使用Arduino Nano制作智能引体向上杆

描述

大家好！我叫尼古拉斯，今年 15 岁。今天在本教程中，我将向您展示如何使用 Arduino Nano 制作智能引体向上杆期间，奖励，井字游戏，在我的例子中被分配了了解智能上拉杆的运行情况，如果您愿意，请按照那里的说明进行操作！

我原本想做这个来激励我更多地锻炼，但事实证明我只是想找个借口吃更多的糖果！

我还要感谢 Arduino，因为这个项目被选为2021 年 Arduino 日社区挑战赛的获胜者之一！

第 1 步：了解其工作原理

基本上，我通过在上拉杆上安装便宜的激光二极管和LDR来制作激光束传感器。它们完全对齐，这意味着大量光线到达 LDR，因此传感器输出高模拟值。然而，一旦我将手放在杆上开始锻炼，我挡住了光束，值显着降低，传感器向 Arduino Nano 发送信号，Arduino Nano 安装在外壳的墙上，然后开始播放歌曲使用小型扬声器（在我的情况下，它是A-ha 的Take on me ）。大约 30 秒后，当歌曲结束时，如果我的手仍然放在横杆上，作为奖励，使用由伺服器旋转的 3D 打印机制分配一个井字游戏！

现在您了解了它的工作原理，让我们开始制作吧！

第 2 步：3D 打印

我在 Fusion 360 中设计了所有部件，在 Cura 中对它们进行了切片，然后用我的 Ender 3 V2 在 PETG 中以 0.2 毫米的层高打印了它们。您将需要打印：

• “ Base.stl ”
• “ RotatorDispenser.stl ”
• “ CoverBase.stl ”
• “ LaserClamp.stl ”
• 还有“ LdrClamp.stl ”

你可以在这里找到所有文件

第 3 步：电路第 1 部分

是时候连接电子设备了！！

1. 将 Arduino Nano 放在面包板上

2. 将5V连接到正极轨（红色），将GND连接到负极轨（蓝色）

第 4 步：电路第 2 部分

3.添加LDR并将其一根引线连接到5V ，另一根用1kΩ电阻连接到GND （顺序无关紧要）

4.将第二根导线也连接到A0

5.添加MG90S伺服并将其棕色线连接到GND，将红色线连接到5V

第 5 步：电路第 3 部分

6. 将YellowWire连接到 D5

7. 添加小型扬声器并将其红线(+) 连接到D11 ，将黑线(-) 连接到GND

8. 最后添加激光模块并将其红线 (+) 连接到 5V，将其黑线(-) 连接到GND

第 6 步：编程

是时候对 Arduino Nano 进行编程了！我在下面附上了我的代码供您下载，如果您愿意的话。打开 Arduino IDE 选择Arduino Nano Board ，你的COM Port ，点击Upload就完成了！LightThreshold定义了 LDR 对光的敏感程度，请记住这一点，因为我将在下一步更深入地讨论它。

也来看看adithyalokesh17的作品吧！他已经将很多流行歌曲（比如我使用的“Take on me”）变成了轻量级的 Arduino 代码，该代码易于与蜂鸣器和扬声器一起使用，无需任何复杂的 SD 卡读卡器等。

第 7 步：测试/故障排除

当代码被上传时，什么也没有发生。然后我用手指盖住 LDR，以阻挡光线到达它。当我的手挡住激光束时，几乎可以模拟锻炼过程中会发生什么。在这两种情况下，If 语句都被触发，音乐开始播放，然后舵机旋转并分配井字游戏。

即使您正确执行了所有操作，也可能会出现两个常见问题。

• 当您盖住传感器时，音乐不会开始播放。您可以通过增加我们在上一步中讨论的“LightThreshold”值来轻松解决这个问题，从而使其更加敏感。
• 音乐开始播放，甚至没有覆盖传感器。您可以通过减小“LightThreshold”值来解决此问题，从而使其不那么敏感。

