Sel suvel pidu turvaline Arduino vere-alkoholiga reageeriva LED-tassiga: 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Projekti taseme raskusaste: keskmine

Vajalikud oskused:

- Diagrammi lugemine ja kordamine

- jootmine, kui te ei soovi eeljoodetud osi osta

Projekti tutvustus

Ameerika Ühendriikides ja kogu maailmas on alkohol vastutustundetul viisil tarvitamisel kujutanud endast tõsiseid terviseohte. Alkoholi vastutustundetust tarbimisest võivad tuleneda surmad autojuhtimise ja maksakahjustuse tõttu, samuti pikaajalised mõjud, nagu võimalik aju- ja neerukahjustus. Ainuüksi Ameerika Ühendriikides kaotati alkoholi kuritarvitamise tõttu 250 miljardit dollarit (NIAAA, 2010), samuti üle 88 000 inimese, muutes alkoholi kolmandaks ennetatavaks surmapõhjuseks riigis. Selle projekti küsimus on tegijatena, kuidas saaksime selle probleemiga tegeleda ja veenduda, et lõbusad pidustused koos alkoholiga nagu peod saaksid olla turvalised ja lõbusad?

Minu vastus sellele küsimusele oli leida viis, kuidas hinnata ja seejärel visualiseerida kasutaja ennustatud BAC, et võimaldada neil paremini mõista, millises olekus nad olid. Selle projekti jaoks kasutasin veetaseme anduri, LED-rõnga ja LCD-ekraaniga Arduino mikrokontrollerit, et jälgida, kui palju jooke inimene on tarbinud, ja seejärel leida viis vere alkoholisisalduse (BAC) hindamiseks kasutaja soo ja kehakaalu alusel. Hinnanguline BAC, sõltuvalt sellest, millises vahemikus see oli, määrab allpool oleva LED -rõnga animatsiooni. Vahemikud jagunevad nelja erineva piirkonna vahel: ohutu, kahjustatud, joobes ja surmav. Loodan, et selle projekti loomisel olete mitte ainult loonud kasutatava Arduino projekti, vaid ka parema arusaamise sellest, kuidas me alkoholi metaboliseerime, ja võib -olla isegi mõnest põhiprogrammeerimisest, kui otsustate kommenteeritud koodi üle vaadata.

Kuidas saab tass teada, kui palju ma olen joonud?

Kui veetaseme anduri analoogväärtus ületab 300, registreeritakse tassi loogiline väärtus HIGH (täis). Kui anduri analoogväärtus on alla 300, registreeritakse tassi loogiline väärtus LOW (tühi). Joogi topsi lisamise salvestamiseks peab see boolean väärtus muutuma tühjast täis.

Kuidas te BAC määrasite?

Selle projekti võimalikult täpseks muutmiseks kasutasin Saint Benedict & Saint John's University andmeid selle kohta, kui palju tõusis inimese BAC tarbitud joogi kohta. See programm ei arvesta kasutaja BAC arvutamisel mitte ainult kaalu, vaid ka kasutaja sugu. Seda seetõttu, et BAC põhineb sellel, kui kiiresti keha suudab alkoholi metaboliseerida, mis on meeste ja naiste ning erineva kaaluga inimeste puhul erinev. Graafikuid saab näha siit.

Miks on BAC vahemikud erinevate inimeste jaoks erinevad?

BAC vahemikud põhinevad otseselt SBSJ ülikoolilt saadud andmetel, mis arvestab, kui palju alkoholi peab kasutaja oma süsteemis sisaldama, et see oleks ühes neljast vahemikust:

- Seif: ainus ohutu vahemik sõiduki juhtimiseks (tähistatud vikerkaare animatsiooniga)

- Kahjustatud: kui kasutate selles vahemikus sõidukit (tähistatud oranži animatsiooniga), võib tekkida kriminaalsüüdistus

- alkoholijoobes: kui kasutate selles vahemikus sõidukit (tähistatud punaste tuledega), kaasneb kriminaalsüüdistus

- Surmav: kui te pole veel minestanud, olete selles vahemikus otsese meditsiinilise ohu all (seda tähistavad vilkuvad punased ja valged tuled)

Aga ma võin alkoholi hästi võtta, nii et kas see tass on ebatäpne?

Kui hästi pärast alkoholi tarvitamist tegutseda suudate, pole suurt tähtsust, kui puhute autoroolis lubatud piirist üle. Selles projektis kasutatud andmetega arvestatakse, millised on kasutaja BAC -i õiguslikud ja meditsiinilised vahemikud, võttes arvesse ka kasutaja kaalu ja sugu.

