Викащ картоф: 16 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Проекти на Tinkercad »

Тази инструкция ще ви научи как да накарате всеки картоф да оживее, да говори и да крещи за живо. Ако някога сте искали да изненадате приятелите и семейството си със зеленчук, който не иска да се яде, ако някога сте искали да разберете какво усеща картофът, когато е на път да бъде сварен, тогава този проект е за вас!

Нашето вдъхновение Когато обмисляхме идеи за предизвикателството с картофите, осъзнахме, че всичките ни мисли се въртят около това, което ще направим с картофа, но никога не сме мислили какво ще мисли картофът за нашите действия. С други думи, ние осъзнахме, че като хора никога не се поставяме на мястото на картофи и по този начин никога не сме били в състояние да разберем опита на картофите - досега. Веднага разбрахме, че тази разлика между картофи и хора е голям проблем, затова решихме да предприемем действия.

Нашата цел за този проект беше да изградим електронно устройство, така наречената картофена душа, която след като бъде поставена в картоф, ще накара картофите да общуват на човешки език в отговор на човешките действия, като по този начин ще го свържат с хората и ще затворят картофа- празнина в човешкия опит.

Картоф с картофена душа е в състояние да види човек, като усети инфрачервена светлина и да помоли човека да го остави на мира. Картофът ще пита отново и отново, докато желанието му се изпълни. Ако някой маниак реши да отреже бедния картоф, картофената душа ще му позволи да усети болката, като усети среза с индуктивен сензор - и го изрази чрез ужасяващ писък.

По време на писането на тази инструкция, ние поставяме много фокус върху частта Дизайн и концепция - това ще позволи на читателя да проследи нашия процес на проектиране и решаване на проблеми и да разбере защо и как сме взели конкретни решения.

Кодът за този проект е с отворен код- можете да допринесете!

За нас: Този проект беше направен от двама души, моят приятел Харалдар и аз, Гуусто. Бяхме физически разделени по време на целия проект, което само по себе си беше много голямо предизвикателство. Най -голяма заслуга определено има Харалдар - той е отговорен за проектирането на веригата, окабеляването на веригата, програмирането, окончателното проектиране и отпечатването на 3D частите, сглобяването и снабдяването с всички части (това включва разглобяването на високоговорителите му и старото радио - ние имаше неизправности и нямаше време да пренаредите компонентите онлайн). Моят принос беше първоначалната идея и концепция, намирането на бърз начин за приготвяне на картофите и инструктажа. Разработихме основни концепции за дизайн и заедно направихме важен избор на дизайн.

Консумативи

Инструменти

• Поялник
• Спойка тел
• 3D принтер
• Мултиметър

Материали

• Среден до голям размер картоф или сладък картоф
• Arduino Nano Rev. 3 с запоени щифтове
• LJ18 A3-8-Z Индуктивен сензор
• (2x) AM312 Micro PIR сензор за откриване на движение
• Малък високоговорител (Събрахме нашия от евтини високоговорители)
• 9V батерия
• Кабелни кабели

Стъпка 1: Дизайн и концепция

Идеята зад този проект е много проста: Представете си картоф, който реагира и крещи, когато някой се опита да го отреже. Това точно изображение беше нашата отправна точка (Изображение 1.1). Оттук започнахме да мислим как тази функционалност може да бъде внедрена. Нуждаехме се от електронно устройство вътре в картофа, което да усети човешко присъствие, метални предмети и също да произвежда звук. (Изображение 1.2).

След по -нататъшно разглеждане разработихме следните цели, които това устройство трябва да изпълни:

1. Устройството трябва да направи картофа да изглежда човек, като говори и крещи в отговор на определени действия.
2. Устройството трябва да е достатъчно малко, за да се побере в повечето картофи.
3. Устройството трябва да бъде самообхващащо се и бързо да се поставя във всеки картоф с малко подготовка.

Естествено, тези цели пристигнаха с въпроси или по -скоро проблеми, които трябваше да решим, а именно:

1. Кой е най -простият и икономически ефективен начин за постигане на желаната от нас функционалност?
2. Как можем да сведем до минимум размера на устройството?
3. Как можем да направим приготвянето на картофи възможно най -бързо и лесно?

В следващите стъпки ще разгледаме тези въпроси.

Стъпка 2: Дизайн и концепция: Проблем с функционалността - Диаграма

За да разрешим проблема с функционалността, първо трябва да определим какво точно трябва да направи устройството. Блок -схемата визуализира логиката на картофената душа.

