درخت تعاملی: 10 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

یک سنت جالب در مورد پایان نامه دکتری و پایان نامه مجاز این است که آنها قبل از دفاع عمومی/سمینار بر روی درختی در کتابخانه اصلی KTH آویزان می شوند. بنابراین ، به عنوان پروژه ای برای دوره طراحی و پیاده سازی تعامل فیزیکی ، گروه ما تصمیم گرفت با ایجاد یک نسخه تعاملی از درخت ، این رسم را گرامی بدارد.

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

مواد:

• مقیاس دیجیتال 1x (با 4 لودسل)
• پارچه های تمیز کننده از پنبه و سلولز (ما از یک پارچه در هر گل ، 6 عدد در کل استفاده کردیم)
• 2 عدد توپ فوم
• نخ
• 4x تخته چوب (قطر ما 22x170x1600 میلی متر بود)
• 6x قالب بیرونی گوشه (2 عدد 27x27x750 میلی متر ، 2 عدد 27x27x600 میلی متر و 2 عدد 27x27x1350 میلی متر)
• 1x تخته چوب (ضخامت بیش از 6-7 میلی متر)
• 2 تخته چوبی (ضخامت 2-3 سانتی متر ، 45x45 سانتی متر)
• سیم ها
• لحیم کاری
• چسب گرم
• لوله های جمع کننده حرارت
• نوار چسب دو طرفه
• 20 برابر پیچ جهانی (5x40 میلی متر)
• 20 برابر پیچ جهانی (3.0x12 میلی متر)
• 10 برابر زاویه تقویت
• 1x Stripboard (نمونه اولیه تخته)

الکترونیک:

• 1x - آردوینو Uno
• 1x - تقویت کننده سلول را بارگذاری کنید
• 1x - میکروکنترلر ESP8266 Huzzah Feather
• 1x - Adafruit RC522 RFID خوان
• 2x-Multiplexers (ثبت کننده های 8 بیتی شیفت با رجیسترهای خروجی 3 حالته)
• 16x - LED های قرمز
• 16x - مقاومت
• 6x - Servos - Hitec HS -422 (اندازه استاندارد)

ابزارها:

• آهن لحیم کاری
• چسب حرارتی تفنگی
• اره دستی
• مقابله با اره
• پیچ گوشتی قدرت
• راس چوب
• ابزار برش چوب منبت کاری اره مویی

مرحله 2: مقیاس حمام وزن بدن دیجیتال را وصل کنید

برای اولین قدم ، ما از 4 سلول بار از مقیاس حمام وزن بدن دیجیتال و تقویت کننده بار سلول HX711 استفاده کردیم. پین ها دارای رنگ هایی هستند: RED ، BLK ، WHT ، GRN و YLW ، که مربوط به کدگذاری رنگ هر لودسل است. آنها به شکل پل سنگی گندم متصل شده اند (تصاویر را ببینید). ما روی قرمزهای Load Cell 1 و Load Cell 4 تحریک می کنیم و سیگنال های قرمز Load Cell 2 و Load Cell 3 را می خوانیم (پیوند را ببینید).

مرحله 3: RFID Reader را راه اندازی کنید

برای مونتاژ اسکنر از دو قطعه سخت افزار استفاده کردیم. میکروکنترلر ESP8266 Huzzah Feather و خواننده RFID Adafruit RC522.

ESP8266 و RC522 5 اتصال بین آنها وجود داشت (تصویر 1 را ببینید).

هدف از اسکنر اسکن کارتهای KTH ، 13.6 مگاهرتز و ارسال شناسه منحصر به فرد کارت یا در مورد ایده آل شناسه دانش آموز به پایگاه داده Google Firebase بود. همه اینها با استفاده از بسته های از پیش ساخته Arduino ، MFRC522 برای RC522 ، ESP8266 برای wifi و Arduino Firebase برای ارتباطات firebase انجام شد. پس از ارسال اطلاعات به پایگاه داده ، صفحه وب حاوی درخت با استفاده از انیمیشن D3.js برای شبیه سازی شکوفه گل در یک درخت مجازی به روز شد.

آخرین قسمت تنظیمات ارسال اطلاعاتی بود که کارت به میکروکنترلر Arduino Uno اسکن شد. ESP8266 و Arduino Uno 1 اتصال بین آنها وجود داشت (تصویر 1 را ببینید).

