Etkileşimli Ağaç: 10 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Doktora tezi ve lisans tezi ile ilgili ilginç bir gelenek, savunma/seminer öncesi KTH ana kütüphanesinde bir ağaca asılmalarıdır. Bu nedenle, Fiziksel Etkileşim Tasarımı ve Gerçekleştirme kursumuzun bir projesi olarak grubumuz, ağacın etkileşimli bir versiyonunu oluşturarak bu geleneği anmaya karar verdi.

Adım 1: Neye İhtiyacınız Olacak?

Malzemeler:

• 1x Dijital Tartı (4 yük hücreli)
• Pamuklu ve selülozdan yapılmış temizlik bezleri (çiçek başına bir bez, toplam 6 adet kullandık)
• 2x Köpük Toplar
• Konu
• 4x Ahşap Kalaslar (bizimkilerin her biri 22x170x1600 mm idi)
• 6x Dış Köşe Profili (2 adet 27x27x750 mm, 2 adet 27x27x600 mm ve 2 adet 27x27x1350 mm)
• 1x Ahşap Levha (6-7 mm'den kalın değil)
• 2x Ahşap Levha (2-3 cm kalınlığında, 45x45 cm)
• teller
• Lehim
• Sıcak tutkal
• Isıyla daralan makaronlar
• Çift Taraflı Yapışkan Bant
• 20x Üniversal vida (5x40 mm)
• 20x Üniversal vidalar (3.0x12 mm)
• 10x Takviye açıları
• 1x Stripboard (prototip tahtası)

Elektronik:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Yük hücresi yükselticisi
• 1x - ESP8266 Huzzah Feather mikrodenetleyici
• 1x - Adafruit RC522 RFID okuyucu
• 2x - Çoklayıcılar (3 durumlu çıkış yazmaçları ile 8 bit kaydırma yazmaçları)
• 16x - Kırmızı LED'ler
• 16x - Dirençler
• 6x - Servolar - Hitec HS-422 (standart ölçü)

Aletler:

• Havya
• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• El testeresi
• Zıvana testeresi
• Güç Tornavida
• Ahşap Törpü
• Dekupaj Ahşap Kesme Aleti

Adım 2: Dijital Vücut Ağırlığı Banyo Tartısını Bağlayın

Bu ilk adım için, dijital vücut ağırlığına sahip bir banyo tartısı ve HX711 Yük Hücresi Amplifikatöründen 4 yük hücresi kullandık. Pimler renklerle etiketlenmiştir: KIRMIZI, BLK, WHT, GRN ve YLW, her bir yük hücresinin renk kodlamasına karşılık gelir. Bir buğdaytaşı köprü oluşumuna bağlandılar (resimlere bakın). Load Cell 1 ve Load Cell 4 kırmızılarına uyarma uyguluyoruz ve Load Cell 2 ve Load Cell 3 kırmızılarından gelen sinyalleri okuyoruz (bağlantıya bakınız).

3. Adım: RFID Okuyucuyu Kurun

Tarayıcıyı monte etmek için iki parça donanım kullandık; ESP8266 Huzzah Feather mikro denetleyici ve Adafruit RC522 RFID okuyucu.

ESP8266 ve RC522, aralarında 5 bağlantıya sahipti (bkz. resim 1).

Tarayıcının amacı 13.6MHz KTH kartlarını taramak ve kartın benzersiz kimliğini veya ideal durumda öğrencinin kimliğini bir Google Firebase veritabanına göndermekti. Bunların hepsi önceden oluşturulmuş Arduino paketleri, RC522 için MFRC522, wifi için ESP8266 ve firebase iletişimi için Arduino Firebase kullanılarak yapıldı. Bilgiler veritabanına gönderildikten sonra, sanal bir ağaçta açan bir çiçeği simüle etmek için D3.js animasyonu kullanılarak bir ağaç içeren bir web sayfası güncellendi.

Kurulumun son kısmı, bir kartın tarandığı bilgisini Arduino Uno mikrodenetleyicisine göndermekti. ESP8266 ve Arduino Uno, aralarında 1 bağlantıya sahipti (bkz. resim 1).

Pin 16, varsayılan değeri DÜŞÜK olduğu için özel olarak kullanıldı, diğer pinlerin ise varsayılan değerleri YÜKSEK idi. Bir kart tarandığında, Arduino Uno'ya kodun geri kalanını yürüten tek bir YÜKSEK darbe gönderdik.

