Patata cridant: 16 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Projectes Tinkercad »

Aquest instructiu us ensenyarà a fer revifar qualsevol patata, parlar i cridar per la seva vida. Si mai heu volgut sorprendre els vostres amics i familiars amb una verdura que no es vol menjar, si voleu entendre què sent una patata quan està a punt de ser cuinada, aquest projecte és per a vosaltres.

La nostra inspiració Quan vam fer una pluja d’idees per al repte de la patata, ens vam adonar que tots els nostres pensaments giraven al voltant del que faríem a la patata, però mai no vam pensar en què pensaria la patata sobre les nostres accions. En altres paraules, ens vam adonar que, com a humans, mai no ens posàvem a les sabates de les patates i, per tant, mai no hem pogut comprendre una experiència de patates, fins ara. De seguida ens vam adonar que aquesta bretxa d’experiència humana-patata és un gran problema, així que vam decidir prendre mesures.

El nostre objectiu per a aquest projecte era construir un dispositiu electrònic, l’anomenada ànima de la patata, que en ser inserida en una patata faria que la patata es comuniqués en el llenguatge humà en resposta a les accions humanes, fent-la així identificable i tancant la patata. bretxa d’experiència humana.

Una patata amb una ànima de patata és capaç de veure un ésser humà detectant la llum infraroja i demanar-li a l’humà que la deixi sola. La patata demanarà una i altra vegada fins que es compleixi el seu desig. Si algun maniàtic decideix tallar la pobra patata, l’ànima de la patata li permetrà sentir el dolor en detectar el tall amb un sensor inductiu i expressar-ho mitjançant un crit horrible.

Durant l’escriptura d’aquest instructiu, ens vam centrar molt en la part Disseny i concepte; això permetrà al lector seguir el nostre procés de disseny i resolució de problemes i entendre per què i com vam prendre decisions específiques.

El codi d’aquest projecte és de codi obert; podeu contribuir-hi!

Sobre nosaltres: Aquest projecte el vam fer dues persones, el meu amic haraldar i jo, guusto. Vam estar separats físicament durant tot el projecte, que era un repte molt gran en si mateix. Definitivament, el màxim reconeixement correspon a haraldar: va ser el responsable del disseny del circuit, el cablejat del circuit, la programació, el disseny final i la impressió de les peces en 3D, el muntatge i l’aprovisionament de totes les parts (que incloïa desmuntar els altaveus i una antiga ràdio). ha tingut un mal funcionament i no ha tingut temps de reordenar components en línia). La meva contribució va ser la idea i el concepte inicial, buscant una manera ràpida de preparar les patates i l’Instruible. Hem desenvolupat conceptes principals de disseny i hem pres decisions de disseny importants junts.

Subministraments

Eines

• Soldador
• Filferro de soldadura
• Impressora 3D
• Multímetre

Materials

• Patata o moniato de mida mitjana a gran
• Arduino Nano Rev. 3 amb passadors soldats
• LJ18 A3-8-Z Sensor inductiu
• (2x) AM312 Micro PIR Sensor de detecció de moviment
• Altaveu petit (vam recollir el nostre dels altaveus barats)
• Bateria de 9V
• Cables de pont

Pas 1: disseny i concepte

La idea d’aquest projecte és molt senzilla: imagina una patata que reacciona i crida quan algú intenta tallar-la. Aquesta imatge exacta va ser el nostre punt de partida (imatge 1.1). A partir d’aquí, vam començar a pensar com es podria implementar aquesta funcionalitat. Necessitàvem un dispositiu electrònic dins de la patata que detectés la presència humana, objectes metàl·lics i també produís so. (Imatge 1.2).

Després d'una nova consideració, vam desenvolupar els següents objectius que hauria de complir aquest dispositiu:

1. El dispositiu ha de fer que una patata sembli humana parlant i cridant en resposta a determinades accions.
2. El dispositiu ha de ser prou petit per cabre a la majoria de patates.
3. El dispositiu ha de ser autocobert i inserible ràpidament en qualsevol patata amb poca preparació.

Naturalment, aquests objectius van arribar amb preguntes o més aviat problemes que havíem de resoldre, a saber:

1. Quina és la forma més senzilla i rendible d’aconseguir la nostra funcionalitat desitjada?
2. Com podem minimitzar la mida del dispositiu?
3. Com podem fer que la preparació de la patata sigui la més ràpida i senzilla possible?

En els propers passos tractarem aquestes preguntes.

Pas 2: Disseny i concepte: problema de funcionalitat: diagrama de flux

Per resoldre el problema de funcionalitat, primer hem de determinar exactament què ha de fer el dispositiu. El diagrama de flux visualitza la lògica de l’ànima de la patata.

