Projekt Oasis: Glasovni terarij: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Project Oasis je glasovni terarij, s katerim se lahko pogovarjate. To je samozadosten zaprt ekosistem, ki posnema zunanje vreme, vendar znotraj škatle. Terarij lahko povprašate o 'Vreme v Seattlu' kot odgovor, na katerega bi lahko začelo priti v škatlo. Terarij lahko ustvarja tudi oblake, meglo ali spreminja osvetlitev, da predstavlja druge vremenske razmere.

1. korak: Motivacija

Medij našega pogovora z naravo je tako vizualen in multimodalni, v nasprotju s tem, kar danes počnemo s tehnologijo. Vreme na telefonih ali računalnikih ne vzbuja istih čutov kot dobesedno videti ali občutiti vreme. O tem sem razmišljal v času svojega ustvarjalnega laboratorija Google in ustvaril Project Oasis.

To je terarij, s katerim se lahko pogovarjate z Googlovim pomočnikom. Od njega lahko zahtevate, da ustvari določene pogoje ali vam pokaže vreme na določenem mestu. Ta poskus razširi naš pogovor o tehnologiji in naravnem svetu. Živimo med naravo in tehnologijo in na njih tradicionalno gledamo kot na dva zelo različna sveta. Oaza je ekološki pogovor, vendar na naraven način; niti programirano niti kaotično. Sledijo koraki, kako ustvariti enega od lastnih aktivnih terarijev.

2. korak: Splošni mehanizem

Omenjeni terarij ustvarja pogoje za dež, meglo in svetlobo. Na vrhu terarija so LED diode, pladenj za dež in majhno ohišje s keramičnimi resonatorji v stiku z vodo. Ti majhni diski odmevajo pri ~ 1-1,7 MHz, da vodo razpršijo v tisto, kar se zdi kot megla.

Na dnu terarija sta dve peristaltični črpalki in druga elektronika. Rezervoar na dnu terarija zadržuje odvečno vodo. Voda se reciklira/dopolnjuje in se z eno od tihih peristaltičnih črpalk črpa do pladnja za dež.

3. korak: Oblikovanje ohišja

Povezava do CAD

Seznam orodij/materialov:

1. Listi iz akrila/pleksi stekla debeline 0,25 "(24" x 18 " - Količina: 4)
2. Akrilno lepilo
3. Vrtalni komplet s 1/4 "in stopinjenimi spodnjimi nastavki
4. Merilni trak + čeljusti
5. Epoksi lepilo (~ 15min srčkan čas)
6. GE tesnilna masa za hidroizolacijo
7. Prozorne PVC cevi 1/4 "OD + bodeči priključki

Smernice za oblikovanje tega terarija so prilagodljiva in ne stroga pravila. Odločil sem se, da bom zgradil takšnega, ki ga bom lahko obdržal na mizi, ali takega, ki bo lepo videti na pultu. Poleg tega sem imel splošno predstavo o prostoru, ki bi ga zavzela moja elektronika, rastline in rezervoar za vodo. Odločil sem se, da bo celotno ohišje V: 15 "Š: 6" L: 10"

Dimenzije CAD na zgornji sliki prikazujejo splošni razpad; na splošno zgornja in spodnja elektronika zasedata 4 "vsake višine. Rezervoar zavzame 4" L na dnu, pri čemer 6 "L za elektroniko (več o elektroniki kasneje).

Odločil sem se, da bom za to različico terarija uporabil akril/pleksi steklo, saj je lahko dostopen, zelo enostaven za lasersko obdelavo, dele pa lahko lepimo/varimo skupaj z različnimi akrilnimi cementi. Steklena ali prozorna plastika sta dobra kandidata, odvisno od tega, kako daleč želite videti, še posebej, če bo imel terarij krivulje. Poleg tega so v številnih trgovinah na voljo tudi različice pleksi stekla, odporne proti praskam, zato bi to lahko ostalo kot idealna izbira.

