Project Oasis: Glasovni terarij: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Project Oasis je glasovni terarij s kojim možete razgovarati. To je samodostatan zatvoreni ekosustav koji oponaša vanjsko vrijeme, ali unutar kutije. Možete pitati terarij o 'Vrijeme u Seattleu' kao odgovor na koji bi se moglo početi ulijevati u kutiju. Terarij također može stvarati oblake, maglu ili mijenjati osvjetljenje kako bi predstavljao druge vremenske uvjete.

Korak 1: Motivacija

Medij našeg razgovora s prirodom toliko je vizualan i multimodalni, za razliku od onoga što danas radimo s tehnologijom. Vrijeme na telefonima ili računalima ne izaziva ista osjetila kao doslovno gledanje ili osjećanje vremena. Razmišljao sam o tome tijekom svog vremena u Google Creative Labu i stvorio Project Oasis.

To je terarij s kojim možete razgovarati pomoću Google asistenta. Možete ga zamoliti da stvori određene uvjete ili vam pokaže vrijeme na određenom mjestu. Ovaj eksperiment proširuje naš razgovor s tehnologijom i prirodnim svijetom. Živimo između prirode i tehnologije i tradicionalno ih gledamo kao dva vrlo različita svijeta. Oaza je ekološki razgovor, ali na prirodan način; ni programirano ni kaotično. Slijede koraci kako stvoriti jedan od vlastitih aktivnih terarija.

Korak 2: Opći mehanizam

Spomenuti terarij stvara kišu, maglu i svjetlosne uvjete. Na vrhu terarija nalaze se LED diode, posuda za kišu i malo kućište s keramičkim rezonatorima u dodiru s vodom. Ovi mali diskovi rezoniraju pri ~ 1-1,7 MHz da rasprše vodu u ono što se čini poput magle.

Na dnu terarija nalaze se dvije peristaltičke pumpe i druga elektronika. Spremnik na dnu terarija drži višak vode. Voda se reciklira/dopunjava i ispumpava do kišnice pomoću jedne od tihih peristaltičkih crpki.

Korak 3: Dizajn kućišta

Veza na CAD

Popis alata/materijala:

1. Listovi od akrila/pleksiglasa debljine 0,25 "(24" x 18 " - Količina: 4)
2. Akrilno ljepilo
3. Set za bušenje s 1/4 "i stupnjevanim donjim nastavcima
4. Mjerna traka + čeljusti
5. Epoksidni ljepilo (~ 15 minuta slatkog vremena)
6. GE Brtvilo za hidroizolaciju
7. Prozirne PVC cijevi 1/4 "OD + bodljikavi priključci

Smjernice za dizajn ovog terarija fleksibilne su, a ne stroga pravila. Odlučio sam izgraditi onu koju bih mogao držati na stolu ili onu koja bi izgledala lijepo na radnoj površini. Osim toga, imao sam opću ideju o prostoru koji će zauzeti moja elektronika, postrojenja i spremnik vode. Odlučio sam da cijelo kućište bude H: 15 "W: 6" L: 10"

CAD dimenzije na gornjoj slici prikazuju opći raspad; uglavnom gornja i donja elektronika zauzimaju svaka 4 "visine. Spremnik zauzima 4" L na dnu ostavljajući 6 "L za elektroniku (više o elektronici kasnije).

Odlučio sam upotrijebiti akril/pleksiglas za ovu verziju terarija jer je lako dostupan, vrlo jednostavan za lasersku obradu, a dijelovi se mogu lijepiti/zavariti zajedno s raznim akrilnim cementima. Staklo ili prozirna plastika dobri su kandidati ovisno o tome koliko daleko želite ići s izgledom, pogotovo ako će terarij imati zavoje. Osim toga, inačice pleksiglasa otporne na ogrebotine također su dostupne u mnogim trgovinama, pa bi to ipak moglo ostati idealnim izborom.