提示：

• 正确调整阈值的一个好技巧是使用串行监视器并查看传感器产生的光值。（范围可以在 0（绝对黑暗）到 1023（绝对光）之间
• 为了获得准确的测量结果，我建议将激光二极管对准 LDR 并使用这些值而不是房间的环境光值。

第 8 步：印刷电路板

由于一切正常，是时候制作一个 pcb 以将所有组件安装在一个更紧凑的外壳中。PCB 与我们之前制作的面包板电路的唯一区别是我包含了一个电源输入端子，该端子将 (+) 连接到 5V，将 (-) 连接到 GND，并且我添加了一个 100μF 电容器（可选）并联以平滑出电流。

第9步：连接伺服

• 使用 1 或 2 个 M2 螺钉将伺服器拧到底座上。

第 10 步：将激光推入夹具

• 将激光二极管推入 LaserClamp。

第 11 步：将 LDR 连接到夹具

• 将 LDR 插入 LdrClamp。（有两个小孔可以让电线穿过）

第 12 步：焊接

• 将最好的红线焊接到 DC 插孔的正极引线上。
• 将黑线焊接到 DC 插孔的负极引线上。
• 将新的红线焊接到滑动开关上。

第 13 步：连接 DC 插孔

• 将 DC 插孔插入底座上的孔中。使用螺母将其固定到位。

第 14 步：焊接开关

• 将 DC 插孔的红线焊接到开关的另一根引线上。

第 15 步：连接开关

• 将开关推入到位。

第 16 步：将电源连接到 PCB

• 将红线连接到 pcb 的正电源输入端。
• 和黑线到负电源输入。

第 17 步：将伺服连接到 PCB

• 将伺服连接到公头。

第 18 步：将扬声器连接到 PCB

• 连接扬声器

第 19 步：将 PCB 连接到底座

• 将 PCB 装入底座
• 用 2-4 个 M2 螺丝将其固定到位

第 20 步：切割和安装塑料板

• 将透明塑料片切成约 75 毫米 x 17 毫米的长方形并修剪其侧面，直到它与底座紧密贴合。

第 21 步：将激光器安装到杆上

• 将 LaserClamp 连接到上拉杆的一侧并使用 M4 螺钉和螺母拧紧夹具

第 22 步：将 LDR 安装到酒吧

• 将 LdrClamp 连接到杆的另一侧并使用 M4 螺钉和螺母再次拧紧

第 23 步：对准激光器和 LDR

• 通过将激光模块连接到~5V电源（Arduino 5V 引脚、3 节 AA 电池、1S Lipo、18650 电池或任何您喜欢的电池）打开激光模块
• 旋转夹具，直到激光束击中LDR 的中心

第 24 步：将外壳粘在墙上

• 拿起热胶枪，可能是所有制造商最喜欢的工具，将底座粘在墙上。

第 25 步：将激光器和 LDR 连接到 PCB

• 将激光器和 LDR 的电缆缠绕在门上
• 将两根红线连接到三螺丝端子的中心部分
• 将 LDR 的黑线连接到上部
• 和激光的黑线到另一部分

（当然，所有这些连接都会根据您制作 PCB 的方式和方式而有所不同，而我的只能用作概念参考）

第 26 步：安装分配器

• 将电源连接到 DC 插孔并打开开关

当 Arduino 首次通电时，伺服器会自动转到0 度位置并锁定到位。发生这种情况时，将 RotatorDispenser 连接到它。确保 Tic Tacs 的两个孔正确对齐。

第 27 步：添加封面

• 将扬声器装入外壳
• 使用 2 - 4 x M3 螺钉将盖子拧到底座上

第28步：添加井字游戏！

最后添加一些井字游戏…

第 29 步：恭喜项目现已完成！

智能上拉杆终于完成了！！

我希望你和我制作它一样喜欢这个教程！如果您有任何问题或建议，请告诉我！还可以考虑订阅我的YouTube 频道以获取更多教程、酷炫的构建，并在整个旅程中为我提供支持。祝你有美好的一天！