Systém fyzických interakcií - PlateaPlayer: 19 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Tento projekt opisuje postup navrhovania a vývoja hardvérovej implementácie fyzických počítačových interakcií interaktívneho videoprehrávača zameraného na študentov video a digitálnej televízie Universidad Autónoma de Occidente, zapojených do témy multisenzorických interaktívnych videí, vo forme výrobok, ktorý sa dá ľahko vyrobiť a manipulovať s ním.

V súčasnosti neexistujú žiadne bezplatné platformy na vývoj tohto druhu videí, ktoré by zahŕňali aj zmyslové interakcie. Preto je jeho hlavným cieľom vyhnúť sa tomu, aby si študenti museli kupovať nákladné softvérové licencie, museli sa spoliehať na riešenia tried a dodávať ich na polovicu a museli stráviť oveľa viac času samotným vývojom týchto platforiem.

Tu navrhovaná implementácia sa skladá z piatich modulov predstavujúcich hlavné senzorické interakcie, ktoré je možné synchronizovať. Sú to: voda, dym, teplota (horúca/studená), vietor a svetlo. Tie bude ovládať Arduino pomocou knižnice JavaScript Johnny Five.

Krok 1: Materiály a nástroje - Kontajnerový box

Vzhľadom na to, že tento projekt bol určený na vývoj prototypu navrhovaného systému, boli použité jednoduché materiály:

• Slamený kartón
• Tyče z balzového dreva (štvorcové a trojuholníkové tvary)
• Nožnice, izolačná páska, lepidlo na drevo, skalpel, pílka na kov

Krok 2: Materiály - veterný modul

5 CPU ventilátorov

Krok 3: Materiály - teplotný modul

• 2 Peltierove bunky
• 4 chladiče
• 2 ventilátory (rovnaké ako veterné moduly)

Krok 4: Materiály - svetelný modul

• ~ 50 cm RGB LED pásik
• 3 tranzistory TIP31C
• Externý zdroj energie

Krok 5: Materiály - Modul dymu

• 1 Ultrazvukový zvlhčovač
• 1 1-kanálové relé
• Externý zdroj energie
• Nádoba na vodu

Krok 6: Materiály - vodný modul

• Ponorné mikro-čerpadlo
• ~ 20 cm plastová rúrka
• Nádoba na vodu (rovnaká ako v dymových moduloch)
• Malé slamky (~ 5)

Krok 7: Rezanie otvorov na prednej strane pre fanúšikov

Odrežte kus lepenky (~ 50 cm na šírku a ~ 40 cm na výšku), potom pomocou skalpela vyrežte 5 otvorov pre každý ventilátor. Nakoniec ich prilepte páskou na lepenku.

Krok 8: Výroba modulov teploty (Peltierov článok)

Prilepte Peltierove bunky páskou k chladičom.

Krok 9: Integrujte Peltierove moduly do fanúšikov

Pripojte moduly Peltier k ventilátoru. Uistite sa, že ich prilepíte lícom na prednú stranu v opačných smeroch, aby sa teplá a studená strana každej bunky dostala von príslušným ventilátorom.

Krok 10: Vytvorenie „stĺpca“pre horný kryt

Vystrihnite balzové tyče (~ 50 cm široké) a prilepte ich k sebe, ako je znázornené na obrázkoch. To umožní prilepenie horného kartónového krytu na prednú stranu a boky.

Potom prilepte kus lepenky na diagonálnej strane a vytvorte asi 8 malých otvorov (~ 5 mm až ~ 5 mm) na vloženie slamiek vodného modulu.

Krok 11: Poskytnutie štruktúry rámčeku

Odrežte 3 balzové tyče, ako je znázornené na obrázku, a prilepte ich na predný bočný kus lepenky.

Krok 12: Odstrihnite strany krabice

Odrežte 3 kusy lepenky (~ 50 cm na šírku ~ 50 cm na výšku a ~ 30 cm na hĺbku). 2 na každú stranu škatule plus 1 dovnútra na oddelenie priestoru nádoby na vodu od elektronických súčiastok.

