Pokok Interaktif: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Tradisi yang menarik mengenai tesis doktoral dan tesis yang sah adalah bahawa mereka digantung di sebatang pokok di perpustakaan utama KTH sebelum pertahanan awam / seminar. Oleh itu, sebagai projek untuk kursus Reka Bentuk dan Realisasi Interaksi Fizikal, kumpulan kami memutuskan untuk memperingati kebiasaan ini dengan membuat versi pokok interaktif.

Langkah 1: Apa yang Anda Perlu

Bahan:

• Skala Digital 1x (dengan 4 sel beban)
• Membersihkan kain yang terbuat dari kapas dan selulosa (kami menggunakan satu kain per bunga, total 6)
• Bola Buih 2x
• Benang
• Papan Kayu 4x (masing-masing adalah 22x170x1600 mm)
• 6x Cetakan Sudut Luar (2 dari 27x27x750 mm, 2 dari 27x27x600 mm dan 2 dari 27x27x1350 mm)
• Papan Kayu 1x (tidak lebih tebal dari 6-7 mm)
• Papan Kayu 2x (tebal 2-3 cm, 45x45 cm)
• Wayar
• Pateri
• Gam panas
• Panaskan tiub mengecut
• Pita pelekat dua sisi
• 20x Skru sejagat (5x40 mm)
• 20x Skru sejagat (3.0x12 mm)
• Sudut pengukuhan 10x
• 1x Stripboard (papan prototaip)

Elektronik:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Muatkan penguat sel
• 1x - mikrokontroler Huzzah Feather ESP8266
• 1x - Pembaca RFID22 Adafruit RFID
• 2x - Multiplexer (register shift 8-bit dengan register output 3-keadaan)
• 16x - LED Merah
• 16x - Perintang
• 6x - Servos - Hitec HS-422 (saiz standard)

Alat:

• Besi pematerian
• Pistol gam panas
• Gergaji tangan
• Mengatasi Gergaji
• Pemutar Skru Kuasa
• Rasp Kayu
• Alat Pemotong Kayu Jigsaw

Langkah 2: Sambungkan Skala Bilik Mandi Berat Badan Digital

Untuk langkah pertama ini, kami menggunakan 4 sel beban dari skala bilik mandi berat badan digital dan Penguat Sel Beban HX711. Pin dilabel dengan warna: MERAH, BLK, WHT, GRN, dan YLW, yang sesuai dengan pengekodan warna setiap sel beban. Mereka dihubungkan dalam formasi jambatan batu gandum (lihat gambar). Kami menerapkan pengujaan pada Load Cell 1 dan Load Cell 4 merah dan kami membaca isyarat dari Load Cell 2 dan Load Cell 3 reds (lihat pautan).

Langkah 3: Sediakan Pembaca RFID

Untuk memasang pengimbas, kami menggunakan dua bahagian perkakasan; mikrokontroler ESP8266 Huzzah Feather dan pembaca Adafruit RC522 RFID.

ESP8266 dan RC522 mempunyai 5 hubungan di antara mereka (lihat gambar 1).

Tujuan pengimbas adalah untuk mengimbas kad KTH, 13.6MHz, dan mengirim ID kad yang unik, atau dalam kes ideal ID pelajar, ke pangkalan data Google Firebase. Ini semua dilakukan dengan menggunakan pakej Arduino prabuilt, MFRC522 untuk RC522, ESP8266 untuk wifi dan Arduino Firebase untuk komunikasi firebase. Setelah maklumat dihantar ke pangkalan data, laman web yang mengandungi pohon diperbaharui menggunakan animasi D3.js untuk mensimulasikan bunga yang mekar di pohon maya.

Bahagian terakhir penyediaan adalah untuk menghantar maklumat bahawa kad diimbas ke mikrokontroler Arduino Uno. ESP8266 dan Arduino Uno mempunyai 1 hubungan di antara mereka (lihat gambar 1).

Pin 16 digunakan secara khusus kerana mempunyai nilai default LOW, sementara pin yang lain mempunyai nilai default HIGH. Apabila kad diimbas, kami menghantar satu denyut HIGH ke Arduino Uno yang kemudian melaksanakan kod yang lain.

