Patate ulëritëse: 16 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Projektet Tinkercad »

Kjo do t'ju mësojë se si të bëni të gjallë ndonjë patate, të flisni dhe të bërtisni për të. Nëse keni dashur ndonjëherë të surprizoni miqtë dhe familjen tuaj me një perime që nuk dëshiron të hahet, nëse keni dashur ndonjëherë të kuptoni se çfarë ndjen një patate kur është gati të gatuhet, atëherë ky projekt është për ju!

Frymëzimi ynë Kur ishim duke ideuar ide për sfidën e patates, kuptuam se të gjitha mendimet tona silleshin rreth asaj që do të bënim me pataten, por kurrë nuk kemi menduar se çfarë do të mendonte patatja për veprimet tona. Me fjalë të tjera, ne kuptuam se si njerëz ne kurrë nuk e vendosëm veten në këpucët e patateve dhe kështu nuk kemi qenë kurrë në gjendje të kuptojmë një përvojë me patate - deri tani. Ne menjëherë kuptuam, se ky hendek i përvojës patate-njerëzore është një problem i madh, kështu që vendosëm të ndërmarrim veprime.

Qëllimi ynë për këtë projekt ishte të ndërtonim një pajisje elektronike, të ashtuquajturin Shpirti i Patates, që me futjen në një patate do ta bënte pataten të komunikonte në gjuhën njerëzore në përgjigje të veprimeve njerëzore, duke e bërë kështu të lidhur me njeriun dhe duke mbyllur pataten- hendeku i përvojës njerëzore.

Një patate me një shpirt patate është në gjendje të shohë një person duke ndjerë dritën infra të kuqe dhe t'i kërkojë njeriut ta lërë atë vetëm. Patatja do të pyesë përsëri dhe përsëri, derisa dëshira e saj të përmbushet. Nëse ndonjë maniak vendos të presë pataten e varfër, Shpirti i Patates do t'i mundësojë atij të ndiejë dhimbjen duke ndjerë prerjen me një sensor induktiv - dhe duke e shprehur atë përmes një kërcitjeje të tmerrshme.

Gjatë shkrimit të këtij udhëzimi, ne i kushtojmë shumë vëmendje pjesës së Dizajnit dhe Konceptit - kjo do t'i lejojë lexuesit të ndjekë procesin tonë të projektimit dhe zgjidhjes së problemeve dhe të kuptojë pse dhe si kemi marrë vendime specifike.

Kodi për këtë projekt është Open Source- jeni të mirëpritur të kontribuoni!

Rreth nesh: Ky projekt u bë nga dy persona, shoku im haraldar dhe unë, guusto. Ne u ndamë fizikisht gjatë gjithë projektit, i cili ishte një sfidë shumë e madhe në vetvete. Merita më e madhe definitivisht i takon haraldarit - ai ishte përgjegjës për projektimin e qarkut, instalimet elektrike të qarkut, programimin, modelimin përfundimtar dhe shtypjen e pjesëve 3D, montimin dhe ndihmimin e të gjitha pjesëve (që përfshinte ndarjen e altoparlantëve të tij dhe një radio të vjetër - ne kishte keqfunksionime dhe nuk kishte kohë për të riorganizuar përbërësit në internet). Kontributi im ishte ideja dhe koncepti fillestar, gjetja e një mënyre të shpejtë për të përgatitur patatet dhe udhëzimet. Ne zhvilluam konceptet kryesore të projektimit dhe bëmë zgjedhje të rëndësishme të projektimit së bashku.

Furnizimet

Mjetet

• Makine per ngjitjen e metalit
• Teli i saldimit
• Printer 3D
• Multimetër

Materiale

• Patate me madhësi të mesme ose të madhe ose patate të ëmbël
• Arduino Nano Rev. 3 me kunja të lidhura
• LJ18 A3-8-Z Sensor induktiv
• (2x) Sensori i zbulimit të lëvizjes AM312 Mikro PIR
• Altoparlant i vogël (Ne korrëm tonën nga altoparlantët e lirë)
• Bateri 9V
• Kabllo kërcyes

Hapi 1: Dizajni dhe Koncepti

Ideja prapa këtij projekti është shumë e thjeshtë: Imagjinoni një patate që reagon dhe ulërin kur dikush përpiqet ta presë. Kjo imazh i saktë ishte pika jonë fillestare (Figura 1.1). Nga këtu, ne filluam të mendojmë se si mund të zbatohet ky funksionalitet. Ne kishim nevojë për një pajisje elektronike brenda patates që do të ndjente praninë njerëzore, objekte metalike dhe gjithashtu do të prodhonte zë. (Imazhi 1.2).