3D model za svoj terarij sem oblikoval v Fusion 360, samo zato, ker sem ga želel posneti. S tem korakom so priložene datoteke CAD za ta projekt. Vse skice sem poravnal, da sem dobil datoteke laserskega stroja in sledi standardni postopek laserske obdelave. Nastavite laser (v mojem primeru Epilog), odprite datoteke v Corel Draw in zaženite obdelavo.

Zdaj bi morali imeti akrilne dele, potrebne za montažo ohišja. Glejte CAD in od spodaj navzgor sestavite dele z akrilnim cementom skupaj, da dobite škatlo z odri na vrhu / dnu. Uporabite čeljusti in ravnilo (ker je vaša škatla prozorna) kot vodilo za lažji postopek montaže.

4. korak: Oblikovanje elektronike

Seznam komponent / elektronike:

1. Napajanje 5V/10A (Količina: 1)
2. 3V-35V ojačevalni pretvornik (Količina: 2)
3. 12V DC dozirna peristaltična črpalka (Količina: 1)
4. 2200 ml/min Peristaltična črpalka (Količina: 1)
5. Icstation 20 mm keramični diski frekvenca = 113KHz, z gonilniškimi ploščami (Količina: 2)
6. RGB LED trak (Količina: 1)
7. Komplet žic 18 AWG in 24 AWG
8. Žični statve 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (tukaj potrebujete samo glasovni klobuk + mikrofon in ne samega zvočnika)
10. Arduino Nano s kablom Mini USB
11. ~ 3-24V napetostno obremenljivi releji SSR
12. Polovica Protoboard

Potrebovali boste tudi napajalnik s spremenljivo napetostjo, multimeter, trdno železo in pištolo za vroče lepilo.

Opomba: To je hiter prototip in za nekatere komponente in povezave so boljše alternative. Če veste, kaj počnete, se lahko spremenite z izvedljivimi alternativami.

Napajalnik z enim izhodom 5V/10A sem vdrl v napajalni izhod, tako da sem odstranil vtič in dodal lastne večžične kable za posamezne komponente.

• 5V linija za gonilniške plošče Icstation
• 5V linija za RGB LED
• 5V linija za Raspberry Pi 3
• 12V vod (spremenljiv preko ojačevalnega pretvornika) za doziranje peristaltične črpalke
• 24V vod (spremenljiv prek ojačevalnega pretvornika) za peristaltično črpalko z visokim pretokom

Vzel sem posamezne črte in jih združil v žični statvi za urejen videz. Dodal sem tudi pokrovček v liniji 5V, da preprečim valovanje, saj se to neposredno poveže z Raspberry Pi.

Osnovne povezave:

Eno od 5V vodov sem priključil neposredno na Raspberry Pi - zadnji del plošče na PP1 in PP6, da zaradi omejenega prostora ne uporabljam mini usb kabla. Pi ima na vrhu Google Voice Hat. Vzel sem že obstoječi program za serijsko preklapljanje in ga prenesel na Arduino Nano. Ta Nano je povezan s Pi 3 prek kratkega mini USB kabla. Arduino Nano ima priključke na protoboard za vklop/izklop relejev, ki nato vklopi/izklopi črpalke/izdelovalec megle.

Protoboard ima tri releje s po 5V, 12V in 24V obremenitvenimi vodili. Vsak rele je povezan tudi z ločenim zatičem na Arduinu (D5, D7 in D8). Za nekaj stikalnih ukrepov glejte diagram releja, kako priključiti kontakte releja. A1/A2 bodo linije iz Arduina, medtem ko bodo 13+, 14 vaše linije za dokončanje tokokroga za obremenitev. Za dobro izolacijo uporabljam releje, vendar jih lahko zamenjate tudi s tranzistorji. Ne pozabite imeti skupne ozemljitve med obremenitvijo in Arduinom, da bo vezje delovalo.

