Projekto oazė: balso terariumas: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

„Project Oasis“yra balso terariumas, su kuriuo galite pasikalbėti. Tai savarankiška uždara ekosistema, imituojanti lauko orą, bet dėžutės viduje. Galite atsakyti į terariumą apie „Oras Sietle“, į kurį jis gali pradėti pilti dėžutės viduje. Terariumas taip pat gali generuoti debesis, miglą ar pakeisti apšvietimą, kad atspindėtų kitas oro sąlygas.

1 žingsnis: motyvacija

Mūsų pokalbio su gamta terpė yra tokia vizuali ir daugialypė, priešingai nei tai, ką šiandien darome su technologijomis. Orai telefonuose ar kompiuteriuose nesukelia tų pačių pojūčių, kaip tiesiogine prasme matyti ar jausti orą. „Google Creative Lab“metu galvojau apie tai ir sukūriau „Project Oasis“.

Tai terariumas, su kuriuo galite kalbėtis naudodami „Google“padėjėją. Galite paprašyti, kad jis sukurtų tam tikras sąlygas arba parodytų orą konkrečioje vietoje. Šis eksperimentas praplečia mūsų pokalbį su technologijomis ir gamtos pasauliu. Mes gyvename tarp gamtos ir technologijų ir tradiciškai į juos žiūrime kaip į du labai skirtingus pasaulius. „Oazė“yra ekologiškas pokalbis, tačiau natūralus; nei užprogramuotas, nei chaotiškas. Toliau pateikiami žingsniai, kaip sukurti vieną iš savo aktyvių terariumų.

2 žingsnis: Bendrasis mechanizmas

Terariumas, kaip minėta, sukuria lietų, miglą ir šviesos sąlygas. Terariumo viršuje yra šviesos diodai, lietaus dėklas ir nedidelis gaubtas su keraminiais rezonatoriais, besiliečiančiais su vandeniu. Šie maži diskai rezonuoja ~ 1-1,7Mhz greičiu ir išpurškia vandenį iki rūko.

Terariumo apačioje yra du peristaltiniai siurbliai ir kita elektronika. Terariumo apačioje esantis rezervuaras sulaiko vandens perteklių. Vanduo yra perdirbamas/įgyjamas ir siurbiamas į lietaus dėklą naudojant vieną iš tylių peristaltinių siurblių.

3 žingsnis: korpuso dizainas

Nuoroda į CAD

Įrankių/medžiagų sąrašas:

1. Akrilo/organinio stiklo lakštai 0,25 colio storio (24 x 18 colių - 4 vnt.)
2. Akrilo klijai
3. Gręžimo rinkinys su 1/4 colio ir apatiniais antgaliais
4. Matavimo juosta + apkabos
5. Epoksidiniai klijai (~ 15min mielas laikas)
6. GE hermetikas hidroizoliacijai
7. Skaidrios PVC vamzdžių 1/4 "OD + spygliuotos jungtys

Šio terariumo dizaino gairės yra lanksčios ir nėra griežtos taisyklės. Aš nusprendžiau sukurti tokį, kurį galėčiau laikyti ant savo stalo, arba tokį, kuris gražiai atrodytų ant stalviršio. Be to, turėjau bendrą idėją apie erdvę, kurią užims mano elektronika, įrenginiai ir vandens rezervuaras. Aš nusprendžiau, kad visas korpusas būtų H: 15 "W: 6" L: 10"

Aukščiau esančiame paveikslėlyje pateikti CAD matmenys rodo bendrą suskaidymą; Apskritai, viršutinė ir apatinė elektronikos dalys užima 4 colių aukštį. Rezervuaras užima 4 colius apačioje, paliekant 6 colius elektronikos (daugiau apie elektroniką vėliau).

Šiai terariumo versijai nusprendžiau naudoti akrilą/organinį stiklą, nes jis yra lengvai prieinamas, labai lengvai apdorojamas lazeriu, o dalis galima klijuoti/suvirinti kartu su įvairiais akrilo cementais. Stiklas arba skaidrus plastikas yra tinkami kandidatai, priklausomai nuo to, kiek norite atrodyti, ypač jei terariumas turės kreives. Be to, daugelyje parduotuvių taip pat galima įsigyti įbrėžimams atsparių organinio stiklo versijų, todėl tai vis tiek gali būti idealus pasirinkimas.

