Çığlık atan Patates: 16 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Tinkercad Projeleri »

Bu talimat size herhangi bir patatesi nasıl canlandıracağınızı, canlı olarak nasıl konuşacağınızı ve çığlık atacağınızı öğretecektir. Yenilmek istemeyen bir sebze ile arkadaşlarınızı ve ailenizi şaşırtmak, patatesin pişmek üzereyken ne hissettiğini anlamak istiyorsanız bu proje tam size göre!

İlhamımız Patates meydan okuması için beyin fırtınası yaparken, tüm düşüncelerimizin patatese ne yapacağımız etrafında döndüğünü fark ettik, ancak patatesin eylemlerimiz hakkında ne düşüneceğini hiç düşünmedik. Başka bir deyişle, insan olarak kendimizi asla patates yerine koymadığımızı ve dolayısıyla bir patates deneyimini asla anlayamadığımızı anladık - şimdiye kadar. Bu patates-insan deneyimi farkının büyük bir sorun olduğunu hemen anladık ve harekete geçmeye karar verdik.

Bu projedeki amacımız, patatesin içine yerleştirildiğinde insan eylemlerine yanıt olarak insan dilinde iletişim kurmasını sağlayacak, böylece onu insanla bağdaştırılabilir hale getirecek ve patatesi kapatacak, Patates Ruhu adı verilen bir elektronik cihaz yapmaktı. insan deneyimi boşluğu.

Patates Ruhuna sahip bir patates, kızılötesi ışığı algılayarak bir insanı görebilir ve insandan onu rahat bırakmasını isteyebilir. Patates, dileği gerçekleşene kadar tekrar tekrar soracaktır. Bir manyak zavallı patatesi kesmeye karar verirse, Patates Ruhu, kesimi endüktif bir sensörle algılayarak ve korkunç bir çığlıkla ifade ederek acıyı hissetmesini sağlayacaktır.

Bu talimatı yazarken, Tasarım ve Konsept bölümüne çok odaklandık - bu, okuyucunun tasarım ve problem çözme sürecimizi takip etmesine ve belirli kararları neden ve nasıl aldığımızı anlamasına izin verecektir.

Bu projenin kodu Açık Kaynaktır - katkıda bulunabilirsiniz!

Hakkımızda: Bu proje iki kişi, arkadaşım haraldar ve ben, guusto tarafından yapıldı. Kendi içinde çok büyük bir zorluk olan tüm proje boyunca fiziksel olarak ayrıldık. En büyük övgü kesinlikle haraldar'a gidiyor - devre tasarımından, devre kablolamasından, programlamadan, 3D parçaların son tasarımından ve baskısından, montajından ve tüm parçaların tedarikinden (hoparlörlerini ve eski bir radyoyu sökmek dahil) sorumluydu - biz arızaları vardı ve bileşenleri çevrimiçi olarak yeniden sıralamak için zamanı yoktu). Benim katkım, patatesleri ve Eğitilebilirliği hazırlamanın hızlı bir yolunu bulmak için ilk fikir ve konseptti. Ana tasarım konseptlerini geliştirdik ve önemli tasarım seçimlerini birlikte yaptık.

Gereçler

Aletler

• Havya
• lehim teli
• 3 boyutlu yazıcı
• multimetre

Malzemeler

• Orta ila büyük boy patates veya tatlı patates
• Lehimli pimlerle Arduino Nano Rev. 3
• LJ18 A3-8-Z Endüktif sensör
• (2x) AM312 Mikro PIR Hareket Algılama Sensörü
• Küçük hoparlör (Bizimkileri ucuz hoparlörlerden topladık)
• 9V pil
• Atlama kabloları

Adım 1: Tasarım ve Konsept

Bu projenin arkasındaki fikir çok basit: Biri onu kesmeye çalıştığında tepki veren ve çığlık atan bir patates hayal edin. Bu tam görüntü bizim başlangıç noktamızdı (Resim 1.1). Buradan, bu işlevin nasıl uygulanabileceğini düşünmeye başladık. Patatesin içinde insan varlığını, metal nesneleri algılayacak ve aynı zamanda ses çıkaracak bir elektronik cihaza ihtiyacımız vardı. (Resim 1.2).

