Project Oasis: Voice Teraryum: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Project Oasis, konuşabileceğiniz bir Sesli Teraryumdur. Dış havayı taklit eden ancak bir kutunun içinde kendi kendine yeten kapalı bir ekosistemdir. Teraryuma, kutunun içine dökülmeye başlayabileceği bir yanıt olarak 'Seattle'da Hava Durumu' hakkında soru sorabilirsiniz. Teraryum ayrıca diğer hava koşullarını temsil etmek için bulutlar, sis oluşturabilir veya aydınlatmayı değiştirebilir.

Adım 1: Motivasyon

Bugün teknolojiyle yaptığımızın aksine, doğayla konuşmamızın ortamı çok görsel ve çok modlu. Telefonlardaki veya bilgisayarlardaki hava durumu, kelimenin tam anlamıyla hava durumunu görmek veya hissetmekle aynı duyuları harekete geçirmez. Bunu Google Creative Lab'de geçirdiğim süre boyunca düşündüm ve Project Oasis'i yarattım.

Google Asistan'ı kullanarak onunla konuşabileceğiniz bir teraryum. Belirli koşullar oluşturmasını veya belirli bir yerdeki hava durumunu size göstermesini isteyebilirsiniz. Bu deney, teknoloji ve doğal dünya ile olan konuşmamızı genişletiyor. Doğa ve teknoloji arasında yaşıyoruz ve geleneksel olarak onlara çok farklı iki dünya olarak bakıyoruz. Oasis ekolojik bir sohbet ama doğal bir şekilde; ne programlanmış ne de kaotik. Aşağıda kendi aktif teraryumlarınızdan birini nasıl oluşturacağınızla ilgili adımlar bulunmaktadır.

Adım 2: Genel Mekanizma

Bahsedilen teraryum yağmur, sis ve ışık koşulları yaratır. Teraryumun tepesinde LED'ler, bir Yağmur Tepsisi ve suyla temas eden seramik rezonatörlü küçük bir mahfaza bulunur. Bu küçük diskler, suyu sis gibi görünen bir şeye atomize etmek için ~ 1-1.7 Mhz'de rezonansa girer.

Teraryumun alt kısmında iki peristaltik pompa ve diğer elektronik parçalar bulunur. Teraryumun altındaki bir rezervuar fazla suyu tutar. Su geri dönüştürülür/filtrelenir ve sessiz peristaltik pompalardan biri kullanılarak yağmur tepsisine pompalanır.

Adım 3: Muhafaza Tasarımı

CAD'e bağlantı

Araç/Malzeme Listesi:

1. Akrilik/Plexiglass levhalar 0.25" kalınlığında (24" x 18" - Adet: 4)
2. Akrilik Tutkal
3. 1/4" ve dereceli alt uçlara sahip Matkap Seti
4. Mezura + Kumpas
5. Epoksi Yapıştırıcı (~15dk sevimli zaman)
6. Su yalıtımı için GE Mastik
7. Şeffaf PVC Boru 1/4" OD + Dikenli Konnektörler

Bu teraryumun tasarım yönergeleri esnektir ve katı ve hızlı kurallar değildir. Masamda tutabileceğim veya tezgahta güzel görünecek bir tane yapmayı seçtim. Ayrıca elektroniğimin, tesislerimin ve su deposunun kaplayacağı alan hakkında genel bir fikrim vardı. Tüm muhafazanın Y:15" G:6" U:10" olmasına karar verdim.

Yukarıdaki şekildeki CAD boyutları genel dağılımı göstermektedir; genel olarak üst ve alt elektronik aksamların her biri 4" yüksekliğe sahiptir. Hazne altta 4" L kaplar ve elektronikler için 6" L kalır (elektronik hakkında daha sonra).

Teraryumun bu versiyonu için Akrilik/Plexiglass kullanmaya karar verdim çünkü kolay temin edilebilir, lazerle işlenmesi çok kolay ve parçalar çeşitli akrilik çimentolarla yapıştırılabilir/kaynaklanabilir. Özellikle teraryumun kıvrımları olacaksa, görünümle ne kadar ileri gitmek istediğinize bağlı olarak cam veya şeffaf plastikler iyi adaylardır. Ek olarak, pleksiglasın çizilmez versiyonları da birçok mağazada mevcuttur, bu nedenle onu ideal bir seçim olarak bırakabilir.

