Huutava peruna: 16 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tinkercad -projektit »

Tämä opettavainen opettaa sinulle, kuinka saada peruna heräämään eloon, puhumaan ja huutamaan sen elossa. Jos olet koskaan halunnut yllättää ystäväsi ja perheesi vihanneksella, joka ei halua syödä, ja jos olet koskaan halunnut ymmärtää miltä peruna tuntuu kypsennettäessä, tämä projekti on sinua varten!

Inspiraatiomme Kun ajattelimme ideoita perunahaasteeseen, huomasimme, että kaikki ajatuksemme pyörivät sen ympärillä, mitä tekisimme perunalle, mutta emme koskaan ajatelleet, mitä peruna ajattelee toiminnastamme. Toisin sanoen ymmärsimme, että ihmisinä emme koskaan aseta itseämme perunoiden kenkiin, joten emme ole koskaan voineet ymmärtää perunakokemusta - tähän asti. Ymmärsimme heti, että tämä peruna-ihminen -kuilu on suuri ongelma, joten päätimme ryhtyä toimiin.

Tavoitteemme tässä hankkeessa oli rakentaa elektroninen laite, ns. Perunasielu, joka perunaan lisättyäsi saisi perunan kommunikoimaan ihmiskielellä vastauksena ihmisen teoihin, mikä tekisi siitä ihmisläheisen ja sulkeisi perunan. ihmisen kokemusten ero.

Peruna, jolla on perunasielu, voi nähdä ihmisen havaitsemalla infrapunavalon ja pyytää ihmistä jättämään sen rauhaan. Peruna kysyy uudestaan ja uudestaan, kunnes sen toive toteutuu. Jos joku hullu päättää leikata köyhän perunan, perunasielu antaa sen tuntea kipua havaitsemalla leikkauksen induktiivisella anturilla - ja ilmaisemalla sen kauhistuttavan huudon kautta.

Tämän ohjeen kirjoittamisen aikana kiinnitämme paljon huomiota Design & Concept -osaan - tämän avulla lukija voi seurata suunnittelu- ja ongelmanratkaisuprosessiamme ja ymmärtää, miksi ja miten teimme erityisiä päätöksiä.

Tämän projektin koodi on avoin lähdekoodi- olet tervetullut osallistumaan!

Meistä: Tämän projektin teimme kaksi ihmistä, ystäväni haraldar ja minä, guusto. Olimme fyysisesti erossa koko projektin ajan, mikä oli itsessään suuri haaste. Suurin kiitos kuuluu ehdottomasti haraldarille - hän vastasi piirin suunnittelusta, piirijohdotuksesta, ohjelmoinnista, 3D -osien lopullisesta suunnittelusta ja tulostuksesta, kokoonpanosta ja kaikkien osien hankinnasta (mukaan lukien kaiuttimien ja vanhan radion purkaminen) oli toimintahäiriöitä eikä hänellä ollut aikaa tilata komponentteja uudelleen verkossa). Oma panokseni oli alkuperäinen idea ja konsepti, joka löysi nopean tavan valmistaa perunat ja Instructable. Kehitimme suunnittelun pääkonseptit ja teimme tärkeitä suunnitteluvalintoja yhdessä.

Tarvikkeet

Työkalut

• Juotin
• Juotoslanka
• 3D tulostin
• Yleismittari

Materiaalit

• Keskikokoinen tai suuri peruna tai bataatti
• Arduino Nano Rev. 3, juotetut nastat
• LJ18 A3-8-Z Induktiivinen anturi
• (2x) AM312 Micro PIR -liiketunnistin
• Pieni kaiutin (korjasimme omamme halvoista kaiuttimista)
• 9V akku
• Käynnistyskaapelit

Vaihe 1: Suunnittelu ja konsepti

Tämän projektin idea on hyvin yksinkertainen: Kuvittele peruna, joka reagoi ja huutaa, kun joku yrittää leikata sen. Tämä tarkka kuva oli lähtökohtamme (kuva 1.1). Tästä lähtien aloimme miettiä, miten tämä toiminto voitaisiin toteuttaa. Tarvitsimme perunan sisään elektronisen laitteen, joka aistisi ihmisen läsnäolon, metalliesineet ja tuottaa ääntä. (Kuva 1.2).

