Project Oasis: Voice Terrarium: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A Project Oasis egy Voice Terrarium, amellyel beszélhet. Ez egy önellátó zárt ökoszisztéma, amely utánozza a külső időjárást, de egy dobozban. Megkérdezheti a terráriumot az „Időjárás Seattle -ben” témakörben, amely válaszként elkezdhet ömleni a dobozon belül. A terrárium felhőt, ködöt is hozhat létre, vagy megváltoztathatja a világítást, hogy megfeleljen az egyéb időjárási körülményeknek.

1. lépés: Motiváció

A természettel folytatott beszélgetésünk közege annyira vizuális és multimodális, szemben azzal, amit ma a technológiával kezdünk. A telefonokon vagy számítógépeken az időjárás nem ugyanazokat az érzékeket idézi, mint az időjárás szó szerinti látása vagy érzése. Ezen gondolkodtam a Google Creative Lab -ban töltött időm alatt, és létrehoztam a Project Oasis projektet.

Ez egy terrárium, amellyel a Google Assistant segítségével beszélhet. Megkérheti, hogy hozzon létre bizonyos feltételeket, vagy mutassa meg az időjárást egy adott helyen. Ez a kísérlet kibővíti beszélgetésünket a technológiával és a természeti világgal. A természet és a technológia között élünk, és hagyományosan két nagyon különböző világként tekintünk rájuk. Az Oázis ökológiai beszélgetés, de természetes módon; sem programozott, sem kaotikus. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan hozhat létre saját aktív terráriumokat.

2. lépés: Általános mechanizmus

Az említett terrárium esőt, ködöt és fényviszonyokat teremt. A terrárium tetején LED -ek, esőtálca és egy kis burkolat található kerámia rezonátorokkal, amelyek vízzel érintkeznek. Ezek a kis lemezek ~ 1-1,7 MHz-en rezonálnak, és ködnek tűnő vizet porlasztanak.

A terrárium alján két perisztaltikus szivattyú és egyéb elektronika található. A terrárium alján lévő tartály a felesleges vizet tartja. A vizet újrahasznosítják/feljogosítják, és az egyik csendes perisztaltikus szivattyú segítségével az esőtálcába pumpálják.

3. lépés: A ház tervezése

Link a CAD -hez

Eszközök/anyagok listája:

1. Akril/plexi lapok 0,25 "vastagok (24" x 18 " - Mennyiség: 4)
2. Akril ragasztó
3. Fúrószett 1/4 "-os és fokozatmentes alsó fúrószárral
4. Mérőszalag + féknyergek
5. Epoxi ragasztó (~ 15 perc aranyos idő)
6. GE tömítőanyag vízszigeteléshez
7. Átlátszó PVC cső 1/4 "OD + szöges csatlakozók

Ennek a terráriumnak a tervezési irányelvei rugalmasak és nem szigorú szabályok. Úgy döntöttem, hogy építek egyet, amelyet az asztalomon tarthatok, vagy olyat, amely jól néz ki a munkalapon. Ezenkívül általános elképzelésem volt arról, hogy az elektronika, az üzemek és a víztároló milyen helyet foglal el. Úgy döntöttem, hogy az egész ház H: 15 "W: 6" L: 10"

A fenti ábrán látható CAD méretek az általános bontást mutatják; a felső és alsó elektronika nagyjából 4 "magasságot foglal el. A tartály alul 4" L -t foglal el, és 6 "L -t hagy az elektronikának (az elektronikáról később).

Úgy döntöttem, hogy akril/plexiüveget használok a terrárium ezen változatához, mivel könnyen beszerezhető, nagyon könnyen megmunkálható lézerrel, és az alkatrészek különféle akrilcementekkel ragaszthatók/hegeszthetők. Az üveg vagy az átlátszó műanyag jó jelölt attól függően, hogy milyen messzire szeretne menni a megjelenéssel, különösen akkor, ha a terrárium kanyarban lesz. Ezenkívül a plexi karcolásmentes változatai is kaphatók sok üzletben, így továbbra is ideális választás maradhat.

