Project Oasis: Voice Terrarium: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:25

Project Oasis është një Terrarium Zëri me të cilin mund të flisni. Shtë një ekosistem i mbyllur i vetë-mjaftueshëm që imiton motin jashtë, por brenda një kuti. Ju mund të pyesni terrariumin për "Moti në Seattle" si përgjigje ndaj së cilës mund të fillojë të derdhet brenda kutisë. Terrariumi gjithashtu mund të krijojë re, mjegull ose të ndryshojë ndriçimin për të përfaqësuar kushtet e tjera të motit.

Hapi 1: Motivimi

Mjeti i bisedës sonë me natyrën është aq vizual dhe multi-modal, në kontrast me atë që bëjmë me teknologjinë sot. Moti në telefona ose kompjuterë nuk shkakton të njëjtat shqisa si të shikosh ose të ndjesh fjalë për fjalë motin. Mendova për këtë gjatë kohës sime në Google Creative Lab dhe krijova Project Oasis.

It'sshtë një terrarium me të cilin mund të flisni duke përdorur Google Assistant. Ju mund t'i kërkoni atij të krijojë kushte të caktuara ose t'ju tregojë motin në një vend të caktuar. Ky eksperiment zgjeron bisedën tonë me teknologjinë dhe botën natyrore. Ne jetojmë midis natyrës dhe teknologjisë dhe tradicionalisht i shikojmë ato si dy botë shumë të ndryshme. Oaza është një bisedë ekologjike, por në mënyrë të natyrshme; as i programuar dhe as kaotik. Më poshtë janë hapat se si të krijoni një nga terrariumet tuaja aktive.

Hapi 2: Mekanizmi i Përgjithshëm

Terrariumi siç u përmend krijon shi, mjegull dhe kushte drite. Pjesa e sipërme e terrariumit ka LED, një tabaka shiu plus një rrethim të vogël me rezonatorë qeramikë në kontakt me ujin. Këta disqe të vegjël rezonojnë në -1 1-1.7Mhz për të atomizuar ujin në atë që duket si mjegull.

Fundi i terrariumit strehon dy pompa peristaltike dhe pajisje të tjera elektronike. Një rezervuar në fund të terrariumit mban ujë të tepërt. Uji riciklohet/përpunohet dhe pompohet deri te tabaka e shiut duke përdorur një nga pompat peristaltike të heshtura.

Hapi 3: Dizajni i rrethimit

Lidhje me CAD

Lista e mjeteve/materialeve:

1. Fletë akrilike/pleksiglas 0.25 "të trasha (24" x 18 " - Sasia: 4)
2. Ngjitës akrilik
3. Set stërvitje me copa më të ulëta 1/4 "dhe të graduara
4. Shirit Matës + Kalibra
5. Ngjitës epoksi (c 15 minuta kohë e lezetshme)
6. GE Sealant për hidroizolim
7. Tub PVC i qartë 1/4 "OD + Lidhësa me gjemba

Udhëzimet e projektimit për këtë terrarium janë rregulla fleksibile dhe jo të vështira dhe të shpejta. Zgjodha të ndërtoja një që mund ta mbaja në tryezën time ose një që do të dukej bukur në një tavolinë. Për më tepër, unë kisha një ide të përgjithshme për hapësirën që do të zinte pajisja ime elektronike, bimët dhe rezervuari i ujit. Vendosa që e gjithë rrethimi të ishte H: 15 "W: 6" L: 10"

Dimensionet CAD në figurën e mësipërme tregojnë ndarjen e përgjithshme; gjerësisht elektronika e sipërme dhe e poshtme zënë 4 "lartësi secila. Rezervuari merr 4" L në pjesën e poshtme duke lënë 6 "L për elektronikën (më shumë për elektronikën më vonë).

Vendosa të përdor akrilik/pleksiglas për këtë version të terrariumit pasi është lehtësisht i disponueshëm, shumë i lehtë për tu përpunuar me lazer dhe pjesët mund të ngjiten/ngjiten së bashku me një larmi çimento akrilike. Plastika qelqi ose transparente janë kandidatë të mirë në varësi të asaj se sa larg doni të shkoni me pamjen, veçanërisht nëse terrariumi do të ketë kthesa. Për më tepër, versionet e pleksiglasit kundër gërvishtjeve janë gjithashtu të disponueshme në shumë dyqane, kështu që akoma mund ta lënë atë si një zgjedhje ideale.