Pas 3: Disseny i concepte: problema de funcionalitat: entrada i sortida

Per solucionar aquest problema, vam haver d’identificar quins sensors necessitàvem, com es processarien les dades del sensor i com generaríem veu i crits. Vam decidir utilitzar l'arquitectura següent:

Per a la nostra aportació, tenim:

Detecció de presència humana: sensors PIR. Poden mesurar la llum infraroja, com ara la calor corporal i, per tant, serien perfectes per a la detecció humana. Són fàcils d’utilitzar i estan àmpliament disponibles. Com a bonificació, dos sensors micro PIR semblen ulls a la patata i fan que sembli més viu

Detecció de tall: sensors inductius. Aquests sensors creen un camp magnètic i, mitjançant el principi d’inducció electromagnètica, són capaços de detectar objectes metàl·lics dins d’un curt abast. Aquest sensor a l'interior d'una patata detectarà un ganivet de metall que talla la patata

Per a la nostra producció tenim:

Producció d’àudio de parla humana: altaveu. Un senzill timbre no seria suficient, ja que només pot canviar de freqüència i, per tant, no seria capaç de reproduir una veu humana

Tenint en compte això i el diagrama de flux, segueix:

Processament de les dades: Arduino. Tal com s’indica al diagrama de flux del pas 2, la lògica del nostre circuit és molt bàsica i tampoc necessitem cap càlcul avançat de les nostres entrades. Això vol dir que no necessitarem la potència de processament d’un RaspBerry Pi: un microcontrolador normal com l’Arduino és el millor

Per tant, hem descobert que podem sortir amb dos sensors PIR, un sensor inductiu, un altaveu i un Arduino per crear la funcionalitat desitjada.

Pas 4: Disseny i concepte: problema de funcionalitat: generació i emmagatzematge de parla

Una cosa no està clara: com crearem paraules i crits humans? Sabem jugar-los, però com els guardem? Hi ha dues opcions:

1. Enregistreu frases i sons i deseu-los en algun format d'àudio en una targeta SD.
2. Utilitzeu un programa de text a veu i emmagatzemeu frases en format de text i, a continuació, creeu veu sobre la marxa.

Tot i que la primera opció ofereix molta llibertat en termes de sons que es poden utilitzar, requereix una interfície amb un mòdul de targeta SD addicional. Això ocupa molta memòria i pot provocar problemes quan hi ha altres tres sensors actius.

A més, un mòdul addicional és gairebé el contrari d’un disseny mínim. Per això, vam anar amb la segona opció: vam fer servir la biblioteca de text a veu de codi obert Talkie, que té còdecs d’àudio per a diverses paraules en anglès. Aquestes paraules ocupen molt menys espai que un fitxer d’àudio, de manera que podem emmagatzemar fàcilment frases mutliple al nostre Arduino sense cap targeta SD.

No obstant això, hi ha inconvenients: les paraules parlades sonen molt estranyes (el vídeo inclòs ho demostra) i hi ha relativament poques paraules, de manera que és possible que hàgiu de ser creatiu amb el fraseig, si no hi ha cap paraula que necessiteu.

Tot i que la biblioteca Talkie conté uns quants centenars de paraules i totes les lletres de l’alfabet, no conté crits ni crits. Per fer aquest crit, simplement vam mirar paraules existents i vam modificar els seus còdecs per produir uns sons realment horribles.

L'últim fet important que cal tenir en compte aquí és que Talkie només funciona amb els processadors basats en processadors ATMega168 o ATMega328.

Pas 5: Disseny i concepte: resolució del problema de mida

Per resumir, volem crear un dispositiu que s’adapti a una patata. Una patata està mullada, de manera que hem d’encapsular el nostre dispositiu per protegir els components electrònics de l’aigua. A més, el casc que hauria de mantenir els nostres components al seu lloc i ser de la mida més petita possible.

Ara que sabem quines parts necessitem, podem pensar en una forma compacta d’organitzar-les. El pas més eficaç i evident és triar l’Arduino adequat. Vam triar un Arduino petit, però fàcil de treballar i potent: el Nano, que compleix els requisits de la biblioteca Talkie, ja que compta amb un processador ATMega328. Això ens estalviarà molt d’espai en comparació amb un Arduino UNO.

El següent pas és crear un model del dispositiu, amb tots els components empaquetats el més estretament possible. Vam fer aquest pas a TinkerCAD, perquè això ens va permetre utilitzar els models existents de components electrònics en les seves dimensions correctes i exportar i imprimir immediatament el shell quan estigués llest.

