Долбоор Oasis: Үн террариуму: 9 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Project Oasis - бул сиз менен сүйлөшө турган Үн Террариуму. Бул сырткы аба ырайын туураган, бирок кутунун ичинде жабылган экосистема. Террариумдан "Сиэтлдеги аба ырайы" жөнүндө сурасаңыз болот, ага жооп катары ал кутуга куюла башташы мүмкүн. Террариум башка аба ырайынын шарттарын чагылдыруу үчүн булуттарды, туман пайда кылышы же жарыктандырууну өзгөртө алат.

1 -кадам: Мотивация

Табият менен болгон баарлашуубуз ушунчалык визуалдуу жана көп модалуу, азыркы технология менен кылган нерселерибизден айырмаланып. Телефондордо же компьютерлердеги аба ырайы аба ырайын көрүү же сезүү сыяктуу сезимди пайда кылбайт. Мен бул жөнүндө Google Creative Labда иштеп жүргөндө ойлонуп, Project Oasis түздүм.

Бул Google Жардамчынын жардамы менен сүйлөшө турган террариум. Сиз белгилүү бир шарттарды түзүүнү же белгилүү бир жерде аба ырайын көрсөтүүнү сурансаңыз болот. Бул эксперимент технология жана табигый дүйнө менен болгон маегибизди кеңейтет. Биз табият менен технологиянын ортосунда жашайбыз жана салттуу түрдө аларды эки башка дүйнө катары карайбыз. Оазис - экологиялык сүйлөшүү, бирок табигый түрдө; программаланган да, башаламан да эмес. Өзүңүздүн активдүү террариумдарыңыздын бирин кантип түзүү боюнча кадамдар.

2 -кадам: Жалпы механизм

Терариум жамгыр, туман жана жарык шарттарын түзөт. Террариумдун үстү жагында светодиоддор, жамгыр табагы жана суу менен байланышта болгон керамикалык резонаторлору бар кичинекей корпус бар. Бул кичинекей дисктер ~ 1-1.7Mhzде резонанс жаратып, сууну туман сыяктуу көрүнөт.

Террариумдун түбүндө эки перисталтикалык насос жана башка электроника бар. Террариумдун түбүндөгү суу сактагыч ашыкча сууну кармап турат. Суу кайра иштетилет/фитлерге айландырылат жана үнсүз перистальтикалык насостордун биринин жардамы менен жамгыр табагына чейин сордурулат.

3 -кадам: Корпустун дизайны

CADга шилтеме

Куралдардын/материалдардын тизмеси:

1. Акрил/плексигласс барактар 0,25 дюйм (24 "x 18" - Саны: 4)
2. Акрил клей
3. 1/4 дюймдук бургулоо топтому жана төмөнкү биттери бүтүрүлгөн
4. Өлчөөчү лента + калибрлер
5. Эпокси клейи (~ 15мин сүйкүмдүү убакыт)
6. Суу өткөрбөө үчүн GE мөөрү
7. Таза PVC түтүктөрү 1/4 "OD + тикендүү туташтыргычтар

Бул террариумдун дизайн эрежелери ийкемдүү жана катуу эрежелер эмес. Мен үстөлүмдө сактай турган же столдун үстүндө жагымдуу боло турган бирин курууну чечтим. Мындан тышкары, менин электроникам, өсүмдүктөрүм жана суу сактагычым ээлей турган космос жөнүндө жалпы түшүнүккө ээ болдум. Мен бүт корпусту H: 15 "W: 6" L: 10 "деп чечтим

Жогорудагы сүрөттөгү CAD өлчөмдөрү жалпы ажыроону көрсөтөт; жалпысынан алганда, үстүнкү жана астыңкы электроника ар бири 4 "бийиктигин ээлейт. Резервуар түбүндө 4" Lны ээлейт, ал эми электроника үчүн 6 "L калтырат (кийинчерээк электроника боюнча кененирээк).