A 3D modellt a terráriumomhoz terveztem a Fusion 360 -ban, csak azért, mert ki akartam próbálni. A projekthez tartozó CAD fájlok ezzel a lépéssel vannak csatolva. Az összes vázlatot lelapítottam, hogy lézergép fájlokat kapjak, és a szokásos lézeres megmunkálási folyamat következik. Állítsa be a lézert (esetemben Epilog), nyissa meg a fájlokat a Corel Draw programban, és futtassa a megmunkálást.

Már rendelkeznie kell a burkolat összeszereléséhez szükséges akril alkatrészekkel. Lásd a CAD -t, és alulról felfelé haladva szerelje össze az alkatrészeket akrilcementtel, hogy egy dobozt kapjon, állványokkal a tetején / alján. Használjon féknyerget és vonalzószőnyeget (mivel a doboz átlátszó) útmutatóként a könnyebb összeszerelési folyamathoz.

4. lépés: Elektronikai tervezés

Alkatrészek / elektronika listája:

1. 5V/10A tápegység (db: 1)
2. 3V-35V Boost Converter (Mennyiség: 2)
3. 12V DC adagoló perisztaltikus szivattyú (mennyiség: 1)
4. 2200 ml/perc perisztaltikus szivattyú (mennyiség: 1)
5. Icstation 20 mm -es kerámia lemezek frekvencia = 113KHz, meghajtó táblákkal (Mennyiség: 2)
6. RGB LED szalag (db: 1)
7. 18 AWG és 24 AWG vezetékkészlet
8. Drót szövőszék 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (csak a hangkalap + mikrofon kell ide, és nem maga a hangszóró)
10. Arduino Nano Mini USB kábellel
11. ~ 3-24V feszültségterhelés a lyukon keresztül SSR relék
12. Félméretű Protoboard

Szüksége van egy változó feszültségű tápegységre, egy multiméterre, egy keményítővasra és egy forró ragasztópisztolyra is az egész folyamat során.

Megjegyzés: Ez egy gyors prototípus, és vannak jobb alternatívák egyes alkatrészekre és csatlakozókra. Ha tudod, mit csinálsz, nyugodtan válts életképes alternatívákkal.

Az egyetlen kimenetű 5V/10A tápegységet feltörtem egy hibás kimenetű tápegységbe úgy, hogy levettem a csatlakozót, és hozzáadtam a saját többszálas kábeleimet az egyes alkatrészekhez.

• 5V -os vonal az Icstation illesztőprogramokhoz
• 5 V -os vonal az RGB LED -ekhez
• 5V -os vezeték a Raspberry Pi 3 számára
• 12V -os vezeték (a Boost Converter segítségével változtatható) a perisztaltikus szivattyú adagolásához
• 24V -os vezeték (a Boost Converter segítségével változtatható) a nagy átfolyású eső perisztaltikus szivattyúhoz

Felvettem az egyes vonalakat, és egy drótfonalban összeraktam őket a rendezett megjelenés érdekében. Hozzáadtam egy kupakot is az 5V -os vonalhoz, hogy megakadályozzam az áram hullámzását, mivel ez közvetlenül a Raspberry Pi -hez kapcsolódik.

Alapcsatlakozások:

Az egyik 5V -os vezetéket közvetlenül a Raspberry Pi -hez kötöttem - a lap hátulját a PP1 -hez és a PP6 -hoz, hogy ne használjak mini usb -kábelt a korlátozott hely miatt. A Pi tetején Google Voice kalap ül. Vettem egy már meglévő programomat a soros váltáshoz, és átvittem egy Arduino Nano -ba. Ez a Nano egy rövid mini USB -kábellel csatlakozik a Pi 3 -hoz. Az Arduino Nano csatlakozik egy prototáblához a relék be- és kikapcsolásához, ami viszont be- és kikapcsolja a szivattyúkat/ködképzőt.

A protoboard három relével rendelkezik, egyenként 5V, 12V és 24V terhelési vezetékekkel. Mindegyik relé egy külön csaphoz is csatlakozik az Arduino -n (D5, D7 és D8). Nézze meg a relé diagramját, hogy hogyan kapcsolja be a relé érintkezőit bizonyos kapcsolási műveletekhez. Az A1/A2 az Arduino vonalai, míg a 13+, 14 a vonalak a terhelés teljes körének befejezéséhez. A jó szigeteléshez reléket használok, de cserélheti tranzisztorokkal is. Ne felejtse el, hogy a földelés és az Arduino között közös földelés legyen, hogy az áramkör működjön.

