Project Oasis: Voice Terrarium: 9 Passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Project Oasis és un terrari de veu amb el qual podeu parlar. És un ecosistema tancat autosuficient que imita el clima exterior però dins d’una caixa. Podeu preguntar al terrari sobre "El temps a Seattle" com a resposta a la qual podria començar a vessar dins de la caixa. El terrari també pot generar núvols, boira o canviar la il·luminació per representar altres condicions meteorològiques.

Pas 1: motivació

El mitjà de la nostra conversa amb la natura és tan visual i multimodal, en contrast amb el que fem amb la tecnologia actual. El temps als telèfons o ordinadors no invoca els mateixos sentits que literalment veure o sentir el temps. Vaig pensar-ho durant la meva estada a Google Creative Lab i vaig crear Project Oasis.

És un terrari amb el qual podeu parlar-hi mitjançant l'Assistent de Google. Podeu demanar-li que creï certes condicions o que us mostri el temps en un lloc concret. Aquest experiment amplia la nostra conversa amb la tecnologia i el món natural. Vivim entre la natura i la tecnologia i tradicionalment les mirem com dos mons molt diferents. Oasis és una conversa ecològica però d’una manera natural; ni programat ni caòtic. A continuació es detallen els passos per crear un dels vostres terraris actius.

Pas 2: Mecanisme general

El terrari esmentat crea condicions de pluja, boira i llum. La part superior del terrari té LEDs, una safata per a la pluja i un petit recinte amb ressonadors ceràmics en contacte amb l'aigua. Aquests petits discos ressonen a ~ 1-1,7Mhz per atomitzar l'aigua fins al que sembla una boira.

La part inferior del terrari alberga dues bombes peristàltiques i altres aparells electrònics. Un embassament situat al fons del terrari conté l’excés d’aigua. L’aigua es recicla i s’embolica fins a la safata de pluja mitjançant una de les bombes peristàltiques silencioses.

Pas 3: disseny del recinte

Enllaç a CAD

Llista d'eines / materials:

1. Fulls d'acrílic / plexiglàs de 0,25 "de gruix (24" x 18 "- Quantitat: 4)
2. Cola acrílica
3. Joc de trepants amb 1/4 "i bits inferiors graduats
4. Cinta mesuradora + pinça
5. Cola epoxi (~ 15 min de temps bonic)
6. Segellador GE per a la impermeabilització
7. Tubs transparents de PVC 1/4 "OD + Connectors de pues

Les pautes de disseny d’aquest terrari són flexibles i no són regles ràpides i difícils. Vaig optar per construir-ne un que pogués guardar a l’escriptori o que quedés bonic sobre un taulell. A més, tenia una idea general sobre l’espai que ocuparien la meva electrònica, les plantes i el dipòsit d’aigua. Vaig decidir que tot el recinte fos H: 15 "W: 6" L: 10"

Les dimensions CAD de la figura anterior mostren el desglossament general; àmpliament la part superior i l'electrònica de fons ocupen 4 "d'altura cada un. El dipòsit ocupa 4" L a la part inferior deixant 6 "L per l'electrònica (més en l'electrònica més endavant).

Vaig decidir utilitzar acrílic / plexiglàs per a aquesta versió de terrari, ja que està fàcilment disponible, és molt fàcil de mecanitzar amb làser i les peces es poden enganxar / soldar amb una gran varietat de ciments acrílics. El vidre o els plàstics transparents són bons candidats en funció de fins on vulgueu anar amb l’aspecte, sobretot si el terrari tindrà corbes. A més, les versions de plexiglàs a prova de ratllades també estan disponibles a moltes botigues, de manera que podrien deixar-ho com una opció ideal.

Vaig dissenyar el model 3D per al meu terrari a Fusion 360, només perquè volia donar-li una oportunitat. Els fitxers CAD d’aquest projecte s’adjunten amb aquest pas. Vaig aplanar tots els esbossos per obtenir fitxers de màquina làser i el procés de mecanitzat làser estàndard segueix. Configureu el làser (Epilog en el meu cas), obriu els fitxers a Corel Draw i executeu el mecanitzat.

Ara hauríeu de tenir les peces acríliques necessàries per al muntatge del tancament. Consulteu el CAD i de baix a dalt, muntar les peces amb ciment acrílic en conjunt per obtenir una caixa, amb bastides a la part superior / inferior. Utilitzeu pinces i estora de regles (ja que la caixa és transparent) com a guia per facilitar el procés de muntatge.