Harkitsemme tarkemmin seuraavia tavoitteita, jotka tämän laitteen olisi täytettävä:

1. Laitteen on saatava peruna näyttämään ihmiseltä puhumalla ja huutamalla vastauksena tiettyihin toimiin.
2. Laitteen on oltava riittävän pieni, jotta se mahtuu useimpiin perunoihin.
3. Laitteen on oltava itsenäinen ja nopeasti asetettava mihin tahansa perunaan vähän valmisteltuna.

Luonnollisesti nämä tavoitteet saivat kysymyksiä tai pikemminkin ongelmia, jotka meidän oli ratkaistava, nimittäin:

1. Mikä on yksinkertaisin ja kustannustehokkain tapa saavuttaa haluttu toiminnallisuus?
2. Kuinka voimme minimoida laitteen koon?
3. Miten voimme tehdä perunan valmistuksesta mahdollisimman nopeaa ja helppoa?

Seuraavissa vaiheissa käsittelemme näitä kysymyksiä.

Vaihe 2: Suunnittelu ja konsepti: Toimintaongelma - vuokaavio

Toimintaongelman ratkaisemiseksi meidän on ensin määritettävä, mitä laitteen pitäisi tehdä. Vuokaavio visualisoi perunasielujen logiikan.

Vaihe 3: Suunnittelu ja konsepti: Toimintaongelma - tulo ja lähtö

Tämän ongelman ratkaisemiseksi meidän oli tunnistettava, mitä antureita tarvitsimme, kuinka anturitietoja käsiteltäisiin ja miten saisimme puhetta ja huutoa. Päätimme käyttää seuraavaa arkkitehtuuria:

Panoksemme on:

Ihmisen läsnäolon havaitseminen: PIR -anturit. Ne voivat mitata infrapunavaloa, kuten kehon lämpöä, ja siten ne olisivat täydellisiä ihmisen havaitsemiseen. Ne ovat helppokäyttöisiä ja laajalti saatavilla. Bonuksena kaksi mikro -PIR -anturia näyttävät perunan silmiltä ja saavat sen näyttämään elävämmältä

Katkaisun havaitseminen: Induktiiviset anturit. Nämä anturit luovat magneettikentän ja pystyvät sähkömagneettisen induktion periaatteen avulla havaitsemaan metalliesineitä lyhyellä alueella. Tällainen anturi perunan sisällä havaitsee metalliveitsen, joka leikkaa perunan

Tuotoksemme osalta meillä on:

Ihmisen puheen äänen tuottaminen: Kaiutin. Pelkkä summeri ei riitä, koska se voi vain muuttaa taajuutta eikä siten pysty toistamaan ihmisääntä

Tämä ja vuokaavio mielessä seuraa seuraavaa:

Tietojen käsittely: Arduino. Kuten vaiheen 2 vuokaaviossa on esitetty, piirimme logiikka on hyvin yksinkertainen, emmekä myöskään tarvitse edistyneitä laskelmia panoksillemme. Tämä tarkoittaa, että emme tarvitse RaspBerry Pi: n prosessointitehoa - tavallinen mikro -ohjain, kuten Arduino, sopii parhaiten

Joten havaitsimme, että voimme selviytyä kahdella PIR -anturilla, yhdellä induktiivisella anturilla, kaiuttimella ja Arduinolla halutun toiminnallisuuden luomiseksi.

Vaihe 4: Suunnittelu ja konsepti: Toimintaongelma - Puheen luominen ja tallentaminen

Yksi asia on epäselvä: Kuinka aiomme luoda ihmispuhetta ja huutoa? Tiedämme, miten niitä pelataan, mutta miten tallennamme ne? Vaihtoehtoja on kaksi:

1. Tallenna lauseita ja ääniä ja tallenna ne jossakin äänimuodossa SD -kortille.
2. Käytä teksti puheeksi -ohjelmaa ja tallenna lauseita tekstimuodossa ja luo puhe lennossa.

