Project Oasis: Voice Terrarium: 9 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Project Oasis je hlasové terárium, s ktorým sa môžete porozprávať. Je to sebestačný uzavretý ekosystém, ktorý napodobňuje vonkajšie počasie, ale vo vnútri škatule. V teráriu sa môžete opýtať na „Počasie v Seattli“, na ktoré by sa mohlo začať liať do škatule. Terárium môže vytvárať aj oblaky, hmlu alebo meniť osvetlenie, aby predstavovalo iné poveternostné podmienky.

Krok 1: Motivácia

Médium nášho rozhovoru s prírodou je také vizuálne a multimodálne, na rozdiel od toho, čo robíme dnes s technológiou. Počasie na telefónoch alebo počítačoch nevyvoláva rovnaké zmysly ako doslova vidieť alebo cítiť počasie. Myslel som na to počas svojho pobytu v Google Creative Lab a vytvoril som Project Oasis.

Je to terárium, s ktorým sa môžete rozprávať pomocou Asistenta Google. Môžete ho požiadať, aby vytvoril určité podmienky alebo vám ukázal počasie na konkrétnom mieste. Tento experiment rozširuje náš rozhovor o technológiách a prírodnom svete. Žijeme medzi prírodou a technológiou a tradične sa na ne pozeráme ako na dva veľmi odlišné svety. Oasis je ekologický rozhovor, ale prirodzeným spôsobom; ani naprogramovaný, ani chaotický. Nasledujú kroky, ako si vytvoriť vlastné aktívne terárium.

Krok 2: Všeobecný mechanizmus

Terárium, ako je uvedené, vytvára dážď, hmlu a svetelné podmienky. Horná časť terária má LED diódy, dažďovú vaničku a malý kryt s keramickými rezonátormi, ktoré sú v kontakte s vodou. Tieto malé disky rezonujú pri frekvencii ~ 1-1,7 MHz, aby rozprášili vodu na hmlu.

V spodnej časti terária sú dve peristaltické pumpy a ďalšia elektronika. Nádrž na dne terária pojme prebytočnú vodu. Voda sa recykluje/upravuje a čerpá sa do dažďovej vaničky pomocou jedného z tichých peristaltických čerpadiel.

Krok 3: Dizajn krytu

Odkaz na CAD

Zoznam nástrojov/materiálov:

1. Akrylové/plexisklo hrubé 0,25 palca (24 palcov x 18 palcov - množstvo: 4)
2. Akrylové lepidlo
3. Vŕtacia súprava s 1/4 "a odstupňovanými spodnými bitmi
4. Meracia páska + strmene
5. Epoxidové lepidlo (roztomilý čas ~ 15 minút)
6. Tesniaca hmota GE na hydroizoláciu
7. Priehľadné hadičky z PVC 1/4 "OD + ostnaté konektory

Pokyny pre návrh tohto terária sú flexibilné a nie sú to tvrdé a rýchle pravidlá. Rozhodol som sa postaviť taký, ktorý by som mohol mať na stole alebo ktorý by vyzeral pekne na doske. Okrem toho som mal všeobecnú predstavu o priestore, ktorý zaberie moja elektronika, rastliny a vodná nádrž. Rozhodol som sa, že celý priestor bude mať H: 15 "W: 6" L: 10"

Rozmery CAD na vyššie uvedenom obrázku znázorňujú všeobecné členenie; v zásade horná a spodná elektronika zaberajú výšku 4 ". Nádrž zaberá v spodnej časti 4" L a ponecháva 6 "L pre elektroniku (viac o elektronike neskôr).

Pre túto verziu terária som sa rozhodol použiť akryl/plexisklo, pretože je ľahko dostupný, veľmi ľahko opracovateľný laserom a diely je možné lepiť/zvárať spolu s rôznymi akrylovými cementmi. Sklo alebo priehľadné plasty sú dobrými kandidátmi v závislosti od toho, ako ďaleko chcete so vzhľadom ísť, najmä ak bude mať terárium krivky. V mnohých obchodoch je navyše k dispozícii aj verzia plexiskla odolná voči poškriabaniu, takže by to stále mohlo byť ideálnou voľbou.

