Interaktivno stablo: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Zanimljiva tradicija u vezi s doktorskom tezom i licenciranom tezom je da su obješene na drvo u glavnoj biblioteci KTH -a prije javne odbrane/seminara. Stoga je, kao projekt za naš kurs Dizajn i realizacija fizičkih interakcija, naša grupa odlučila obilježiti ovaj običaj stvaranjem interaktivne verzije stabla.

Korak 1: Šta će vam trebati

Materijali:

• 1x digitalna vaga (sa 4 merne ćelije)
• Krpe za čišćenje od pamuka i celuloze (koristili smo jednu krpu po cvijetu, ukupno 6)
• 2x kuglice od pene
• Thread
• 4x drvene daske (naše su bile 22x170x1600 mm svaka)
• 6x vanjske kutne letvice (2 od 27x27x750 mm, 2 od 27x27x600 mm i 2 od 27x27x1350 mm)
• 1x drvena ploča (ne deblje od 6-7 mm)
• 2x drvene ploče (2-3 cm debljine, 45x45 cm)
• Žice
• Solder
• Vruće ljepilo
• Termoskupljajuće cijevi
• Dvostrana ljepljiva traka
• 20x univerzalni vijci (5x40 mm)
• 20x univerzalni vijci (3,0x12 mm)
• 10x uglovi ojačanja
• 1x Stripboard (ploča za izradu prototipa)

Elektronika:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Pojačalo sa mjernim ćelijama
• 1x - ESP8266 Huzzah Mikrokontroler sa perjem
• 1x - Adafruit RC522 RFID čitač
• 2x-Multiplekseri (8-bitni registri pomaka sa izlaznim registrima sa 3 stanja)
• 16x - Crvene LED diode
• 16x - Otpornici
• 6x - Servomotori - Hitec HS -422 (standardna veličina)

Alati:

• Lemilica
• Pištolj za vruće ljepilo
• Ručna testera
• Testera za suočavanje
• Električni odvijač
• Wood Rasp
• Alat za rezanje ubodne pile

Korak 2: Povežite Vagu za kupaonicu digitalne tjelesne težine

Za ovaj prvi korak koristili smo 4 mjerne ćelije sa digitalne vage za kupatilo sa tjelesnom težinom i pojačalo sa mjernim ćelijama HX711. Igle su označene bojama: CRVENO, BLK, WHT, GRN i YLW, koje odgovaraju kodiranju boja svake mjerne ćelije. Priključeni su u formaciju mosta od pšeničnog kamena (vidi slike). Primjenjujemo uzbudu na ćelije za mjerenje opterećenja 1 i mjerne ćelije za učitavanje 4 crvene boje i čitamo signale iz crvene ćelije mjerenja 2 i ćelije opterećenja 3 (vidi vezu).

Korak 3: Postavite RFID čitač

Za sastavljanje skenera koristili smo dva hardvera; mikrokontroler ESP8266 Huzzah Feather i RFID čitač Adafruit RC522.

ESP8266 i RC522 su imali 5 veza između sebe (vidi sliku 1).

Svrha skenera bila je skeniranje KTH kartica na 13,6 MHz i slanje jedinstvenog ID -a kartice, ili u idealnom slučaju, ID -a učenika u bazu podataka Google Firebase. Sve je to učinjeno korištenjem unaprijed izgrađenih Arduino paketa, MFRC522 za RC522, ESP8266 za wifi i Arduino Firebase za komunikaciju sa firebaseom. Nakon što su informacije poslane u bazu podataka, web stranica koja sadrži stablo je ažurirana korištenjem D3.js animacije za simulaciju cvjetanja cvijeta na virtualnom stablu.

Posljednji dio postavljanja bio je slanje informacija da je kartica skenirana na mikrokontroler Arduino Uno. ESP8266 i Arduino Uno su imali 1 vezu između sebe (vidi sliku 1).

Pin 16 je korišten posebno jer ima zadanu vrijednost LOW, dok su drugi pinovi imali zadane vrijednosti HIGH. Kada se kartica skenira, poslali smo jedan VISOKI impuls na Arduino Uno koji je zatim izvršio ostatak koda.

