Interaktiivne puu: 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Huvitav traditsioon seoses doktoritöö ja litsentsiaaditööga on see, et need riputatakse enne avalikku kaitsmist/seminari KTH pearaamatukogus puu otsa. Seetõttu otsustas meie rühm meie füüsilise interaktsiooni kujundamise ja realiseerimise kursuse projektina seda tava meenutada, luues puu interaktiivse versiooni.

Samm: mida vajate

Materjalid:

• 1x digitaalne skaala (4 koormusanduriga)
• Puuvillast ja tselluloosist valmistatud puhastuslapid (ühe lille kohta kasutasime ühte lappi, kokku 6)
• 2x vahupallid
• Niit
• 4x puitlaudu (meie mõõtmed olid 22x170x1600 mm)
• 6x välisnurga liistud (2 27x27x750 mm, 2 27x27x600 mm ja 2 27x27x1350 mm)
• 1x puitlaudis (mitte paksem kui 6-7 mm)
• 2x puitlauda (paksus 2-3 cm, 45x45 cm)
• Juhtmed
• Jootma
• Kuum liim
• Kuumuta kahanevad torud
• Kahepoolne kleeplint
• 20x universaalsed kruvid (5x40 mm)
• 20x universaalsed kruvid (3,0x12 mm)
• 10x tugevdusnurgad
• 1x ribalaud (prototüüpimislaud)

Elektroonika:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - koormusvõimendi
• 1x - ESP8266 Huzzah Feather mikrokontroller
• 1x - Adafruit RC522 RFID -lugeja
• 2x-multiplekserid (8-bitised vahetusregistrid 3-olekuliste väljundregistritega)
• 16x - punased LED -id
• 16x - takistid
• 6x - servod - Hitec HS -422 (standardsuurus)

Tööriistad:

• Jootekolb
• Kuum liimipüstol
• Käsisaag
• Toimetulekusaag
• Jõukruvikeeraja
• Wood Rasp
• Puslepuidu lõikamise tööriist

Samm: ühendage digitaalne kehakaalu vannitoa kaal

Selle esimese sammu jaoks kasutasime 4 koormusandurit digitaalsest kehakaaluga vannitoakaalust ja HX711 koormusrakkude võimendit. Nööpnõelad on märgistatud värvidega: RED, BLK, WHT, GRN ja YLW, mis vastavad iga koormusanduri värvikoodile. Nad on ühendatud nisukivisilda (vt pilte). Rakendame ergastust koormusanduri 1 ja koormusanduri 4 punastele värvidele ning loeme signaale laadimisanduri 2 ja koormusanduri 3 punastelt (vt link).

Samm: seadistage RFID -lugeja

Skänneri kokkupanekuks kasutasime kahte riistvara; ESP8266 Huzzah Feather mikrokontroller ja Adafruit RC522 RFID -lugeja.

ESP8266 ja RC522 vahel oli 5 ühendust (vt pilt 1).

Skanneri eesmärk oli skannida 13,6 MHz KTH -kaarte ja saata kaardi kordumatu ID või ideaaljuhul õpilase ID Google Firebase'i andmebaasi. Seda kõike tehti eelehitatud Arduino pakettide abil, MFRC522 RC522 jaoks, ESP8266 wifi jaoks ja Arduino Firebase Firebase side jaoks. Kui teave oli andmebaasi saadetud, uuendati puu sisaldavat veebilehte, kasutades animatsiooni D3.js, et simuleerida virtuaalsel puul õitsevat lille.

Seadistuse viimane osa oli saata teave skannitud kaardi kohta Arduino Uno mikrokontrollerile. ESP8266 ja Arduino Uno vahel oli 1 ühendus (vt pilti 1).

Tihvti 16 kasutati spetsiaalselt sellepärast, et selle vaikeväärtus on LOW, samas kui teiste tihvtide vaikeväärtused olid HIGH. Kaardi skannimisel saatsime Arduino Unole ühe KÕRGE impulsi, mis seejärel ülejäänud koodi täitis.