Unë projektova modelin 3D për terrariumin tim në Fusion 360, vetëm sepse doja t’i jepja një fotografi. Dosjet CAD për këtë projekt janë bashkangjitur me këtë hap. I rrafshova të gjitha skicat për të marrë skedarët e Makinës Laser dhe vijon procesi standard i përpunimit me lazer. Vendosni lazerin (Epilog në rastin tim), Hapni skedarët në Corel Draw dhe ekzekutoni përpunimin.

Ju duhet të keni pjesët akrilike të nevojshme për montimin e rrethimit tani. Referojuni CAD dhe duke shkuar nga poshtë lart, mblidhni pjesët me çimento akrilike së bashku për të marrë një kuti, me skela në krye / në fund. Përdorni calipers dhe rrip vizori (pasi kutia juaj është transparente) si një udhëzues për një proces më të lehtë montimi.

Hapi 4: Dizajni elektronik

Lista e Komponentëve / Elektronikës:

1. Furnizimi me energji 5V/10A (Sasia: 1)
2. Konvertues 3V-35V Boost Boost (Sasia: 2)
3. Pompë peristaltike dozuese 12V DC (Sasia: 1)
4. 2200 ml/min Pompë Peristaltike (Sasia: 1)
5. Disqe qeramike Icstation 20mm frekuencë = 113KHz, me dërrasa drejtimi (Sasia: 2)
6. Rrip LED RGB (Sasia: 1)
7. Komplet teli 18 AWG dhe 24 AWG
8. Tezgjah tela 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (ju duhet vetëm kapelën e zërit + mikrofon këtu dhe jo vetë altoparlantin)
10. Arduino Nano me Mini USB kabllo
11. ~ 3-24V Tension-Ngarkesë Nëpër Reletë SSR të Vrimës
12. Protoboard me madhësi gjysmë

Ju gjithashtu do të keni nevojë për një furnizim me energji të ndryshueshme të tensionit, një multimetër, një hekur të fortë dhe një armë zam të nxehtë gjatë gjithë këtij procesi.

Shënim: Ky është një prototip i shpejtë dhe ka alternativa më të mira për disa nga përbërësit dhe lidhjet. Nëse e dini se çfarë po bëni, mos ngurroni të ndryshoni me alternativa të zbatueshme.

Unë hakova furnizimin me energji të vetme me dalje 5V/10A në një furnizim muti-output duke hequr spinën dhe duke shtuar kabllot e mija me shumë fije për komponentët individualë.

• Linja 5V për bordet e drejtuesve të Icstation
• Linja 5V për LED RGB
• Linja 5V për Raspberry Pi 3
• Linja 12V (e ndryshueshme përmes Boost Converter) për dozimin e pompës peristaltike
• Linja 24V (e ndryshueshme përmes Boost Converter) për pompë peristaltike të shiut me rrjedhje të lartë

Mora rreshtat individualë dhe i bashkova në një tezgjah për një pamje të rregullt. Unë gjithashtu shtova një kapak në linjën 5V për të parandaluar valët e energjisë pasi që lidhet drejtpërdrejt me Raspberry Pi.

Lidhjet themelore:

Unë lidha një nga linjat 5V drejtpërdrejt me Raspberry Pi - pjesa e pasme e bordit në PP1 dhe PP6 në mënyrë që të mos përdor mini kabllo USB për shkak të hapësirës së kufizuar. Pi ka një kapelë Google Voice të ulur sipër saj. Mora një program tashmë ekzistues që kisha për ndërrim serik dhe e transferova në një Arduino Nano. Ky Nano është i lidhur me Pi 3 përmes një mini kabllo të shkurtër USB. Arduino Nano ka lidhje me një protoboard për ndezjen/fikjen e stafetëve që nga ana tjetër fuqizon/çaktivizon pompat/krijuesin e mjegullës.

Protoboardi ka tre stafetë me linja ngarkese 5V, 12V dhe 24V secila. Çdo stafetë është gjithashtu e lidhur me një kunj të veçantë në Arduino (D5, D7 dhe D8). Referojuni diagramit të stafetës sesi të lidhni kontaktet e stafetës për disa veprime ndërrimi. A1/A2 do të jenë linjat nga Arduino ndërsa 13+, 14 do të jenë linjat tuaja për të përfunduar qarkun për ngarkesën. Unë jam duke përdorur stafetë për izolim të mirë, por ju gjithashtu mund t'i zëvendësoni ato me transistorë. Mos harroni të keni argumentim të përbashkët midis ngarkesës dhe Arduino që qarku të funksionojë.