Террариумдун бул версиясы үчүн Акрил/Плексигласс колдонууну чечтим, анткени ал оңой жеткиликтүү, лазерде иштетүү абдан оңой жана тетиктерди ар кандай акрил цементтери менен жабыштыруу/ширетүү мүмкүн. Айнек же тунук пластмассалар, айрыкча, террариум ийри сызыктарга ээ боло турган болсо, сырткы көрүнүшүңүз менен канчалык алыска баргыңыз келгенине жараша жакшы талапкерлер. Мындан тышкары, плексигласстын чийилбеген версиялары дагы көптөгөн дүкөндөрдө бар, ошондуктан дагы эле аны идеалдуу тандоо катары калтырышы мүмкүн.

Мен 3D моделин Fusion 360тагы террариум үчүн ойлоп тапкым келгени үчүн ойлоп тапкам. Бул долбоордун CAD файлдары бул кадам менен тиркелет. Мен лазер машинасынын файлдарын алуу үчүн бардык эскиздерди тегиздедим жана стандарттык лазердик иштетүү процесси төмөнкүдөй. Лазерди орнотуңуз (менин учурда эпилог), Corel Drawде файлдарды ачыңыз жана иштетүүнү иштетиңиз.

Сиз азыр корпусту чогултуу үчүн керектүү акрил бөлүктөрүнө ээ болушуңуз керек. CADга кайрылыңыз жана ылдыйдан өйдө карай барыңыз, акрил цемент менен бөлүктөрдү чогултуп, коробка алыңыз, үстү / асты стенддер менен. Калибрлерди жана сызгыч төшөктү колдонуңуз (кутуңуз тунук болгондуктан) чогултуу процессин жеңилдетүү үчүн көрсөтмө катары.

4 -кадам: Электрондук дизайн

Компоненттердин / Электрониканын тизмеси:

1. 5V/10A Power Supply (Саны: 1)
2. 3V-35V Boost Converter (Саны: 2)
3. 12V DC Dosing Peristaltic Pump (Qty: 1)
4. 2200 мл/мүн Перисталтикалык насос (Саны: 1)
5. Icstation 20мм керамикалык дисктер freq = 113KHz, айдоочу такталары менен (Саны: 2)
6. RGB LED тилкеси (Саны: 1)
7. 18 AWG жана 24 AWG зым топтому
8. Зым токуучу станок 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (сизге бул жерде үн шляпасы + микрофон керек жана спикердин өзү эмес)
10. Mini USB кабели менен Arduino Nano
11. ~ 3-24V Чыңалуу-Жүк тешик релеси аркылуу
12. Жарым өлчөмдүү протокол

Бул процессте сизге өзгөрмө чыңалуудагы электр энергиясы, мультиметр, солидер темир жана ысык желим тапанча керек болот.

Эскертүү: Бул тез прототип жана кээ бир компоненттерге жана байланыштарга жакшы альтернатива бар. Эгер сиз эмне кылып жатканыңызды билсеңиз, жашоого ылайыктуу альтернативалар менен өзгөртө аласыз.

Мен 5V/10A бирдиктүү электр энергиясын бузуп, штепсельди чечип, жеке компоненттер үчүн өзүмдүн көп жиптүү кабелдеримди кошуп, мути чыгаруучу булакка киргиздим.

• Icstation айдоочу такталары үчүн 5V линиясы
• RGB LED үчүн 5V линия
• Raspberry Pi 3 үчүн 5V линиясы
• 12V линиясы (Boost Converter аркылуу өзгөрмөлүү), перисталтикалык насосту дозалоо үчүн
• 24V линиясы (Boost Converter аркылуу өзгөрмөлүү), жогорку агымдагы жамгыр перисталтикалык насос үчүн

Мен жеке саптарды алып, тыкан көрүнүш үчүн зым токуучу станокко бириктирдим. Мен дагы 5В линиясына капкак коштум, анткени ал Raspberry Pi менен түз байланышат.

