Interaktív fa: 10 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Érdekes hagyomány a doktori és az engedélyező szakdolgozat kapcsán, hogy a nyilvános védekezés/szeminárium előtt azokat a KTH főkönyvtárában lévő fára akasztják. Ezért a Fizikai kölcsönhatások tervezése és megvalósítása tanfolyam projektjeként csoportunk úgy döntött, hogy megemlékezik erről a szokásról a fa interaktív változatának létrehozásával.

1. lépés: Amire szüksége lesz

Anyagok:

• 1x digitális skála (4 mérőcellával)
• Pamutból és cellulózból készült tisztítókendők (virágonként egy ruhát használtunk, összesen 6 darabot)
• 2x habgolyó
• cérna
• 4x fa deszka (a miénk 22x170x1600 mm volt)
• 6x külső sarokléc (2 db 27x27x750 mm, 2 db 27x27x600 mm és 2 db 27x27x1350 mm)
• 1x falap (nem vastagabb 6-7 mm-nél)
• 2x fa deszka (2-3 cm vastag, 45x45 cm)
• Vezetékek
• Forrasztó
• Forró ragasztó
• Hőzsugorító csövek
• Kétoldalas ragasztószalag
• 20x univerzális csavar (5x40 mm)
• 20x univerzális csavar (3,0x12 mm)
• 10x megerősítési szögek
• 1x Stripboard (prototípus -tábla)

Elektronika:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Load cell erősítő
• 1x - ESP8266 Huzzah Feather mikrovezérlő
• 1x - Adafruit RC522 RFID olvasó
• 2x-Multiplexerek (8 bites shift regiszterek 3 állapotú kimeneti regiszterekkel)
• 16x - Piros LED -ek
• 16x - ellenállások
• 6x - szervók - Hitec HS -422 (standard méret)

Eszközök:

• Forrasztópáka
• Ragasztópisztoly
• Kézifűrész
• Megbirkózó fűrész
• Erős csavarhúzó
• Fa Rasp
• Homorítófűrész fa vágószerszám

2. lépés: Csatlakoztassa a digitális testsúlyú fürdőszobai mérleget

Ehhez az első lépéshez 4 mérőcellát használtunk a digitális testtömegű fürdőszobai mérlegből és a HX711 Load Cell Amplifier -ből. A csapokat színek jelzik: RED, BLK, WHT, GRN és YLW, amelyek megfelelnek az egyes töltőcellák színkódjának. Búzakőhíd -formációba akasztották őket (lásd a képeket). Gerjesztést alkalmazunk az 1. és a 4. terhelési cella vörösekre, és leolvassuk a 2. terhelési cella és a 3. betöltőcella jeleit (lásd a linket).

3. lépés: Az RFID olvasó beállítása

A szkenner összeállításához két hardvert használtunk; az ESP8266 Huzzah Feather mikrokontroller és az Adafruit RC522 RFID olvasó.

Az ESP8266 és az RC522 között 5 csatlakozás volt (lásd 1. kép).

A szkenner célja az volt, hogy beolvassa a 13,6 MHz -es KTH -kártyákat, és elküldje a kártya egyedi azonosítóját, vagy ideális esetben a diák azonosítóját a Google Firebase adatbázisába. Mindezt előre beépített Arduino csomagok, az MFRC522 az RC522, az ESP8266 a wifi és az Arduino Firebase segítségével a Firebase kommunikációval végeztük. Miután az információt elküldtük az adatbázisba, egy fát tartalmazó weboldal frissült a D3.js animáció segítségével, hogy szimulálja a virtuális fán virágzó virágot.

A beállítás utolsó része az volt, hogy elküldje a kártya beolvasott adatait az Arduino Uno mikrokontrollernek. Az ESP8266 és az Arduino Uno között 1 kapcsolat volt (lásd 1. kép).

A 16 -os csapot kifejezetten azért használták, mert az alapértelmezett értéke LOW, míg a többi csap HIGH. A kártya beolvasásakor egyetlen HIGH impulzust küldtünk az Arduino Uno -nak, amely végrehajtotta a kód többi részét.