Kerámia rezonátorok

A kerámia rezonátorok/piezók mindegyikéhez egy meghajtó kártya tartozik, amelyet külön -külön ellenőrizhet egy változó tápegységről. A felső kerámia felületnek érintkeznie kell vízzel, hogy köd keletkezzen. Miután tesztelte a meghajtó táblákat, közvetlenül kösse be őket 5V -os tápvezetékkel, egy relével (a fentiek szerint). Amint a relé be van kapcsolva és az áramkör befejeződött, látni fogja, hogy a víz köddé alakul.

LED -ek

Az Adafruit Neopixel LED -jeit közvetlenül vezérlő vonallal vezérlik az Arduino felé, relék használata nélkül. Ezt a hosszú csíkot több, egyenként ~ 15 LED -re vágtam. Tekintse meg ezt az oldalt a LED -ek levágásáról és csatlakoztatásáról. Miután létrehoztam a LED -ek több szakaszát (amint az a képen is látható), a szilikon burkolatot tartottam és forró ragasztót tettem a végére, hogy mindent vízálló legyen. Az egyes részeket az esőtálca aljára ragasztottam a szép és egyenletes megvilágítás érdekében.

Perisztaltikus szivattyúk

Mint korábban említettük, ebben a terráriumban két perisztaltikus szivattyú található. Az adagoló perisztaltikus csak kis mennyiségű vizet szállít a ködképzőhöz. A ködtartályban két kerámia rezonátor van, amelyek vízzel érintkeznek, de a víz nem fejeződik be túl gyorsan. Ennek eredményeként ez a szivattyú nem túl gyakran jár, hogy megtöltse vízzel a ködtartályt. (Valójában a végén még eltávolítottam a kódból, és időnként csak kézzel töltöttem fel a ködképző tartályt, csak felemelve a terrárium felső fedelét)

A 24 V, 2200 ml/perc perisztaltikát viszont esőhöz használják, ezért ezt a nagy térfogatot választják. Míg maga a 24 V túl nagy áramlási sebességet produkál a terráriumhoz, megváltoztathatja a feszültségnövelő átalakítón a szivattyú áramlási sebességének optimális beállításra történő módosítását.

5. lépés: Összeszerelés és tesztelés

Összeszerelés

Fúrás

Az elektronika (2 perisztaltikus szivattyú, RPi + hangkalap/mikrofon, Nano, Piezo meghajtó tábla, Relay Protoboard) a terrárium alsó 6 hüvelykében marad. Elmentem a szereléshez alulról felfelé a 3D modell szerint. két lyuk (egyenként kb. 1/4 ) az alsó elektronikai részek hátoldalán - az egyik lyuk az összes alkatrész áramvezetékei, a másik pedig a perisztaltikus szivattyúk csövei.

Fúrjon egy lyukat, hagyva 1/4 -et a felső fedélről, hogy bejöhessen az esővízcső. Fúrjon egy másik kis lyukat, hogy a LED -vezetékek kijöjjenek, és az alján lévő Nano -ba menjenek. Mielőtt utoljára tesztelné az összes elektronikát betéve őket a dobozba.

Elhelyezés és vízszigetelés

Mostanra az összes akrilmetszetet a helyére kellett volna ragasztani a ház tervezésének lépése óta. Helyezze a fent említett elektronikát az alsó házba, és tegye rá a fedelet. Fontos, hogy ezt a fedelet gondosan lezárja, hogy vízálló legyen. A fedél nem préselhető a doboz belsejébe, hogy teret engedjen a ragasztó könnyű áramlásának és a rések bezárásának. Epoxy -t használtam, ráöntöttem a fedél oldalaira, és hagytam futni a fedél rögzítésére szolgáló állványokon. A ragasztónak futnia kell, és zökkenőmentesen le kell zárnia a réseket. Hagyja egy éjszakán át kötni, majd végezzen újabb réteg vízszigetelést a GE tömítőanyaggal.

