Интерактивно дърво: 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Интересна традиция по отношение на докторската и лицензионната теза е, че те са окачени на дърво в основната библиотека на KTH преди публичната защита/семинар. Следователно, като проект за нашия курс за проектиране и реализация на физическото взаимодействие, нашата група реши да отбележи този обичай, като създаде интерактивна версия на дървото.

Стъпка 1: Какво ще ви трябва

Материали:

• 1x цифрова везна (с 4 натоварващи клетки)
• Почистващи кърпи от памук и целулоза (използвахме по една кърпа на цвете, общо 6)
• 2x топки от пяна
• Конец
• 4x дървени дъски (нашите бяха 22x170x1600 mm всяка)
• 6x външни ъглови корнизи (2 от 27x27x750 mm, 2 от 27x27x600 mm и 2 от 27x27x1350 mm)
• 1x Дървена дъска (не по-дебела от 6-7 мм)
• 2x Дървени дъски (2-3 см дебели, 45x45 см)
• Проводници
• Припой
• Горещо лепило
• Термосвиваеми тръби
• Двустранна лепяща лента
• 20x универсални винтове (5x40 mm)
• 20x универсални винтове (3.0x12 mm)
• 10x ъгли на подсилване
• 1x табла (прототипна дъска)

Електроника:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Усилвател на клетъчна клетка
• 1x - ESP8266 Huzzah Feather микроконтролер
• 1x - RFID четец Adafruit RC522
• 2x-Мултиплексори (8-битови регистъри на смяна с 3 състояния на изходни регистри)
• 16x - Червени светодиоди
• 16x - Резистори
• 6x - Servos - Hitec HS -422 (стандартен размер)

Инструменти:

• Поялник
• Пистолет за горещо лепило
• Ръчен трион
• Трион за справяне
• Захранваща отвертка
• Wood Rasp
• Инструмент за рязане на дърворезба

Стъпка 2: Свържете цифровата везна за баня в банята

За тази първа стъпка използвахме 4 натоварващи клетки от цифрова скала за баня с телесно тегло и усилвател за товарни клетки HX711. Щифтовете са етикетирани с цветове: ЧЕРВЕН, BLK, WHT, GRN и YLW, които съответстват на цветовото кодиране на всяка натоварваща клетка. Те са закачени във формация от пшеничен камък (вижте снимките). Прилагаме възбуждане върху червените клетки Load Cell 1 и Load Cell 4 и четем сигналите от Load Cell 2 и Load Cell 3 червени (вижте връзката).

Стъпка 3: Настройте RFID четеца

За да сглобим скенера използвахме два хардуера; микроконтролерът ESP8266 Huzzah Feather и RFID четецът Adafruit RC522.

ESP8266 и RC522 имаха 5 връзки помежду си (вижте снимка 1).

Целта на скенера е да сканира KTH картите, 13,6 MHz, и да изпрати уникалния идентификационен номер на картата, или в идеалния случай идентификационния номер на ученика, в база данни на Google Firebase. Всичко това беше направено с помощта на предварително изградени пакети Arduino, MFRC522 за RC522, ESP8266 за wifi и Arduino Firebase за комуникация с firebase. След като информацията е изпратена в базата данни, уеб страница, съдържаща дърво, е актуализирана с помощта на D3.js анимация, за да симулира цъфтеж на виртуално дърво.

Последната част от настройката беше да изпратите информацията, че картата е сканирана до микроконтролера Arduino Uno. ESP8266 и Arduino Uno имаха 1 връзка помежду си (вижте снимка 1).

Pin 16 е използван специално, защото има стойност по подразбиране LOW, докато другите пинове имат стойности по подразбиране HIGH. Когато картата се сканира, изпратихме един висок импулс към Arduino Uno, който след това изпълни останалата част от кода.

Стъпка 4: Настройка на LED пътеката

За да имаме по -смислено взаимодействие, както и видима обратна връзка за определени действия на потребителя, решихме да организираме път от светодиоди, които светят към посочения клон. Следователно потребителят се води до мястото, където той/тя трябва да окачи тезата.

За това използвахме два мултиплексора: 8-битови регистъри за смяна с изходни регистри с 3 състояния и 16 червени светодиода. Мултиплексорът осигурява контрол над 8 изхода наведнъж, като заема само 3 пина на нашия микроконтролер. Връзките са осъществени чрез „синхронна серийна комуникация“(вижте връзката).

Стъпка 5: Композирайте цветята

За тази стъпка използвахме лек и огъваем материал - почистващи кърпи. От този материал са изрязани парчета във формата на венчелистчета. Следователно тези венчелистчета са свързани с централна конструкция, направена от пяна топка. Всяко венчелистче е обезопасено с конец, така че при издърпване венчелистчето се огъва.

Стъпка 6: Изградете дървото

Основният ни материал е дърво. Дървото се състои от четири отделни дървени дъски, завинтени заедно в квадратна форма (5 винта за свързване на 2 дъски). Клоните са направени от дърво извън ъгловото формоване. В ствола на дървото са изрязани квадратни дупки, за да се вмъкнат клоните. Всеки клон има или един светодиод в края (долния и горния клон), или два светодиода (средния клон). Всеки светодиод е закрепен с лепило.

След като светодиодите са поставени правилно, прикрепихме по едно цвете към всеки клон. Всяко цвете има серво, което контролира цъфтежа (вижте снимките). Везната, светодиодите и сервото са свързани към Arduino, чрез прототипиращата платка, направена по време на Стъпка 4. Всеки клон е закрепен към багажника от лявата и дясната страна с помощта на армировъчните ъгли и универсалните винтове 3.0x12 mm.

Една от по -дебелите дървени плоскости ще се използва като основа за дървото, а другата ще бъде изрязана под формата на правоъгълни триъгълници, които първо ще бъдат завинтени към ствола на дървото и след това закрепени към дървената дъска в основата.

За основната дървена плоскост направете квадратна дупка за проводниците на скалата, през която да преминете и след това закрепете скалата към дървената плоскост с двустранната лепяща лента.

Arduino Uno беше позициониран в основата на багажника, както и на прототипната платка с всички съответни връзки.

Преди да затворите дървото, направете квадратна дупка в последната дървена дъска в основата му, за да свържете компютъра към Arduino и микроконтролера ESP8266 Huzzah Feather.

Стъпка 7: Украсете дървото

За да подобрим външния вид на нашия прототип, добавихме няколко листа по клоните, които са били отрязани с лазер, както и бухал (за да символизира знанието).

Стъпка 8: Кодът

Тук имате различни кодове, които можете да използвате, за да тествате как работи всеки компонент (calibration_test.ino за скалата, scanner.ino за RFID четеца и servo_test.ino за сервомоторите) и след това всичко изцяло (light_test.ino като първоначален тест и main.ino като крайна версия).

Също така ще трябва да инсталирате библиотеката HX711, за да можете да работите с везната (връзка към библиотеката).

Стъпка 9: Създайте уеб приложението

Като допълнително взаимодействие добавихме дигитална обратна връзка чрез уеб приложение. Приложението получава сканирания идентификатор и в резултат на обесената теза цъфти и цветето на виртуалното дърво.

Стъпка 10: Насладете се на опита

В крайна сметка бяхме щастливи, че успяхме да накараме всички компоненти да работят заедно. Процесът беше едновременно вълнуващ и стресиращ, но въпреки всички предизвикателства ние сме доволни от резултата и преживяването беше интересно и най -важното - образователно.