Vaikka ensimmäinen vaihtoehto tarjoaa paljon vapautta käytettävien äänien suhteen, se edellyttää liitäntää SD -lisäkorttimoduuliin. Tämä vie paljon muistia ja voi aiheuttaa ongelmia, kun käytössä on kolme muuta aktiivista anturia.

Lisäksi lisämoduuli on melko päinvastainen kuin minimaalinen muotoilu. Siksi valitsimme toisen vaihtoehdon: Käytimme avoimen lähdekoodin tekstistä puheeksi -kirjastoa Talkie, jossa on äänikoodekkeja useille englanninkielisille sanoille. Nämä sanat vievät paljon vähemmän tilaa kuin äänitiedosto, joten voimme helposti tallentaa mutliple -lauseita Arduinollemme ilman SD -korttia.

On kuitenkin haittoja: Puhutut sanat kuulostavat hyvin oudolta (mukana oleva video osoittaa tämän), ja sanoja on suhteellisen vähän - joten sinun on ehkä ryhdyttävä luovaan muotoiluun, jos et löydä tarvitsemaasi sanaa.

Vaikka Talkie -kirjasto sisältää muutama sata sanaa ja kaikki aakkosten kirjaimet, se ei sisällä huutoja eikä kiristyksiä. Tällaisen naurun aikaansaamiseksi katsoimme vain olemassa olevia sanoja ja muutimme niiden koodekkeja tuottamaan todella kauhistuttavia ääniä.

Viimeinen tärkeä huomioitava asia on, että Talkie toimii vain ATMega168- tai ATMega328 -prosessoripohjaisten Arduinojen kanssa.

Vaihe 5: Suunnittelu ja konsepti: Kokoongelman ratkaiseminen

Yhteenvetona haluamme luoda laitteen, joka mahtuu perunan sisään. Peruna on märkä, joten meidän on kapseloitava laitteemme suojaamaan elektronisia komponentteja vedeltä. Lisäksi runko, joka pitää komponentit paikallaan ja on mahdollisimman pienikokoinen.

Nyt kun tiedämme, mitä osia tarvitsemme, voimme ajatella pientä tapaa järjestää ne. Tehokkain ja ilmeisin askel on valita oikea Arduino. Valitsimme pienen, mutta helppokäyttöisen ja tehokkaan Arduinon - Nanon, joka täyttää Talkie -kirjaston vaatimukset, koska siinä on ATMega328 -prosessori. Tämä säästää paljon tilaa verrattuna Arduino UNOon!

Seuraava vaihe on luoda laitteesta malli, jossa kaikki komponentit on pakattu mahdollisimman tiiviisti. Teimme tämän vaiheen TinkerCADissa, koska sen ansiosta pystyimme käyttämään olemassa olevia elektronisten komponenttien malleja oikeissa mitoissaan ja viemään ja tulostamaan kuoren heti, kun se oli valmis.

Suunnittelimme kuoren, joka laitettiin onttoon perunaan. Kuori on suunniteltu siten, että perunan sisällä on mahdollisimman paljon tilaa: alhaalta ylöspäin suuntautuva venemainen rakenne, jossa on kaareva yläosa, sopii optimaalisesti onttoon perunaan, kun taas suorakulmainen pohjakappale tarjoaa riittävästi tilaa ja asennusvaihtoehtoja kaikille elektronisille komponenteille. Veneen kaltaisen korkin lisäreikiä käytettiin "silmä-" tai anturipistorasioina.

Induktiivinen anturi sijoitettiin vinosti pienentämään tilaa tarvittavalle korkeudelle. Vaikka sen havaitsemisalue on hyvin lyhyt, sen sijoitus mahdollistaa sen oikean toiminnan: koska perunan louhinta on pyöreä, perunan seinämän paksuus on minimaalinen, jolloin induktiivinen anturi voi havaita metallia lähempänä ulkopuolta.

Kun suorakulmainen pohjakappale on asetettu alas, ontto peruna, jossa on venemainen korkki, asetetaan päälle - ja nyt kaikki on turvallista, sopii täydellisesti eikä ole näkyvissä!