Стъпка 3: Дизайн и концепция: Проблем с функционалността - вход и изход

За да разрешим този проблем, трябваше да идентифицираме какви сензори се нуждаем, как ще се обработват сензорните данни и как ще генерираме реч и писък. Решихме да използваме следната архитектура:

За нашия вход имаме:

Откриване на човешко присъствие: PIR сензори. Те могат да измерват инфрачервена светлина, като телесна топлина и по този начин биха били идеални за откриване от хора. Те са лесни за използване и широко достъпни. Като бонус два микро PIR сензора приличат на очи върху картофа и го карат да изглежда по -жив

Откриване на нарязване: Индуктивни сензори. Тези сензори създават магнитно поле и с помощта на принципа на електромагнитна индукция са в състояние да откриват метални предмети в кратък диапазон. Такъв сензор вътре в картофа ще открие метален нож, който реже картофа

За нашата продукция имаме:

Производство на човешка реч аудио: Високоговорител. Един обикновен зумер не би бил достатъчен, защото може да променя само честотата и по този начин не би могъл да възпроизведе човешки глас

Имайки предвид това и схемата на потока, следва:

Обработка на данните: Arduino. Както е посочено в схемата на потока в Стъпка 2, логиката на нашата схема е много основна и ние също не се нуждаем от усъвършенствани изчисления на нашите входове. Това означава, че няма да се нуждаем от процесорната мощност на RaspBerry Pi - обикновен микроконтролер като Arduino е най -подходящ

И така, открихме, че можем да се справим с два PIR сензора, един индуктивен сензор, високоговорител и Arduino, за да създадем желаната функционалност.

Стъпка 4: Дизайн и концепция: Проблем с функционалността - генериране и съхраняване на реч

Едно нещо не е ясно: Как ще създадем човешка реч и крещене? Ние знаем как да ги играем, но как да ги съхраняваме? Има две възможности:

1. Записвайте фрази и звуци и ги съхранявайте в някакъв аудио формат на SD карта.
2. Използвайте програма Text-to-speech и съхранявайте фрази в текстов формат, след което генерирайте реч в движение.

Докато първата опция предлага много свобода по отношение на звуците, които могат да се използват, тя изисква свързване с допълнителен модул SD карта. Това отнема много памет и може да доведе до проблеми, когато има три други активни сензора.

Освен това, допълнителен модул е почти противоположен на минималния дизайн. Ето защо отидохме с втората опция: Използвахме библиотеката за преобразуване на текст в реч с отворен код Talkie, която има аудио кодеци за редица английски думи. Тези думи заемат много по -малко място от аудио файл, така че лесно можем да съхраняваме множество фрази на нашия Arduino без никаква SD карта.

Въпреки това има недостатъци: Изговорените думи звучат много странно (Включеното видео демонстрира това) и има относително малко думи - така че може да се наложи да проявите креативност с фразирането, ако няма нужда от дума.

Докато библиотеката на Talkie съдържа няколко стотин думи и всички букви от азбуката, тя не съдържа писъци и писъци. За да направим такъв писък, просто разгледахме съществуващите думи и променихме техните кодеци, за да произведем наистина ужасяващи звуци.

Последното важно нещо, което трябва да се отбележи тук, е, че Talkie работи само с ATMega168 или ATMega328 базиран на процесор Arduinos.

Стъпка 5: Дизайн и концепция: Решаване на проблема с размера

За да обобщим, искаме да създадем устройство, което да се побира вътре в картоф. Един картоф е мокър, така че трябва да капсулираме нашето устройство, за да защитим електронните компоненти от вода. Освен това корпусът, който трябва да държи нашите компоненти на място и да е с възможно най -малкия размер.

Сега, когато знаем от какви части се нуждаем, можем да помислим за компактен начин за подреждането им. Най -ефективната и очевидна стъпка е да изберете правилния Arduino. Избрахме малък, но лесен за работа и мощен Arduino - Nano, който отговаря на изискването за библиотеката Talkie, тъй като има процесор ATMega328. Това ще ни спести много място в сравнение с Arduino UNO!

Следващата стъпка е да се създаде модел на устройството, като всички компоненти са опаковани възможно най -плътно. Направихме тази стъпка в TinkerCAD, защото това ни позволи да използваме съществуващи модели електронни компоненти в правилните им размери и незабавно да експортираме и отпечатаме черупката, когато тя е готова.