Негизги туташуулар:

Мен 5V линияларынын бирин түз Raspberry Pi менен байланыштырдым - тактанын арткы бөлүгү PP1 жана PP6 үчүн, анткени мейкиндик чектелген, мини USB кабелин колдонбош үчүн. Пинин үстүндө Google Voice Hat бар. Мен мурунтан эле бар болгон программаны сериялык которуу үчүн алып, аны Arduino Nanoго өткөрүп бердим. Бул Nano Pi 3кө кыска USB кабели аркылуу туташкан. Arduino Nano релени күйгүзүү/өчүрүү үчүн протоборго туташуусу бар, ал өз кезегинде насосторду/туман жасоону күйгүзөт/өчүрөт.

Протобордун ар биринде 5V, 12V жана 24V жүк линиялары бар үч реле бар. Ар бир реле ошондой эле Arduino (D5, D7 жана D8) боюнча өзүнчө пинге туташтырылган. Релелик байланыштарды зым менен алмаштыруу үчүн реленин схемасына кайрылыңыз. A1/A2 Arduino линиялары болот, ал эми 13+, 14 жүктөмдүн схемасын бүтүрүү үчүн сиздин линияларыңыз болот. Мен релелерди жакшы изоляциялоо үчүн колдонуп жатам, бирок сиз аларды транзисторлор менен алмаштыра аласыз. Райондун иштеши үчүн жүк менен Arduino ортосунда жалпы негизделгенин унутпаңыз.

Керамикалык резонаторлор

Керамикалык резонаторлор/пьезолор ар бири айдоочу тактасы менен коштолот, аны сиз өзгөрүлмө электр булагы боюнча жекече текшере аласыз. Үстүнкү керамикалык бети туман пайда болушу үчүн суу менен байланышта болушу керек. Айдоочу такталарын текшергенден кийин, аларды 5В электр линиясы менен түз байланыштырыңыз, ортосунда реле (жогоруда көрсөтүлгөндөй). Реле күйгүзүлүп, схема бүткөндө, сиз суунун туманга айланганын көрөсүз.

LED

Adafruitтен келген Neopixel светодиоддору эч кандай реле колдонбостон, түз эле Arduinoго башкаруу линиясы менен башкарылат. Мен бул узун тилкени ар биринде ~ 15 LEDдин бир нече бөлүгүнө бөлдүм. Бул диоддорду кантип кесүү жана туташтыруу жөнүндө бул барактан караңыз. Светодиоддордун бир нече бөлүмдөрүн түзгөндөн кийин (сүрөттө көрүнүп тургандай), мен силикон капкагын сактап, суу өткөрбөө үчүн учтарына ысык клей коштум. Мен жакшы жана бирдей жарык бөлүштүрүү үчүн жамгыр табактын түбүнө жеке бөлүмдөрдү илип койдум.

Перисталтикалык насостор

Жогоруда айтылгандай, бул террариумда эки перисталтикалык насос бар. Перистальтиканын өлчөмү туман генератору үчүн аз гана сууну берет. Туман суу сактагычында суу менен байланышта болгон эки керамикалык резонатор бар, бирок суу тез бүтпөйт. Натыйжада, бул насос туман суу сактагычка суу толтуруу үчүн көп иштебейт. (Чынында, мен аны коддон алып салдым жана жөн гана террариумдун үстүңкү капкагын көтөрүп, кээде туман суу сактагычына кол менен толтуруп койдум)

Башка жагынан алганда, 24V, 2200mL/min peristaltic жамгыр үчүн колдонулат жана ушунчалык чоң көлөм үчүн тандалат. Террариум үчүн агымдын ылдамдыгы 24В өзү өтө жогору болсо да, бул насостун агымынын ылдамдыгын оптималдуу жөндөө үчүн Boost Converterдеги чыңалууну өзгөртө аласыз.