Tarvikud

Selle projekti üldised elektroonikaseadmed hõlmavad järgmist:

- Kaks nuppu

- Jumper juhtmed

- 10k potentsiomeeter

- 2 10k takistit

- 1 220 takisti

Spetsiaalsed osad/moodulid:

- Arduino (kasutasin selle projekti jaoks Unot, kuid on palju odavamaid alternatiive)

- Veetaseme andur (MÄRKUS. Need andurid on sageli ebatäpsed ja söövitavad kiiresti, mis oli selle projekti arendamisel suur pettumus. Siiski suutsin leida lahenduse, nii et minu raskused selle projektiga ei muutnud teie raskusi selle projektiga.)

- LED -rõngas (12 LED -i)

- LCD ekraan

Tööriistad:

- jootekolb (vajalik ainult siis, kui ostate päiseta LED -rõnga)

- 3D printer (valikuline)

Samm: laadige alla Arduino IDE ja kopeerige vajalik kood

Selle projekti jaoks pole vaja arvutiprogrammeerimist, peate vaid kopeerima koodi siit ja kleepima selle Arduino IDE -sse. Arduino IDE allalaadimiseks toimige järgmiselt.

Arduino IDE allalaadimine ja konfigureerimine:

- Külastage Arduino veebisaiti ja valige oma süsteemile allalaaditav fail

- Kui allalaadimine on lõpule jõudnud, hankige Arduino COM -pordi number. Ühendage Arduino ja liikuge seadmehaldurisse. Otsige sadamate alt üles oma Arduino ja märkige pordi number. See peaks välja nägema umbes selline: COMx (kus x on number 1–9)

- Kasutage COM -pordi numbrit, konfigureerige oma plaadi ja pordi IDE, avades Arduino IDE ja valides ülemisel ribal "Tööriistad". Valige "Board" ja valige oma mudel. Seejärel valige "Port" ja valige seadmehalduris port, mida nägite oma Arduino jaoks.

Projekti koodi hankimine

- Kopeerige sellest sammust kood ja kleepige see Arduino IDE valgesse sektsiooni. Veenduge, et esmalt kustutate kõik visandil olevad asjad, näiteks loop () ja void () rutiinid, kuna need on rakendatud teie kopeeritavas ja kleebitavas koodis.

Samm: laadige vajalikud raamatukogud alla Arduino IDE -st

Selles projektis kasutatavate raamatukogude hulka kuuluvad "Wire", "LiquidCrystal" ja "Adafruit Neopixel". Eskiis vajab neid teeke, et suhelda selles projektis kasutatavate komponentidega. Nende raamatukogude allalaadimiseks tehke järgmist.

- Valige ülemisel ribal "Visand"

- Valige rippmenüüst „Kaasa kogu”

- Valige "Raamatukogude haldamine"

- Otsige üles kolm raamatukogu (traat, vedelkristall ja Adafruit Neopixel), mida selles projektis kasutatakse, ja laadige need kõik alla.

Pange tähele, et nende teekide allalaadimata jätmine toob eskiisi koostamise ajal kaasa tõrke. Pärast seda toimingut ühendage Arduino kaabel sülearvutiga ja vajutage IDE vasakus ülanurgas olevat nooleklahvi. See kompileerib ja laadib visandi Arduino. Nüüd, kui oleme kõik programmeerimisega seotud sammud lõpetanud, liigume juhtmestiku juurde!

3. samm: (valikuline) jootmispäised osadele

Kui valisite selle projekti jaoks osade ostmise, millele ei olnud juba jootetud päisepoldid, peate seda ise tegema. Ärge muretsege selle osa pärast liiga palju, selle projekti jootmine on väga lihtne.

- Looge jootmiseks ventileeritav keskkond, eelistatavalt filtrit sisaldava ventilaatoriga. Kui teil sellist ventilaatorit pole, võite teha seda, mida mina teen, ja avada aknad ning lülitada ventilaator sisse või minna garaaži, kui see on avatud.

- Kuumutage jootekolvi ja veenduge, et teil oleks ka niiske käsn, et liigne jootekolb maha pühkida.

- Seadistage päised ja osa, millele soovite päised kinnitada, kasutades abikätt või mõnda muud tööriista, mis võimaldab teil osi paigutada, võimaldades samal ajal jootekolbi käes hoida.

- Puudutage jootet jootekolviga, kui olete ühenduses päise tihvti ja selle osa vahel, mille külge te joote tihvte. Eemaldage triikraud, kui on tekkinud piisavalt jootet, et tagada elektriline kontakt päise tihvtide ja detaili vahel. Pühkige käsna liigne jootmine maha ja korrake seda protsessi kõigi tihvtide puhul.

- Kui kõik tihvtid on joodetud, asetage jootekolb statiivi, keerake nupp "välja" ja eemaldage triikraud vooluvõrgust. Eemaldamiseks oodake, kuni triikraud on täielikult jahtunud.