Проектирахме черупка, която ще бъде поставена в издълбан картоф. Черупката е проектирана по начин, който увеличава максимално пространството вътре в картофи: Структура отдолу нагоре с лодка с извит връх се вписва оптимално в кух картоф, докато правоъгълното дъно осигурява достатъчно място и опции за монтаж за всички електронни компоненти. Допълнителни дупки в капачката, подобна на лодка, бяха използвани, за да действат като „око“- или сензорни гнезда.

Индуктивният сензор е поставен диагонално, за да се намали пространството и необходимата височина. Въпреки че обхватът му на откриване е много кратък, разположението му позволява да функционира правилно: тъй като изкопът в картофа е кръгъл, дебелината на картофената стена е минимална, като по този начин позволява на индуктивния сензор да открива метал по -близо до външната страна.

След като поставите правоъгълното долно парче надолу, издълбаният картоф с капачката, подобна на лодката, се поставя отгоре - и сега всичко е сигурно, пасва идеално и не се вижда!

Крайният размер на нашето устройство с капсула е около 8,5 см х 6 см х 5,5 см (дължина х ширина х височина). Това няма да се побере на малки картофи, но средни и големи картофи и сладки картофи ще работят добре.

Стъпка 6: Дизайн и концепция: Решаване на проблема с подготовката

Последният проблем за решаване е подготовката на картофа. Искахме да направим този процес възможно най -прост и ясен. Първоначалното ни решение използваше специализирано устройство за изкопни работи, но по -късно разбрахме, че това работи само за картофи, но не и за сладки картофи - те са много твърди вътре и пластмасовите багери са или твърде дебели, за да ги режат, или да се счупят, ако са твърде тънки.

Защо изобщо бихте използвали сладък картоф? Е, сладките картофи обикновено са значително по -големи, така че ако имате проблеми с намирането на картоф, достатъчно голям за картофената душа, трябва да разгледате сладки картофи. И така, вторият ни подход беше да разработим ефективен метод за издълбаване на всеки картоф, независимо дали е сладък картоф или обикновен картоф. Подробностите са документирани в една от последните стъпки.

Стъпка 7: Сглобяване на веригата

Свържете Arduino Nano точно както е на електрическата схема.

Стъпка 8: Програмиране на Arduino

Клонирайте това хранилище:

След това отворете файла картоф_сул.ино в Arduino IDE. Кодът е много добре документиран, така че просто прочетете коментарите и следвайте инструкциите там.

Стъпка 9: Отпечатване на частите

Отпечатайте включените. STL файлове. Нашият принтер отне повече от 3 часа за производството на всяка част.

Стъпка 10: Подготовка на картофа

Сега, когато всичко останало е готово, е време да приготвите картофа! Следващите стъпки ще опишат ефективната техника за издълбаване, която сме разработили точно за този проект.

Стъпка 11: Издълбаване на картофа - Маркиране на региона

Маркирайте региона, където ще бъде вмъкната картофената душа. Това е регионът, който ще трябва да издълбаете.

Стъпка 12: Издълбаване на картофа - обелване и отстраняване на горната част

Обелете маркирания регион. След това отрежете изпъкналото парче, за да изравните картофа.

Стъпка 13: Издълбаване на картофа - Направете разрези и извлечете парчета

Направете няколко дълбоки разфасовки в картофа. След това поставете ножа и го разклатете, докато можете да извадите парче. Трябва да бъдете внимателни, защото прекаленият натиск върху ножа може да счупи картофа. След първото парче останалите ще бъдат лесни.

Не забравяйте да запазите парчетата! Не изхвърляйте изрязаните парчета. По същия начин, когато вече нямате нужда от картоф, който сте приготвили за картофената душа, можете просто да го обелите, да го нарежете и да готвите.

Стъпка 14: Издълбаване на картофа - усъвършенстване на кривата

Сега залепете метална вилица в картофа и извършете същото движение, за да издълбаете картофа по -дълбоко. Накрая използвайте остра лъжица, за да изгладите стените.

Стъпка 15: Подготовка на картофа - направете дупки за сензори

Като последна стъпка създайте два отвора за PIR сензорите и поставете капака в картофа. Сега картофената душа обитава картофа!

Стъпка 16: Сглобяване на картофената душа

Почти свършихме! Съберете всички компоненти в дъното на картофената душа. Прокарайте проводниците през отворите за очи и прикрепете сензорите към проводниците - и това е всичко. Време е да изненадате приятелите и семейството си!

Ще се радваме да чуем вашите отзиви за нашия проект:)