Teraryum için 3D modeli Fusion 360'ta tasarladım, çünkü denemek istedim. Bu proje için CAD dosyaları bu adıma eklenmiştir. Lazer Makinesi dosyalarını almak için tüm çizimleri düzleştirdim ve standart lazer işleme süreci bunu takip ediyor. Lazeri kurun (benim durumumda Epilog), dosyaları Corel Draw'da açın ve işlemeyi çalıştırın.

Pano montajı için gereken akrilik parçalara şimdi sahip olmalısınız. CAD'e bakın ve aşağıdan yukarıya doğru, üstte / altta iskele ile bir kutu elde etmek için akrilik çimento ile parçaları birleştirin. Daha kolay bir montaj işlemi için kılavuz olarak kumpas ve cetvel matı (kutunuz şeffaf olduğu için) kullanın.

Adım 4: Elektronik Tasarım

Bileşen / Elektronik Listesi:

1. 5V/10A Güç Kaynağı (Adet: 1)
2. 3V-35V Boost Dönüştürücü (Adet: 2)
3. 12V DC Dozajlı Peristaltik Pompa (Adet: 1)
4. 2200 mL/dk Peristaltik Pompa (Adet: 1)
5. Icstation 20mm Seramik Diskler frek = 113KHz, sürücü kartları ile (Adet: 2)
6. RGB LED Şerit (Adet: 1)
7. 18 AWG ve 24 AWG tel seti
8. Tel dokuma tezgahı 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (burada sadece ses şapkasına + mikrofona ihtiyacınız var, hoparlörün kendisine değil)
10. Mini USB kablosu ile Arduino Nano
11. ~3-24V Voltaj-Delik Geçişli Yük SSR Röleleri
12. Yarım Boyutlu Protoboard

Ayrıca tüm bu süreç boyunca değişken voltajlı bir güç kaynağına, bir multimetreye, bir masif demire ve bir sıcak tutkal tabancasına ihtiyacınız olacak.

Not: Bu hızlı bir prototiptir ve bazı bileşenlere ve bağlantılara daha iyi alternatifler vardır. Ne yaptığınızı biliyorsanız, uygun alternatiflerle değiştirmekten çekinmeyin.

Tek çıkışlı 5V/10A güç kaynağını, fişi çıkararak ve ayrı bileşenler için kendi çok telli kablolarımı ekleyerek çok çıkışlı bir kaynağa hackledim.

• Icstation sürücü kartları için 5V hat
• RGB LED'ler için 5V hattı
• Raspberry Pi 3 için 5V hattı
• Peristaltik pompanın dozlanması için 12V hat (Boost Dönüştürücü ile değişken)
• Yüksek akış hızlı yağmur peristaltik pompası için 24V hat (Boost Dönüştürücü ile değişken)

Tek tek çizgileri aldım ve düzenli bir görünüm için tel dokuma tezgahında bir araya getirdim. Ayrıca Raspberry Pi'ye doğrudan bağlandığı için güç dalgalanmalarını önlemek için 5V hattına bir kapak ekledim.

Temel Bağlantılar:

5V hatlardan birini doğrudan Raspberry Pi'ye bağladım - kartın arkasını PP1 ve PP6'ya, sınırlı alan nedeniyle mini usb kablosu kullanmamak için. Pi'nin üzerinde Google Voice Hat bulunuyor. Seri anahtarlama için zaten var olan bir programı aldım ve onu bir Arduino Nano'ya taşıdım. Bu Nano, kısa bir mini USB kablosuyla Pi 3'e bağlanır. Arduino Nano, röleleri açmak/kapatmak için bir protokole bağlantılara sahiptir ve bu da sırasıyla pompaları/sis yapıcıyı açar/kapatır.

Protokol, her biri 5V, 12V ve 24V yük hatlarına sahip üç röleye sahiptir. Her röle ayrıca Arduino üzerinde ayrı bir pin'e (D5, D7 ve D8) bağlıdır. Bazı anahtarlama işlemleri için röle kontaklarının nasıl kablolanacağına ilişkin röle şemasına bakın. A1/A2, Arduino'dan gelen hatlar olacak, 13+, 14 ise yük için devreyi tamamlamak için hatlarınız olacak. İyi izolasyon için röleler kullanıyorum ama onları transistörlerle de değiştirebilirsiniz. Devrenin çalışması için yük ile Arduino arasında ortak topraklama yapmayı unutmayın.