Pas 4: Disseny electrònic

Llista de components / electrònica:

1. Alimentació 5V / 10A (quantitat: 1)
2. Convertidor Boost 3V-35V (quantitat: 2)
3. Bomba peristàltica de dosificació de 12 V CC (quantitat: 1)
4. Bomba peristàltica de 2200 mL / min (quantitat: 1)
5. Discs ceràmics Icstation de 20 mm freq = 113 KHz, amb plaques de controladors (quantitat: 2)
6. Tira LED RGB (quantitat: 1)
7. Conjunt de filferro de 18 AWG i 24 AWG
8. Teler de filferro 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (només necessiteu el barret de veu + el micròfon aquí i no l’altaveu en si)
10. Arduino Nano amb cable Mini USB
11. Relés SSR de 3 a 24 V de tensió-càrrega a través del forat
12. Protoboard de mida mitjana

També necessitareu una font d'alimentació de tensió variable, un multímetre, una planxa de soldadura i una pistola de cola calenta durant tot aquest procés.

Nota: es tracta d’un prototip ràpid i hi ha millors alternatives a alguns components i connexions. Si sabeu què feu, no dubteu a canviar amb alternatives viables.

Pirategi la sortida única font d'alimentació de 5V / 10A en un subministrament Muti-producte per evaporació mitjançant eliminació de el tap i afegir els meus propis cables multi-trenat per als components individuals.

• Línia de 5V per a plaques de control Icstation
• Línia de 5V per LED RGB
• Línia de 5V per a Raspberry Pi 3
• Línia de 12V (variable mitjançant Boost Converter) per dosificar bomba peristàltica
• Línia de 24V (variable mitjançant Boost Converter) per a una bomba peristàltica de pluja d’alt cabal

Vaig agafar les línies individuals i les vaig ajuntar en un teler de filferro per donar un aspecte ordenat. També he afegit una tapa a la línia de 5 V per evitar les ondulacions de l’alimentació, ja que es connecta directament a Raspberry Pi.

Connexions bàsiques:

Vaig connectar una de les línies de 5V directament a Raspberry Pi, la part posterior de la placa a PP1 i PP6 per tal de no utilitzar el cable mini USB a causa de l’espai limitat. El Pi té un Google Voice Hat assegut a sobre. Vaig agafar un programa que ja tenia per a commutació en sèrie i el vaig portar a un Arduino Nano. Aquest Nano es connecta a Pi 3 mitjançant un curt mini cable USB. L'Arduino Nano té connexions amb una placa de prototips per a la commutació dels relés d'encesa / apagat que en els poders al seu torn bomba / fabricant de la boira d'encesa / apagat.

El protobordo té tres relés amb línies de càrrega de 5V, 12V i 24V cadascun. Cada relé també està connectat a un pin independent a Arduino (D5, D7 i D8). Consulteu l’esquema del relé sobre com connectar els contactes del relé per fer alguna acció de commutació. A1 / A2 seran les línies d’Arduino, mentre que 13+, 14 seran les vostres línies per completar el circuit de la càrrega. Estic fent servir relés per a un bon aïllament, però també podeu substituir-los per transistors. Recordeu tenir una connexió a terra comuna entre la càrrega i Arduino perquè el circuit funcioni.

Ressonadors ceràmics

Els ressonadors / piezos ceràmics vénen amb una placa de controladors cadascun que podeu comprovar individualment en una font d'alimentació variable. La superfície ceràmica superior ha d’estar en contacte amb l’aigua perquè es formi boira. Un cop hàgiu provat les plaques de control, connecteu-les directament amb una línia elèctrica de 5V, amb un relé intermedi (com es va indicar anteriorment). Quan el relé s’encengui i el circuit es completi, veureu que l’aigua es converteix en boira.

LEDs

Els LED Neopixel d'Adafruit es controlen directament amb una línia de control a Arduino, sense utilitzar cap relé. He tallat aquesta llarga tira en diverses seccions de ~ 15 LED cadascuna. Consulteu aquesta pàgina sobre com tallar i connectar aquests LED. Després de crear múltiples seccions de LEDs (com també es veu a la imatge), no deixava de la silicona que cobreix en i vaig afegir cola calenta en els extrems a prova d'aigua tot. Vaig enganxar seccions individuals a la part inferior de la safata de pluja per a una distribució agradable i uniforme de la il·luminació.

Bombes peristàltiques

Com s’ha dit abans, hi ha dues bombes peristàltiques en aquest terrari. La dosificació peristàltica proporciona només petites quantitats d’aigua per al generador de boira. El dipòsit de boira té dos ressonadors ceràmics en contacte amb l’aigua, però l’aigua no s’acaba molt ràpidament. Com a resultat, aquesta bomba no funciona molt sovint per omplir el dipòsit de boira amb aigua. (De fet, fins i tot em vaig acabar de treure-ho de codi i només omplir el dipòsit fins a la nebulització de forma manual, de vegades amb només aixecar la tapa superior de l'terrari)

El 24V, 2200mL / min peristàltica a l'altra mà s'usa per a la pluja i és així triat per a aquest alt volum. Mentre que en si produirà 24V és massa alt un cabal per al terrari, pot canviar el voltatge en el convertidor de l'alça de canviar el cabal d'aquesta bomba per a un ajust òptim.