Keramični resonatorji

Keramični resonatorji/piezoi imajo vsaka vozniško ploščo, ki jo lahko preverite posamezno na spremenljivem napajalniku. Zgornja keramična površina mora biti v stiku z vodo, da ustvari meglo. Ko preizkusite vozniške plošče, jih povežite neposredno s 5 -voltnim daljnovodom z relejem (kot zgoraj). Ko je rele vklopljen in vezje zaključeno, boste videli, kako se voda pretvarja v meglo.

LED

LED diode Neopixel iz Adafruit se upravljajo neposredno s krmilno linijo do Arduina, brez uporabe relejev. Ta dolgi trak sem razrezal na več delov po ~ 15 LED. Glejte to stran o tem, kako izrezati in priključiti te LED. Po ustvarjanju več odsekov LED (kot je prikazano tudi na sliki) sem silikonsko prevleko obdržala in na konce dodala vroče lepilo, da je vse vodotesno. Posamezne odseke sem prilepil na dno pladnja za lepo in enakomerno razporeditev svetlobe.

Peristaltične črpalke

Kot smo že omenili, sta v tem terariju dve peristaltični črpalki. Dozirni peristaltik oddaja le majhne količine vode za generator megle. Rezervoar za meglo ima dva keramična resonatorja v stiku z vodo, vendar se voda ne konča tako hitro. Posledično ta črpalka ne deluje pogosto, da bi napolnila posodo z meglo z vodo. (Pravzaprav sem ga celo odstranil iz kode in ga včasih samo ročno napolnil v rezervoar za meglo, tako da sem dvignil zgornji pokrov terarija)

24V, 2200mL/min peristaltik pa se uporablja za dež in je zato izbran za to veliko glasnost. Čeprav bo 24V sam povzročil previsok pretok za terarij, lahko spremenite napetost na ojačevalnem pretvorniku, da spremenite pretok te črpalke na optimalno nastavitev.

5. korak: Montaža in testiranje

Montaža

Vrtanje

Elektronika (2 peristaltični črpalki, RPi + glasovni klobuk/mikrofon, Nano, Piezo vozniške plošče, relejna plošča) ostanejo na spodnjih 6 "L terarija. Za montažo sem šel od spodaj navzgor po 3D modelu. dve luknji (približno 1/4 "vsaka) na zadnji strani spodnjih odsekov elektronike - ena od lukenj je za daljnovode vseh komponent, druga pa za cevi peristaltičnih črpalk.

Izvrtajte eno luknjo, ki pušča 1/4 od zgornjega pokrova, da omogočite vstop cevi za deževnico. Izvrtajte še eno majhno luknjo, da LED ožičenje pride ven in gre v Nano na dnu. Preden zadnjič preizkusite vso elektroniko jih vstavite v škatlo.

Polaganje in hidroizolacija

Doslej bi morali biti vsi akrilni deli prilepljeni na mestu pri načrtovanju ohišja. Zgoraj omenjeno elektroniko postavite v spodnje ohišje in nanjo položite pokrov. Pomembno je, da pokrov previdno zaprete, da bo vodotesen. Pokrov ni nameščen v stiskalnici znotraj škatle, da bi lepilcu omogočil lažji pretok in zaprl vrzeli. Uporabil sem epoksid, ga prelil po stranicah pokrova in pustil, da teče po odrih, ki držijo pokrov. Lepilo mora teči in brez težav zapreti vrzeli. Pustite, da se strdi čez noč, nato pa morda naredite še eno plast hidroizolacije s tesnilom GE.