5 -кадам: Ассамблея жана тестирлөө

Ассамблея

Бургулоо

Электроника (2 перистальтикалык насос, RPi + Voice Hat/Microphone, Nano, Piezo Driver Board, Relay Protoboard) террариумдун 6 дюймдук түбүндө калат. Мен 3D моделине ылайык төмөндөн өйдөгө чейин чогулуш үчүн баргам. төмөнкү электроника бөлүмдөрүнүн артындагы эки тешик (болжол менен 1/4 ) - тешиктердин бири бардык компоненттердин электр линиялары үчүн, экинчиси перисталтикалык насостордун түтүктөрү үчүн.

Жамгырдын суу түтүгүнүн киришине мүмкүнчүлүк берүү үчүн үстүнкү капкагынан 1/4 дюйм калтырган бир тешикти бургула. LED зымдары чыгып, түбүндөгү Наного кириши үчүн дагы бир кичинекей тешикти бургула. Бардык электрониканы акыркы жолу сынап көрүңүз. аларды кутунун ичине салуу.

Орнотуу жана гидроизоляция

Азырынча, бардык акрил бөлүмдөрү Корпустун Дизайн кадамынан баштап тыгылып калышы керек болчу. Жогорудагы электрониканы астыңкы корпуска салып, капкагын жабыңыз. Бул капкакты суу өткөрбөө үчүн кылдаттык менен мөөр басып коюу маанилүү. Капкак кутунун ичине прес эмес, ошондуктан клейдин оңой агып кетишине жана боштуктарды жабууга бир аз орун берүү үчүн. Мен Epoxy колдондум, капкактын капталдарына төктүм жана капкакты кармоо үчүн жасалган стол үстүндө иштөөгө уруксат бердим. Клей иштеши керек жана боштуктарды биротоло жабышы керек. Бир түнгө айыктырууга уруксат бериңиз, анан GE Герметик менен суу өткөрбөөчү башка катмарын жасаңыз.

Жамгыр жана туман жыйыны

Туман суу сактагычы бар жамгыр төшөгүн чогултуу (анын түбүндө керамикалык дисктер бар) корпустун дизайнында биригиши керек. Светодиоддор мурунку кадамдагы жамгыр табагынын түбүнө тыгылып калышы керек жана керамикалык резонаторлордун зымдары кутунун жогору/артындагы тиешелүү тешиктен чыгып кетиши керек. Сиз бул жамгыр + туман чыгаруучу ассамблеяны кутунун башындагы стендге отургуза аласыз. Үстүнкү капкакты жабуудан мурун, насостун түтүгүн буга чейин жамгырдын үстүнөн бургуланган тешиктен алып келиңиз. Түтүктөрдүн кичинекей бөлүктөрүн кесип, тикенектүү бириктиргичтерди колдонуп, лотокко келгенде сууну бирдей бөлүштүрүү үчүн бир нече түйүндөрдү түзүңүз. Террариумда жамгыр бир калыпта болот. Баары кутунун ичинде болгондон кийин, капкагын текшерүүдөн мурун туман суу сактагычына суу кошуу үчүн сыгуучу суу диспенсери бөтөлкөсүн колдонсоңуз болот.

Тестирлөө

Мен күчтү сайдым, бул RPiди онлайнга айландырат. Ал мурда менин жергиликтүү WiFi тармагыма туташуу үчүн конфигурацияланган болчу. Мен тармакты Pi IP үчүн сурай алам, андан кийин мен Piге кирүү үчүн Macта орнотулган экранды бөлүшүүнү колдоном. Бул мага нерселерди алыстан текшерүүгө жана иштетүүгө мүмкүнчүлүк берет жана кутуга HDMI кабелин туташтыруунун кажети жок. Мен кийинки кадамдарга өтүүдөн мурун бардыгын текшерүү үчүн, алдын ала коюлган программаларымды (Pi/Arduino дифференциалдык компоненттери үчүн иштеген программалар кадамын караңыз) колдоном.