Pas shqyrtimit të mëtejshëm, ne zhvilluam objektivat e mëposhtëm që kjo pajisje do të duhej të përmbushte:

1. Pajisja duhet të bëjë që një patate të duket njerëzore duke folur dhe ulëritur në përgjigje të veprimeve të caktuara.
2. Pajisja duhet të jetë aq e vogël sa të përshtatet në shumicën e patateve.
3. Pajisja duhet të përfshihet vetë dhe të futet shpejt në çdo patate me pak përgatitje.

Natyrisht, këto objektiva mbërritën me pyetje ose më mirë probleme që duhej të zgjidhnim, domethënë:

1. Cila është mënyra më e thjeshtë dhe me kosto më efikase për të arritur funksionalitetin tonë të dëshiruar?
2. Si mund ta minimizojmë madhësinë e pajisjes?
3. Si mund ta bëjmë përgatitjen e patates sa më të shpejtë dhe të lehtë?

Në hapat e ardhshëm ne do t'i trajtojmë këto pyetje.

Hapi 2: Dizajni dhe Koncepti: Problemi i Funksionalitetit - Grafiku i rrjedhës

Për të zgjidhur problemin e funksionalitetit, së pari duhet të përcaktojmë saktësisht se çfarë duhet të bëjë pajisja. Grafiku i rrjedhës vizualizon logjikën e Shpirtit të Patates.

Hapi 3: Dizajni dhe Koncepti: Problemi i Funksionalitetit - Input dhe Output

Për të zgjidhur këtë problem, ne duhej të identifikonim se çfarë sensorë na duheshin, si do të përpunoheshin të dhënat e sensorit dhe si do të gjeneronim të folur dhe ulërima. Ne vendosëm të përdorim arkitekturën e mëposhtme:

Për kontributin tonë ne kemi:

Zbulimi i pranisë njerëzore: sensorë PIR. Ata mund të matin dritën infra të kuqe, siç është nxehtësia e trupit dhe kështu do të ishin perfekte për zbulimin e njerëzve. Ato janë të thjeshta për t'u përdorur dhe të disponueshme gjerësisht. Si bonus, dy sensorë mikro PIR duken si sy në patate dhe e bëjnë atë të duket më e gjallë

Zbulimi i prerjes: Sensorë induktivë. Këta sensorë krijojnë një fushë magnetike dhe duke përdorur parimin e induksionit elektromagnetik janë në gjendje të zbulojnë objekte metalike brenda një rreze të shkurtër. Një sensor i tillë brenda një patate do të zbulojë një thikë metalike që pret pataten

Për prodhimin tonë ne kemi:

Prodhimi i audios së të folurit njerëzor: Altoparlant. Një zile e thjeshtë nuk do të ishte e mjaftueshme, sepse mund të ndryshojë vetëm frekuencën dhe kështu nuk do të jetë në gjendje të riprodhojë një zë njerëzor

Me këtë dhe tabelën e rrjedhës në mendje, vijon:

Përpunimi i të dhënave: Arduino. Siç tregohet në tabelën e rrjedhës në Hapin 2, logjika e qarkut tonë është shumë themelore dhe gjithashtu nuk kemi nevojë për ndonjë llogaritje të avancuar në inputet tona. Kjo do të thotë që ne nuk do të kemi nevojë për fuqinë përpunuese të një RaspBerry Pi - një mikrokontrollues i rregullt si Arduino është përshtatja më e mirë

Pra, ne zbuluam se mund të kalojmë me dy sensorë PIR, një sensor induktiv, një altoparlant dhe një Arduino për të krijuar funksionalitetin e dëshiruar.

Hapi 4: Dizajni dhe Koncepti: Problemi i Funksionalitetit - Gjenerimi dhe Ruajtja e Fjalimit

Një gjë nuk është e qartë: Si do të krijojmë fjalimin dhe britmat njerëzore? Ne e dimë se si t'i luajmë, por si t'i ruajmë ato? Ka dy opsione:

1. Regjistroni frazat dhe tingujt dhe ruajini ato në ndonjë format audio në një kartë SD.
2. Përdorni një program Tekst-në-fjalim dhe ruani frazat në një format teksti, pastaj krijoni fjalim në fluturim.