Vam dissenyar una closca que es posaria en una patata buidada. La closca es va dissenyar de manera que es maximitzés l’espai a l’interior d’una patata: una estructura semblant a una barca de baix cap amunt amb una part superior corba s’adapta de manera òptima a una patata buida, mentre que la peça inferior rectangular proporciona prou espai i opcions de muntatge per a tots els components electrònics. Es feien servir forats addicionals a la tapa semblant a un vaixell per actuar com a "ulls" o endolls del sensor.

El sensor inductiu es va col·locar en diagonal per reduir l'espai a l'alçada necessària. Tot i que el seu rang de detecció és molt curt, la seva col·locació li permet funcionar correctament: atès que l’excavació a la patata és rodona, el gruix de la paret de la patata és mínim, permetent així al sensor inductiu detectar metall més a prop de l’exterior.

Després de col·locar la peça inferior rectangular cap avall, es posa la patata buidada amb el casquet semblant a una barca a la part superior, i ara tot està segur, s’adapta perfectament i no és visible.

La mida final del nostre dispositiu amb càpsula és d’uns 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (longitud x amplada x alçada). Això no s’adapta a les patates petites, però les patates mitjanes i grans i els moniatos funcionaran bé.

Pas 6: Disseny i concepte: resolució del problema de preparació

L’últim problema a resoldre és la preparació de la patata. Volíem que aquest procés fos el més senzill i senzill possible. La nostra solució inicial feia servir un dispositiu d’excavació especialitzat, però més tard ens vam adonar que això només funciona per a les patates, però no per a les moniatos: són molt dures a l’interior i les excavadores de plàstic són massa gruixudes per tallar-les o trencar-les si són massa primes.

Per què fins i tot faríeu servir un moniato? Bé, les moniatos solen ser significativament més grans, de manera que si teniu problemes per trobar una patata prou gran per a l’ànima de la patata, hauríeu de fer una ullada als moniatos. Per tant, el nostre segon enfocament va ser desenvolupar un mètode eficaç per buidar qualsevol patata, ja sigui una batata o una patata normal. Els detalls es documenten en un dels darrers passos.

Pas 7: Muntatge del circuit

Connecteu l'Arduino Nano exactament igual que al diagrama del circuit.

Pas 8: Programació de l'Arduino

Cloneu aquest dipòsit:

A continuació, obriu el fitxer potato_soul.ino a l'IDE Arduino. El codi està molt ben documentat, així que només heu de llegir els comentaris i seguir les instruccions que hi apareixen.

Pas 9: Impressió de les peces

Imprimiu els fitxers. STL inclosos. La nostra impressora va trigar més de 3 hores a produir cada peça.

Pas 10: Preparació de la patata

Ara que tota la resta està a punt, és hora de preparar la patata! Els passos següents descriuran l'eficient tècnica de buidatge que hem desenvolupat només per a aquest projecte.

Pas 11: buidar la patata: marcar la regió

Marqueu la regió on s’inserirà l’ànima de la patata. Aquesta és la regió que haureu de buidar.

Pas 12: buidar la patata: escorxar i treure la part superior

Pell la regió marcada. Després, talleu la peça convexa per aplanar la patata.

Pas 13: buidar la patata: fer incisions i extreure’n peces

Feu diversos talls profunds a la patata. A continuació, introduïu el ganivet i oscil·leu-lo, fins que pugueu extreure'n un tros. Cal anar amb compte, perquè exercir una pressió excessiva sobre el ganivet pot trencar la patata. Després de la primera peça, les restants seran fàcils.

Recordeu guardar les peces! No llenceu les peces que heu retallat. De la mateixa manera, quan ja no necessiteu una patata que hàgiu preparat per a l'ànima de la patata, simplement la podeu pelar, tallar-la i cuinar-la.

Pas 14: buidar la patata: perfeccionar la corba

Ara cliqueu una forquilla metàl·lica a la patata i realitzeu el mateix moviment oscil·lant per buidar la patata més profundament. Finalment, utilitzeu una cullera afilada per suavitzar les parets.

Pas 15: Preparació de la patata: feu forats per als sensors

Com a darrer pas, creeu dos forats per als sensors PIR i introduïu la tapa a la patata. Ara l’ànima de la patata habita la patata!

Pas 16: Muntatge de l'ànima de la patata

Quasi hem acabat! Muntar tots els components a la part inferior de l’ànima de la patata. Col·loqueu els cables pels forats dels ulls i fixeu els sensors als cables, i ja està. És hora de sorprendre els vostres amics i familiars!

Ens encantaria escoltar els vostres comentaris sobre el nostre projecte:)