Daha fazla değerlendirme üzerine, bu cihazın yerine getirmesi gereken aşağıdaki hedefleri geliştirdik:

1. Cihaz, belirli eylemlere yanıt olarak konuşarak ve çığlık atarak bir patatesi insan gibi göstermelidir.
2. Cihaz, çoğu patatese sığacak kadar küçük olmalıdır.
3. Cihaz kendi kendini kuşatmalı ve az hazırlıkla herhangi bir patatese hızlı bir şekilde yerleştirilmelidir.

Doğal olarak, bu hedefler, çözmemiz gereken sorularla veya daha doğrusu problemlerle geldi, yani:

1. Arzuladığımız işlevselliğe ulaşmanın en basit ve en uygun maliyetli yolu nedir?
2. Cihazın boyutunu nasıl en aza indirebiliriz?
3. Patates hazırlığını olabildiğince hızlı ve kolay hale nasıl getirebiliriz?

Sonraki adımlarda bu soruları ele alacağız.

Adım 2: Tasarım ve Konsept: İşlevsellik Problemi - Akış Şeması

İşlevsellik sorununu çözmek için öncelikle cihazın tam olarak ne yapması gerektiğini belirlemeliyiz. Akış şeması, Patates Ruhunun mantığını görselleştirir.

Adım 3: Tasarım ve Konsept: İşlevsellik Problemi - Girdi ve Çıktı

Bu sorunu çözmek için hangi sensörlere ihtiyacımız olduğunu, sensör verilerinin nasıl işleneceğini ve nasıl konuşma ve çığlık üreteceğimizi belirlememiz gerekiyordu. Aşağıdaki mimariyi kullanmaya karar verdik:

Girişimiz için elimizde:

İnsan varlığının tespiti: PIR sensörleri. Vücut ısısı gibi kızılötesi ışığı ölçebilirler ve bu nedenle insan tespiti için mükemmel olur. Kullanımı basit ve yaygın olarak bulunurlar. Bonus olarak, iki mikro PIR sensörü, patatesin üzerindeki gözler gibi görünür ve patatesin daha canlı görünmesini sağlar

Kesilme tespiti: Endüktif sensörler. Bu sensörler bir manyetik alan oluşturur ve elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanarak kısa bir aralıktaki metal nesneleri algılayabilir. Patatesin içindeki böyle bir sensör, patatesi kesen bir metal bıçağı algılayacaktır

Çıktımız için elimizde:

İnsan konuşma sesi üretme: Hoparlör. Basit bir buzzer yeterli olmaz çünkü sadece frekansı değiştirebilir ve bu nedenle insan sesini yeniden üretemez

Bunu ve akış şemasını göz önünde bulundurarak, aşağıdaki gibidir:

Verilerin işlenmesi: Arduino. Adım 2'deki akış şemasında belirtildiği gibi, devremizin mantığı çok basittir ve ayrıca girişlerimizde herhangi bir gelişmiş hesaplamaya ihtiyacımız yoktur. Bu, RaspBerry Pi'nin işlem gücüne ihtiyacımız olmayacağı anlamına gelir - Arduino gibi normal bir mikro denetleyici en uygunudur

Böylece, istenen işlevselliği oluşturmak için iki PIR sensörü, bir endüktif sensör, bir hoparlör ve bir Arduino ile anlaşabileceğimizi gördük.

Adım 4: Tasarım ve Konsept: İşlevsellik Problemi - Konuşma Oluşturma ve Saklama

Net olmayan bir şey var: İnsan konuşmasını ve çığlıklarını nasıl yaratacağız? Onları nasıl oynayacağımızı biliyoruz, ama onları nasıl saklayacağız? İki seçenek var:

1. Cümleleri ve sesleri kaydedin ve bunları bir SD kartta bazı ses formatlarında saklayın.
2. Bir Metin-konuşma programı kullanın ve cümleleri bir metin biçiminde saklayın, ardından anında konuşma oluşturun.

İlk seçenek, kullanılabilecek sesler açısından çok fazla özgürlük sunarken, ek bir SD kart modülü ile arayüz oluşturmayı gerektirir. Bu, çok fazla bellek kaplar ve diğer üç aktif sensör olduğunda sorunlara yol açabilir.