4. lépés: A LED útvonal beállítása

Annak érdekében, hogy tartalmasabb interakciót, valamint látható visszajelzést kapjunk bizonyos felhasználói műveletekről, úgy döntöttünk, hogy megszervezzük a kijelölt ág felé világító LED -ek útvonalát. Ezért a felhasználó eligazodik, hogy hova kell felakasztania a dolgozatot.

Ehhez két multiplexert használtunk: 8 bites shift regiszterek 3 állapotú kimeneti regiszterekkel és 16 piros leddel. A multiplexer egyszerre 8 kimenet vezérlését biztosítja, miközben csak 3 érintkezőt foglal el a mikrovezérlőn. A kapcsolatok „szinkron soros kommunikációval” történtek (lásd a linket).

5. lépés: A virágok összeállítása

Ehhez a lépéshez könnyű és hajlítható anyagot használtunk - tisztítókendőt. Ebből az anyagból szirom alakú darabokat vágtak ki. Következésképpen ezek a szirmok egy habszerkezetből készült központi szerkezethez vannak csatlakoztatva. Minden szirom van rögzítve egy menet, úgy, hogy amikor húzza a szirom hajlik.

6. lépés: Építsd fel a fát

Fő anyagunk a fa. A fa négy különálló deszkából áll, amelyek négyzet alakúak (5 csavar 2 deszka összekapcsolásához). Az ágak fából készültek a külső saroklécben. Négyzet alakú lyukakat vágtak a fatörzsbe az ágak behelyezéséhez. Mindegyik ágon vagy egy LED található a szélső részen (alsó és felső ág), vagy két LED (a középső ág). Minden LED ragasztóval van rögzítve.

A LED -ek megfelelő elhelyezése után minden ágra egy -egy virágot rögzítettünk. Minden virághoz tartozik egy szervó, amely szabályozza a virágzást (lásd a képeket). A mérleg, a LED -ek és a szervó az Arduino -hoz van csatlakoztatva a 4. lépés során készített prototípus -táblán keresztül. Minden ág bal és jobb oldalról a törzshöz van rögzítve a megerősítési szögek és a 3,0x12 mm -es univerzális csavarok segítségével.

Az egyik vastagabb deszkát a fa alapjául fogják használni, a másikat derékszögű háromszög alakúra vágják, amelyeket először a fa törzséhez csavaroznak, majd a falaphoz rögzítik.

Az alapfalaphoz készítsen négyzet alakú lyukat a mérleg vezetékein, és menjen át, majd rögzítse a mérleget a falaphoz a kétoldalas ragasztószalaggal.

Az Arduino Uno -t a csomagtartó alján, valamint a prototípus -táblát helyezték el az összes megfelelő csatlakozással.

Mielőtt bezárja a fát, készítsen négyzet alakú lyukat az utolsó fa deszkán, annak alján, hogy csatlakoztassa a számítógépet az Arduino és az ESP8266 Huzzah Feather mikrovezérlőhöz.

7. lépés: Díszítse a fát

A prototípus megjelenésének javítása érdekében néhány levelet adtunk az ágakhoz, amelyeket lézerrel vágtak, valamint egy bagolyt (a tudás szimbolizálására).

8. lépés: A kód

Itt különböző kódokat használhat, amelyekkel tesztelheti az egyes összetevők működését (calibration_test.ino a skálánál, scanner.ino az RFID olvasónál és servo_test.ino a szervóknál), majd mindent a maga teljességében (light_test.ino mint kezdeti teszt és a main.ino mint végső változat).

A skálával való együttműködéshez telepítenie kell a HX711 könyvtárat is (link a könyvtárhoz).

9. lépés: Hozza létre a webalkalmazást

További interakcióként digitális visszajelzést adtunk hozzá egy webalkalmazáson keresztül. Az alkalmazás megkapja a beolvasott azonosítót, és a felakasztott dolgozat eredményeként a virtuális fán lévő virág is virágzik.

10. lépés: Élvezze az élményt

Végül örültünk, hogy sikerült az összes összetevőt együtt működtetni. A folyamat izgalmas és megterhelő volt, de minden kihívás ellenére elégedettek vagyunk az eredménnyel, és az élmény érdekes és legfőképpen tanulságos volt.