4. samm: LED -raja seadistamine

Sisukama suhtluse ja teatud kasutaja toimingute nähtava tagasiside tagamiseks otsustasime korraldada LED -ide raja, mis süttib määratud haru suunas. Seetõttu suunatakse kasutaja sinna, kuhu ta peaks lõputöö spetsiaalselt üles riputama.

Selleks kasutasime kahte multiplekserit: 8-bitiseid nihkeregistreid 3 oleku väljundregistriga ja 16 punast LED-i. Multiplekser kontrollib korraga 8 väljundit, võttes samal ajal meie mikrokontrolleril ainult 3 kontakti. Ühendused on loodud „sünkroonse jadaühenduse” abil (vt link).

Samm: komponeerige lilled

Selle sammu jaoks kasutasime kerget ja painduvat materjali - puhastuslappe. Sellest materjalist lõigati välja kroonlehekujulised tükid. Järelikult on need kroonlehed ühendatud vahtpallist valmistatud keskse struktuuriga. Iga kroonleht on kinnitatud niidiga, nii et kui tõmmatakse kroonleht paindub.

6. samm: ehitage puu

Meie peamine materjal on puit. Puu koosneb neljast ruudukujuliseks kokku keeratud puidust plaadist (5 kruvi 2 plaadi ühendamiseks). Oksad on valmistatud puidust väljaspool nurkliiste. Okste sisestamiseks on puutüvesse lõigatud nelinurksed augud. Igal harul on kas üks LED otsas (alumine ja ülemine haru) või kaks LED -i (keskmine haru). Iga LED on kinnitatud liimiga.

Pärast valgusdioodide nõuetekohast paigaldamist oleme igale oksale kinnitanud ühe lille. Igal lillil on servo, mis kontrollib õitsemist (vt pilte). Kaal, valgusdioodid ja servo on Arduinoga ühendatud 4. etapi käigus valmistatud prototüüpimisplaadi kaudu. Iga haru kinnitatakse pagasiruumi külge vasakult ja paremalt poolt, kasutades tugevdusnurki ja 3,0x12 mm universaalseid kruvisid.

Ühte paksemat puitplaati kasutatakse puu alusena ja teist lõigatakse täisnurkse kolmnurga kujul, mis kruvitakse esmalt puu tüve külge ja kinnitatakse seejärel aluse puitplaadi külge.

Aluspuitplaadi jaoks tehke skaala juhtmete jaoks ruudukujuline auk ja kinnitage see kahepoolse kleeplindiga puitplaadi külge.

Arduino Uno paigutati pagasiruumi ja prototüüpimisplaadi alusele koos kõigi vastavate ühendustega.

Enne puu sulgemist tehke selle alumisse puitlauda nelinurkne auk, et ühendada arvuti Arduino ja ESP8266 Huzzah Feather mikrokontrolleriga.

Samm: kaunistage puu

Meie prototüübi välimuse parandamiseks lisasime okstele mõned lehed, mis on laserlõigatud, samuti öökulli (teadmiste sümboliseerimiseks).

8. samm: kood

Siin on teil erinevad koodid, mille abil saate kontrollida, kuidas iga komponent töötab (skaala jaoks calibration_test.ino, RFID -lugeja jaoks skanner.ino ja servode jaoks servo_test.ino) ning seejärel kõike tervikuna (light_test.ino esialgne test ja main.ino kui lõplik versioon).

Kaaluga töötamiseks peate installima ka kogu HX711 (teegi link).

Samm: looge veebirakendus

Täiendava suhtlusena lisasime veebirakenduse kaudu digitaalse tagasiside. Rakendus saab skannitud ID ja selle üles riputatud lõputöö tulemusena õitseb ka virtuaalse puu lill.

Samm: nautige kogemust

Lõpuks olime õnnelikud, et meil õnnestus kõik komponendid koos töötada. Protsess on olnud põnev ja pingeline, kuid vaatamata kõigile väljakutsetele oleme tulemusega rahul ning kogemus on olnud huvitav ja mis kõige tähtsam - hariv.