Rezonatorë qeramikë

Rezonatorët/piezot qeramike vijnë me një tabelë shoferi secila që mund të kontrolloni individualisht në një furnizim me energji të ndryshueshme. Sipërfaqja e sipërme qeramike duhet të jetë në kontakt me ujin që të krijojë mjegull. Pasi të keni testuar bordet e drejtuesve, lidhini ato drejtpërdrejt me linjën e energjisë 5V, me një stafetë në mes (si më sipër). Ndërsa stafeta ndizet dhe qarku përfundon, do të shihni që uji të shndërrohet në mjegull.

LEDs

LED -të Neopixel nga Adafruit kontrollohen drejtpërdrejt me një linjë kontrolli në Arduino, pa përdorur asnjë stafetë. Unë e kam prerë këtë shirit të gjatë në seksione të shumta prej LED 15 LED secila. Referojuni kësaj faqe se si të shkurtoni dhe lidhni këto LED. Pasi krijova seksione të shumta të LED -ve (siç shihet edhe në foto), mbajta mbulesën silikoni dhe shtova zam të nxehtë në skajet për të papërshkueshëm nga uji gjithçka. Kam ngjitur seksione individuale në pjesën e poshtme të tabaka të shiut për një shpërndarje të bukur dhe të barabartë të ndriçimit.

Pompat peristaltike

Siç u përmend më parë, ka dy pompa peristaltike në këtë terrarium. Peristaltiku i dozimit jep vetëm sasi të vogla uji për gjeneratorin e mjegullës. Rezervuari i mjegullës ka dy rezonatorë qeramikë në kontakt me ujin, por uji nuk përfundon shumë shpejt. Si rezultat, kjo pompë nuk funksionon shumë shpesh për të mbushur rezervuarin e mjegullës me ujë. (Në fakt, unë madje përfundova duke e hequr atë nga kodi dhe thjesht duke e mbushur rezervuarin e mjegullës me dorë ndonjëherë duke ngritur kapakun e sipërm të terrariumit)

Peristaltiku 24V, 2200mL/min nga ana tjetër përdoret për shi dhe kështu zgjidhet për këtë vëllim të lartë. Ndërsa 24V vetë do të prodhojë një normë shumë të lartë të rrjedhës për terrariumin, ju mund të ndryshoni tensionin në Boost Converter për të ndryshuar shkallën e rrjedhës së kësaj pompë në një mjedis optimal.

Hapi 5: Montimi dhe Testimi

Kuvendi

Shpimi

Elektronika (2 pompa peristaltike, RPi + Voice Hat/Mikrofon, Nano, Piezo Driver Boards, Relay Protoboard) qëndrojnë në pjesën e poshtme 6 "L të terrariumit. Unë shkova për montim nga poshtë lart, sipas modelit 3D. Stërvitje dy vrima (afërsisht 1/4 "secila) në pjesën e pasme të seksioneve elektronike të poshtme - njëra nga vrimat është për linjat e energjisë të të gjithë përbërësve, ndërsa tjetra është për tubacionin e pompave peristaltike.

Stërvitni një vrimë duke lënë 1/4 nga kapaku i sipërm për të lejuar që tubi i ujit të shiut të hyjë. Shponi një vrimë tjetër të vogël që telat LED të dalin dhe të futen në Nano në pjesën e poshtme. Testoni të gjitha pajisjet elektronike për herë të fundit më parë duke i futur brenda në kuti.

Vendosja dhe Hidroizolimi

Deri tani, të gjitha seksionet akrilike duhet të ishin mbërthyer në vend nga hapi i Dizajnit të Mbylljes. Vendosni pajisjet elektronike të lartpërmendura në rrethimin e poshtëm dhe vendosni kapakun mbi të. Lidshtë e rëndësishme të mbyllni këtë kapak me kujdes që të jetë i papërshkueshëm nga uji. Kapaku nuk është një përshtatje shtypi brenda kutisë, në mënyrë që të japë pak hapësirë që zam të rrjedhë lehtë dhe të mbyllë boshllëqet. Kam përdorur Epoxy, e kam derdhur në anët e kapakut dhe e kam lejuar të punojë në skelat e bëra për të mbajtur kapakun. Ngjitësja duhet të rrjedhë dhe të mbyllë pa probleme boshllëqet. Lëreni të qëndrojë gjatë natës dhe më pas bëni ndoshta një shtresë tjetër të ujit të izoluar me ngjitësin GE.

