran introducción a la codificación antes de profundizar en lenguajes más avanzados como Javascript, Python o C.

Comencemos por familiarizarnos con el entorno de Codeblock. En el lado izquierdo de la barra lateral de Codeblock, hay bloques de código que puede arrastrar y soltar. En el lado derecho está su código real. Intente explorar arrastrando y soltando algunas piezas.

Una vez que esté familiarizado con él, limpie el espacio de codificación (arrastrando los bloques a la papelera en la parte inferior derecha) para que podamos comenzar a agregar nuestro código para el circuito.

Paso 10: Programación del Micro: bit (Parte 1)

Comencemos buscando a través de los bloques "Entrada" y arrastrando "el pin [P0] cambió a [Alto]". Esta es una entrada porque alimentará la información micro: bit.

Básicamente, el punto P0 (donde se conecta nuestro cable de señal) puede tener dos valores: alto o bajo. Alto significa que hay una señal y bajo significa que no hay señal.

Si el sensor PIR detecta un intruso, ¿la señal sería alta o baja? Si respondiste alto, ¡tienes razón! Alternativamente, cuando no hay ningún intruso en la zona de detección (o en el caso muy raro de que el intruso esté perfectamente quieto), habrá una señal eléctrica baja.

Por lo tanto, la lógica detrás de nuestro código es básicamente: "cuando se detecta una persona, haz _".

En este momento, no hace nada porque no hemos definido algo para que haga (está en blanco). Entonces, hagamos que haga algo.

Paso 11: Programación del Micro: bit (Parte 2)

Agreguemos un bloque de código de salida llamado "mostrar leds". Este bloque de código nos permite jugar con las luces del micro: bit. Puede alternar la cuadrícula de LED para crear el diseño que desee. Agregué una carita sonriente. Esta es una salida porque el micro: bit está dando información.

Luego, cambiemos [HIGH] a [LOW] en el bloque de código de entrada.

Debido a que cambiamos la señal de alta a baja, nuestro código ahora dice:

cuando hay poca señal en P0, encienda los LED para crear una carita sonriente

Esto significa que cuando no hay ninguna persona moviéndose en nuestra zona de detección, el micro: bit mostrará una cara sonriente porque es seguro. =)

Paso 12: Programación del Micro: bit (Parte 3)

Sabemos lo que hará el micro: bit cuando no haya ninguna persona alrededor de la zona de detección. ¿Qué tal cuando alguien está ahí?

Definamos eso también. Agregue otro bloque de código de entrada "en el pin [P0] cambiado a [Alto]".

Esta vez, lo dejaremos como [ALTO] porque lo usaremos para hacer algo cuando se detecte a una persona.

¡Agregue otra salida LED y cree un diseño! Usé una cara con el ceño fruncido porque cuando la persona está en la zona de detección, ¡puede ser menos seguro! = (

Paso 13: Probar nuestro código

Ejecute la simulación una vez más. Muévete alrededor de la bola (también conocida como persona) y observa cómo reacciona tu micro: bit.

Si no está haciendo lo que usted desea, vuelva a intentar el paso anterior y verifique sus bloques de código con mi captura de pantalla. ¡No te rindas!:)

Paso 14: Agregar sensores PIR adicionales

Si su código del paso anterior funcionó correctamente, ¡excelente trabajo! Ahora, avancemos nuestro proyecto.

Hasta ahora, solo usamos un sensor PIR, por lo que solo podemos detectar personas en un área. ¿Qué pasa con el resto del espacio que nos rodea? ¡Necesitamos más sensores!

Cierre la barra lateral de Código (haciendo clic en "Código") si aún está abierta, y busque otro sensor PIR. Agréguelo a su espacio de trabajo y conéctelo.

Nota: Conecte el pin de señal de este segundo sensor PIR a P1 o P2 (lo conecté a P1). No lo conecte al P0 ya que ese punto ya está siendo utilizado por el primer sensor. Si lo hace, el micro: bit no podrá saber qué PIR está enviando señales.

Aunque en el espacio de trabajo de Tinkercad coloco ambos sensores PIR hacia arriba (para hacer que la pantalla esté más limpia), cuando realmente colocas los PIR en tu casco, se puede conectar un sensor PIR mirando hacia el lado izquierdo del casco para que escanee el área izquierda de usted y el otro pueden colocarse en el lado derecho del casco para escanear el área a su derecha.

Paso 15: Agregar código adicional para el segundo PIR

Abra el código una vez más y agregue un segundo conjunto de bloques de código que son similares al primero. Esta vez, sin embargo, haga clic en el menú desplegable de los nuevos bloques de código y seleccione P1 (o P2 si conectó el nuevo PIR a P2).

Para el sensor PIR de la izquierda (que está conectado a P0), modifiqué el bloque de código de salida de LED para que el lado izquierdo de la cuadrícula de LED se iluminara. De manera similar, para el sensor PIR de la derecha, modifiqué el bloque de código de salida de LED para que el lado derecho de la cuadrícula de LED se iluminara.

Cuando no se activa ninguno de los PIR, la cuadrícula de LED seguirá mostrando una cara sonriente porque es seguro.

Paso 16: código de prueba para varios PIR

Después de agregar y editar correctamente los bloques de código, vuelva a ejecutar una simulación para probar si su código funciona.

Cuando la bola / humano se mueve a la zona de detección del PIR izquierdo, la cuadrícula de LED en el micro: bit debe iluminarse en el lado izquierdo.