Aš sukūriau 3D modelį savo terariumui „Fusion 360“vien todėl, kad norėjau jį išbandyti. Su šiuo veiksmu pridedami šio projekto CAD failai. Aš išlyginau visus eskizus, kad gaučiau lazerinės mašinos failus, ir seka standartinis lazerinio apdirbimo procesas. Nustatykite lazerį (mano atveju „Epilog“), atidarykite failus „Corel Draw“ir paleiskite apdorojimą.

Dabar turėtumėte turėti akrilo dalis, reikalingas surinkimui. Žiūrėkite CAD ir eidami iš apačios į viršų, surinkite dalis kartu su akrilo cementu, kad gautumėte dėžutę, su pastoliais viršuje / apačioje. Norėdami palengvinti surinkimo procesą, naudokite apkabos ir liniuotės kilimėlį (nes jūsų dėžutė yra skaidri).

4 žingsnis: Elektronikos projektavimas

Komponentų / elektronikos sąrašas:

1. 5V/10A maitinimo šaltinis (kiekis: 1)
2. 3V-35V stiprinimo keitiklis (kiekis: 2)
3. 12 V nuolatinės srovės dozavimo peristaltinis siurblys (kiekis: 1)
4. 2200 ml/min. Peristaltinis siurblys (kiekis: 1)
5. „Icstation“20 mm keraminių diskų dažnis = 113 KHz, su tvarkyklėmis (kiekis: 2)
6. RGB LED juostelė (kiekis: 1)
7. 18 AWG ir 24 AWG laidų rinkinys
8. Vielos staklės 1/4"
9. „Raspberry Pi 3“+ „Google Voice“skrybėlė (čia jums reikia tik balso skrybėlės + mikrofono, o ne paties garsiakalbio)
10. „Arduino Nano“su mini USB kabeliu
11. ~ 3-24V įtampos apkrova per skylių SSR relės
12. Pusiau dydžio protoboardas

Viso šio proceso metu jums taip pat reikės kintamos įtampos maitinimo šaltinio, multimetro, kietinimo geležies ir karšto klijų pistoleto.

Pastaba: tai greitas prototipas ir yra geresnių kai kurių komponentų ir jungčių alternatyvų. Jei žinote, ką darote, nedvejodami keiskitės naudingomis alternatyvomis.

Aš nulaužiau vieno išėjimo 5V/10A maitinimo šaltinį į išvesties maitinimo šaltinį, ištraukdamas kištuką ir pridėdamas savo daugiasluoksnius kabelius atskiriems komponentams.

• 5V linija „Icstation“tvarkyklių plokštėms
• 5 V linija RGB šviesos diodams
• 5V linija „Raspberry Pi 3“
• 12 V linija (keičiama per „Boost Converter“) peristaltiniam siurbliui dozuoti
• 24 V linija (keičiama naudojant „Boost Converter“) didelio srauto lietaus peristaltiniam siurbliui

Aš paėmiau atskiras linijas ir sudėjau jas į vielinę staklę, kad atrodytų tvarkingai. Aš taip pat pridėjau dangtelį 5V linijoje, kad išvengčiau energijos bangų, nes tai tiesiogiai jungiasi prie „Raspberry Pi“.

Pagrindinės jungtys:

Aš prijungiau vieną iš 5 V linijų tiesiai prie Raspberry Pi - plokštės gale prie PP1 ir PP6, kad nenaudotų mini USB kabelio dėl ribotos vietos. „Pi“viršuje yra „Google Voice“skrybėlė. Aš paėmiau jau turimą serijinio perjungimo programą ir perkėliau ją į „Arduino Nano“. Šis „Nano“yra prijungtas prie „Pi 3“per trumpą mini USB kabelį. „Arduino Nano“turi jungtis prie prototvarkės, skirtos įjungti/išjungti relės, o tai savo ruožtu įjungia/išjungia siurblius/rūko gamintoją.

Protoboarde yra trys relės su 5V, 12V ir 24V apkrovos linijomis. Kiekviena relė taip pat yra prijungta prie atskiro „Arduino“kaiščio (D5, D7 ir D8). Žiūrėkite relės schemą, kaip prijungti relės kontaktus tam tikram perjungimo veiksmui. A1/A2 bus linijos iš „Arduino“, o 13+, 14 - jūsų linijos, skirtos apkrovos grandinei užbaigti. Aš naudoju reles gerai izoliacijai, bet jas taip pat galite pakeisti tranzistoriais. Nepamirškite turėti bendro įžeminimo tarp apkrovos ir „Arduino“, kad grandinė veiktų.