Eső és köd szerelvény

Az esőtálca és a ködtartály (alul kerámiatárcsákkal) összeszerelésének a ház tervezési lépésében össze kellett volna jönnie. A LED -eket az előző lépésből származó esőtálca alján is meg kell ragadni, és a kerámia rezonátorok vezetékeit ki kell húzni a doboz tetején/hátulján található lyukból. Hagyhatja, hogy ez az eső + köd készítő szerelvény a doboz tetején álló állványon üljön. A felső fedél lezárása előtt e célból vezesse be a szivattyú csövét az esőtálca fölé fúrt lyukon keresztül. Vágja le a csövek kis részeit, és szöges csatlakozókkal hozzon létre több kimenetet, hogy egyenletesen ossza el a vizet, amikor a tálcába kerül. Az eső egységes megjelenésű lesz így a terráriumban. Használhat préselt vízadagoló palackot, hogy vizet adjon a ködtartályba, mielőtt a fedelet felhelyezné tesztelésre, miután minden a dobozban van.

Tesztelés

Csatlakoztattam a tápfeszültséget, ami miatt az RPi online lesz. Korábban úgy volt konfigurálva, hogy csatlakozzon a helyi wifi hálózathoz. Lekérdezhetem a hálózatról a Pi IP -jét, ezt követően a Mac beépített képernyőmegosztását használom a Pi bejelentkezéshez. Ez lehetővé teszi, hogy távolról tesztelhessem és futtassam a dolgokat, és ne kelljen HDMI -kábelt csatlakoztatnom a dobozhoz. Az előre beállított programjaimat használom (lásd a Piép/Arduino -n futó programok Szoftverlépés lépéseit a különböző komponensekhez) annak ellenőrzésére, hogy minden a helyén van -e, mielőtt folytatná a következő lépéseket.

6. lépés: Terráriumtervezés (tereprendezés)

Ez talán a legszórakoztatóbb része az egész folyamatnak. Lehet vadászni vagy növényeket vásárolni! Körbejártam a helyi kertészeti központokat, beleértve a helyi Home Depot központját, a közeli növényboltokat, és csak sétáltam a szomszédságomban, ahol sok zöld terület található. Mivel az éghajlat párás, zárt és sokat változik a terráriumban, próbáltam talpraesett trópusi éghajlati növényeket találni. A következő elemekre lesz szüksége az ágy ültetésre való készítéséhez:

• Fekete talaj
• Perlit
• Kavics
• Aktívszén

A víz a talajrétegen átszűrődik a tartályba, hogy újra esőként hasznosítsák. Használjon finom dróthálót (pl. Üvegszálas hálót) alapként, mielőtt felhelyezi a talajra. Helyezze az aktív szenet a terrárium alsó rétegébe. Ez megakadályozza a penészgombák növekedését a terráriumban, és a rossz szagokat is kordában tartja. Fedje le ezt a réteget egy kaviccsal, hogy a víz egy másik szűrőréteggel rendelkezzen, és a szennyeződés ne folyjon szabadon a tartályba. Keverje össze a fekete talajt és a perlitet 1: 1 arányban, hogy valóban szellős és csapadékos növekedési táptalaja legyen. Most már készen áll az ültetésre.

Megjegyzés: Ahhoz, hogy mindezt a dobozba dobja anélkül, hogy hozzáérne a falakhoz, tölcsérszerű formát készítettem egy papírral, és anyagot öntöttem a dobozba a nyíláson keresztül, és nem dobtam be közvetlenül.

Kis rönköket és mohát gyűjtöttem össze a környékem fatörzséből, és többféle apró trópusi növényt gyűjtöttem a helyi növényboltokban. Találtam egy Bonsai narancsfát, amely megfelel az igényeimnek, és valami, ami túlél egy aktuális éghajlaton a Home Depotban. Lemezmohát és spanyol mohát használok (mindkettő általában megtalálható a kertközpontokban), hogy természetes zöld megjelenést kapjunk a terrárium talaja felett.

Az ültetést tekintve a kicsiről a nagyra megyek. Csipesszel rakom be a kis növényeket, és csak kézzel helyeztem mohát/rönköt, mielőtt elértem azt a megjelenést, amivel végül elégedett voltam. Érdemes egyszer enyhén öntözni a terráriumot, és hagyni egy -két napig, hogy a növények akklimatizálódjanak és gyökereket neveljenek ebben az új ágyban.

