Interaktīvs koks: 10 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Interesanta tradīcija attiecībā uz promocijas darbu un licencēto darbu ir tāda, ka pirms publiskās aizstāvēšanas/semināra tie tiek pakārti pie koka KTH galvenajā bibliotēkā. Tāpēc kā mūsu fiziskās mijiedarbības projektēšanas un realizācijas kursa projekts mūsu grupa nolēma pieminēt šo paražu, izveidojot koka interaktīvu versiju.

1. darbība. Kas jums būs nepieciešams

Materiāli:

• 1x digitālā skala (ar 4 slodzes elementiem)
• Tīrīšanas lupatiņas no kokvilnas un celulozes (katram ziedam izmantojām vienu drānu, kopā 6)
• 2x putu bumbiņas
• Vītne
• 4x koka dēļi (mūsu izmēri bija 22x170x1600 mm)
• 6x ārējie stūra līstes (2 no 27x27x750 mm, 2 no 27x27x600 mm un 2 no 27x27x1350 mm)
• 1x koka dēlis (ne biezāks par 6-7 mm)
• 2x koka dēļi (2-3 cm biezi, 45x45 cm)
• Vadi
• Lodēt
• Karstā līme
• Siltuma saraušanās caurules
• Divpusēja līmlente
• 20x universālas skrūves (5x40 mm)
• 20x universālas skrūves (3,0x12 mm)
• 10x pastiprinājuma leņķi
• 1x Stripboard (prototipēšanas dēlis)

Elektronika:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - slodzes elementu pastiprinātājs
• 1x - ESP8266 Huzzah Feather mikrokontrolleris
• 1x - Adafruit RC522 RFID lasītājs
• 2x-multipleksori (8 bitu maiņu reģistri ar 3 stāvokļu izejas reģistriem)
• 16x - sarkanas gaismas diodes
• 16x - rezistori
• 6x - Servo - Hitec HS -422 (standarta izmērs)

Rīki:

• Lodāmurs
• Karstās līmes pistole
• Rokas zāģis
• Pārvarēšanas zāģis
• Strāvas skrūvgriezis
• Wood Rasp
• Finierzāģa koka griešanas rīks

2. solis: pievienojiet ķermeņa svaru vannas istabas svaru

Šim pirmajam solim mēs izmantojām 4 slodzes šūnas no digitālās ķermeņa svara vannas skalas un HX711 slodzes šūnu pastiprinātāja. Tapas ir marķētas ar krāsām: RED, BLK, WHT, GRN un YLW, kas atbilst katras slodzes šūnas krāsu kodējumam. Tie ir ielikti kviešu akmens tilta veidojumā (skat. Attēlus). Mēs uzliekam uzbudinājumu uz Load Cell 1 un Load Cell 4 sarkanajiem un nolasām signālus no Load Cell 2 un Load Cell 3 sarkanajiem (skat. Saiti).

3. darbība: iestatiet RFID lasītāju

Skenera salikšanai mēs izmantojām divus aparatūras elementus; ESP8266 Huzzah Feather mikrokontrolleris un Adafruit RC522 RFID lasītājs.

ESP8266 un RC522 starp tiem bija 5 savienojumi (skat. 1. attēlu).

Skenera mērķis bija skenēt KTH kartes, 13,6 MHz, un nosūtīt kartes unikālo ID vai ideālā gadījumā studenta ID uz Google Firebase datu bāzi. Tas viss tika darīts, izmantojot iepriekš izveidotas Arduino paketes, MFRC522 RC522, ESP8266 wifi un Arduino Firebase ugunsbāzes sakariem. Kad informācija tika nosūtīta uz datu bāzi, tīmekļa lapa ar koku tika atjaunināta, izmantojot D3.js animāciju, lai simulētu ziedu, kas zied uz virtuāla koka.

Pēdējā iestatīšanas daļa bija nosūtīt informāciju par kartes skenēšanu uz Arduino Uno mikrokontrolleru. ESP8266 un Arduino Uno starp tiem bija 1 savienojums (skat. 1. attēlu).

16. tapa tika izmantota īpaši tāpēc, ka tā noklusējuma vērtība ir LOW, bet citām tapām noklusējuma vērtības bija HIGH. Kad karte tiek skenēta, mēs nosūtījām vienu HIGH impulsu Arduino Uno, kas pēc tam izpildīja pārējo kodu.