6 -кадам: Террариумдун дизайны (Пейзаж)

Бул, балким, бүт процесстин эң кызыктуу бөлүгү. Сиз аңчылыкка же өсүмдүктөргө дүкөнгө барасыз! Мен жергиликтүү бакча борборлорун кыдырдым, анын ичинде жергиликтүү үй кампасында, жакын жердеги өсүмдүктөр дүкөндөрүндө, ал тургай жашыл аянты көп болгон менин коңшумда жүрдүм. Климаты нымдуу, жабык жана террариумдун ичинде көп өзгөргөндүктөн, мен тропикалык климатка туруктуу өсүмдүктөрдү табууга аракет кылып жаткам. Төшөктү отургузуу үчүн төмөнкү нерселер керек:

• Кара топурак
• Перлит
• Шагыл
• Активдештирилген көмүр

Суу кайра топурактын түбү аркылуу суу сактагычка түшүп, кайра жамгырдай кайра иштетилет. Топурак төшөгүнө салардан мурун негизи катары майда зым торду (стекловолокно тор) колдонуңуз. Террариумдун эң төмөнкү катмары катары активдештирилген көмүрдү коюңуз. Бул террариумдун ичинде көгөрүп кетүүдөн сактайт, ошондой эле жагымсыз жытты көзөмөлдөп турат. Бул катмарды шагыл менен жаап коюңуз, андыктан суунун дагы бир катмары бар жана кир суу сактагычка эркин агып кетпейт. Кара топурак менен перлитти 1: 1 пропорциясында аралаштырыңыз, андыктан сизде чынында аба жана кургак өсүүчү медиа бар. Сиз азыр отургузууга даярсыз.

Эскертүү: Бул нерселердин бардыгын дубалга тийгизбестен кутуга таштоо үчүн, мен кагаз менен воронкага окшош форма жасап, ошол тешик аркылуу материалды кутуга куюп, аны түз ыргыткан жокмун.

Мен коңшумдагы дарактардын сөңгөгүнөн кичинекей журналдарды жана мохторду чогулттум жана жергиликтүү өсүмдүктөр дүкөндөрүндө майда тропикалык өсүмдүктөрдүн түрлөрүн чогулттум. Мен Bonsai апельсин дарагын өзүмдүн муктаждыктарыма ылайыкташтырдым жана Home Depotтон актуалдуу климатта жашай турган нерсени таптым. Мен террариумдагы топурактын үстүндөгү табигый жашыл көрүнүш үчүн кээ бир барак мосун жана испан мосун (экөө тең бакча борборлорунда кездешет) колдоном.

Отургузуу жагынан мен кичинеден чоңуна чейин барам. Мен кычкачтарды кичинекей өсүмдүктөргө салып, акыры бактылуу болгон көрүнүшүмө жеткенге чейин колдорум менен мос/журналдарды койдум. Террариумду бир жолу жеңил сугарып, өсүмдүктөрдүн климатташтырылышы жана жаңы төшөктө тамыр өстүрүү үчүн бир же эки күнгө отурушу керек.

7 -кадам: Программалык камсыздоо

Бул көрсөтмөлөр көбүнчө бул жердеги бардык коддору бар githubдан келген. Мен дагы аларды аягына чыгаруу үчүн бул жакта калтырайын деп жатам. Мен видеодо көрүнгөндөй Google Жардамчысын колдонуп жатсам, террариум ошондой эле Google Voice Hat, террариумдун ичинде микрофону бар, буйруктарды угат. Бул жердеги көрсөтмөлөргө ылайык, жөн гана AIR Voice Hat колдонууну тандай аласыз.