Adım 4: LED Yolu Kurulumu

Daha anlamlı bir etkileşimin yanı sıra belirli kullanıcı eylemlerinin görünür bir geri bildirimine sahip olmak için, belirlenen şubeye doğru yanan bir LED yolu düzenlemeye karar verdik. Bu nedenle kullanıcı, özellikle tezi nereye asması gerektiği konusunda yönlendirilir.

Bunun için iki çoklayıcı kullandık: 3 durumlu çıkış yazmaçları ve 16 kırmızı ledli 8 bit kaydırmalı yazmaçlar. Çoklayıcı, mikrodenetleyicimiz üzerinde sadece 3 pin alırken aynı anda 8 çıkış üzerinde kontrol sağlar. Bağlantılar “senkron seri iletişim” ile yapılmıştır (bağlantıya bakınız).

Adım 5: Çiçekleri Oluşturun

Bu aşamada hafif ve bükülebilir bir malzeme olan temizlik bezleri kullandık. Petal şekilli parçalar bu malzemeden kesilmiştir. Sonuç olarak, bu petaller bir köpük bilyeden yapılmış merkezi bir yapıya bağlanır. Her taç yaprağı bir iplikle sabitlenir, böylece taç yaprağı büküldüğünde bükülür.

Adım 6: Ağacı İnşa Edin

Ana malzememiz ahşaptır. Ağaç, kare şeklinde birbirine vidalanmış dört ayrı ahşap plakadan oluşur (2 plakayı birleştirmek için 5 vida). Dallar ahşap dış köşe pervazından yapılmıştır. Dalları yerleştirmek için ağaç gövdesinde kare delikler açılmıştır. Her dalın uçta (alt ve üst dal) bir LED'i veya iki LED'i (orta dal) vardır. Her LED yapıştırıcı ile sabitlenmiştir.

LED'ler uygun şekilde yerlerine yerleştirildikten sonra her bir dala birer çiçek bağladık. Her çiçeğin çiçeklenmeyi kontrol eden bir servosu vardır (resimlere bakın). Baskül, LED'ler ve servo, 4. Adımda yapılan prototipleme kartı ile Arduino'ya bağlanır. Her bir kol, takviye açıları ve 3.0x12 mm üniversal vidalar kullanılarak gövdeye sol ve sağ taraftan sabitlenir.

Daha kalın ahşap levhalardan biri ağaç için taban olarak kullanılacak, diğeri ise dik üçgen şeklinde kesilecek ve önce ağacın gövdesine vidalanacak ve daha sonra tabandaki ahşap levhaya sabitlenecektir.

Taban ahşap levhası için terazinin tellerinin geçmesi için kare bir delik açın ve ardından teraziyi çift taraflı yapışkan bantla ahşap tahtaya sabitleyin.

Arduino Uno, tüm ilgili bağlantılarla birlikte prototipleme panosunun yanı sıra gövdenin tabanına yerleştirildi.

Ağacı kapatmadan önce, bilgisayarı Arduino ve ESP8266 Huzzah Feather mikrodenetleyicisine bağlamak için tabanındaki son ahşap kalasta kare bir delik açın.

Adım 7: Ağacı Süsleyin

Prototipimizin görünümünü iyileştirmek için lazerle kesilmiş dallara bazı yapraklar ve (bilgiyi sembolize etmek için) bir baykuş ekledik.

Adım 8: Kod

Burada, her bir bileşenin nasıl çalıştığını test etmek için kullanabileceğiniz farklı kodlara sahipsiniz (ölçek için calibration_test.ino, RFID Okuyucu için tarayıcı.ino ve servolar için servo_test.ino) ve sonra her şeyin tamamı (bir test olarak light_test.ino) ilk test ve son sürüm olarak main.ino).

Tartı ile çalışabilmek için HX711 kitaplığını da kurmanız gerekecektir (kütüphaneye bağlantı).

9. Adım: Web Uygulamasını Oluşturun

Ek bir etkileşim olarak, bir web uygulaması aracılığıyla dijital bir geri bildirim ekledik. Uygulama taranan kimliği alır ve sonuç olarak asılan tez için sanal ağaçtaki çiçek de açar.

Adım 10: Deneyimin Keyfini Çıkarın

Sonunda, tüm bileşenlerin birlikte çalışmasını sağlamayı başardığımız için mutluyuz. Süreç hem heyecan verici hem de stresli oldu, ancak tüm zorluklara rağmen sonuçtan memnun kaldık ve deneyim ilginç ve en önemlisi eğiticiydi.