3D model som pre svoje terárium navrhol vo Fusion 360 len preto, že som mu chcel dať šancu. K tomuto kroku sú priložené súbory CAD pre tento projekt. Zploštil som všetky skice, aby som získal súbory Laser Machine a nasleduje štandardný proces laserového obrábania. Nastavte laser (v mojom prípade epilóg), Otvorte súbory v programe Corel Draw a spustite obrábanie.

Teraz by ste mali mať akrylové diely potrebné na montáž skrinky. Pozrite sa na CAD a od zdola nahor zostavte diely akrylovým cementom a získajte škatuľu s lešením hore / dole. Na uľahčenie montáže použite ako vodítko strmene a podložku na pravítko (pretože vaša škatuľka je priehľadná).

Krok 4: Návrh elektroniky

Zoznam komponentov / elektroniky:

1. Napájanie 5V/10A (množstvo: 1)
2. 3V-35V zosilňovač (množstvo: 2)
3. Peristaltické čerpadlo na dávkovanie 12V DC (množstvo: 1)
4. Peristaltická pumpa 2 200 ml/min (množstvo: 1)
5. Icstation 20 mm keramické disky freq = 113KHz, s doskami ovládača (množstvo: 2)
6. RGB LED pás (množstvo: 1)
7. Sada drôtov 18 AWG a 24 AWG
8. Drôtený stav 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (potrebujete tu iba klobúk + mikrofón a nie samotný reproduktor)
10. Arduino Nano s mini USB káblom
11. Relé SSR s napäťovým zaťažením 3-24 V cez dieru
12. Protoboard polovičnej veľkosti

Na celý tento proces budete potrebovať aj napájanie s premenlivým napätím, multimetr, žehličku a horúcu lepiacu pištoľ.

Poznámka: Toto je rýchly prototyp a k niektorým komponentom a pripojeniam existujú lepšie alternatívy. Ak viete, čo robíte, neváhajte to zmeniť pomocou životaschopných alternatív.

Napájanie 5V/10A s jedným výstupom som nabúral do viacvýstupového zdroja tak, že som odpojil zástrčku a pridal vlastné viacžilové káble pre jednotlivé súčiastky.

• 5V linka pre dosky ovládačov Icstation
• 5V linka pre RGB LED diódy
• 5V vedenie pre Raspberry Pi 3
• 12V vedenie (variabilné cez Boost Converter) na dávkovanie peristaltického čerpadla
• 24V vedenie (variabilné cez Boost Converter) pre dažďové peristaltické čerpadlo s vysokým prietokom

Vzal som jednotlivé šnúry a dal ich dohromady do drôteného stavu na uprataný pohľad. Tiež som pridal kryt do radu 5V, aby sa zabránilo zvlneniu napájania, pretože sa pripája priamo k Raspberry Pi.

Základné pripojenia:

Pripojil som jednu z 5V liniek priamo k Raspberry Pi - zadná strana dosky k PP1 a PP6, aby som kvôli obmedzenému priestoru nepoužil mini USB kábel. Pi má na vrchu klobúk Google Voice. Vzal som už existujúci program, ktorý som mal na sériové prepínanie, a portoval som ho do Arduino Nano. Toto Nano je pripojené k Pi 3 pomocou krátkeho mini USB kábla. Arduino Nano má pripojenie k protoboardu na zapínanie/vypínanie relé, ktoré zase napája/vypína čerpadlá/výrobník hmly.

Protoboard má tri relé s zaťažovacími vedeniami 5V, 12V a 24V. Každé relé je tiež pripojené k samostatnému kolíku na Arduino (D5, D7 a D8). Niektoré spínacie činnosti nájdete v schéme relé, ako zapojiť kontakty relé. A1/A2 budú linky z Arduina, zatiaľ čo 13+, 14 budú vaše linky na dokončenie obvodu pre záťaž. Relé používam na dobrú izoláciu, ale môžete ich tiež nahradiť tranzistormi. Aby obvod fungoval, nezabudnite na spoločné uzemnenie medzi záťažou a Arduino.

