Interaktyvus medis: 10 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Įdomi tradicija, susijusi su doktorantūros darbu ir licencijavimo darbu, yra ta, kad jie prieš viešą gynimą/seminarą yra pakabinti ant medžio KTH pagrindinėje bibliotekoje. Todėl, kaip mūsų fizinės sąveikos projektavimo ir įgyvendinimo kurso projektas, mūsų grupė nusprendė paminėti šį paprotį, sukurdama interaktyvią medžio versiją.

1 žingsnis: ko jums reikės

Medžiagos:

• 1x skaitmeninė skalė (su 4 apkrovos elementais)
• Valymo šluostės iš medvilnės ir celiuliozės (kiekvienai gėlei naudojome po vieną šluostę, iš viso 6)
• 2x putų rutuliai
• Siūlai
• 4x medinės lentos (mūsų buvo 22x170x1600 mm)
• 6x išoriniai kampiniai bagetai (2 iš 27x27x750 mm, 2 iš 27x27x600 mm ir 2 iš 27x27x1350 mm)
• 1x medžio lenta (ne storesnė kaip 6-7 mm)
• 2x medinės lentos (2-3 cm storio, 45x45 cm)
• Laidai
• Lituoklis
• Karšti klijai
• Šilumos susitraukiančius vamzdžius
• Dvipusė lipni juosta
• 20x universalūs varžtai (5x40 mm)
• 20x universalūs varžtai (3,0x12 mm)
• 10x sutvirtinimo kampai
• 1x striptizo lenta (prototipų lenta)

Elektronika:

• 1x - „Arduino Uno“
• 1x - apkrovos elementų stiprintuvas
• 1x - ESP8266 „Huzzah Feather“mikrovaldiklis
• 1x - „Adafruit RC522“RFID skaitytuvas
• 2x-multiplekseriai (8 bitų poslinkių registrai su 3 būsenų išvesties registrais)
• 16x - raudoni šviesos diodai
• 16x - rezistoriai
• 6x - Servos - Hitec HS -422 (standartinis dydis)

Įrankiai:

• Lituoklis
• Karštas klijų pistoletas
• Rankinis pjūklas
• Įveikimo pjūklas
• Maitinimo atsuktuvas
• Mediena Rasp
• Dėlionės medžio pjovimo įrankis

2 veiksmas: prijunkite skaitmeninę kūno svorio vonios svarstyklę

Pirmajam žingsniui panaudojome 4 apkrovos elementus iš skaitmeninės kūno svorio vonios svarstyklių ir HX711 apkrovos ląstelių stiprintuvo. Smeigtukai pažymėti spalvomis: RED, BLK, WHT, GRN ir YLW, kurios atitinka kiekvienos apkrovos elemento spalvų kodavimą. Jie buvo prijungti prie kviečių akmens tilto (žr. Paveikslėlius). Mes įjungiame raudoną apkrovos langelio 1 ir įkrovimo langelio 4 raudoną spalvą ir skaitome signalus iš 2 apkrovos langelio ir 3 apkrovos langelio (žr. Nuorodą).

3 veiksmas: nustatykite RFID skaitytuvą

Norėdami surinkti skaitytuvą, naudojome dvi aparatūros dalis; ESP8266 „Huzzah Feather“mikrovaldiklis ir „Adafruit RC522“RFID skaitytuvas.

ESP8266 ir RC522 tarp jų buvo 5 jungtys (žr. 1 pav.).

Skaitytuvo tikslas buvo nuskaityti 13,6 MHz KTH korteles ir nusiųsti unikalų kortelės ID arba, idealiu atveju, studento ID į „Google Firebase“duomenų bazę. Visa tai buvo padaryta naudojant iš anksto sukurtus „Arduino“paketus, MFRC522 RC522, ESP8266 „Wi -Fi“ir „Arduino Firebase“, skirtus „Firebase“ryšiui. Kai informacija buvo išsiųsta į duomenų bazę, tinklalapis, kuriame yra medis, buvo atnaujintas naudojant D3.js animaciją, kad būtų imituota gėlė, žydinti virtualiame medyje.

Paskutinė sąrankos dalis buvo nusiųsti informaciją apie kortelės nuskaitymą į „Arduino Uno“mikrovaldiklį. ESP8266 ir „Arduino Uno“tarp jų turėjo 1 ryšį (žr. 1 paveikslą).

16 kaištis buvo naudojamas specialiai, nes jo numatytoji vertė yra LOW, o kitų kaiščių numatytosios vertės yra HIGH. Kai nuskaitoma kortelė, mes išsiuntėme vieną AUKŠTĄ impulsą „Arduino Uno“, kuris tada įvykdė likusį kodą.