7. lépés: Szoftver

Ezek az utasítások többnyire a github -ból származnak, az összes kóddal együtt. Még mindig itt hagyom őket a befejezéshez. Míg a Google Asszisztenst a videóban látható módon használom, a terrárium egyben egy Google Voice kalapot is tartalmaz, mikrofonnal a terráriumban, parancsokat hallgatva. Választhatja, hogy csak az AIR Voice Hat kagylót használja az itt leírtak szerint.

Mielőtt elkezded

DialogFlow / Actions on Google

Kövesse az itt leírt lépéseket a Dialogflow ügynök létrehozásához. Üdvözlő szándékot használunk, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy elkezdjen beszélni a terráriummal. A felhasználónak további szándékai vannak arra, hogy érdeklődjön az időjárásról bizonyos helyeken és időpontokban (pl. „Mutasd meg az időjárást Seattle -ben”), vagy kérjen kifejezett cselekvést (pl. „Tedd az esőt”)

Telepítenie kell a felhőfunkcióit, amelyek a felhasználói műveletekhez vannak hozzárendelve.

-> Kövesse az itt található utasításokat a felhőalapú funkciók Firebase engedélyezéséhez. -> A funkciók CLI -ből való telepítésének lépései a Funkciók üzembe helyezése a Firebase CLI -vel alatt találhatók, ugyanazon a linken, mint fent

Állítson be egy Cloud PubSub projektet, mint ezen a linken

Téma létrehozásához kövesse a lépéseket. Projektünkben létrehoztunk egy "Időjárás" nevű témát, amelyhez hozzáadtuk előfizetéseinket. Ebben a projektben csak pull előfizetést használunk. Az előfizetés terrárium volt, amelyet időjárási részleteknek neveztek el

Jegyezze fel ennek a projektnek a projekt azonosítóját, mivel később hasznos lesz a figyelő kliens futtatásához.

Openweather APIGetelje API kulcsát az openweathermap.org webhelyen. Adja hozzá ezt a kulcsot a felhőfunkciókhoz, hogy ezek a funkciók pingelni tudják az időjárás -kiszolgálókat, amikor a felhasználó konkrét információkat kér

Telepítse a NodeJS -t az RPi -re

Hogyan kell futtatni ezeket a modulokat

Dialogflow Cloud funkció telepítése

Keresse meg a függvények könyvtárát, és futtassa a következő sorrendben

$ npm telepítés

$ firebase bejelentkezés

$ firebase init

Végül futtassa a következőket a funkciók telepítéséhez:

$ firebase telepítése

A telepített függvények linkje lesz a Dialogflow. Cloud PubSub webhook URL -je

Naivgate a subscription.js & package.json fájl könyvtárába, és futtassa az npm install programot a függőségek telepítéséhez. Ha készen áll, futtassa a node subscritpions.js listen-messages időjárási részleteket, ahol az időjárási részletek az előző lépésben létrehozott előfizetés. Google Assistant / AIY Voice Kit teszttelepítés

A Google Home vagy az AIY Voice Kit segítségével léphet kapcsolatba a terráriummal. A fenti alkalmazásbeállítás mindkét esetben ugyanaz marad.

Kövesse az itt található utasításokat az alkalmazás teszteléséhez és telepítéséhez a Google Segédben. Ezután használhatja a fiókjához társított Google Segédet, ha beszél vele, hogy kiváltja a terráriumot, és rákérdez az időjárásra.

8. lépés: Futtassa a terráriumot

Ennek az egész beállításnak a követése fárasztónak tűnik, de valójában szórakoztató és vonzó a növényekkel való munka során. Ha jól csinálod, akkor végre képesnek kell lenned ilyesmit mondani

„Hé Google, milyen az időjárás Seattle -ben?”, „Hey Google, Make it Rain” stb.

Élvezze az új terráriumot, és mutassa meg barátainak!

9. lépés: Közreműködők / MEGJEGYZÉS

• Készítette: Harpreet Sareen és a Google Creative Lab barátai.
• Ez a projekt a Google nyílt forráskódú közösségi irányelveit követi. Tekintse meg itt a licencet és az egyéb irányelveket.
• Megjegyzés: Ez nem hivatalosan támogatott Google -termék.