Seramik Rezonatörler

Seramik rezonatörler/piezolar, her biri değişken bir güç kaynağında ayrı ayrı kontrol edebileceğiniz bir sürücü panosu ile birlikte gelir. Sis oluşturması için üst seramik yüzeyin suyla temas etmesi gerekir. Sürücü kartlarını test ettirdikten sonra, aralarında bir röle olacak şekilde (yukarıdaki gibi) doğrudan 5V güç hattına bağlayın. Röle açıldığında ve devre tamamlandığında suyun buğuya dönüştüğünü göreceksiniz.

LED'ler

Adafruit'in Neopixel LED'leri, herhangi bir röle kullanmadan doğrudan Arduino'ya giden bir kontrol hattı ile kontrol edilir. Bu uzun şeridi, her biri ~ 15 LED'lik birden fazla bölüme ayırdım. Bu LED'lerin nasıl kesileceği ve bağlanacağı hakkında bu sayfaya bakın. LED'lerin birden fazla bölümünü oluşturduktan sonra (resimde de görüldüğü gibi), silikon kaplamayı tuttum ve her şeyi su geçirmez hale getirmek için uçlarına sıcak tutkal ekledim. Güzel ve eşit bir aydınlatma dağılımı için yağmur tepsisinin altına ayrı bölümler yapıştırdım.

Peristaltik Pompalar

Daha önce belirtildiği gibi, bu teraryumda iki adet peristaltik pompa bulunmaktadır. Dozlama peristaltiği, sis üreteci için yalnızca küçük miktarlarda su sağlar. Sis deposunun suyla temas eden iki seramik rezonatörü vardır, ancak su çok hızlı bitmez. Sonuç olarak, bu pompa buğu haznesini suyla doldurmak için çok sık çalışmaz. (Aslında, onu koddan çıkarmayı ve sadece teraryumun üst kapağını kaldırarak buğulanma haznesini zaman zaman manuel olarak doldurmayı bile bitirdim)

24V, 2200mL/dak peristaltik ise yağmur için kullanılır ve bu nedenle bu yüksek hacim için seçilir. 24V'un kendisi teraryum için çok yüksek bir akış hızı üretecek olsa da, bu pompanın akış hızını en uygun ayara getirmek için Boost Dönüştürücü üzerindeki voltajı değiştirebilirsiniz.

Adım 5: Montaj ve Test Etme

toplantı

Sondaj

Elektronik (2 Peristaltik pompa, RPi + Ses Şapkası/Mikrofon, Nano, Piezo Sürücü Kartları, Röle Protoboard) teraryumun alt 6" L'sinde kalıyor. Montaj için 3D modele göre aşağıdan yukarıya gittim. Matkap alt elektronik bölümlerin arkasında iki delik (her biri yaklaşık 1/4") - deliklerden biri tüm bileşenlerin güç hatları için, diğeri ise peristaltik pompaların boruları içindir.

Yağmur suyu borusunun içeri girmesini sağlamak için üst kapaktan 1/4 boşluk bırakarak bir delik açın. LED kablolarının çıkması ve alttaki Nano'nun içine girmesi için başka bir küçük delik açın. Tüm elektronik aksamları son bir kez daha önce test edin. onları kutunun içine koyarak.

Yerleştirme ve Su Yalıtımı

Şimdiye kadar, tüm akrilik bölümler, Muhafaza Tasarımı adımından itibaren yerinde sıkışmış olmalıdır. Yukarıda belirtilen elektroniği alt muhafazaya yerleştirin ve kapağı üzerine yerleştirin. Bu kapağın su geçirmez olması için dikkatlice kapatılması önemlidir. Kapak, tutkalın kolayca akması ve boşlukları kapatması için biraz boşluk sağlamak için kutunun içine bastırılarak oturtulmamıştır. Epoksi kullandım, kapağın kenarlarına döktüm ve kapağı tutmak için yapılmış iskele üzerinde çalışmasına izin verdim. Tutkal çalışmalı ve boşlukları sorunsuz bir şekilde kapatmalıdır. Gece kürlenmesi için oturmasına izin verin ve ardından muhtemelen GE Sealant ile başka bir su geçirmezlik katmanı yapın.

