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3D打印项目之Covid旅行包

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资料介绍

描述

一个 3D 打印项目，其中包含一些您在这个时代外出旅行时需要的工具——抓手、消毒剂和面罩室——一个包装。

第一步：3D打印

该设计是使用 Autodesk Fusion360 完成的。主要部分将采用盒子的形式。有手柄、夹具、面罩室和一个无需电源即可锁定夹具位置的钥匙。

底壳

大写

夹持器

处理

锁定抓手的钥匙

集会

我们对设计进行了一些修改，因为打印后的尺寸计算有一些错误。与印刷产品相比，按钮、USB 端口和泵孔的孔尺寸按比例放大。

第二步：电子产品

保持简单和小巧是重中之重，因此电子产品的空间不大。因此，使用的电子设备并不多。

这是在 EasyEDA 软件上创建的电子设备示意图。

项目示意图

作为主微控制器的Arduino MKR1010将为手机和 Firebase 提供 Wi-Fi 连接。

两个迷你 5V DC 泵将向手部和面罩室分配消毒剂。

一个步进电机 + ULN2003驱动器将控制夹具的运动。

四个触觉开关将提供以下控制：

两个用于顺时针/逆时针转动夹具的开关
分配每个消毒剂的两个开关（手和面罩室）
所有开关都将作为外部中断将 MKR1010 从睡眠模式唤醒以节省电力。

PC817光电耦合器将充当开关，将信号从 Arduino (3.3 V) 转移到电机和泵 (5V)。

升压模块将 3.3 V 转换为 5 V。

用于下拉信号的电阻器和电池分压器以按比例降低电压，使其与 MKR1010 兼容。

3.7 V 锂聚合物电池作为主电源。它应该连接到 MKR1010 JST 连接器，并且可以通过将 USB 插入 MKR1010 来充电。

第三步：Arduino代码

我们使用了 3 个库：FirebaseArduino 将 arduino 与 firebase 连接，ArduinoLowPower 以保持电池寿命，Stepper 用于控制步进电机。

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

替换“XXX”您的 Firebase 和 WiFi 凭据。

//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

在引脚声明上，它不一定应该相同。关键是按钮（sw）的引脚必须是外部中断引脚。

//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

我们将使用 MKR1010 的内部上拉电阻，并为每个开关分配一个中断功能。

//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);

循环内部非常简单，它只是将数据上传到 Firebase 服务器，如果不使用则关闭电机。此外，等待腔室中的消毒剂干燥所需的时间估计约为 2000 毫秒 * 100 = 200 秒，或约 3 分钟。

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);
}

对于泵功能，已经过测试，每个分配过程大约消耗总容量的 10%（用于手）和 30%（用于腔室）。之所以使用特定时间（2 秒和 5 秒），是因为泵需要一些时间才能将液体从容器中排出，而不是瞬间排出。

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 数据上传将使用单个 FirebaseData 对象来更改 4 个路径的值，其中包含数组中的 4 个值。

//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();
    }
  }
}