Keraminiai rezonatoriai

Keraminiai rezonatoriai/pjezos komplektuojami su kiekviena vairuotojo plokšte, kurią galite atskirai patikrinti kintamo maitinimo šaltinio pagalba. Viršutinis keraminis paviršius turi liestis su vandeniu, kad susidarytų rūkas. Išbandę vairuotojo plokštes, prijunkite juos tiesiogiai prie 5 V maitinimo linijos, tarp kurių yra relė (kaip nurodyta aukščiau). Kai relė įjungta ir grandinė baigta, pamatysite, kad vanduo virsta rūku.

Šviesos diodai

„Adafruit“„Neopixel“šviesos diodai yra valdomi tiesiogiai naudojant „Arduino“valdymo liniją, nenaudojant jokių relių. Aš supjaustiau šią ilgą juostelę į kelias ~ 15 šviesos diodų dalis. Kaip iškirpti ir prijungti šiuos šviesos diodus, skaitykite šiame puslapyje. Sukūręs kelias šviesos diodų sekcijas (taip pat matyti paveikslėlyje), aš laikiau silikoninę dangą ir ant galų pridėjau karštų klijų, kad viskas būtų nepralaidi vandeniui. Aš priklijavau atskirus skyrius lietaus dėklo apačioje, kad būtų maloniai ir tolygiai paskirstytas apšvietimas.

Peristaltiniai siurbliai

Kaip minėta anksčiau, šiame terariume yra du peristaltiniai siurbliai. Dozavimo peristaltika rūko generatoriui tiekia tik nedidelį vandens kiekį. Rūko rezervuare yra du keraminiai rezonatoriai, kurie liečiasi su vandeniu, tačiau vanduo nesibaigia labai greitai. Todėl šis siurblys neveikia labai dažnai, kad užpildytų rūko rezervuarą vandeniu. (Tiesą sakant, net galiausiai pašalinau jį iš kodo ir tiesiog rankiniu būdu užpildžiau rūko rezervuarą, tiesiog pakeldamas viršutinį terariumo dangtį)

Kita vertus, 24 V, 2200 ml/min peristaltika naudojama lietui, todėl yra pasirinkta šiam dideliam tūriui. Nors pats 24 V terariumo srautas yra per didelis, galite pakeisti „Boost Converter“įtampą, kad pakeistumėte šio siurblio srautą į optimalų nustatymą.

5 žingsnis: surinkimas ir bandymas

Surinkimas

Gręžimas

Elektronika (2 peristaltiniai siurbliai, RPi + balso skrybėlė/mikrofonas, „Nano“, pjezo vairuotojo plokštės, relės protoboardas) lieka apatinėje 6 L terariumo dalyje. Aš ėjau surinkti iš apačios į viršų pagal 3D modelį. dvi skylės (maždaug po 1/4 colio) apatinėje elektronikos dalyje - viena iš skylių skirta visų komponentų elektros linijoms, o kita - peristaltinių siurblių vamzdžiams.

Išgręžkite vieną skylę, palikdami 1/4 colio nuo viršutinio dangčio, kad lietaus vandens vamzdžiai galėtų patekti. Gręžkite dar vieną mažą skylę, kad LED laidai išeitų ir patektų į apačioje esantį „Nano“. Paskutinį kartą išbandykite visą elektroniką įdėdami juos į dėžę.

Vieta ir hidroizoliacija

Iki šiol visos akrilo sekcijos turėjo būti įstrigusios nuo gaubto projektavimo etapo. Įdėkite pirmiau minėtą elektroniką į apatinį korpusą ir uždėkite dangtelį. Svarbu, kad šis dangtelis būtų sandariai uždarytas, kad jis būtų atsparus vandeniui. Dangtelis nėra prispaudžiamas dėžutės viduje, kad klijai galėtų laisvai tekėti ir uždaryti tarpus. Aš naudojau epoksidą, užpyliau dangčio šonus ir leidžiau važiuoti ant pastolių, pagamintų dangčiui laikyti. Klijai turėtų tekėti ir sklandžiai uždaryti tarpus. Leiskite jam sustingti per naktį, o tada galbūt dar kartą padenkite vandens sluoksnį GE hermetiku.