Ndërsa opsioni i parë ofron shumë liri përsa i përket tingujve që mund të përdoren, kërkon ndërhyrje me një modul shtesë të kartës SD. Kjo merr shumë kujtesë dhe mund të çojë në probleme kur ka tre sensorë të tjerë aktivë.

Për më tepër, një modul shtesë është pothuajse e kundërta e një dizajni minimal. Kjo është arsyeja pse ne shkuam me opsionin e dytë: Ne përdorëm bibliotekën me tekst të hapur në tekst Talkie, e cila ka kodekë audio për një numër fjalësh angleze. Këto fjalë marrin shumë më pak hapësirë sesa një skedar audio, kështu që ne lehtë mund të ruajmë fraza të shumëfishta në Arduino tonë pa asnjë kartë SD.

Sidoqoftë, ka të meta: Fjalët e folura tingëllojnë shumë të çuditshme (Videoja e përfshirë e demonstron këtë), dhe ka relativisht pak fjalë - kështu që mund t'ju duhet të bëheni krijues me formulimin, nëse nuk ka një fjalë që ju nevojitet.

Ndërsa biblioteka Talkie përmban disa qindra fjalë dhe të gjitha shkronjat e alfabetit, ajo nuk përmban ulërima dhe britma. Për të bërë një kërcitje të tillë, ne thjesht shikuam fjalët ekzistuese dhe modifikuam kodikët e tyre për të prodhuar disa tinguj vërtet tmerrues.

Gjëja e fundit e rëndësishme që duhet të theksohet këtu është se Talkie punon vetëm me procesorin ATMega168 ose ATMega328 të bazuar në Arduinos.

Hapi 5: Dizajni dhe Koncepti: Zgjidhja e problemit të madhësisë

Për ta përmbledhur, ne duam të krijojmë një pajisje që përshtatet brenda një patateje. Një patate është e lagur, kështu që ne duhet të kapim pajisjen tonë për të mbrojtur përbërësit elektronikë nga uji. Për më tepër, trupi që duhet të mbajë përbërësit tanë në vend dhe të jetë i madhësisë më të vogël të mundshme.

Tani që e dimë se cilat pjesë na duhen, mund të mendojmë për një mënyrë kompakte për t'i rregulluar ato. Hapi më efektiv dhe i dukshëm është zgjedhja e Arduino -së së duhur. Ne zgjodhëm një Arduino të vogël, por të lehtë për të punuar dhe të fuqishëm - Nano, i cili plotëson kërkesat e bibliotekës Talkie, pasi ka një procesor ATMega328. Kjo do të na kursejë shumë hapësirë në krahasim me një Arduino UNO!

Hapi tjetër është krijimi i një modeli të pajisjes, me të gjithë përbërësit të paketuar sa më fort që të jetë e mundur. Ne e bëmë këtë hap në TinkerCAD, sepse kjo na lejoi të përdorim modelet ekzistuese të përbërësve elektronikë në dimensionet e tyre të sakta dhe menjëherë të eksportojmë dhe printojmë guaskën kur të jetë gati.

Ne projektuam një guaskë që do të hidhej në një patate të zbrazur. Predha është projektuar në atë mënyrë që të maksimizojë hapësirën brenda një patateje: Një strukturë e ngjashme me varkën nga lart-lart me një majë të lakuar përshtatet në mënyrë optimale në një patate të zbrazët, ndërsa pjesa e poshtme drejtkëndore siguron hapësirë të mjaftueshme dhe mundësi të montimit për të gjithë përbërësit elektronikë. Vrima shtesë në kapakun e ngjashëm me varkën u përdorën për të vepruar si "sy"- ose baza sensori.

Sensori induktiv u vendos diagonalisht për të zvogëluar hapësirën në lartësinë e nevojshme. Edhe pse diapazoni i zbulimit të tij është shumë i shkurtër, vendosja e tij i mundëson që të funksionojë siç duhet: për shkak se gërmimi në patate është i rrumbullakët, trashësia e murit të patates është minimale, duke lejuar kështu që sensori induktiv të zbulojë metalin më afër nga jashtë.

Pas vendosjes së pjesës së poshtme drejtkëndore poshtë, patatet e zbrazura me kapakun e një anije brenda vendosen në krye - dhe tani gjithçka është e sigurt, përshtatet në mënyrë perfekte dhe nuk është e dukshme!