Yağmur ve Sis Montajı

Sis hazneli (altında seramik diskler olan) yağmur tepsisinin montajı, muhafaza tasarım adımında bir araya getirilmiş olmalıdır. LED'ler ayrıca önceki adımdaki yağmur tepsisinin altına yapıştırılmalı ve seramik rezonatörlerin kabloları kutunun üstündeki/arkasındaki ilgili delikten dışarı çıkmalıdır. Bu yağmur + buğu yapıcı tertibatını kutunun üst kısmındaki iskeleye oturtabilirsiniz. Üst kapağı kapatmadan önce, bu amaçla yağmur tepsisinin üzerinde daha önce açılan delikten pompa hortumunu içeri getirin. Küçük boru parçalarını kesin ve tepsiye geldiğinde suyun eşit dağılımı için çoklu çıkışlar oluşturmak için dikenli konektörler kullanın. Yağmur teraryumda bu şekilde tek tip bir görünüme sahip olacaktır. Her şey kutunun içine girdikten sonra test için kapağı takmadan önce buğu haznesine su eklemek için bir sıkılabilir su sebili şişesi kullanabilirsiniz.

Test yapmak

RPi'nin çevrimiçi olmasını sağlayan gücü taktım. Daha önce yerel wifi ağıma bağlanacak şekilde yapılandırılmıştı. Ağı Pi'nin IP'si için sorgulayabilirim, ardından Pi'de oturum açmak için Mac'te dahili ekran paylaşımını kullanırım. Bu, bir şeyleri uzaktan test etmemi ve çalıştırmamı sağlıyor ve kutuya bir HDMI kablosu takmak zorunda kalmıyor. Bir sonraki adımlara geçmeden önce her şeyin yerinde olduğunu test etmek için önceden ayarlanmış programlarımı (farklı bileşenler için Pi/Arduino üzerinde çalışan programlar için Yazılım adımına bakın) kullanıyorum.

Adım 6: Teraryum Tasarımı (Peyzaj)

Bu muhtemelen tüm sürecin en eğlenceli kısmı. Bitkiler için avlanır veya alışveriş yaparsınız! Yerel Home Depot, yakındaki bitki dükkanları da dahil olmak üzere yerel bahçe merkezlerinde dolaştım ve hatta çok fazla yeşil alana sahip mahallemde yürüdüm. Teraryum içinde iklim nemli, kapalı ve çok değiştiği için dayanıklı tropik iklim bitkileri bulmaya çalışıyordum. Yatağı ekime hazır hale getirmek için aşağıdaki öğelere ihtiyacınız olacak:

• Kara Toprak
• perlit
• Çakıl
• Aktifleştirilmiş odun kömürü

Su, tekrar yağmur olarak geri dönüştürülmek üzere toprak yatağından rezervuara doğru süzülür. Toprak yatağını koymadan önce taban olarak ince bir tel ağ (örneğin fiberglas ağ) kullanın. Aktif kömürü teraryumdaki en alt katman olarak yerleştirin. Bu, teraryum içinde küf oluşumunu engeller ve ayrıca kötü kokuları kontrol altında tutar. Bu katmanı biraz çakılla örtün, böylece su başka bir filtreleme katmanına sahip olur ve kir, rezervuara serbestçe akmaya devam etmez. Siyah toprağı ve perliti 1: 1 oranında karıştırın, böylece gerçekten havadar ve drenajlı bir yetiştirme ortamınız olur. Artık ekime hazırsınız.

Not: Tüm bu malzemeleri kutuya duvarlara dokunmadan atmak için kağıtla huni şeklinde yaptım ve direk atmadan kutuya o delikten malzeme döktüm.

Mahallemdeki ağaç gövdelerinden küçük kütükler ve yosunlar ve yerel bitki dükkanlarında daha çeşitli küçük tropik bitkiler topladım. Home Depot'ta görünüm ihtiyaçlarıma uyan bir Bonsai Portakal ağacı ve topikal bir iklimde hayatta kalabilecek bir şey buldum. Teraryumda toprağın üzerinde doğal yeşil bir görünüm için biraz Levha yosunu ve bir miktar İspanyol yosunu (her ikisi de bahçe merkezlerinde yaygın olarak bulunur) kullanıyorum.

Dikim açısından küçükten büyüğe doğru gidiyorum. Sonunda mutlu olduğum görünüme ulaşmadan önce küçük bitkileri yerleştirmek ve yosunları/kütükleri sadece ellerimle yerleştirmek için cımbız kullanıyorum. Teraryumu bir kez hafifçe sulayın ve bitkilerin bu yeni yatakta iklime alışması ve kök salması için bir veya iki gün bekletin.