Dizajnirao sam 3D model za svoj terarij u Fusion 360, samo zato što sam to htio pokušati. CAD datoteke za ovaj projekt pridružene su ovom koraku. Poravnao sam sve skice kako bih dobio datoteke Laser Machine i slijedi standardni postupak laserske obrade. Postavite laser (u mom slučaju Epilog), otvorite datoteke u Corel Drawu i pokrenite obradu.

Sada biste trebali imati akrilne dijelove potrebne za montažu kućišta. Pogledajte CAD i idite odozdo prema gore, sastavite dijelove akrilnim cementom zajedno kako biste dobili kutiju, sa skelama na vrhu / dnu. Koristite čeljusti i podmetač za ravnalo (budući da je vaša kutija prozirna) kao vodič za lakši postupak montaže.

Korak 4: Dizajn elektronike

Popis komponenti / elektronike:

1. Napajanje 5V/10A (Količina: 1)
2. Pretvarač pojačanja 3V-35V (Količina: 2)
3. Peristaltička pumpa za doziranje 12V DC (Količina: 1)
4. 2200 mL/min Peristaltička pumpa (Količina: 1)
5. Icstation 20 mm keramički diskovi učestalost = 113KHz, s upravljačkim pločama (Količina: 2)
6. RGB LED traka (Količina: 1)
7. Set žica od 18 AWG i 24 AWG
8. Žičani razboj 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice šešir (ovdje vam treba samo glasovni šešir + mikrofon, a ne sam zvučnik)
10. Arduino Nano s mini USB kabelom
11. ~ 3-24V naponski opterećeni SSR releji
12. Polu-dimenzionirana ploča

Također bi vam trebao cijeli izvor energije za napajanje promjenjivog napona, multimetar, stvrdnjavajuće željezo i pištolj za vruće ljepilo.

Napomena: Ovo je brzi prototip i postoje bolje alternative za neke komponente i veze. Ako znate što radite, slobodno se promijenite s održivim alternativama.

Hakirao sam jedno izlazno 5V/10A napajanje u višenamjensko napajanje tako što sam skinuo utikač i dodao vlastite višežilne kabele za pojedine komponente.

• 5V vod za Icstation upravljačke ploče
• 5V linija za RGB LED diode
• 5V vod za Raspberry Pi 3
• 12V vod (promjenjiv putem pojačanog pretvarača) za doziranje peristaltičke pumpe
• 24V vod (promjenjiv putem pojačanog pretvarača) za peristaltičku pumpu s visokim protokom kiše

Uzeo sam pojedinačne redove i spojio ih u žičani razboj radi urednog izgleda. Također sam dodao kapu u liniji 5V kako bih spriječio talase napajanja jer se to izravno povezuje s Raspberry Pi.

Osnovne veze:

Spojio sam jednu od 5V linija izravno na Raspberry Pi - stražnju stranu ploče na PP1 i PP6 kako ne bismo koristili mini usb kabel zbog ograničenog prostora. Pi ima Google Voice šešir na vrhu. Uzeo sam već postojeći program za serijsko prebacivanje i prenio ga na Arduino Nano. Ovaj Nano je spojen na Pi 3 kratkim mini USB kabelom. Arduino Nano ima priključke na protoboard za uključivanje/isključivanje releja koji zauzvrat uključuje/isključuje pumpe/aparat za maglu.

Protoboard ima tri releja s naponskim vodovima od 5V, 12V i 24V svaki. Svaki relej je također spojen na zasebni pin na Arduinu (D5, D7 i D8). Pogledajte dijagram releja o tome kako spojiti kontakte releja za neke radnje prebacivanja. A1/A2 će biti linije iz Arduina, dok će 13+, 14 biti vaše linije za dovršetak kruga za opterećenje. Koristim releje za dobru izolaciju, ali možete ih zamijeniti i tranzistorima. Ne zaboravite imati zajedničko uzemljenje između opterećenja i Arduina kako bi krug radio.