4 žingsnis: LED kelio nustatymas

Siekdami prasmingesnės sąveikos ir matomo grįžtamojo ryšio apie tam tikrus naudotojo veiksmus, nusprendėme sutvarkyti šviesos diodų kelią, kuris užsidega link nurodytos šakos. Todėl vartotojas nukreipiamas ten, kur jis/ji turėtų pakabinti baigiamąjį darbą.

Tam mes naudojome du multiplekserius: 8 bitų poslinkių registrus su 3 būsenų išvesties registrais ir 16 raudonų lempučių. Multiplekseris vienu metu valdo 8 išėjimus, o mūsų mikrovaldiklyje užima tik 3 kaiščius. Ryšiai buvo atlikti naudojant „sinchroninį nuoseklųjį ryšį“(žr. Nuorodą).

5 žingsnis: sukurkite gėles

Šiam žingsniui naudojome lengvą ir lankstomą medžiagą - valymo šluostes. Iš šios medžiagos buvo išpjauti žiedlapio formos gabalai. Todėl šie žiedlapiai yra sujungti su centrine struktūra, pagaminta iš putplasčio rutulio. Kiekvienas žiedlapis yra pritvirtintas siūlu, kad traukiant žiedlapis sulenktų.

6 žingsnis: sukurkite medį

Pagrindinė mūsų medžiaga yra mediena. Medį sudaro keturios atskiros medinės lentos, susuktos kvadrato formos (5 varžtai 2 lentoms sujungti). Šakos pagamintos iš medžio išorinio kampinio liejimo. Medžio kamiene išpjautos kvadratinės skylės šakoms įterpti. Kiekvienoje šakoje yra vienas šviesos diodas galinėje dalyje (apatinė ir viršutinė šaka) arba du šviesos diodai (vidurinė šaka). Kiekvienas šviesos diodas yra pritvirtintas klijais.

Tinkamai įdėjus šviesos diodus, ant kiekvienos šakos pritvirtinome po vieną gėlę. Kiekviena gėlė turi servo, kuris kontroliuoja žydėjimą (žr. Svarstyklės, šviesos diodai ir servo sistema yra prijungta prie „Arduino“per prototipų sudarymo plokštę, atliktą 4 veiksmo metu. Kiekviena šaka yra pritvirtinta prie bagažinės iš kairės ir dešinės pusės, naudojant sutvirtinimo kampus ir 3.0x12 mm universalius varžtus.

Viena iš storesnių medžio lentų bus naudojama kaip medžio pagrindas, o kita bus supjaustyta stačiu trikampiu, kuris pirmiausia bus prisukamas prie medžio kamieno, o po to pritvirtintas prie medžio lentos.

Pagrindinei medžio plokštei padarykite kvadratinę skylę, per kurią skalės laidai praeis, ir tada pritvirtinkite svarstykles prie medinės lentos dvipuse lipnia juostele.

„Arduino Uno“buvo pastatytas bagažinės pagrinde, taip pat prototipų plokštė su visomis atitinkamomis jungtimis.

Prieš uždarydami medį, padarykite kvadratinę skylę paskutinėje medžio lentelėje prie pagrindo, kad prijungtumėte kompiuterį prie „Arduino“ir ESP8266 „Huzzah Feather“mikrovaldiklio.

7 žingsnis: papuoškite eglutę

Norėdami pagerinti mūsų prototipo išvaizdą, ant šakų, kurios buvo nukirptos lazeriu, pridėjome keletą lapų, taip pat pelėda (simbolizuojanti žinias).

8 žingsnis: Kodas

Čia jūs turite skirtingus kodus, kuriuos galite naudoti norėdami patikrinti, kaip veikia kiekvienas komponentas (calibration_test.ino pagal skalę, scanner.ino - RFID skaitytuvui ir servo_test.ino - servo), o tada - visa tai (light_test.ino kaip pradinis testas ir main.ino kaip galutinė versija).

Taip pat turėsite įdiegti HX711 biblioteką, kad galėtumėte dirbti su svarstyklėmis (nuoroda į biblioteką).

9 veiksmas: sukurkite žiniatinklio programą

Kaip papildomą sąveiką pridėjome skaitmeninį grįžtamąjį ryšį per žiniatinklio programą. Programa gauna nuskaitytą asmens tapatybės dokumentą, todėl pakabinta disertacija žydi ir gėle ant virtualiojo medžio.

10 žingsnis: mėgaukitės patirtimi

Galų gale mes buvome laimingi, kad mums pavyko priversti visus komponentus veikti kartu. Procesas buvo ir jaudinantis, ir įtemptas, tačiau, nepaisant visų iššūkių, esame patenkinti rezultatu, o patirtis buvo įdomi ir, svarbiausia, edukacinė.