Lietaus ir rūko surinkimas

Lietaus dėklo su rūko rezervuaru (su keraminiais diskais apačioje) surinkimas turėjo įvykti aptvaro projektavimo etape. Šviesos diodai taip pat turėtų būti įstrigę lietaus dėklo apačioje nuo ankstesnio žingsnio, o keraminių rezonatorių laidai išeina iš atitinkamos skylės dėžutės viršuje/gale. Galite leisti šiam lietaus ir rūko gamintojui surinkti ant pastolių dėžutės viršuje. Prieš uždarydami viršutinį dangtį, šiam tikslui įveskite siurblio vamzdelius per skylę, išgręžtą virš lietaus dėklo. Iškirpkite mažas vamzdelių dalis ir naudokite spygliuotas jungtis, kad sukurtumėte kelis išėjimus, kad vanduo būtų tolygiai paskirstytas, kai jis patenka į dėklą. Lietus terariume atrodys vienodai. Prieš uždėdami dangtelį bandymui, kai viskas yra dėžutės viduje, galite naudoti vandens išspaudimo buteliuką, kad įpiltumėte vandens į rūko rezervuarą.

Testavimas

Prijungiau maitinimą, dėl kurio RPi prisijungė prie interneto. Anksčiau jis buvo sukonfigūruotas prisijungti prie mano vietinio „Wi -Fi“tinklo. Galiu užklausti tinklo „Pi“IP, po to naudoju integruotą ekrano bendrinimą „Mac“, kad prisijungčiau prie „Pi“. Tai leidžia man išbandyti ir paleisti dalykus nuotoliniu būdu ir nereikia prijungti HDMI kabelio prie dėžutės. Aš naudoju iš anksto nustatytas programas (žr. Programinės įrangos žingsnį, skirtą programoms, veikiančioms Pi/Arduino skirtingiems komponentams), kad patikrintumėte, ar viskas yra vietoje prieš pereinant prie kitų veiksmų.

6 žingsnis: terariumo dizainas (kraštovaizdžio dizainas)

Tai turbūt pati smagiausia viso proceso dalis. Jūs galite medžioti ar pirkti augalus! Aš apėjau vietinius sodo centrus, įskaitant vietinį „Home Depot“, netoliese esančias augalų parduotuves ir net tiesiog vaikščiojau kaimynystėje, kurioje yra daug žalių erdvių. Kadangi klimatas yra drėgnas, uždaras ir labai keičiasi terariumo viduje, aš bandžiau rasti atsparius tropinio klimato augalus. Norėdami paruošti lovą sodinimui, jums reikės šių elementų:

• Juodasis dirvožemis
• Perlitas
• Žvyras
• Aktyvuota anglis

Vanduo filtruojamas per dirvožemio dugną iki rezervuaro, kad vėl būtų panaudotas kaip lietus. Prieš dėdami dirvos sluoksnį, naudokite ploną vielos tinklelį (pvz., Stiklo pluošto tinklelį). Įdėkite aktyvintą anglį kaip apatinį sluoksnį terariume. Tai apsaugo nuo pelėsių atsiradimo terariume ir taip pat apsaugo nuo blogo kvapo. Uždenkite šį sluoksnį šiek tiek žvyro, kad vanduo turėtų kitą filtravimo sluoksnį, o purvas laisvai nepatektų į rezervuarą. Sumaišykite juodą dirvą ir perlitą santykiu 1: 1, kad auginimo terpė būtų tikrai erdvi ir drėgna. Dabar esate pasiruošę sodinti.

Pastaba: norėdama numesti visus šiuos daiktus į dėžę, neliesdama sienų, aš su popieriumi padariau į piltuvą panašią formą ir per tą angą pyliau medžiagą į dėžę, o ne įmesčiau tiesiai.

Aš surinkau mažus rąstus ir samanas iš savo kaimynystėje esančių medžių kamienų ir daugiau įvairių smulkių atogrąžų augalų vietinėse augalų parduotuvėse. „Home Depot“radau Bonsai apelsinų medį, kuris atitiko mano išvaizdą ir kažką, kas išliktų esant aktualiam klimatui. Aš naudoju šiek tiek lakštinių samanų ir keletą ispaniškų samanų (dažniausiai randamų sodo centruose), kad gautumėte natūralią žalią išvaizdą virš dirvožemio terariume.

Kalbant apie sodinimą, aš pereinu nuo mažo iki didelio dydžio. Aš naudoju pincetus, kad įdėčiau mažus augalus, o samanas/rąstus dėjau tik rankomis, kol nepasieksiu išvaizdos, kuria galiausiai buvau patenkinta. Vieną kartą terariumą palaistykite ir palaukite vieną ar dvi dienas, kad augalai aklimatizuotųsi ir augtų šaknys šioje naujoje lovoje.