Keramički rezonatori

Keramički rezonatori/piezoi dolaze s upravljačkom pločom koju možete pojedinačno provjeriti na varijabilnom napajanju. Gornja keramička površina mora biti u dodiru s vodom kako bi stvorila maglu. Nakon što isprobate ploče upravljačkih programa, spojite ih izravno s 5V mrežnim naponom, s relejem između (kao gore). Kad je relej uključen i krug dovršen, vidjet ćete da se voda pretvara u maglu.

LED diode

Neopixel LED diode tvrtke Adafruit upravljaju se izravno s upravljačke linije do Arduina, bez upotrebe releja. Rezao sam ovu dugu traku na više dijelova od po 15 LED dioda. Pogledajte ovu stranicu o tome kako izrezati i spojiti ove LED diode. Nakon što sam stvorio više dijelova LED dioda (kao što se vidi i na slici), zadržao sam silikonski omotač i na krajeve dodao vruće ljepilo kako bih sve vodonepropusno. Zalijepio sam pojedinačne dijelove na dno posude za kišu radi lijepe i ravnomjerne raspodjele osvjetljenja.

Peristaltičke pumpe

Kao što je već spomenuto, u ovom terariju postoje dvije peristaltičke pumpe. Peristaltik za doziranje isporučuje samo male količine vode za generator magle. Spremnik za maglu ima dva keramička rezonatora u dodiru s vodom, ali voda ne završava brzo. Zbog toga ova pumpa ne radi često kako bi napunila spremnik za maglu vodom. (Zapravo, čak sam ga na kraju uklonio iz koda i samo ponekad ručno napunio spremnik za magljenje samo podizanjem gornjeg poklopca terarija)

S druge strane, peristaltik od 24V, 2200mL/min koristi se za kišu i stoga je odabran za ovaj veliki volumen. Iako će sama 24V proizvesti previsok protok za terarij, možete promijeniti napon na pretvaraču za povećanje brzine protoka ove pumpe na optimalnu postavku.

Korak 5: Montaža i testiranje

Skupština

Bušenje

Elektronika (2 peristaltičke pumpe, RPi + glasovni šešir/mikrofon, Nano, Piezo upravljačke ploče, relejna protoboard) ostaju na donjih 6 "L terarija. Išao sam na montažu odozdo prema gore prema 3D modelu. Bušilica dvije rupe (otprilike 1/4 "svaka) na stražnjoj strani donjih odjeljaka elektronike - jedna rupa služi za vodove svih komponenti, a druga za cijevi peristaltičkih crpki.

Izbušite jednu rupu ostavljajući 1/4 od gornjeg poklopca kako biste omogućili ulazak cijevi za kišnicu. Izbušite još jednu malu rupicu da LED ožičenje izađe i uđe u Nano na dnu. Ispitajte svu elektroniku zadnji put prije stavljajući ih u kutiju.

Postavljanje i hidroizolacija

Do sada su svi akrilni dijelovi trebali biti zalijepljeni od koraka projektiranja kućišta. Stavite gore spomenutu elektroniku u donje kućište i stavite poklopac na nju. Ovaj je poklopac važno pažljivo zatvoriti kako bi bio vodootporan. Poklopac nije mjesto za utiskivanje unutar kutije, kako bi se ljepilu omogućio lakši protok i zatvorile praznine. Koristio sam epoksid, prelio ga po stranama poklopca i pustio da teče po skelama napravljenim za držanje poklopca. Ljepilo bi trebalo teći i besprijekorno zatvoriti praznine. Ostavite da odstoji preko noći da očvrsne, a zatim eventualno napravite još jedan sloj hidroizolacije s GE brtvilom.