Madhësia përfundimtare e pajisjes sonë me kapsulë është rreth 8.5cm x 6cm x 5.5 cm (gjatësi x gjerësi x lartësi). Kjo nuk do të përshtatet me patatet e vogla, por patatet e mesme dhe të mëdha dhe patatet e ëmbla do të funksionojnë mirë.

Hapi 6: Dizajni dhe Koncepti: Zgjidhja e problemit të përgatitjes

Problemi i fundit që duhet zgjidhur është përgatitja e patates. Ne donim ta bënim këtë proces sa më të thjeshtë dhe të drejtpërdrejtë. Zgjidhja jonë fillestare përdori një pajisje të specializuar gërmimi, por më vonë kuptuam se kjo funksionon vetëm për patatet, por jo për patatet e ëmbla - këto janë shumë të forta brenda dhe ekskavatorët plastikë janë ose shumë të trashë për t'i prerë ato ose prishen nëse janë shumë të hollë.

Pse do të përdorni edhe një patate të ëmbël? Epo, patatet e ëmbla kanë tendencë të jenë dukshëm më të mëdha, kështu që nëse keni probleme për të gjetur një patate mjaft të madhe për shpirtin e patates, duhet t'i hidhni një sy patateve të ëmbla. Pra, qasja jonë e dytë ishte zhvillimi i një metode efektive për të nxjerrë jashtë çdo patate, pavarësisht nëse është një patate e ëmbël apo një patate e zakonshme. Detajet dokumentohen në një nga hapat e fundit.

Hapi 7: Montimi i qarkut

Lidhni Arduino Nano saktësisht si në diagramin e qarkut.

Hapi 8: Programimi i Arduino

Klononi këtë depo:

Pastaj, hapeni skedarin potato_soul.ino në Arduino IDE. Kodi është i dokumentuar shumë mirë, kështu që thjesht lexoni komentet dhe ndiqni udhëzimet atje.

Hapi 9: Shtypja e Pjesëve

Shtypni skedarët. STL të përfshirë. Printerit tonë iu deshën më shumë se 3 orë për të prodhuar secilën pjesë.

Hapi 10: Përgatitja e patates

Tani që gjithçka tjetër është gati, është koha për të përgatitur pataten! Hapat e ardhshëm do të përshkruajnë teknikën efikase të zbrazjes që ne kemi zhvilluar vetëm për këtë projekt.

Hapi 11: Zbrazja e patates - Shënimi i rajonit

Shënoni rajonin ku do të futet Shpirti i Patates. Ky është rajoni që duhet të zbrazësh.

Hapi 12: Zbrazni pataten - Lëkura dhe heqja e majës

Lëkura e zonës së shënuar. Pastaj, prerë copën konveks për të rrafshuar pataten.

Hapi 13: Zbrazni pataten - bëni prerje dhe nxirrni copa

Bëni prerje të shumta të thella në patate. Pastaj, futni thikën dhe tundeni atë, derisa të mund të nxirrni një copë. Duhet të jeni të kujdesshëm, sepse presioni i tepërt mbi thikë mund të prishë pataten. Pas pjesës së parë, ato të mbetura do të jenë të lehta.

Mos harroni të ruani copat! Mos i hidhni copat që keni prerë. Në mënyrë të ngjashme, kur nuk keni më nevojë për një patate që keni përgatitur për Shpirtin e Patates, ju thjesht mund ta lëkuroni atë, ta prisni dhe ta gatuani.

Hapi 14: Zbrazja e patates - Përsosja e kurbës

Tani futni një pirun metalik në patate dhe bëni të njëjtën lëvizje lëkundëse për ta zbrazur pataten më thellë. Së fundi, përdorni një lugë të mprehtë për të zbutur muret.

Hapi 15: Përgatitja e patates - Bëni vrima për sensorë

Si hapi i fundit, krijoni dy vrima për sensorët PIR dhe futni kapakun në patate. Tani Soul patate banon patate!

Hapi 16: Montimi i Shpirtit të Patates

Ne pothuajse kemi mbaruar! Mblidhni të gjithë përbërësit në pjesën e poshtme të Shpirtit të Patates. Vendosni telat përmes vrimave të syve dhe lidhni sensorët me tela - dhe kjo është ajo. Koha për të surprizuar miqtë dhe familjen tuaj!

Ne do të donim të dëgjonim reagimet tuaja për projektin tonë:)