7. Adım: Yazılım

Bu talimatlar çoğunlukla, tüm kodlarla birlikte github'dan gelir. Yine de onları tamamlamaları için burada bırakacağım. Ben videoda görüldüğü gibi Google Asistan'ı kullanırken, teraryumun kendisi de teraryumun içinde mikrofonlu bir Google Voice Hat, komutları dinliyor. Buradaki talimatlara göre sadece AIR Voice Hat'i kullanmayı seçebilirsiniz.

Başlamadan önce

DialogFlow / Google'da İşlemler

Dialogflow aracısı oluşturmak için buradaki adımları izleyin. Kullanıcının teraryumla konuşmaya başlamasına izin veren bir karşılama niyeti kullanıyoruz. Kullanıcının belirli bir yerdeki, zamandaki hava durumunu sorgulaması (örneğin: 'bana Seattle'daki hava durumunu göster') veya açık bir eylem başlatması (örneğin: 'yağmur yağdır) için ek amaçlar vardır.

Kullanıcı eylemleriyle eşlenen bulut işlevlerinizi dağıtmanız gerekecek.

-> Firebase için bulut işlevlerini etkinleştirmek için buradaki talimatları izleyin. -> İşlevleri CLI'den dağıtma adımları, yukarıdakiyle aynı bağlantıda Firebase CLI ile İşlevlerinizi Dağıtın altında yer almaktadır.

Cloud PubSubBu bağlantıdaki gibi bir Cloud PubSub projesi kurun

Konu oluşturmak için adımları izleyin. Aboneliklerimizi eklediğimiz projemizde 'Hava Durumu' isimli bir Konu oluşturduk. Bu projede yalnızca çekme abonelikleri kullanıyoruz. Abonelik teraryum oldu, hava durumu detayı olarak adlandırıldı

Dinleyici istemcisini daha sonra çalıştırmak kullanışlı olacağından, bu projenin proje kimliğini not edin.

Openweather APIAPI anahtarınızı openweathermap.org'dan alın. Kullanıcı belirli bir bilgi istediğinde bu işlevlerin hava durumu sunucularına ping atabilmesi için bu anahtarı bulut işlevlerine ekleyin

NodeJS'yi RPi'nize yükleyin

Bu modüller nasıl çalıştırılır

Dialogflow Bulut işlevi dağıtımı

İşlevlerinizin dizinine gidin ve sırayla aşağıdakileri çalıştırın

$ npm yükleme

$ firebase giriş

$ firebase başlangıcı

Son olarak, işlevlerinizi dağıtmak için aşağıdakileri çalıştırın:

$ firebase dağıtımı

Dağıtılan işlevlerin bağlantısı, Dialogflow. Cloud PubSub için web kancası URL'si olur

Abonelik.js & package.json dosyasının dizinine gidin ve bağımlılıkları yüklemek için npm kurulumunu çalıştırın. Hazır olduğunuzda, node subscritpions.js dinleme-mesajları hava durumu-ayrıntısını çalıştırın; burada hava durumu-ayrıntı bir önceki adımda oluşturduğunuz aboneliktir. Google Asistan / AIY Ses Kiti test dağıtımı

Teraryumla etkileşim kurmak için bir Google Home veya AIY Voice Kit kullanabilirsiniz. Yukarıdaki uygulama kurulumu her ikisi için de aynı kalır.

Uygulamanızı Google Asistan'da test etmek ve dağıtmak için buradaki talimatları izleyin. Ardından, teraryumu tetiklemek için onunla konuşarak ve ona hava durumunu sorarak hesabınızla ilişkili bir Google Asistan'ı kullanabilirsiniz.

Adım 8: Teraryumu çalıştırın

Tüm bu kurulumu takip etmek zor görünüyor ama bitkilerle çalışırken aslında eğlenceli ve ilgi çekici. Doğru yapılırsa, sonunda şöyle bir şey söyleyebilmelisiniz

'Hey Google, Seattle'da hava nasıl?', 'Hey Google, Make it Rain' vb. ve teraryumunuzdaki sihirli sonucu görün.

Yeni teraryumunuzun keyfini çıkarın ve arkadaşlarınıza gösterin!

9. Adım: Katkıda Bulunanlar / NOT

• Harpreet Sareen ve Google Creative Lab'deki arkadaşları tarafından yapılmıştır.
• Bu proje, Google'ın Açık Kaynak Topluluk Yönergelerine uygundur. Lisans ve diğer yönergeler için buraya bakın.
• Not: Bu, resmi olarak desteklenen bir Google ürünü değildir.