Ayrıca, ek bir modül, minimal bir tasarımın hemen hemen tam tersidir. Bu nedenle ikinci seçeneği seçtik: Bir dizi İngilizce kelime için ses kodeklerine sahip açık kaynak metin-konuşma kitaplığı Talkie'yi kullandık. Bu kelimeler bir ses dosyasından çok daha az yer kaplar, bu nedenle birden fazla cümleyi herhangi bir SD kart olmadan Arduino'muzda kolayca saklayabiliriz.

Yine de dezavantajlar var: Konuşulan kelimeler kulağa çok garip geliyor (İçerdiği video bunu gösteriyor) ve nispeten az kelime var - bu nedenle, ihtiyacınız olan bir kelime yoksa, ifadeler konusunda yaratıcı olmanız gerekebilir.

Talkie kütüphanesi birkaç yüz kelimeyi ve alfabenin tüm harflerini içerirken, çığlık veya cırtlak içermez. Böyle bir çığlık atmak için, sadece mevcut kelimelere baktık ve gerçekten korkunç sesler çıkarmak için kodeklerini değiştirdik.

Burada dikkat edilmesi gereken son önemli nokta, Talkie'nin yalnızca ATMega168 veya ATMega328 işlemci tabanlı Arduinos ile çalıştığıdır.

Adım 5: Tasarım ve Konsept: Boyut Problemini Çözme

Özetlemek gerekirse, patatesin içine uyan bir cihaz yaratmak istiyoruz. Bir patates ıslaktır, bu nedenle elektronik bileşenleri sudan korumak için cihazımızı kapsüllememiz gerekir. Ayrıca, bileşenlerimizi yerinde tutması gereken ve mümkün olan en küçük boyutta olması gereken gövde.

Artık hangi parçalara ihtiyacımız olduğunu bildiğimize göre, bunları düzenlemenin kompakt bir yolunu düşünebiliriz. En etkili ve açık adım, doğru Arduino'yu seçmektir. ATMega328 işlemciye sahip olduğu için Talkie kütüphanesi gereksinimlerini karşılayan küçük, ancak çalışması kolay ve güçlü bir Arduino - Nano seçtik. Bu bize Arduino UNO'ya kıyasla çok fazla yer kazandıracak!

Bir sonraki adım, tüm bileşenleri mümkün olduğunca sıkı bir şekilde paketlenmiş olarak cihazın bir modelini oluşturmaktır. Bu adımı TinkerCAD'de yaptık, çünkü bu, mevcut elektronik bileşen modellerini doğru boyutlarında kullanmamıza ve hazır olduğunda kabuğu hemen dışa aktarmamıza ve yazdırmamıza izin verdi.

İçi oyulmuş bir patatesin içine konacak bir kabuk tasarladık. Kabuk, bir patatesin içindeki alanı en üst düzeye çıkaracak şekilde tasarlanmıştır: Kavisli bir tepeye sahip aşağıdan yukarıya tekne benzeri bir yapı, içi boş bir patatese en uygun şekilde otururken, dikdörtgen alt parça, tüm elektronik bileşenler için yeterli alan ve montaj seçenekleri sağlar. Tekneye benzer kapaktaki ek delikler, "göz" veya sensör yuvaları olarak işlev görmek için kullanıldı.

Endüktif sensör, alanı gerekli yüksekliği azaltmak için çapraz olarak yerleştirildi. Algılama aralığı çok kısa olmasına rağmen, yerleşimi düzgün çalışmasını sağlar: patatesteki kazı yuvarlak olduğundan, patates duvar kalınlığı minimumdur, bu nedenle endüktif sensörün metali dışarıya daha yakın algılamasını sağlar.

Dikdörtgen alt parçayı aşağıya yerleştirdikten sonra, içi tekneye benzer kapaklı içi boş patates üste yerleştirilir - ve artık her şey sağlamdır, mükemmel bir şekilde oturur ve görünmez!

Kapsüllü cihazımızın son boyutu 8.5cm x 6cm x 5.5 cm (uzunluk x genişlik x yükseklik) civarındadır. Bu küçük patateslere sığmaz, ancak orta ve büyük patatesler ve tatlı patatesler iyi çalışır.