Skupština kiše i magle

Sastav posude za kišu s spremnikom za maglu (s keramičkim diskovima na dnu) trebao se spojiti u fazi projektiranja kućišta. LED diode bi također trebale biti zaglavljene na dnu posude za kišu iz prethodnog koraka, a žice za keramičke rezonatore izlaze iz odgovarajuće rupe na vrhu/stražnjoj strani kutije. Ovaj sklop uređaja za stvaranje kiše i izmaglice možete ostaviti na skeli pri vrhu kutije. Prije nego zatvorite gornji poklopac, u tu svrhu unesite cijev pumpe kroz prethodno izbušenu rupu iznad posude za kišu. Izrežite male dijelove cijevi i upotrijebite bodljikave konektore za stvaranje više otvora za ravnomjernu raspodjelu vode kada uđe u ladicu. Kiša će imati ujednačen izgled na ovaj način u terariju. Možete upotrijebiti bocu za istiskivanje vode za dodavanje vode u spremnik za maglu prije stavljanja poklopca na testiranje kada sve bude unutar kutije.

Testiranje

Uključio sam napajanje koje RPi uključuje. Prethodno je bilo konfigurirano za povezivanje s mojom lokalnom WiFi mrežom. Mogu upitati mrežu za IP Pi, nakon čega koristim ugrađeno dijeljenje zaslona na Macu za prijavu u Pi. To mi omogućuje testiranje i pokretanje stvari na daljinu i ne moram priključivati HDMI kabel u kutiju. Koristim svoje unaprijed postavljene programe (pogledajte odjeljak Softverski korak za programe koji se izvode na Pi/Arduinu za različite komponente) kako bih testirao sve na svom mjestu prije nego što pređemo na sljedeće korake.

Korak 6: Dizajn terarija (uređenje okoliša)

Ovo je vjerojatno najzabavniji dio cijelog procesa. Možete loviti ili kupovati biljke! Obišao sam lokalne vrtne centre, uključujući i onaj u lokalnom Home Depotu, obližnje prodavaonice biljaka, pa čak i samo prošetao svojim susjedstvom koje ima puno zelenih površina. Budući da je klima vlažna, zatvorena i jako se mijenja unutar terarija, pokušavao sam pronaći otporne biljke tropske klime. Za pripremu gredice za sadnju trebat će vam sljedeći predmeti:

• Crno tlo
• Perlit
• Šljunak
• Aktivni ugljen

Voda se filtrira kroz korito tla do rezervoara kako bi se ponovno reciklirala kao kiša. Prije postavljanja na krevet zemlje upotrijebite finu žičanu mrežu (mreža od stakloplastike, npr.). Stavite aktivni ugljen kao najdonji sloj u terariju. Time se sprječava rast plijesni unutar terarija, a također se kontrolira i svaki loš miris. Pokrijte ovaj sloj šljunkom kako bi voda imala još jedan sloj filtriranja i prljavština ne bi mogla slobodno teći u rezervoar. Pomiješajte crnu zemlju i perlit u omjeru 1: 1 tako da imate stvarno prozračan i isušen medij za uzgoj. Sada ste spremni za sadnju.

Napomena: Da bih sve ove stvari spustio u kutiju bez dodirivanja zidova, napravio sam papir u obliku lijevka i ubacio materijal u kutiju kroz taj otvor, a ne izravno ga ubacio.

Skupio sam male trupce i mahovinu sa stabala u svom susjedstvu i više raznolikih malih tropskih biljaka u lokalnim prodavaonicama biljaka. Našao sam drvo naranče bonsai koje je odgovaralo mojim potrebama za izgledom i nešto što bi preživjelo u aktualnoj klimi u Home Depotu. Koristim malo mahovine i nešto španjolske mahovine (obje se obično nalaze u vrtnim centrima) za neki prirodni zeleni izgled iznad tla u terariju.

Što se tiče sadnje, idem od male do velike veličine. Pincetom stavljam male biljke i samo rukama stavljam mahovinu/trupce, prije nego što dosegnem izgled kojim sam konačno bio zadovoljan. Jednom biste trebali zalijevati terarij i ostaviti ga da odstoji dan ili dva kako bi se biljke aklimatizirale i izrasle korijenje na ovoj novoj gredici.