Kuvendi i shiut dhe mjegullës

Montimi i tabaka të shiut me rezervuarin e mjegullës (me disqe qeramike në pjesën e poshtme të tij) duhet të ishte bashkuar në hapin e projektimit të rrethimit. LED -të gjithashtu duhet të jenë të mbërthyer në pjesën e poshtme të tabakut të shiut nga hapi i mëparshëm dhe telat për rezonatorët qeramikë që dalin nga vrima përkatëse në krye/pjesën e pasme të kutisë. Ju mund ta lini këtë kuvend të shiut + mjegullës të ulet në skelat në krye të kutisë. Para mbylljes së kapakut të sipërm, futeni tubin e pompës përmes vrimës së shpuar më parë mbi tabaka e shiut për këtë qëllim. Pritini pjesë të vogla të tubave dhe përdorni lidhësa me gjemba për të krijuar dalje të shumta për shpërndarje të barabartë të ujit kur futet në tabaka. Shiu do të ketë një pamje uniforme në këtë mënyrë në terrarium. Ju mund të përdorni një shishe shpërndarëse uji të shtrydhur për të shtuar ujë në rezervuarin e mjegullës para se të vendosni kapakun për testim pasi gjithçka të jetë brenda kutisë.

Duke testuar

Kam lidhur energjinë elektrike që bën që RPi të hyjë në internet. Më parë ishte konfiguruar për t'u lidhur me rrjetin tim wifi lokal. Unë mund të pyes rrjetin për IP të Pi, pas së cilës përdor ndarjen e integruar të ekranit në Mac për t'u kyçur në Pi. Kjo më lejon të testoj dhe drejtoj gjërat nga distanca dhe të mos kem nevojë të lidh një kabllo HDMI në kuti. Unë përdor programet e mia të paracaktuara (referojuni hapit të softuerit për programet që funksionojnë në Pi/Arduino për komponentët e ndryshëm) për të testuar gjithçka është në vend para se të shkoni në hapat e ardhshëm.

Hapi 6: Dizajni i Terrariumit (Peizazhit)

Kjo është ndoshta pjesa më argëtuese e të gjithë procesit. Ju mund të gjuani ose blini bimë! Unë shkova në qendrat lokale të kopshtit, përfshirë atë në Home Depot lokale, dyqanet e bimëve aty pranë dhe madje thjesht eca në lagjen time e cila ka shumë hapësira të gjelbra. Meqenëse klima është e lagësht, e mbyllur dhe ndryshon shumë brenda terrariumit, unë po përpiqesha të gjeja bimë elastike të klimës tropikale. Ju do të keni nevojë për artikujt e mëposhtëm për të pasur shtratin gati për mbjellje:

• Toka e Zezë
• Perliti
• Zhavorr
• Qymyr druri i aktivizuar

Uji filtrohet përmes shtratit të tokës deri në rezervuar për t'u ricikluar përsëri si shi. Përdorni një rrjetë teli të hollë (rrjetë tekstil me fije qelqi p.sh.) si bazë para se të vendosni shtratin e tokës. Vendosni qymyr druri aktiv si shtresa më e ulët në terrarium. Kjo parandalon që myku të rritet brenda terrariumit dhe gjithashtu mban nën kontroll çdo erë të keqe. Mbulojeni këtë shtresë me pak zhavorr në mënyrë që uji të ketë një shtresë tjetër filtrimi dhe papastërtia të mos rrjedhë lirshëm në rezervuar. Përzieni tokën e zezë dhe perlitin në raportin 1: 1, në mënyrë që të keni një medium të ajrosur dhe kullues. Tani jeni gati për mbjellje.

Shënim: Për t'i hedhur të gjitha këto gjëra në kuti pa prekur muret, unë bëra një formë të gypit me një letër dhe derdhja material në kuti përmes asaj hapjeje dhe nuk e hodha direkt.

Unë mblodha trungje të vegjël dhe myshk nga trungjet e pemëve në lagjen time dhe më shumë larmi të bimëve të vogla tropikale në dyqanet e bimëve lokale. Gjeta një pemë portokalli Bonsai që i përshtatet nevojave të mia për pamje dhe diçka që do të mbijetonte në një klimë aktuale në Home Depot. Unë përdor disa myshk Sheet dhe disa myshk spanjoll (të dyja gjenden zakonisht në qendrat e kopshtit) për një pamje natyrale të gjelbër mbi tokë në terrarium.

Për sa i përket mbjelljes, unë shkoj nga madhësia e vogël në atë të madhe. Unë përdor piskatore për të vënë bimë të vogla dhe për të vendosur myshk/trungje vetëm me duar, para se të arrij pamjen me të cilën më në fund isha i kënaqur. Ju duhet një herë të ujisni lehtë terrariumin dhe ta lini të ulet për një ose dy ditë që bimët të ambientohen dhe të rriten rrënjët në këtë shtrat të ri.