Pas 5: Muntatge i proves

muntatge

Perforació

L'electrònica (2 bombes peristàltiques, RPi + Voice Hat / Microphone, Nano, Piezo Driver Boards, Relay Protoboard) es queda a la part inferior de 6 "L del terrari. Vaig anar al muntatge de baix a dalt segons el model 3D. Trepant dos forats (aproximadament 1/4 "cadascun) a la part posterior de les seccions electròniques inferiors: un dels forats és per a les línies elèctriques de tots els components, mentre que l'altre és per a tubs de les bombes peristàltiques.

Practicar un forat deixant 1/4 de la tapa superior per permetre que entri la canonada d'aigua de pluja. Practicar un altre forat petit perquè surti el cablejat del LED i entrar al Nano a la part inferior. Proveu tota l'electrònica una última vegada abans posant-los dins de la caixa.

Col·locació i impermeabilització

A hores d’ara, totes les seccions d’acrílic haurien d’haver quedat enganxades al lloc des del pas de disseny del recinte. Col·loqueu l'electrònica esmentada a la caixa inferior i poseu-hi la tapa. És important segellar aquesta tapa amb cura perquè sigui impermeable. La tapa no s’adapta a la premsa dins de la caixa, de manera que s’ofereix una mica d’espai perquè la cola flueixi fàcilment i tanqui els buits. Vaig fer servir Epoxy, el vaig abocar sobre els laterals de la tapa i el vaig deixar córrer sobre les bastides fetes per aguantar la tapa. La cola hauria d’executar-se i tancar els buits sense problemes. Deixeu-lo reposar durant la nit curant i, a continuació, feu una altra capa de protecció contra l'aigua amb el segellant GE.

Assemblea de pluja i boira

El muntatge de la safata de pluja amb el dipòsit de boira (amb discos de ceràmica a la part inferior) hauria d’haver-se unit al pas de disseny del recinte. Els LED també s’han d’enganxar a la part inferior de la safata de pluja del pas anterior i els cables per als ressonadors de ceràmica que surten del forat respectiu a la part superior / posterior de la caixa. Podeu deixar que aquest conjunt de fabricant de pluja + boira se senti a les bastides de la part superior de la caixa. Abans de tancar la tapa superior, introduïu la canonada de la bomba pel forat perforat anteriorment per sobre de la safata de pluja amb aquest propòsit. Tallar petites seccions de tubs i utilitzar connectors de pues per crear múltiples sortides per a una distribució uniforme de l’aigua quan entra a la safata. La pluja tindrà un aspecte uniforme d’aquesta manera al terrari. Es pot utilitzar una ampolla de dispensador d'aigua aterratge per afegir aigua al dipòsit de boira abans de posar la tapa per a les proves una vegada que tot està dins de la caixa.

Proves

Vaig endollar l’alimentació que fa que el RPi es connecti. Anteriorment s’havia configurat per connectar-me a la meva xarxa wifi local. Puc consultar la xarxa per obtenir la IP de Pi, i després faig servir la compartició de pantalla integrada al Mac per iniciar la sessió al Pi. Això em permet provar i executar coses de forma remota i no haver de connectar un cable HDMI a la caixa. Ús meus programes predefinits (vegeu el pas lògic per als programes que s'executen en pi / Arduino per veure diferències. Components) per provar tot el que està al seu lloc abans de dirigir-se als següents passos.

Pas 6: disseny del terrari (paisatgisme)

Aquesta és probablement la part més divertida de tot el procés. Es pot caçar o comprar plantes! Vaig donar la volta en centres de jardineria locals, incloent el de botiga de ferreteria, a prop de botigues de plantes i fins i tot acaba d'entrar al meu barri que té una gran quantitat d'espais verds. Com que el clima és humit, tancat i canvia molt dins del terrari, intentava trobar plantes de clima tropical resistents. Necessitareu els elements següents per tenir el llit a punt per plantar:

• Sòl Negre
• Perlita
• Grava
• Carbó activat

L’aigua es filtra a través del llit del sòl fins a l’embassament i es recicla com a pluja. Utilitzeu una malla de filferro fi (malla de fibra de vidre, per exemple) com a base abans de posar-la al llit del sòl. Col·loqueu el carbó activat com a capa inferior del terrari. D’aquesta manera, s’eviten que creixin floridures a l’interior del terrari i també es mantingui controlada la mala olor. Cobriu aquesta capa amb una mica de grava perquè l'aigua tingui una altra capa de filtratge i la brutícia no continuï fluint lliurement cap a l'embassament. Barregeu terra negra i perlita en proporció 1: 1 perquè tingueu un medi de cultiu molt ventilat i drenant. Ja esteu preparats per plantar.