Dež in megla

Sestava pladnja za dež z rezervoarjem za meglo (s keramičnimi diski na dnu) bi se morala združiti v fazi načrtovanja ograde. LED diode bi morale biti zataknjene tudi na dnu pladnja za dež iz prejšnjega koraka, žice za keramične resonatorje pa izhajajo iz ustrezne luknje na vrhu/hrbtu škatle. Ta sklop izdelovalca dežja + megle lahko pustite na odru na vrhu škatle. Preden zaprete zgornji pokrov, v ta namen vstavite cev črpalke skozi predhodno izvrtano luknjo nad pladnjem za dež. Odrežite majhne dele cevi in uporabite bodeče priključke, da ustvarite več odprtin za enakomerno porazdelitev vode, ko pride v pladenj. Tako bo dež v terariju imel enoten videz. Lahko uporabite steklenico razpršilnika za stiskanje vode, da dodate vodo v rezervoar za meglo, preden postavite pokrov za testiranje, ko je vse v škatli.

Testiranje

Priključil sem napajanje, zaradi česar je RPi na spletu. Pred tem je bil konfiguriran za povezavo z mojim lokalnim omrežjem WiFi. V omrežju lahko poizvedujem za IP Pi, po katerem za vpis v Pi uporabim vgrajeno skupno rabo zaslona na Macu. To mi omogoča, da testiram in izvajam stvari na daljavo in da mi v škatlo ni treba priključiti kabla HDMI. S svojimi prednastavljenimi programi (glej korak programske opreme za programe, ki se izvajajo na Pi/Arduino za različne komponente) preizkusim, ali je vse na mestu, preden se odpravim na naslednje korake.

Korak 6: Oblikovanje terarija (krajinsko oblikovanje)

To je verjetno najbolj zabaven del celotnega procesa. Lahko lovite ali kupujete rastline! Hodil sem po lokalnih vrtnih centrih, vključno s tistim v lokalnem Home Depotu, bližnjih trgovinah z rastlinami in celo hodil po svoji soseski, ki ima veliko zelenih površin. Ker je podnebje vlažno, zaprto in se v terariju zelo spreminja, sem poskušal najti odporne tropske podnebne rastline. Za pripravo postelje za sajenje potrebujete naslednje predmete:

• Črna zemlja
• Perlit
• Gramoz
• Aktivno oglje

Voda se filtrira skozi tla do rezervoarja, da se ponovno reciklira kot dež. Kot podlago uporabite fino žično mrežo (mreža iz steklenih vlaken, npr.), Preden položite zemljo. Aktivno oglje postavite kot najnižjo plast v terariju. To preprečuje nastanek plesni v terariju in preprečuje tudi slab vonj. Ta sloj prekrijte z malo gramoza, tako da ima voda še eno plast filtriranja in umazanija ne bo prosto tekla v rezervoar. Črno zemljo in perlit zmešajte v razmerju 1: 1, tako da boste imeli res zračen in odceden rastni medij. Zdaj ste pripravljeni za sajenje.

Opomba: Če sem vse te stvari spustil v škatlo, ne da bi se dotaknil sten, sem s papirjem naredil lijakasto obliko in skozi to odprtino v škatlo vlil material, ki ga nisem vrgel neposredno.

Nabral sem majhne hlode in mah iz debla dreves v moji soseščini in več različnih majhnih tropskih rastlin v lokalnih trgovinah z rastlinami. Našel sem drevo pomaranče bonsaj, ki je ustrezalo mojim potrebam po videzu in nekaj, kar bi preživelo v aktualnem podnebju v Home Depotu. Za nekaj naravnega zelenega videza nad tlemi v terariju uporabljam nekaj listnega maha in nekaj španskega maha (oba običajno najdemo v vrtnih centrih).

Kar zadeva sajenje, grem od majhnih do velikih velikosti. S pinceto vnesem majhne rastline in položim mah/hlode samo z rokami, preden sem dosegel videz, s katerim sem bil končno zadovoljen. Enkrat morate rahlo zalivati terarij in pustiti, da sedi dan ali dva, da se rastline na tej novi gredici aklimatizirajo in vzgojijo.