Langkah 4: Persediaan Jalur LED

Untuk mempunyai interaksi yang lebih bermakna, serta maklum balas yang dapat dilihat dari tindakan pengguna tertentu, kami memutuskan untuk mengatur jalur LED yang menyala ke cawangan yang ditentukan. Oleh itu, pengguna dipandu ke mana dia harus menggantung tesis secara khusus.

Untuk ini kami menggunakan dua multiplexer: register shift 8-bit dengan register output 3-keadaan dan 16 led merah. Multiplexer memberikan kawalan ke atas 8 output pada satu masa sambil hanya mengambil 3 pin pada mikrokontroler kami. Sambungan telah dibuat oleh "komunikasi bersiri segerak" (lihat pautan).

Langkah 5: Gubah Bunga

Untuk langkah ini, kami menggunakan bahan yang ringan dan lentur - kain pembersih. Potongan berbentuk kelopak dipotong dari bahan ini. Akibatnya, kelopak ini disambungkan ke struktur pusat, terbuat dari bola busa. Setiap kelopak diikat dengan benang, sehingga ketika ditarik kelopak kelengkungan.

Langkah 6: Bina Pokok

Bahan utama kami adalah kayu. Pokok ini terdiri daripada empat papan kayu yang terpisah yang disatukan dalam bentuk segi empat sama (5 skru untuk menghubungkan 2 papan). Cabang-cabangnya telah dibuat dari kayu di sudut luar. Lubang persegi telah dipotong di batang pokok untuk memasukkan dahan. Setiap cabang mempunyai satu LED di hujung (cabang bawah dan atas) atau dua LED (cabang tengah). Setiap LED telah dilekatkan dengan gam.

Setelah LED dipasang dengan betul, kami memasang satu bunga di setiap cabang. Setiap bunga mempunyai servo yang mengawal mekar (lihat gambar). Skala, LED dan servo disambungkan ke Arduino, melalui papan prototaip yang dibuat semasa Langkah 4. Setiap cabang diikat ke batang dari sebelah kiri dan kanan dengan menggunakan sudut penguat dan skru universal 3.0x12 mm.

Salah satu papan kayu yang lebih tebal akan digunakan sebagai alas pokok dan yang lain akan dipotong dalam bentuk segi tiga tepat yang pertama kali akan disikat ke batang pokok dan kemudian dilekatkan pada papan kayu di dasar.

Untuk papan kayu asas buat lubang persegi untuk wayar skala untuk dilalui dan kemudian pasangkan timbangan ke papan kayu dengan pita pelekat dua sisi.

Arduino Uno diposisikan di pangkal batang serta papan prototaip dengan semua sambungan yang sesuai.

Sebelum menutup pokok, buat lubang persegi di papan kayu terakhir di pangkalnya, untuk menyambungkan komputer ke mikrokontroler Arduino dan ESP8266 Huzzah Feather.

Langkah 7: Hiaskan Pokok

Untuk meningkatkan penampilan prototaip kami, kami menambahkan beberapa daun di dahan yang telah dipotong laser, serta burung hantu (untuk melambangkan pengetahuan).

Langkah 8: Kodnya

Di sini anda mempunyai kod yang berbeza yang boleh anda gunakan untuk menguji bagaimana setiap komponen berfungsi (calibration_test.ino untuk skala, scanner.ino untuk RFID Reader dan servo_test.ino untuk servos) dan kemudian semuanya secara keseluruhan (light_test.ino sebagai ujian awal dan main.ino sebagai versi akhir).

Anda juga perlu memasang perpustakaan HX711 agar dapat berfungsi dengan skala (pautan ke perpustakaan).

Langkah 9: Buat Aplikasi Web

Sebagai interaksi tambahan, kami menambahkan maklum balas digital melalui aplikasi web. Aplikasi ini menerima ID yang diimbas dan sebagai hasil tesis yang digantung, bunga di pohon maya juga mekar.

Langkah 10: Nikmati Pengalaman

Pada akhirnya, kami gembira kerana kami berjaya menjadikan semua komponen berfungsi bersama. Prosesnya menarik dan penuh tekanan, tetapi di sebalik semua cabaran, kami berpuas hati dengan hasilnya dan pengalamannya menarik dan paling penting, pendidikan.