Samm: järgige Pildi ja traadi Arduino komponentide juurde

Selles etapis peate kasutama kasutaja hüppajajuhtmeid, et ühendada projekti jaoks vajalikud osad Arduinoga. Selle jaoks olen esitanud Fritzingi faili, mida saab näha sellel sammul. Palun vaadake allpool loetelu levinumatest küsimustest, mida ma endalt küsin, kui juhtmestikuga probleeme tekib:

- Kas minu maa- ja toiteliinid on omavahel korralikult ühendatud ning Arduino 5v ja GND kontaktid?

- Kas ma segasin oma potentsiomeetrit, kui LCD -ekraan ei ilmu? (Kui valged märgid ei ilmu õigesti, proovige takistuse muutmiseks potentsiomeetrit ümber pöörata)

- Kas GND ja VCC on iga osaga õigesti ühendatud õige tihvtiga? Kas kasutatakse 5-voldist seadistust? (Kõik selle projekti andurid ja komponendid kasutavad 5 volti, mitte 3,3 volti.

- Kas traat asetati kogemata ühe ühenduse kaugusele sellest, kus see pidi olema?

MÄRKUS. Elektroonikaga töötades veenduge alati, et vooluahel ei oleks vahetamise ajal toiteallikas. Vastasel juhul võivad osad olla kahjustatud ja suurema pingega töötamisel võivad tekkida kehavigastused

Samm: pange kokku projekt "Coaster"

Võite märgata, et LED -rõnga päised jäävad välja ja ei võimalda tassi tegelikult tasasele pinnale asetada. Selle probleemi lahendamiseks kinnitame LED -rõnga 3D -prinditud osa külge, mis võimaldab rõnga lauale asetada. 3D -faili leiate sellest sammust. Kui teil pole 3D -printerit, ärge muretsege, selle trükise maksmine minu kohalikus raamatukogus maksis 1,40. Kui teie kohalikus raamatukogus pole 3D -printerit, on muudeks valikuteks klambrid ja veebimüüjad. Samuti tuleb märkida, et teatud osa, mille olen lisanud, pole ainus ühilduv, see on lihtsalt viis minu jaoks mudeli tegemiseks. Nii et kui teil on puidutöö või muu käsitöö hea, oleksid need rohkem kui vastuvõetavad!

Kui otsustate selle projekti osa printida:

- Laadige alla STL -fail viilutajasse, näiteks Cura, importimiseks

- Mõõda valitud tassi põhja läbimõõt

- Reguleerige mudeli skaalat (millimeetrites, kui kasutate Cura) vastavalt oma mõõtmistele

Samm: kinnitage alustassi ja andur teie valitud tassi külge

Seejärel võtke oma rannasõidulaev ja kinnitage see mõõdetud tassi põhja külge liimiga. Nüüd on hüppaja juhtmetel juurdepääs veetaseme andurile ja LED-rõngale ning asetatakse ka lauale. Nüüd peate anduri kinnitama. Anduri paigutuse osas tuleb olla väga ettevaatlik, kuna need andurid, kuigi neid turustatakse analoogina, annavad tõesti välja ainult kaks signaali- vesi või vesi puudub. See tekitas minu jaoks väga palju probleeme, kuid suutsin leida viisi selle lahendamiseks, et teised ei kogeks selle projektiga sama pettumust. Oluline on asetada andur selle ülaosa lähedale, kuhu vedelik jääb, kui tass on täis. See tagab, et andur suudab registreerida "tühja" oleku ja seega ka järgmise valatud joogi loendada.

Samm: kaunistage projekti ja kaitske juhtmeid

Siinkohal jääb teile tõenäoliselt juhtmete ja osade hunnik, mis näeb välja nagu lisatud foto. See, mida teete projekti paremaks muutmiseks, on teie enda otsustada, kui järgite järgmisi kriteeriume:

- Teil peab olema võimalik ühendada laadija Arduino toiteallikaga

- Peate välja lõikama augud või kujundusruumid, et kasutaja saaks juurdepääsu LCD-ekraanile, nuppudele, veetaseme andurile ja LED-rõngale.

- Peate kaitsma elektroonikakomponente märjaks saamise eest, kuna see on võimalus, kuna projekt keskendub jookidele.