Hapi 7: Softueri

Këto udhëzime në pjesën më të madhe vijnë nga github këtu me të gjithë kodin. Unë ende do t'i lë ata këtu për përfundim. Ndërsa unë përdor Google Assistant siç shihet në video, terrariumi gjithashtu një Google Voice Hat me një mikrofon në vetë terrariumin, duke dëgjuar komandat. Ju mund të zgjidhni të përdorni vetëm Kapelën e Zërit AIR sipas udhëzimeve këtu.

Para se të filloni

DialogFlow / Veprimet në Google

Ndiqni hapat këtu për të krijuar një agjent Dialogflow. Ne përdorim një qëllim të mirëpritur që lejon përdoruesin të fillojë të flasë me terrariumin. Ka qëllime shtesë që përdoruesi të pyesë për motin në vendndodhje, kohë të caktuar (p.sh.: 'më trego motin në Seattle') ose të thërrasë një veprim të qartë (p.sh.: 'bëj të bjerë shi')

Ju do të duhet të vendosni funksionet tuaja cloud të cilat janë të hartuara në veprimet e përdoruesit.

-> Ndiqni udhëzimet këtu për të aktivizuar funksionet cloud për bazën e zjarrit. -> Hapat për të vendosur funksionet nga CLI janë nën Vendosni funksionet tuaja me Firebase CLI në të njëjtën lidhje si më sipër

Cloud PubSubVendos një projekt Cloud PubSub si në këtë lidhje

Ndiqni hapat për të krijuar një temë. Ne krijuam një Tema të quajtur "Moti" në projektin tonë, së cilës i shtuam pajtimet tona. Ne përdorim vetëm abonimet pull në këtë projekt. Abonimi ishte terrariumi u emërua si detaj i motit

Vini re id -in e projektit për këtë projekt pasi do të jetë i dobishëm për të drejtuar klientin dëgjues më vonë.

Openweather APIG Merrni çelësin tuaj API nga openweathermap.org. Shtoni këtë çelës në funksionet cloud në mënyrë që ato funksione të mund të pingojnë serverët e motit kur përdoruesi kërkon informacion të veçantë. Instaloni NodeJS

Instaloni NodeJS në RPi tuaj

Si të drejtoni këto module

Vendosja e funksionit Dialogflow Cloud

Shkoni te drejtoria e funksioneve tuaja dhe ekzekutoni rendin e mëposhtëm

$ npm instaloni

hyrja në $ firebase

$ firebase init

Dhe në fund ekzekutoni sa vijon për të vendosur funksionet tuaja:

$ vendosja e bazës së zjarrit

Lidhja e funksioneve të vendosura bëhet URL e webhook për Dialogflow. Cloud PubSub

Shkoni te drejtoria e skedarit subscription.js & package.json dhe ekzekutoni npm install për të instaluar varësitë. Kur të jeni gati, ekzekutoni nyjet subscritpions.js dëgjoni-mesazhet e motit-detajet ku moti-detajet është abonimi që keni krijuar nga një hap i mëparshëm. Zhvillimi i testit të Google Assistant / AIY Voice Kit

Ju ose mund të përdorni një Google Home ose një AIY Voice Kit për të bashkëvepruar me terrariumin. Konfigurimi i aplikacionit më sipër mbetet i njëjtë për të dy.

Ndiqni udhëzimet këtu për të testuar dhe vendosur aplikacionin tuaj në Google Assistant. Pastaj mund të përdorni një Asistent Google të lidhur me llogarinë tuaj duke folur me të për të shkaktuar terrariumin dhe duke e pyetur për motin.

Hapi 8: Drejtoni Terrariumin

Ndjekja e gjithë këtij konfigurimi duket e vështirë, por në fakt është argëtuese dhe tërheqëse gjatë punës me bimët. Nëse bëhet siç duhet, më në fund duhet të jeni në gjendje të thoni diçka të tillë

'Hey Google, Cili është moti në Seattle?', 'Hey Google, Make it Rain' etj. Dhe shikoni prodhimin magjik në terrariumin tuaj.

Shijoni terrariumin tuaj të ri dhe tregojuni miqve tuaj!

Hapi 9: Kontribuesit / SHENIM

• Krijuar nga Harpreet Sareen dhe miqtë në Laboratorin Krijues të Google.
• Ky projekt ndjek Udhëzimet e Komunitetit me Burim të Hapur të Google. Referojuni këtu për licencë dhe udhëzime të tjera.
• Shënim: Ky nuk është një produkt i Google i mbështetur zyrtarisht.