7. korak: Programska oprema

Ta navodila večinoma prihajajo iz tukaj github z vso kodo. Še vedno jih bom pustil tukaj za dokončanje. Medtem ko uporabljam Googlovega pomočnika, kot je prikazano na videoposnetku, je v terariju tudi klobuk Google Voice z mikrofonom v samem terariju, ki posluša ukaze. Odločite se lahko, da uporabite samo glasovni klobuk AIR po navodilih tukaj.

Preden začnete

DialogFlow / Dejanja v Googlu

Sledite tem korakom za ustvarjanje posrednika Dialogflow. Uporabljamo namen dobrodošlice, ki uporabniku omogoča, da se začne pogovarjati s terarijem. Uporabnik ima dodatne namene, da se pozanima o vremenu na določeni lokaciji, v času (na primer: "pokaži mi vreme v Seattlu") ali prikliče izrecno dejanje (npr. "Naredi dež")

Razviti morate svoje funkcije v oblaku, ki so preslikane v dejanja uporabnika.

-> Sledite navodilom tukaj, da omogočite funkcije v oblaku za firebase. -> Koraki za razmestitev funkcij iz CLI so v razmestitvi vaših funkcij z vmesnikom Firebase CLI na isti povezavi kot zgoraj

Cloud PubSubNastavite projekt Cloud PubSub, kot je na tej povezavi

Sledite korakom za ustvarjanje teme. V našem projektu smo ustvarili temo z imenom 'Vreme', ki smo ji dodali naročnine. V tem projektu uporabljamo samo vlečne naročnine. Naročnina je bila terarij imenovan kot podrobnost o vremenu

Zapomnite si ID projekta za ta projekt, saj bo koristen za poznejši zagon odjemalca poslušalca.

Openweather APIG Pridobite ključ API s spletnega mesta openweathermap.org. Ta ključ dodajte v funkcije v oblaku, da bodo te funkcije lahko pingale vremenske strežnike, ko bo uporabnik zahteval določeno informacijo. Namestite NodeJS

Namestite NodeJS na svoj RPi

Kako zagnati te module

Uvajanje funkcije Dialogflow Cloud

Pomaknite se do imenika svojih funkcij in izvedite naslednje po vrstnem redu

$ npm namestitev

$ firebase prijava

$ firebase init

In končno zaženite naslednje, da uvedete svoje funkcije:

uvajanje $ firebase

Povezava razmeščenih funkcij postane URL spletnega kljuka za Dialogflow. Cloud PubSub

Pojdite v imenik datoteke subscription.js & package.json in zaženite npm install, da namestite odvisnosti. Ko ste pripravljeni, zaženite vozlišče subscritpions.js poslušalna sporočila weather-detail, kjer je weather-detail naročnina, ki ste jo ustvarili v prejšnjem koraku.

Za interakcijo s terarijem lahko uporabite Google Home ali AIY Voice Kit. Zgornja nastavitev aplikacije ostaja enaka za oba.

Sledite spodnjim navodilom, da preizkusite in namestite aplikacijo v Pomočnika Google. Nato lahko uporabite pomočnika Google, povezanega z vašim računom, tako da se pogovorite z njim, da sprožite terarij in ga povprašate o vremenu.

8. korak: Zaženite terarij

Slediti celotni postavitvi se zdi naporno, vendar je med delom z rastlinami pravzaprav zabavno in privlačno. Če se vse naredi pravilno, bi morali končno reči nekaj takega

"Hej Google, kakšno je vreme v Seattlu?", "Hej Google, naredi dež" itd. In si oglejte čarobne rezultate v svojem terariju.

Uživajte v svojem novem terariju in ga pokažite svojim prijateljem!

9. korak: Prispevki / OPOMBA

• Izdelal Harpreet Sareen in prijatelji v Googlovem kreativnem laboratoriju.
• Ta projekt sledi Googlovim smernicam odprtokodne skupnosti. Za licenco in druge smernice glejte tukaj.
• Opomba: To ni uradno podprt Googlov izdelek.