Del mismo modo, si una persona se mueve en la zona de detección del lado derecho, el LED se iluminará en el lado derecho.

Paso 17: Agregar una alarma

Ahora que tenemos dos puntos ciegos principales cubiertos (puede optar por agregar sensores PIR o micro: bits adicionales para cubrir aún más área), vayamos un paso más allá.

¿Qué sucede si desea escuchar una alarma cada vez que se activa el PIR? No solo recibirás una alerta (por ejemplo, cuando estés dormido), sino que también podrás ahuyentar a los intrusos en tu espacio personal, manteniéndote a ti y al intruso a salvo de Covid.

Vaya a la barra lateral de la derecha y busque "piezo". Estos son pequeños "parlantes" o "zumbadores" que tienen una superficie interior que vibra cuando una electricidad pasa a través de ella, creando un fuerte zumbido.

Hay dos pines en el piezo. Conecte el pin negativo a la tierra del micro: bit y conecte el pin positivo al punto P2 restante del micro: bit. De esta manera, podemos controlarlo para que el zumbador solo suene cuando el micro: bit libere corriente eléctrica a través de su pin P2.

Nota: asegúrese de agregar una resistencia en uno de los pines del piezo (cualquiera de los pines). Esto nos permitirá limitar la cantidad de corriente que ingresa al piezo. De lo contrario, cantidades ilimitadas de corriente pueden romper el micro: bit, piezo o ambos.

Pongo una resistencia de 1000 ohmios, pero puedes poner cualquier cosa. Recomiendo poner algo con 500 ohmios - 2000 ohmios. Cuanto menor sea la resistencia, más corriente habrá, por lo que el zumbador será más fuerte

Paso 18: codificación del zumbador

Al igual que la rejilla de LED, necesitamos programar el micro: bit para asegurarnos de que el zumbador funcione correctamente. Puede ser molesto si el timbre suena continuamente cuando alguien está en nuestra zona de detección, así que codifiquémoslo para que solo suene una vez, cuando una persona ingrese a la zona de detección (notificándonos que alguien viene).

Para hacer esto, inicialicemos el pin P2. Agregue un bloque de código "en el inicio" y un código "pin de paso de ajuste analógico [P2]" debajo de él.

Luego, dentro de cada bloque de código "en el pin cambie a [ALTO]", agregue un bloque de código de salida de "tono analógico", debajo del bloque de código de salida LED (si esta redacción es confusa, eche un vistazo a la captura de pantalla de arriba).

Este bloque de código analógico nos permite definir dos ajustes: el tono y el tiempo.

• El ajuste de tiempo le dice cuánto tiempo se reproducirá el tono. Lo pongo en 500 ms (puedes elegir cualquier número).

• El tono nos dice qué tan alto debe ser el tono.

  Aquí, elija una frecuencia diferente para cada PIR. Puse uno en 100 (tono bajo) y otro en 400 (tono alto). De esta manera, puede saber qué sensor PIR se activa simplemente por el tono (sin siquiera tener que mirar la cuadrícula de LED)

Paso 19: Simulación final

Ahora, ejecute su simulación por última vez para asegurarse de que todo funcione.

Si repitió este Instructable, cuando una persona ingresa a la zona de detección del lado izquierdo, debe sonar brevemente un tono bajo para notificarle, y el lado izquierdo de la cuadrícula de LED debe iluminarse, haciéndole saber que hay un intruso que viene del izquierda.

Cuando una persona ingresa a la zona de detección del lado derecho, debe sonar brevemente un tono alto para notificarle, y el lado derecho de la cuadrícula de LED debe iluminarse, haciéndole saber que un intruso viene por la derecha.

Cuando no haya nadie en ninguna de las zonas de detección, la cuadrícula de LED debería mostrar una cara feliz, ¡diciéndole que está a salvo!

Paso 20: Pensamientos finales y proyectos futuros

Si lo hiciste a través de este Instructable, ¡felicitaciones! Incluso si tuvo problemas o no pudo completarlo, estoy seguro de que menos aprendió algunas cosas sobre Tinkercad, ¡y eso es lo que importa, tan buen trabajo!

Ahora que tiene un circuito de alarma de distanciamiento social que funciona, si desea llevarlo al siguiente paso y construirlo en el mundo real, puede comprar los suministros y conectar los cables exactamente como lo hizo en este espacio de trabajo de Tinkercad.

La foto de arriba es un modelo 3D (.stl) del casco en el que estoy trabajando, usando el mismo circuito exacto que construimos en este Instructable. Tiene 2 sensores PIR a los lados, un micro: bit montado en la parte frontal (para que veas la rejilla de LED) y zumbadores.

Si desea utilizar su propia creatividad solo, no dude en dar un paso más pegando su circuito a un casco con pegamento caliente. De lo contrario, estad atentos a mi próximo Instructable, ¡donde armaremos este casco!

Tenga en cuenta: si es joven, pida ayuda a un tutor con el uso de herramientas al construir el circuito y el casco.

Espero que hayas disfrutado de este tutorial y que puedas usar lo que aprendiste sobre Tinkercad para ser creativo y crear algunos de tus propios proyectos. Espero ver lo que todos ustedes crean, ¡así que asegúrese de vincular sus proyectos en los comentarios!

¡Disfrute de un 2021 divertido y lleno de aprendizaje!