Баштоодон мурун

DialogFlow / Actions on Google

Dialogflow агентин түзүү үчүн бул жердеги кадамдарды аткарыңыз. Биз колдонуучуга террариум менен сүйлөшүүнү баштоого мүмкүнчүлүк берген саламдашуу ниетин колдонобуз. Колдонуучу белгилүү бир жерде, убакытта аба ырайы жөнүндө сураш үчүн кошумча ниеттери бар (мисалы: "мага Сиэтлдеги аба ырайын көрсөт") же ачык иш -аракет кылууга чакыруу (мисалы: "жамгыр жаадыр")

Колдонуучунун аракеттери менен салыштырылган булут функцияларыңызды жайылтуу керек болот.

-> Firebase үчүн булут функцияларын иштетүү үчүн бул жердеги нускамаларды аткарыңыз. -> CLIден функцияларды жайылтуу кадамдары жогоруда көрсөтүлгөн шилтемеде Firebase CLI менен функцияларды жайылтуу астында.

Булуттагы PubSub булутундагы PubSub долбоорун орнотуу

Тема түзүү үчүн кадамдарды аткарыңыз. Биз долбоорубузда "Аба ырайы" деген теманы түздүк, ага жазылууларыбызды коштук. Биз бул долбоордо тартуу жазылууларын гана колдонобуз. Жазылуу террариум болуп, аба ырайы деталдары деп аталды

Бул долбоордун идентификаторуна көңүл буруңуз, анткени ал угуучу кардарын кийин иштетүү үчүн ыңгайлуу болот.

Openweather APIG openweathermap.org сайтынан API ачкычын алыңыз. Колдонуучу белгилүү бир маалыматты сураганда, бул функциялар аба -ырайы серверлерин пинг кыла алышы үчүн, бул ачкычты булут функцияларына кошуңуз

NodeJSти RPiге орнотуңуз

Бул модулдарды кантип иштетүү керек

Dialogflow Cloud функциясын жайылтуу

Функцияларыңыздын каталогуна өтүңүз жана төмөндөгүдөй тартипте иштетиңиз

$ npm орнотуу

$ firebase кирүү

$ firebase init

Жана акыры, сиздин функцияларды жайылтуу үчүн төмөнкүлөрдү аткарыңыз:

$ firebase жайылтуу

Колдонулган функциялардын шилтемеси Dialogflow. Cloud PubSub үчүн webhook URL болуп калат

Naivgate Subscription.js & package.json файлынын директориясына өтүңүз жана көз карандылыкты орнотуу үчүн npm орнотууну иштетиңиз. Даяр болгондо, subscritpions.js түйүндөрүн угуңуз-аба ырайы-деталдарын иштетиңиз, анда аба ырайы-бул мурунку кадамдан түзүлгөн жазылуу.

Террариум менен иштөө үчүн Google Home же AIY Voice Kit колдоно аласыз. Жогорудагы колдонмонун орнотулушу экөө үчүн бирдей.

Колдонмоңузду Google Жардамчыда текшерүү жана жайылтуу үчүн бул жердеги нускамаларды аткарыңыз. Сиз андан кийин террариумду иштетүү жана аба ырайы жөнүндө сурап, аны менен сүйлөшүү менен байланышкан Google Жардамчысын колдоно аласыз.

8 -кадам: Террариумду иштетүү

Бул бүт орнотууну аткаруу оор көрүнөт, бирок чындыгында өсүмдүктөр менен иштөө кызыктуу жана кызыктуу. Туура кылсаңыз, акыры окшош нерсени айта алышыңыз керек

'Hey Google, Сиэтлде аба ырайы кандай?', 'Hey Google, жамгыр жаадыр' ж.б.

Жаңы террариумдан ырахат алыңыз жана аны досторуңузга көрсөтүңүз!

9 -кадам: Катышуучулар / ЭСКЕРТҮҮ

• Harpreet Sareen жана достору тарабынан Google Creative Labда жасалган.
• Бул долбоор Google'дун Ачык Булак Коомдоштук Эрежелерине ылайык келет. Лицензия жана башка көрсөтмөлөр үчүн бул жерге кайрылыңыз.
• Эскертүү: Бул расмий түрдө колдоого алынган Google өнүмү эмес.