7 žingsnis: programinė įranga

Šios instrukcijos dažniausiai yra iš čia esančio „github“su visu kodu. Aš vis tiek paliksiu juos čia, kad užbaigčiau. Nors naudoju „Google Assistant“, kaip matyti vaizdo įraše, terariumas taip pat yra „Google Voice“skrybėlė su mikrofonu pačiame terariume, klausydamas komandų. Galite pasirinkti naudoti AIR balso skrybėlę pagal čia pateiktas instrukcijas.

Prieš tau pradedant

„DialogFlow“/ „Actions on Google“

Atlikite čia nurodytus veiksmus, kad sukurtumėte „Dialogflow“agentą. Mes naudojame sveikinimo ketinimą, kuris leidžia vartotojui pradėti kalbėti su terariumu. Naudotojas turi papildomų ketinimų pasiteirauti apie orą tam tikroje vietoje ir tam tikru laiku (pvz.: „Parodyk man orą Sietle“) arba paprašyti aiškaus veiksmo (pvz., „Padaryti lietų“)

Turėsite įdiegti savo debesies funkcijas, kurios susietos su vartotojo veiksmais.

-> Vykdykite čia pateiktas instrukcijas, kad įgalintumėte „Firebase“debesies funkcijas. -> Funkcijų diegimo iš CLI veiksmai yra skiltyje „Savo funkcijų diegimas naudojant„ Firebase CLI “toje pačioje nuorodoje, kaip nurodyta aukščiau

„Cloud PubSub“Nustatykite „Cloud PubSub“projektą, kaip nurodyta šioje nuorodoje

Norėdami sukurti temą, atlikite veiksmus. Savo projekte sukūrėme temą pavadinimu „Oras“, prie kurios pridėjome prenumeratas. Šiame projekte naudojame tik „pull“prenumeratas. Prenumerata buvo terariumas, kuris buvo pavadintas oru

Atkreipkite dėmesį į šio projekto projekto ID, nes vėliau pravers klausytojo klientas.

„Openweather APIG“nustatykite savo API raktą iš „openweathermap.org“. Įtraukite šį raktą į debesies funkcijas, kad šios funkcijos galėtų įjungti ping serverius, kai vartotojas prašo konkrečios informacijos. Įdiekite „NodeJS“

Įdiekite „NodeJS“savo RPi

Kaip paleisti šiuos modulius

Dialogflow debesies funkcijos diegimas

Eikite į savo funkcijų katalogą ir vykdykite toliau nurodytą tvarką

$ npm įdiegimas

$ firebase prisijungimas

$ firebase init

Galiausiai atlikite šiuos veiksmus, kad įdiegtumėte savo funkcijas:

$ firebase diegimas

Įdiegtų funkcijų nuoroda tampa „Dialogflow. Cloud PubSub“žiniatinklio užkabos URL

Jei norite įdiegti priklausomybes, eikite į abonemento.js & package.json katalogą ir paleiskite „npm install“. Kai būsite pasiruošę, paleiskite mazgą subscritpions.js klausytis pranešimų apie orą, kur informacija apie orą yra prenumerata, kurią sukūrėte atlikdami ankstesnį veiksmą. „Google“padėjėjas / „AIY Voice Kit“bandomasis diegimas

Norėdami bendrauti su terariumu, galite naudoti „Google Home“arba „AIY Voice Kit“. Aukščiau esanti programos sąranka abiem išlieka ta pati.

Vykdykite čia pateiktas instrukcijas, kad išbandytumėte ir įdiegtumėte savo programą „Google“padėjėjuje. Tada galite naudoti su jūsų paskyra susietą „Google“padėjėją kalbėdami su ja, kad suaktyvintų terariumą, ir paklauskite apie orą.

8 žingsnis: paleiskite terariumą

Atlikti visą šią sąranką atrodo sudėtinga, tačiau iš tikrųjų smagu ir įdomu dirbant su augalais. Jei viskas bus padaryta teisingai, pagaliau turėtumėte pasakyti kažką panašaus

„Ei,„ Google “, koks oras Sietle?“, „Ei,„ Google “, padaryk lietų“ir t. T.

Mėgaukitės nauju terariumu ir parodykite jį savo draugams!

9 veiksmas: bendraautoriai / PASTABA

• Sukūrė Harpreet Sareen ir draugai „Google Creative Lab“.
• Šis projektas atitinka „Google“atviro kodo bendruomenės gaires. Čia rasite licenciją ir kitas gaires.
• Pastaba: tai nėra oficialiai palaikomas „Google“produktas.