Keramické rezonátory

Keramické rezonátory/piezo sú dodávané s doskou vodiča, ktorú môžete jednotlivo skontrolovať na variabilnom zdroji napájania. Horný keramický povrch musí byť v kontakte s vodou, aby sa vytvorila hmla. Akonáhle máte otestované dosky ovládačov, zapojte ich priamo pomocou 5V elektrického vedenia s relé medzi nimi (ako je uvedené vyššie). Keď je relé zapnuté a obvod je dokončený, uvidíte, ako sa voda premieňa na hmlu.

LED diódy

Neopixelové LED od spoločnosti Adafruit sú ovládané priamo riadiacou linkou do Arduina bez použitia akýchkoľvek relé. Tento dlhý pás som rozrezal na niekoľko sekcií po 15 LED diód. Na tejto stránke nájdete informácie o tom, ako vystrihnúť a pripojiť tieto diódy LED. Po vytvorení viacerých sekcií LED (ako je tiež vidieť na obrázku) som nechal silikónový kryt a na konce pridal horúce lepidlo, aby bolo všetko vodotesné. Jednotlivé sekcie som nalepil na dno dažďovej vaničky, aby bola distribúcia svetla pekná a rovnomerná.

Peristaltické pumpy

Ako už bolo spomenuté, v tomto teráriu sú dve peristaltické pumpy. Peristaltické dávkovanie dodáva iba malé množstvo vody pre generátor hmly. Zásobník hmly má dva keramické rezonátory v kontakte s vodou, ale voda nekončí veľmi rýchlo. Výsledkom je, že toto čerpadlo nebeží príliš často, aby naplnilo nádržku na hmlu vodou. (V skutočnosti som dokonca skončil s jeho odstránením z kódu a občas som iba ručne naplnil zamlžovaciu nádržku jednoduchým zdvihnutím horného veka terária)

Na druhej strane peristaltikum 24 V, 2 200 ml/min. Slúži na dážď, a preto je zvolený pre tento vysoký objem. Aj keď samotný 24 V bude produkovať príliš vysoký prietok pre terárium, môžete zmeniť napätie na prevodníku zosilnenia, aby ste zmenili prietok tohto čerpadla na optimálne nastavenie.

Krok 5: Montáž a testovanie

zhromaždenie

Vŕtanie

Elektronika (2 peristaltické pumpy, hlasový klobúk/mikrofón RPi +, nano, piezoelektrické dosky, reléový protoboard) zostáva v dolných 6 "L teráriu. Na zostavu som išiel zdola nahor podľa 3D modelu. Vŕtačka dva otvory (približne 1/4 "každý) na zadnej strane spodných sekcií elektroniky - jeden z otvorov je pre elektrické vedenia všetkých komponentov, druhý pre rúrky peristaltických čerpadiel.

Vyvŕtajte jeden otvor tak, aby z horného veka zostal 1/4 palca, aby sa dovnútra mohlo dostať potrubie na dažďovú vodu. Vyvŕtajte ďalší malý otvor, aby vedenie LED vyšlo a zasunulo sa do Nano v spodnej časti. Predtým naposledy vyskúšajte všetku elektroniku ich vloženie do škatule.

Umiestnenie a hydroizolácia

Teraz už mali byť všetky akrylové sekcie prilepené na mieste v kroku Návrhu krytu. Vyššie uvedenú elektroniku umiestnite do spodného krytu a nasaďte naň veko. Toto veko je dôležité starostlivo utesniť, aby bolo vodotesné. Veko nie je lisované dovnútra škatule, aby poskytlo určitý priestor na to, aby lepidlo ľahko tieklo a zacelilo medzery. Použil som epoxid, nalial som ho na boky veka a nechal som ho bežať po lešení, ktoré držalo veko. Lepidlo by malo bežať a bez problémov zatvárať medzery. Nechajte pôsobiť cez noc a potom prípadne urobte ďalšiu vrstvu vodotesnosti pomocou tmelu GE.