Adım 6: Tasarım ve Konsept: Hazırlık Probleminin Çözülmesi

Çözülmesi gereken son sorun patatesin hazırlanmasıdır. Bu süreci olabildiğince basit ve anlaşılır hale getirmek istedik. İlk çözümümüzde özel bir kazı cihazı kullanıldı, ancak daha sonra bunun yalnızca patatesler için işe yaradığını, tatlı patatesler için çalışmadığını fark ettik - bunların içleri çok serttir ve plastik ekskavatörler ya onları kesmek için çok kalındır ya da çok incelerse kırılırlar.

Neden tatlı patates kullanasın ki? Tatlı patatesler önemli ölçüde daha büyük olma eğilimindedir, bu nedenle Patates Ruhu için yeterince büyük bir patates bulmakta sorun yaşıyorsanız, tatlı patateslere bir göz atmalısınız. Dolayısıyla, ikinci yaklaşımımız, ister tatlı ister normal patates olsun, herhangi bir patatesin içini oymak için etkili bir yöntem geliştirmekti. Ayrıntılar, son adımlardan birinde belgelenmiştir.

Adım 7: Devrenin Montajı

Arduino Nano'yu tam olarak devre şemasındaki gibi bağlayın.

Adım 8: Arduino'yu Programlama

Bu depoyu klonlayın:

Ardından, patates_soul.ino dosyasını Arduino IDE'de açın. Kod çok iyi belgelenmiştir, bu yüzden yorumları okuyun ve oradaki talimatları izleyin.

9. Adım: Parçaları Yazdırma

Dahil edilen. STL dosyalarını yazdırın. Yazıcımızın her bir parçayı üretmesi 3 saatten fazla sürdü.

Adım 10: Patatesin Hazırlanması

Artık her şey hazır olduğuna göre, patatesi hazırlama zamanı! Sonraki adımlar, sadece bu proje için geliştirdiğimiz verimli oyma tekniğini tanımlayacaktır.

Adım 11: Patatesi Oymak - Bölgeyi İşaretlemek

Patates Ruhunun yerleştirileceği bölgeyi işaretleyin. Bu, içini boşaltmanız gereken bölgedir.

Adım 12: Patatesin İçini Oyma - Kabuğu Açma ve Üst Kısmı Çıkarma

İşaretli bölgeyi ciltleyin. Ardından, patatesi düzleştirmek için dışbükey parçayı kesin.

Adım 13: Patatesi Oyma - Kesikler Yapın ve Parçaları Çıkarın

Patateste birden fazla derin kesim yapın. Ardından bıçağı sokun ve bir parça çıkana kadar sallayın. Dikkatli olmalısınız çünkü bıçağa fazla baskı uygulamak patatesin kırılmasına neden olabilir. İlk parçadan sonra kalanlar kolay olacak.

Parçaları kaydetmeyi unutmayın! Kestiğiniz parçaları atmayın. Benzer şekilde, Patates Ruhu için hazırladığınız bir patatese artık ihtiyacınız olmadığında, kabuğunu soyup kesip pişirebilirsiniz.

Adım 14: Patatesi Oymak - Eğriyi Mükemmelleştirmek

Şimdi patatesin içine metal bir çatal sokun ve aynı sallanma hareketini yaparak patatesi daha derinden oyuklaştırın. Son olarak, duvarları düzeltmek için keskin bir kaşık kullanın.

Adım 15: Patatesin Hazırlanması - Sensörler için Delikler Açın

Son adım olarak, PIR sensörleri için iki delik açın ve kapağı patatesin içine yerleştirin. Şimdi patates Ruhu patateste yaşıyor!

Adım 16: Patates Ruhunu Birleştirme

Neredeyse bitirdik! Patates Ruhunun altındaki tüm bileşenleri birleştirin. Kabloları göz deliklerinden geçirin ve sensörleri kablolara takın - işte bu kadar. Arkadaşlarınıza ve ailenize sürpriz yapma zamanı!

Projemiz hakkındaki görüşlerinizi duymak isteriz:)