Korak 7: Softver

Ove upute najvećim dijelom dolaze sa githuba sa svim kodom. Ostavit ću ih ovdje radi dovršetka. Dok ja koristim Google pomoćnika kako se vidi na videu, terarij također ima Google Voice šešir s mikrofonom u samom terariju, koji sluša naredbe. Možete odabrati samo korištenje AIR glasovnog šešira prema uputama ovdje.

Prije nego počnete

DialogFlow / Radnje na Googleu

Slijedite ovdje navedene korake za stvaranje agenta Dialogflow. Koristimo namjeru dobrodošlice koja omogućuje korisniku da počne razgovarati s terarijem. Korisnici imaju dodatne namjere da se raspituju o vremenu na određenoj lokaciji, u vrijeme (npr.: 'pokaži mi vrijeme u Sijetlu') ili pozovu izričitu radnju (npr.: 'neka pada kiša')

Morat ćete implementirati svoje funkcije u oblaku koje su preslikane u radnje korisnika.

-> Slijedite upute ovdje kako biste omogućili funkcije oblaka za firebase. -> Koraci za implementaciju funkcija iz CLI -a nalaze se u odjeljku Implementacija vaših funkcija s Firebase CLI -om na istoj vezi kao gore

Cloud PubSubPostavite Cloud PubSub projekt kao na ovoj poveznici

Slijedite korake za stvaranje teme. U našem smo projektu stvorili temu pod nazivom 'Vrijeme', kojoj smo dodali naše pretplate. U ovom projektu koristimo samo pull pretplate. Pretplata na terarij bila je imenovana kao detalj o vremenu

Zabilježite ID projekta za ovaj projekt jer će vam kasnije biti korisno za pokretanje klijenta slušatelja.

Openweather APIGNabavite svoj API ključ s openweathermap.org. Dodajte ovaj ključ u funkcije u oblaku kako bi te funkcije mogle pingati vremenske poslužitelje kada korisnik zatraži određene podatke. Instalirajte NodeJS

Instalirajte NodeJS na svoj RPi

Kako pokrenuti ove module

Implementacija funkcije Dialogflow Cloud

Dođite do direktorija svojih funkcija i pokrenite sljedeće redoslijedom

$ npm instalacija

$ firebase prijava

$ firebase init

I na kraju pokrenite sljedeće za implementaciju svojih funkcija:

$ firebase implementacija

Veza postavljenih funkcija postaje URL web -dojavnika za Dialogflow. Cloud PubSub

Idite u direktorij datoteke subscription.js & package.json i pokrenite npm install da biste instalirali ovisnosti. Kad budete spremni, pokrenite čvor subscritpions.js listen-messages weather-detail gdje je weather-detail pretplata koju ste stvorili iz prethodnog koraka. Probna implementacija Google Assistant / AIY Voice Kit

Za interakciju s terarijem možete koristiti Google Home ili AIY Voice Kit. Gornje postavljanje aplikacije ostaje isto za oboje.

Slijedite ovdje navedene upute za testiranje i implementaciju svoje aplikacije na Google asistentu. Zatim možete upotrijebiti Google asistenta koji je povezan s vašim računom tako da s njim razgovarate da biste pokrenuli terarij i pitali ga o vremenu.

Korak 8: Pokrenite terarij

Praćenje cijelog ovog postavljanja čini se mukotrpnim, ali zapravo je zabavno i privlačno tijekom rada s biljkama. Ako ste učinili dobro, konačno biste mogli reći nešto poput

'Hej Google, kakvo je vrijeme u Seattleu?', 'Hey Google, neka pada kiša' itd. I pogledajte čarobni izlaz u svom terariju.

Uživajte u svom novom terariju i pokažite ga svojim prijateljima!

Korak 9: Suradnici / NAPOMENA

• Proizvođač Harpreet Sareen i prijatelji u Googleovom kreativnom laboratoriju.
• Ovaj projekt slijedi Googleove smjernice zajednice otvorenog koda. Ovdje potražite licencu i druge smjernice.
• Napomena: Ovo nije službeno podržani Googleov proizvod.