Zhromaždenie dažďa a hmly

Zostava dažďovej vaničky s nádržkou na hmlu (s keramickými kotúčmi v spodnej časti) sa mala spojiť v kroku návrhu krytu. LED diódy by mali byť tiež zaseknuté v spodnej časti dažďovej vaničky z predchádzajúceho kroku a vodiče pre keramické rezonátory vychádzajúce z príslušného otvoru v hornej/zadnej časti škatule. Túto zostavu tvorcu dažďa + hmly môžete nechať sedieť na lešení v hornej časti škatule. Pred zatvorením horného veka vložte hadičku čerpadla dovnútra otvoru, ktorý bol predtým vyvŕtaný nad dažďovou vaničkou. Odrežte malé časti hadíc a pomocou ostnatých konektorov vytvorte viacero vývodov na rovnomerné rozloženie vody, keď príde do podnosu. Dážď bude mať v teráriu jednotný vzhľad. Fľašu na dávkovanie vody môžete použiť na pridanie vody do nádržky na hmlu a potom nasadiť veko na testovanie, akonáhle je všetko v krabici.

Testovanie

Pripojil som napájanie, vďaka ktorému sa RPi dostane do režimu online. Predtým bol nakonfigurovaný tak, aby sa pripojil k mojej miestnej sieti Wi -Fi. Môžem požiadať sieť o IP adresy Pi, potom použijem vstavané zdieľanie obrazovky na počítači Mac na prihlásenie sa do siete Pi. To mi umožňuje testovať a spúšťať veci na diaľku a bez toho, aby som musel do krabice zapojiť kábel HDMI. Predtým, ako prejdem k ďalším krokom, používam svoje prednastavené programy (pozrite si krok Software pre programy spustené na platforme Pi/Arduino pre rôzne komponenty), aby som otestoval, či je všetko na svojom mieste.

Krok 6: Návrh terária (terénne úpravy)

Toto je pravdepodobne najzábavnejšia časť celého procesu. Môžete loviť alebo nakupovať rastliny! Išiel som okolo v miestnych záhradných centrách vrátane toho v miestnom Home Depote, neďalekých obchodoch s rastlinami a dokonca som sa len prechádzal v mojom okolí, ktoré má veľa zelene. Pretože je klíma vlhká, uzavretá a v teráriu sa veľa mení, snažil som sa nájsť odolné tropické klimatické rastliny. Na výsadbu postele budete potrebovať nasledujúce položky:

• Čierna pôda
• Perlit
• Štrk
• Aktívne uhlie

Voda filtruje cez pôdne dno až do nádrže, aby sa znova recyklovala ako dážď. Pred položením na zemné lôžko použite ako základ jemné drôtené pletivo (napríklad sieťovina zo sklenených vlákien). Aktívne uhlie umiestnite ako najnižšiu vrstvu v teráriu. Tým sa zabráni tvorbe plesní v teráriu a tiež sa zabráni zápachu. Túto vrstvu prikryte štrkom, aby mala voda ďalšiu vrstvu filtrovania a špina do nádrže neprúdila voľne. Zmiešajte čiernu pôdu a perlit v pomere 1: 1, aby ste získali skutočne vzdušné a odvodnené rastové médium. Teraz ste pripravení na výsadbu.

Poznámka: Aby som všetky tieto veci hodil do škatule bez toho, aby som sa dotkol stien, vyrobil som papierom lievikovitý tvar a cez tento otvor som do škatule nalial materiál, ktorý som nevhadzoval priamo.

Zhromaždil som malé guľatiny a mach z kmeňov stromov v mojom okolí a rôzne malé tropické rastliny v miestnych obchodoch s rastlinami. Našiel som strom Bonsai Orange, ktorý vyhovoval mojim potrebám vzhľadu a niečo, čo by prežilo v aktuálnom podnebí v Home Depot. Na prírodný zelený vzhľad nad pôdou v teráriu používam listový mach a španielsky mach (oba bežne dostupné v záhradných centrách).

Pokiaľ ide o výsadbu, idem od malých k veľkým. Pinzetou vkladám malé rastlinky a mach/polená poukladám iba rukami, aby som dosiahol vzhľad, s ktorým som bol konečne spokojný. Terárium by ste mali raz mierne zalievať a nechať ho jeden alebo dva dni odležať, aby sa rastliny v tejto novej posteli aklimatizovali a zapustili korene.

