Interaktivno stablo: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Zanimljiva tradicija u vezi s doktorskim radom i tezom o licenciranju je ta da su obješeni na drvo u glavnoj knjižnici KTH -a prije javne obrane/seminara. Stoga je naša grupa, kao projekt za naš tečaj Dizajn i realizacija fizičkih interakcija, odlučila obilježiti ovaj običaj izradom interaktivne verzije stabla.

Korak 1: Ono što će vam trebati

Materijali:

• 1x digitalna vaga (s 4 mjerne ćelije)
• Krpe za čišćenje od pamuka i celuloze (koristili smo jednu krpu po cvijetu, ukupno 6)
• 2x kuglice od pjene
• Nit
• 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
• Lem
• Vruće ljepilo
• Termoskupljajuće cijevi
• Dvostrana ljepljiva traka
• 20x univerzalni vijci (5x40 mm)
• 20x univerzalni vijci (3,0x12 mm)
• 10x kutevi armature
• 1x Stripboard (ploča za izradu prototipa)

Elektronika:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Pojačalo s mjernim ćelijama
• 1x - ESP8266 mikrokontroler Huzzah Perje
• 1x - RFID čitač Adafruit RC522
• 2x-Multiplekseri (8-bitni registri pomaka s 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 pila
• Testera za suočavanje
• Električni odvijač
• Drveni rašpica
• Alat za rezanje ubodne pile

Korak 2: Povežite kupaonsku vagu digitalne tjelesne težine

Za ovaj prvi korak koristili smo 4 mjerne ćelije s kupaonice s digitalnom vagom za tjelesnu težinu i pojačalo mjernih stanica 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 mjernu ćeliju 1 i mjernu ćeliju 4 crvene boje i čitamo signale crvene mjerne stanice 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 imali su 5 veza između sebe (vidi sliku 1).

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

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

Pin 16 je posebno korišten 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 postaviti diplomski rad.

Za to smo koristili dva multipleksera: 8-bitne registre pomaka s izlaznim registrima s 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 "sinkronom 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 komadići u obliku latica. Slijedom toga, ove su latice povezane sa središnjom strukturom, načinjenom od pjenaste kugle. Svaka je latica učvršćena 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 u kvadratnom obliku (5 vijaka za spajanje 2 daske). Grane su izrađene od drveta izvan kutne letvice. U deblu stabla izrezane su četvrtaste 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 (vidi slike). Ljestvica, LED diode i servo spojeni su na Arduino, putem ploče za izradu prototipa izrađene tijekom koraka 4. Svaka je grana pričvršćena za prtljažnik s lijeve i desne strane pomoću kutova za ojačanje i univerzalnih vijaka 3,0 x 12 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 deblo stabla, a zatim pričvrstiti na drvenu ploču u podnožju.

Za osnovnu drvenu ploču napravite četverokutnu rupu za prolaz žica vage, a zatim učvrstite vagu na drvenoj ploči dvostranom ljepljivom trakom.

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

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

Korak 7: Ukrasite stablo

Kako bismo poboljšali izgled našeg prototipa, dodali smo nekoliko listova na granama koji su laserski izrezani, 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 kako biste mogli raditi s vagom (veza do knjižnice).

Korak 9: Izradite 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.