Krok 13: Prispôsobenie priestoru nádoby na vodu

Vytvorte základňu pre nádobu na vodu odrezaním 3 kusov balzových tyčí štvorcového tvaru na ~ 20 cm a prilepte ich dohromady k rámu hlavnej konštrukcie, ako je znázornené na obrázku, aby sa nádoba zmestila.

Ďalej použite 1 z predtým narezaných kúskov lepenky na boky, urobte malý otvor, cez ktorý môžu prejsť niektoré drôty, a zalepte ich páskou.

Voliteľne môžete prilepiť balzovú tyč v trojuholníkovom tvare k zadnej časti základne, aby ste zabránili pádu nádoby a rozliatiu vody.

Krok 14: Výroba nádoby na vodu

Odrežte plastovú fľašu na polovicu a jej hornú časť použite ako kryt, ako je znázornené na obrázkoch. Vložte dovnútra mikročerpadlo a ultrazvukový zvlhčovač.

Pred použitím naplňte vodou.

Krok 15: Zatvorenie hlavnej štruktúry

Na zvyšok konštrukcie prilepte bočné, spodné a horné kartónové kryty.

Krok 16: Pridanie modulu svetiel

Olepte pásik RGB LED okolo hornej a bočných strán škatule, aby káble mohli ísť dovnútra otvoru na ľavej strane.

Krok 17: Výroba vodovodného potrubia

Vystrihnite asi 8 malých otvorov (~ 1 mm x ~ 1 mm) v plastovom potrubí a vložte malé slamky. Zlepte ich páskou čo najtesnejšie, aby ste zabránili úniku vody do zvyšku škatule.

Nakoniec pripojte otvorený koniec potrubia k mikro-čerpadlu a vložte slamky do otvorov horného diagonálneho kusu lepenky.

Krok 18: Zapojenie

Vybraté piny je možné zmeniť podľa želania používateľa, takže tu nie sú špecifikované, aj keď kód to očividne robí

Moduly vietor/teplota:

Pomocou prepojovacích káblov prepojte 5 V každého ventilátora a Peltierovej bunky s digitálnym kolíkom na doske Arduino a GND so spoločnou linkou GND v protoboarde.

Vodný modul:

Pomocou prepojovacích káblov priamo pripojte 5V mikro-pumpy k jednému z 5V výstupných pinov Arduina a použite tranzistor TIP31C ako spínač pre vodiče GND. Tento tranzistor ide na digitálny pin do Arduina, aby ho ovládal.

Svetelný modul:

Pomocou prepojovacích káblov pripojte každý farebný kanál k tranzistoru TIP31C pripojenému k linke GND protoboardu, ktorý prechádza na analógový kolík v Arduine na ovládanie zobrazovanej farby zadaním R, G a B do správneho. Napájací vodič je pripojený k protoboardovému vedeniu napájanému pomocou adaptéra zapojeného do bežnej elektrickej zásuvky.

Modul dymu:

Pomocou prepojovacích káblov pripojte napájanie k relé, ktoré ho spája s rovnakým zdrojom energie v protoboarde z modulu svetiel. Potom pripojte toto relé k digitálnemu kolíku v Arduine, aby ste ho zapli a vypli. Pripojte jeho GND k linke GND v protoboarde.

Krok 19: Programovanie a beh

Na to, aby Johnny Five fungoval, je potrebný jednoduchý server Node. Na komunikáciu prednej a zadnej strany v reálnom čase a synchronizáciu interaktívneho videa so senzorickými interakciami je implementovaný aj Socket.io.

Kód pre tento systém, ako aj pre interaktívny prehrávač videa, ktorý bol predtým vyvinutý ako doplnok JavaScript, je možné stiahnuť v tomto repo serveri Github:

Poskytnite webovú stránku prehrávaču z rovnakého servera a spustite oba.