Krok 7: Softvér

Tieto pokyny väčšinou pochádzajú z githubu so všetkým kódom. Ešte ich tu nechám na dokončenie. Aj keď používam asistenta Google, ako je vidieť na videu, v teráriu je aj klobúk Google Voice s mikrofónom v samotnom teráriu, ktorý počúva príkazy. Podľa týchto pokynov sa môžete rozhodnúť používať iba AIR Voice Hat.

Predtým ako začneš

DialogFlow / Akcie na Googli

Pri vytváraní agenta Dialogflow postupujte podľa týchto pokynov. Používame uvítací zámer, ktorý umožňuje používateľovi začať hovoriť s teráriom. Užívateľ má tiež ďalšie úmysly informovať sa o počasí v určitom mieste, čase (napr.: „ukázať mi počasie v Seattli“) alebo vyvolať explicitnú akciu (napr.: „nechať pršať“)

Budete musieť nasadiť svoje cloudové funkcie, ktoré sú mapované na akcie používateľa.

-> Podľa týchto pokynov povoľte cloudové funkcie pre platformu firebase. -> Kroky na nasadenie funkcií z CLI nájdete v časti Nasadenie funkcií pomocou CLI Firebase na rovnakom linku, ako je uvedené vyššie

Cloud PubSubNastavte projekt Cloud PubSub ako v tomto odkaze

Pri vytváraní témy postupujte podľa týchto pokynov. V našom projekte sme vytvorili tému s názvom „Počasie“, ku ktorej sme pridali naše predplatné. V tomto projekte používame iba predplatné typu pull. Predplatné bolo, že terárium bolo pomenované ako detail počasia

Poznačte si ID projektu tohto projektu, pretože sa vám bude hodiť neskôr spustiť klienta poslucháča.

Openweather APIG Získajte svoj kľúč API z openweathermap.org. Pridajte tento kľúč do cloudových funkcií, aby tieto funkcie mohli pingovať na meteorologické servery, keď používateľ požiada o konkrétne informácie. Nainštalovať NodeJS

Nainštalujte NodeJS do svojho RPi

Ako spustiť tieto moduly

Nasadenie cloudovej funkcie Dialogflow

Prejdite do adresára svojich funkcií a spustite nasledujúce v poradí

inštalácia $ npm

$ firebase prihlásenie

$ firebase init

A nakoniec spustite nasledujúce, aby ste nasadili svoje funkcie:

$ nasadenie firebase

Odkaz na nasadené funkcie sa stane webovou adresou URL pre Dialogflow. Cloud PubSub

Naivgate do adresára súboru subscription.js & package.json a spustením npm install nainštalujte závislosti. Keď budete pripravení, spustite uzol subscritpions.js správy o počúvaní detail počasia, kde podrobnosti o počasí je predplatné, ktoré ste vytvorili z predchádzajúceho kroku. Testovacie nasadenie Google Assistant / AIY Voice Kit

Na interakciu s teráriom môžete použiť buď domovskú stránku Google, alebo hlasovú súpravu AIY. Vyššie uvedené nastavenie aplikácie zostáva pre obe rovnaké.

Pri testovaní a nasadení aplikácie v Asistentovi Google postupujte podľa týchto pokynov. Potom môžete použiť Asistenta Google priradeného k vášmu účtu. Rozhovor s ním spustí terárium a pýta sa ho na počasie.

Krok 8: Spustite terárium

Sledovanie celého tohto nastavenia sa zdá byť náročné, ale v skutočnosti je zábavné a pútavé pri práci s rastlinami. Ak to urobíte správne, mali by ste konečne vedieť povedať niečo podobné

„Hey Google, what’s the weather in Seattle?“, „Hey Google, Make it Rain“etc. and see the magical output in your terararium.

Užite si svoje nové terárium a ukážte ho svojim priateľom!

Krok 9: Prispievatelia / POZNÁMKA

• Vyrobil Harpreet Sareen a priatelia z Google Creative Lab.
• Tento projekt sa riadi pokynmi komunity Google pre otvorený zdroj. Tu nájdete informácie o licencii a ďalšie pokyny.
• Poznámka: Toto nie je oficiálne podporovaný produkt Google.