Nota: per deixar caure tot això a la caixa sense tocar les parets, vaig fer una forma semblant a un embut amb un paper i vaig abocar el material a la caixa per aquesta obertura i no hi vaig tirar directament.

Vaig reunir petits troncs i molsa dels troncs dels arbres del meu barri i més varietat de petites plantes tropicals a les botigues de plantes locals. Vaig trobar un taronger bonsai que s’adaptava a les meves necessitats d’aspecte i alguna cosa que sobreviuria en un clima d’actualitat a Home Depot. Utilitzo una mica de molsa de fulla i una mica de molsa espanyola (ambdues que es troben habitualment als centres de jardineria) per tenir un aspecte verd natural sobre el sòl del terrari.

Pel que fa a la plantació, passo de la petita a la gran. Jo ús pinces per posar a les plantes petites i es col·loca molsa / logs simplement amb les mans, abans d'arribar a la mirada que finalment estava content amb. Hauríeu de regar lleugerament el terrari i deixar-lo reposar un o dos dies perquè les plantes s'aclimatessin i creixessin arrels en aquest nou llit.

Pas 7: programari

Aquestes instruccions provenen en gran part del github aquí amb tot el codi. Encara els deixaré aquí per acabar. Tot i que faig servir l'Assistent de Google tal com es veu al vídeo, el terrari també és un Google Voice Hat amb un micròfon al mateix terrari, escoltant ordres. Podeu optar per utilitzar AIR Voice Hat segons les instruccions aquí.

Abans de començar

DialogFlow / Actions a Google

Seguiu els passos aquí per crear un agent Dialogflow. Utilitzem una intenció de benvinguda que permet a l’usuari començar a parlar amb el terrari. Hi ha intents addicionals perquè l'usuari pugui informar-se sobre el temps en determinades ubicacions i hores (per exemple, "mostra'm el temps a Seattle") o invocar una acció explícita (per exemple, "fer que plogui")

Haureu de desplegar les funcions del núvol assignades a les accions de l'usuari.

-> Seguiu les instruccions aquí per habilitar les funcions del núvol per a Firebase. -> Els passos per desplegar les funcions des de la CLI es troben a Desplegar les vostres funcions amb la CLI de Firebase al mateix enllaç de l’anterior

Cloud PubSub Configureu un projecte Cloud PubSub com en aquest enllaç

Seguiu els passos per crear un tema. Vam crear un tema anomenat "El temps" al nostre projecte, al qual vam afegir les nostres subscripcions. En aquest projecte només fem servir subscripcions pull. La subscripció a terrarium es va anomenar com a detall meteorològic

Tingueu en compte l’identificador del projecte d’aquest projecte, ja que serà útil per executar el client oient més endavant.

AP Openweather Obteniu la vostra clau API des de openweathermap.org. Afegiu aquesta clau a les funcions del núvol perquè aquestes funcions pingin als servidors meteorològics quan l'usuari sol·liciti informació específica

Instal·leu NodeJS al vostre RPi

Com executar aquests mòduls

Desplegament de la funció Dialogflow Cloud

Aneu al directori de les vostres funcions i executeu el següent en ordre

Instal·lació de $ npm

Inici de sessió de $ firebase

$ firebase init

I finalment executeu el següent per desplegar les vostres funcions:

Desplegament de $ firebase

L'enllaç de les funcions desplegades es converteix en l'URL del webhook per a Dialogflow. Cloud PubSub

Naivgate al directori del fitxer subscription.js & package.json i executeu npm install per instal·lar les dependències. Quan estigueu a punt, executeu node subscritpions.js listen-messages weather-detail, on weather-detail és la subscripció que heu creat a partir d’un pas anterior.

Podeu utilitzar Google Home o un kit de veu AIY per interactuar amb el terrari. La configuració de l'aplicació anterior continua sent la mateixa per a tots dos.

Seguiu les instruccions aquí per provar i desplegar la vostra aplicació a l'Assistent de Google. A continuació, podeu utilitzar un Assistent de Google associat al vostre compte parlant-hi per activar el terrari i preguntant-li sobre el temps.

Pas 8: executeu el Terrari

Seguir tota aquesta configuració sembla difícil, però en realitat és divertit i atractiu mentre es treballa amb les plantes. Si es fa bé, finalment hauríeu de poder dir alguna cosa així

"Ei Google, quin temps fa a Seattle?", "Ei Google, fes que plogui", etc., i veu la sortida màgica al terrari.

Gaudeix del teu nou terrari i mostra-ho als teus amics!

Pas 9: Col·laboradors / NOTA

• Fet per Harpreet Sareen i amics del Google Creative Lab.
• Aquest projecte segueix les directrius de la comunitat de codi obert de Google. Consulteu aquí la llicència i altres directrius.
• Nota: no és un producte de Google compatible amb oficialment.