基于Arduino纳米和步进电机的太阳系模型

一个关于太阳系行星轨道的小而有趣的项目。适合初学者寻找与天文学相关的有趣项目。

我要感谢Richard90和poblocki1982，我在下面列出了他们的联系方式，他们分享了令人惊叹的CAD文件和设计

完成这个项目有几个原因。首先，它通过动手模型帮助学生了解太阳系。其次，这是练习使用Arduino和步进电机的好方法。最后，它通过让学习变得有趣和富有创造性来鼓励人们对STEM的兴趣。

它也有很多好处。当学生看到和触摸模型时，他们会更好地理解。它可以激发新的想法，帮助培养编码、电子和建筑方面的有用技能。

总的来说，这是一次有趣而宝贵的经历。我们学习了如何用Arduino控制步进电机，并解决了一些小问题。看到行星移动是令人兴奋的，让我对编程和电子更有信心。

操作理论

我们研究了各种系外行星的大小、轨道周期和自旋转时间，并设计了一个基础结构，以容纳所有组件，包括行星的支撑柱。设计完成后，我们使用3D打印机制作行星模型。

首先，将Arduino Nano与ULN2003缓冲电路集成，并与步进电机连接，按比例控制系外行星的转速。我们利用不同齿数的齿轮来模拟每个行星的不同轨道周期。例如，地球和金星分别被连接到有24个和18个齿的齿轮上，使它们能够以与实际轨道周期密切匹配的比例速度旋转。

其次，我们选择步进电机，因为它们价格合理，性能可靠，易于使用，并且适合本仿真的转速。

硬件组装

首先，3D打印在GitHub链接CAD部分下找到的所有CAD文件。一旦所有的东西都打印出来，你就可以开始组装零件了。

首先用热熔胶将电机连接到驱动齿轮上。然后，把太阳支架粘在底座上，再把地球仪粘在太阳支架上。

将轴插入其占位符中，并开始将行星驱动齿轮堆叠在一起。接下来，将驱动臂连接到驱动齿轮。在这个步骤中要小心——一旦手臂和齿轮连接起来，如果有错误，它们很难分开。

确保连接驱动齿轮和行星驱动齿轮的齿轮正确对准。如果它不适合，你可能需要修剪行星传动齿轮稍微。你可以用刀具小心地切掉多余的部分。

行星是由粘土制成的，所以你可以自由地塑造和设计自己的行星。发挥创意，让它们像你喜欢的那样美丽。

最后，连接组件，如下面的示意图所示。

固件编程

固件是用c++编写的，步进电机是手动编码的，不使用任何库。这是因为使用库大大降低了电机的扭矩-几乎将其减半-这可能会阻止它正确转动齿轮。该代码是使用Visual Studio code中的PlatformIO开发和闪现的。您可以在下面的代码部分参考我们的代码。

本文编译自hackster.io