Mõned võimalused projekti sulgemiseks on järgmised:

- kingakarp või karp

- Veekindel elektroonikaprojekt, nagu siin

- 3D trükitud kujundus (seda võimalust tahtsin jätkata, kuid sellise kujunduse printimine minu raamatukogus oli liiga kallis)

8. samm: jooge vastutustundlikult

Pärast tassi kinnitamist rannasõidulauale ja veeandurile on teil hea minna! Kui LCD -ekraan küsib teie sugu ja kaalu, teate, et kõik töötab korralikult. Üks nupp vastab kaalule, teine aga soole. Enne nende sildistamist klõpsake igaühel, et näha, milline neist on. Pärast õige kaalu (väärtused on 20 sammuga) ja soo valimist klõpsake mõlemat nuppu korraga. See käivitab ülejäänud programmi ja näete, et LED -rõngas vilgub vikerkaare mustriga. Tass on nüüd joogi valamiseks valmis. Kui tarbite ja valate rohkem jooke, kasutab programm BAC määramiseks sissejuhatuses käsitletud tabelit BAC. Pange tähele, et see programm eeldab iga tassi kohta üht standardjooki, vaadake pilti (Lõuna -Alabama ülikool) või külastage siin, et näha, kuidas teie lemmikjook tõlgitakse. Pange tähele ka seda, et selle projekti eesmärk ei ole julgustada ebaseaduslikku tegevust, vaid propageerida alkoholi tarbimiseks piisavalt vanade inimeste ohutut joomist. Samuti, kuigi ma olen väga rahul sellega, kui täpne on BAC -i hinnang standardjoogi kohta, on see projekt vahend, mis aitab teil ohutult juua, kuid ei vastuta selle eest, kui otsustate pärast alkoholi joomist autot juhtida.

9. samm: (valikuline) tõrkeotsing

- Tõrge "Lauale üleslaadimisel probleem": kui proovite visandit Arduinole kompileerida ja üles laadida, ilmneb see tõrge, kui teie COM -port pole õigesti konfigureeritud (vt esimest sammu, kuidas leida ja seadistada õige COM -port) või plaat pole ühendatud.

- LCD -ekraan ei näita valgeid tähemärke: kui teie vedelkristallekraani sinine tuli põleb, kuid pärast eskiisi üleslaadimist ei näe valgeid tähemärke, on see tõenäoliselt tingitud kontrastsuse probleemidest. Selle parandamiseks keerake lihtsalt potentsiomeetrit paremale (pöörake vasakule, kui näete oma tegelastega valgeid klotse).

- Projekt ei loe jooke õigesti: see viga on veetaseme anduri probleem. Veetaseme andurite moodulid söövitavad kiiresti ja on teadaolevalt väga ebatäpsed. Kuid see ei peaks teid selle projekti puhul puudutama, kuna käsitlesin andurit pigem digitaalse andurina kui analoogina. Vaadake kuuendat sammu, kuidas veetaseme andurit õigesti kinnitada.

- Moodul on äärmiselt kuum ja ei saada õigeid väärtusi: selle põhjuseks on GND- või VCC -ühenduse katkemine, tõenäoliselt teiste juhtmetega töötamise ajal. Veenduge, et GND ja VCC ühendused anduriga on lõpule viidud, ja järgige neid GND ja 5 V kontaktide jaoks komponendist, leivaplaadist kuni Arduino, et otsida vigu.

- Ma läksin kogemata üle oma kaalust: ärge muretsege, kaalu seadistus naaseb 100 peale 240, nii et võite lihtsalt kaalude vahel uuesti ringi liikuda.

Kui probleemid püsivad, ühendage Arduino kaabel sülearvutiga, avage IDE ja käivitage visand. Visandi töötamise ajal kuvatakse jadamonitoris mitu väärtust, mis võimaldab teil näha, mis ei tööta nii, nagu peaks. Seeriamonitorile juurdepääsuks käivitage programm ja tööriistad ning seejärel rippmenüüst jadakuva "Seeriamonitor".

10. samm: peegeldus

Programmeerimise poole pealt olen ma väga rahul selle projektiga. Kirjutamine võttis mul aega, kuna olen alles algaja, kuid suutsin õppida palju uusi raamatukogusid ja saavutada BAC -i ennustamise eesmärgi ning tunnen, et ei kasutanud BAC -i hindamisel otseteid, kuna kasutasin nii seksi kui ka kaal (see moodustas enamuse visandist). Pean siiski kujunduse heaks kiitma. Kuigi ma ei oma 3D -printerit ega tunne puidutöötlemist, tahtsin tõesti, et minu projekti esitletaks paremini. Kavatsen peagi hankida Ender 3 ja esimene asi, mida ma teen, on naasta selle sama juhendi juurde, et disaini täiustada. Kuna ma olen oma kõigi aegade esimene juhendatav, tunnen, et protsess läks hästi ja ma olen väga rahul sellega, mil määral see projekt käsitles Party Challenge'i jaoks loodud viipasid, kuid kavandage midagi, mille juurde tahaksin hiljem ressursside olemasolul naasta.