4. solis: LED ceļa iestatīšana

Lai būtu jēgpilnāka mijiedarbība, kā arī redzamas atsauksmes par noteiktām lietotāju darbībām, mēs nolēmām sakārtot gaismas diožu ceļu, kas iedegas uz norādīto filiāli. Tāpēc lietotājs tiek novirzīts uz to, kur viņam/viņai vajadzētu pakārt disertāciju.

Šim nolūkam mēs izmantojām divus multipleksorus: 8 bitu maiņu reģistrus ar 3 stāvokļu izejas reģistriem un 16 sarkanās gaismas diodes. Multipleksors nodrošina kontroli pār 8 izejām vienlaikus, vienlaikus aizņemot tikai 3 tapas mūsu mikrokontrollerī. Savienojumi ir veikti, izmantojot “sinhrono seriālo komunikāciju” (skat. Saiti).

5. solis: sastādiet ziedus

Šim solim mēs izmantojām vieglu un saliekamu materiālu - tīrīšanas lupatiņas. No šī materiāla tika izgriezti ziedlapiņas formas gabali. Līdz ar to šīs ziedlapiņas ir savienotas ar centrālo struktūru, kas izgatavota no putuplasta lodītes. Katra ziedlapa ir nostiprināta ar pavedienu, lai, pavelkot, ziedlapa saliektos.

6. darbība: izveidojiet koku

Mūsu galvenais materiāls ir koks. Koks sastāv no četriem atsevišķiem koka dēļiem, kas ir pieskrūvēti kvadrātveida formā (5 skrūves 2 dēļu savienošanai). Zari ir izgatavoti no koka ārpus stūra. Koka stumbrā ir izgriezti kvadrātveida caurumi zaru ievietošanai. Katrā zarā ir vai nu viena gaismas diode galējā daļā (apakšējā un augšējā filiāle), vai divas gaismas diodes (vidējā filiāle). Katra gaismas diode ir nostiprināta ar līmi.

Pēc tam, kad gaismas diodes ir pareizi novietotas, uz katras filiāles esam piestiprinājuši vienu ziedu. Katram ziedam ir servo, kas kontrolē ziedēšanu (skatīt attēlus). Svari, gaismas diodes un servo ir savienoti ar Arduino, izmantojot prototipēšanas plāksni, kas izgatavota 4. darbības laikā. Katrs zars ir piestiprināts pie stumbra no kreisās un labās puses, izmantojot pastiprinājuma leņķus un 3.0x12 mm universālās skrūves.

Viens no biezākiem koka dēļiem tiks izmantots kā koka pamatne, bet otrs tiks sagriezts taisnstūra formā, kas vispirms tiks pieskrūvēts pie koka stumbra un pēc tam piestiprināts pie koka dēļa pie pamatnes.

Pamatnes koka plāksnei izveidojiet kvadrātveida caurumu skalas vadiem, un pēc tam nostipriniet skalu pie koka plāksnes ar divpusēju līmlenti.

Arduino Uno tika novietots bagāžnieka pamatnē, kā arī prototipēšanas dēlis ar visiem atbilstošajiem savienojumiem.

Pirms koka aizvēršanas izveidojiet kvadrātveida caurumu pēdējā koka dēļā tā pamatnē, lai savienotu datoru ar Arduino un ESP8266 Huzzah Feather mikrokontrolleri.

7. solis: izrotājiet koku

Lai uzlabotu mūsu prototipa izskatu, mēs pievienojām dažas lapas uz zariem, kas ir nogriezti ar lāzeru, kā arī pūci (lai simbolizētu zināšanas).

8. solis: kods

Šeit jums ir dažādi kodi, kurus varat izmantot, lai pārbaudītu katra komponenta darbību (calibration_test.ino skalā, scanner.ino RFID lasītājam un servo_test.ino servos) un pēc tam viss pilnībā (light_test.ino kā sākotnējais tests un main.ino kā galīgā versija).

Jums būs jāinstalē arī HX711 bibliotēka, lai varētu strādāt ar mērogu (saite uz bibliotēku).

9. darbība: izveidojiet tīmekļa lietotni

Kā papildu mijiedarbību mēs pievienojām digitālu atgriezenisko saiti, izmantojot tīmekļa lietotni. Lietotne saņem skenēto ID un pakārtās disertācijas rezultātā zied arī virtuālā koka zieds.

10. solis: Izbaudiet pieredzi

Galu galā mēs bijām laimīgi, ka mums izdevās panākt, lai visas sastāvdaļas darbotos kopā. Process ir bijis gan aizraujošs, gan saspringts, taču, neskatoties uz visiem izaicinājumiem, esam apmierināti ar rezultātu, un pieredze ir bijusi interesanta un, pats galvenais, izglītojoša.