Korak 4: Postavljanje LED putanje

Kako bismo imali značajniju interakciju, kao i vidljivu povratnu informaciju o određenim radnjama korisnika, odlučili smo urediti put LED dioda koje svijetle prema označenoj grani. Stoga se korisnik vodi do mjesta na kojem bi trebao izvijestiti tezu.

Za to smo koristili dva multipleksera: 8-bitne registre pomaka sa izlaznim registrima sa 3 stanja i 16 crvenih LED dioda. Multiplekser pruža kontrolu nad 8 izlaza istovremeno, a zauzima samo 3 pina na našem mikrokontroleru. Veze su uspostavljene „sinhronom serijskom komunikacijom“(vidi vezu).

Korak 5: Sastavite cvijeće

Za ovaj korak koristili smo lagani i savitljivi materijal - krpe za čišćenje. Od ovog materijala izrezani su komadi u obliku latica. Zbog toga su ove latice povezane sa središnjom strukturom, načinjenom od pjenaste kugle. Svaka latica je pričvršćena koncem, tako da se pri povlačenju latica savija.

Korak 6: Izgradite drvo

Naš glavni materijal je drvo. Drvo se sastoji od četiri zasebne drvene daske pričvršćene zajedno u kvadratnom obliku (5 vijaka za spajanje 2 daske). Grane su izrađene od drveta izvan ugaonog profila. U deblu stabla izrezane su kvadratne rupe za umetanje grana. Svaka grana ima ili jednu LED na kraju (donja i gornja grana) ili dvije LED diode (srednja grana). Svaka LED dioda je pričvršćena ljepilom.

Nakon što su LED diode pravilno postavljene, pričvrstili smo po jedan cvijet na svaku granu. Svaki cvijet ima servo koji kontrolira cvjetanje (pogledajte slike). Vaga, LED diode i servo spojeni su na Arduino, putem ploče za izradu prototipa napravljene u koraku 4. Svaka grana je pričvršćena za prtljažnik s lijeve i desne strane pomoću kutova za ojačanje i univerzalnih vijaka 3,0x12 mm.

Jedna od debljih drvenih ploča koristit će se kao podloga za drvo, a druga će biti izrezana u pravokutne oblike trokuta koji će se prvo pričvrstiti na stablo drveta, a zatim pričvrstiti na drvenu ploču u podnožju.

Za osnovnu drvenu ploču napravite kvadratnu rupu za žice vage kroz koju treba proći, a zatim učvrstite vagu za drvenu ploču dvostranom ljepljivom trakom.

Arduino Uno bio je postavljen u podnožju prtljažnika, kao i ploča za izradu prototipa sa svim odgovarajućim vezama.

Prije zatvaranja stabla, napravite četvrtastu rupu u posljednjoj drvenoj dasci u njegovoj osnovi kako biste povezali računar s Arduinom i mikrokontrolerom ESP8266 Huzzah Feather.

Korak 7: Ukrasite drvo

Kako bismo poboljšali izgled našeg prototipa, dodali smo nekoliko listova na granama koje su izrezane laserom, kao i sovu (koja simbolizira znanje).

Korak 8: Kôd

Ovdje imate različite kodove koje možete koristiti za testiranje rada svake komponente (calibration_test.ino za vagu, scanner.ino za RFID čitač i servo_test.ino za servosisteme), a zatim sve u cijelosti (light_test.ino kao početni test i main.ino kao konačna verzija).

Također ćete morati instalirati biblioteku HX711 da biste mogli raditi sa vagom (veza do biblioteke).

Korak 9: Kreirajte web aplikaciju

Kao dodatnu interakciju, dodali smo digitalnu povratnu informaciju putem web aplikacije. Aplikacija prima skenirani ID, a kao rezultat obješene teze cvjeta i cvijet na virtualnom stablu.

Korak 10: Uživajte u iskustvu

Na kraju smo bili sretni što smo uspjeli natjerati sve komponente da rade zajedno. Proces je bio i uzbudljiv i stresan, ali unatoč svim izazovima zadovoljni smo rezultatom i iskustvo je bilo zanimljivo i najvažnije, edukativno.