Laitteen lopullinen koko kapselin kanssa on noin 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (pituus x leveys x korkeus). Tämä ei sovi pienille perunoille, mutta keskikokoiset ja suuret perunat ja bataatit toimivat hyvin.

Vaihe 6: Suunnittelu ja konsepti: Valmistautumisongelman ratkaiseminen

Viimeinen ratkaistava ongelma on perunan valmistus. Halusimme tehdä tästä prosessista mahdollisimman yksinkertaisen ja selkeän. Alkuperäinen ratkaisumme käytti erikoistunutta louhintalaitetta, mutta myöhemmin huomasimme, että tämä toimii vain perunoille, mutta ei bataateille - ne ovat erittäin kovia sisältä ja muovikaivukoneet ovat joko liian paksuja leikkaamaan ne tai rikkoutumaan, jos ne ovat liian ohuita.

Miksi käytät edes bataattia? Bataatit ovat yleensä huomattavasti suurempia, joten jos sinulla on vaikeuksia löytää riittävän suurta perunaa perunasieluun, kannattaa katsoa bataatteja. Joten toinen lähestymistapamme oli kehittää tehokas menetelmä ontelon poistamiseksi, olipa kyseessä bataatti tai tavallinen peruna. Tiedot on dokumentoitu yhdessä viimeisistä vaiheista.

Vaihe 7: Piirin kokoaminen

Johda Arduino Nano täsmälleen kuten piirikaaviossa.

Vaihe 8: Arduinon ohjelmointi

Kloonaa tämä arkisto:

Avaa sitten potato_soul.ino -tiedosto Arduino IDE: ssä. Koodi on hyvin dokumentoitu, joten lue vain kommentit ja noudata siellä olevia ohjeita.

Vaihe 9: Osien tulostaminen

Tulosta mukana tulevat. STL -tiedostot. Tulostimemme kesti yli 3 tuntia kunkin osan valmistamiseen.

Vaihe 10: Perunan valmistelu

Nyt kun kaikki muu on valmista, on aika valmistaa peruna! Seuraavat vaiheet kuvaavat tehokasta ontto tekniikkaa, jonka olemme kehittäneet juuri tätä projektia varten.

Vaihe 11: Perunan tyhjentäminen - alueen merkitseminen

Merkitse alue, johon perunasielu asetetaan. Tämä on alue, joka sinun on suljettava.

Vaihe 12: Perunan irrottaminen - kuoriminen ja kannen irrottaminen

Kuori merkitty alue. Leikkaa sitten kupera kappale pois perunan litistämiseksi.

Vaihe 13: Perunan kaventaminen - tee viillot ja poista kappaleet

Tee useita syviä leikkauksia perunaan. Aseta sitten veitsi sisään ja heiluta sitä, kunnes voit irrottaa palan. Sinun on oltava varovainen, koska liiallinen paine veitselle voi rikkoa perunan. Ensimmäisen kappaleen jälkeen loput ovat helppoja.

Muista tallentaa palaset! Älä heitä pois leikkaamiasi paloja. Samalla tavalla, kun et enää tarvitse perunaa, jonka olet valmistanut perunasielua varten, voit yksinkertaisesti kuoria sen, leikata sen ja valmistaa sen.

Vaihe 14: Perunan tyhjentäminen - käyrän viimeistely

Työnnä nyt metallihaarukka perunaan ja suorita sama heiluva liike ontelon syventämiseksi. Lopuksi tasoita seinät terävällä lusikalla.

Vaihe 15: Perunan valmistelu - tee reikiä antureille

Viimeisenä vaiheena luo kaksi reikää PIR -antureille ja aseta kansi perunaan. Nyt perunasielu asuu perunassa!

Vaihe 16: Perunan sielun kokoaminen

Olemme melkein valmiita! Kokoa kaikki komponentit perunan sielun pohjalle. Laita johdot silmäreikien läpi ja kiinnitä anturit johtoihin - ja siinä kaikki. On aika yllättää ystäväsi ja perheesi!

Kuulemme mielellämme palautetta projektistamme:)