پین 16 به طور خاص استفاده شد زیرا دارای مقدار پیش فرض LOW است ، در حالی که سایر پین ها دارای مقادیر پیش فرض HIGH بودند. هنگامی که یک کارت اسکن می شود ، ما یک پالس HIGH به Arduino Uno ارسال می کنیم و سپس بقیه کد را اجرا می کنیم.

مرحله 4: راه LED راه اندازی کنید

به منظور داشتن تعامل معنادارتر و همچنین بازخورد قابل مشاهده از برخی اقدامات کاربر ، تصمیم گرفتیم راهی برای LED هایی که به سمت شاخه تعیین شده روشن می شوند ترتیب دهیم. بنابراین ، کاربر به جایی هدایت می شود که باید پایان نامه را مشخص کند.

برای این منظور از دو مولتی پلکسر استفاده کردیم: ثبت کننده های 8 بیتی با رجیسترهای خروجی 3 حالته و 16 عدد LED قرمز. مالتی پلکسر همزمان 8 خروجی را کنترل می کند در حالی که فقط 3 پین روی میکروکنترلر ما می گیرد. ارتباطات توسط "ارتباط سریال همزمان" ایجاد شده است (پیوند را ببینید).

مرحله 5: گلها را بسازید

برای این مرحله ، ما از یک ماده سبک و قابل انعطاف استفاده کردیم - پارچه های تمیز کننده. قطعاتی به شکل گلبرگ از این مواد بریده شد. در نتیجه ، این گلبرگ ها به یک ساختار مرکزی متصل شده اند که از یک توپ فوم ساخته شده است. هر گلبرگ با نخ محکم شده است ، به طوری که هنگام کشیدن گلبرگ خم می شود.

مرحله ششم: درخت بسازید

جنس اصلی ما چوب است. این درخت از چهار تخته چوبی جداگانه تشکیل شده است که به شکل مربع به هم پیچیده شده اند (5 پیچ برای اتصال 2 تخته). شاخه ها از چوب خارج قالب گیری گوشه ای ساخته شده اند. سوراخ های مربعی در تنه درخت بریده شده است تا شاخه ها وارد شوند. هر شاخه یا یک LED در انتها (شاخه پایین و بالا) یا دو LED (شاخه میانی) دارد. هر LED با چسب محکم شده است.

بعد از اینکه LED ها به درستی قرار گرفتند ، ما یک گل را روی هر شاخه وصل کرده ایم. هر گل دارای یک سروو است که شکوفه را کنترل می کند (تصاویر را ببینید). مقیاس ، LED ها و سروو از طریق تخته نمونه سازی که در مرحله 4 ساخته شده است به آردوینو متصل می شود. هر شاخه با استفاده از زاویه تقویت کننده و پیچ های جهانی 3.0x12 میلی متر به تنه محکم می شود.

یکی از تخته های چوبی ضخیم تر به عنوان پایه ای برای درخت استفاده می شود و دیگری به شکل مثلث مستطیلی بریده می شود که ابتدا به تنه درخت پیچ می شود و سپس به تخته چوب در پایه محکم می شود.

برای تخته چوبی پایه یک سوراخ مربع برای عبور سیم های ترازو ایجاد کنید و سپس ترازو را با نوار چسب دو طرفه به تخته چوب محکم کنید.

Arduino Uno در قسمت پایه صندوق عقب و همچنین صفحه نمونه اولیه با تمام اتصالات مربوطه قرار داشت.

قبل از بستن درخت ، یک سوراخ مربع در آخرین تخته چوبی در پایه آن ایجاد کنید تا کامپیوتر را به میکروکنترلر آردوینو و ESP8266 Huzzah Feather متصل کنید.

مرحله 7: درخت را تزئین کنید

برای بهبود ظاهر نمونه اولیه خود ، تعدادی برگ روی شاخه های بریده شده با لیزر و همچنین یک جغد (برای نماد دانش) اضافه کردیم.

مرحله 8: کد

در اینجا کدهای متفاوتی دارید که می توانید برای آزمایش نحوه عملکرد هر جزء (calibration_test.ino برای مقیاس ، scanner.ino برای RFID Reader و servo_test.ino برای سروها) و سپس همه چیز به طور کامل (light_test.ino به عنوان تست اولیه و main.ino به عنوان نسخه نهایی).

شما همچنین باید کتابخانه HX711 را نصب کنید تا بتوانید با مقیاس (پیوند به کتابخانه) کار کنید.

مرحله 9: ایجاد برنامه وب

به عنوان یک تعامل اضافی ، ما بازخورد دیجیتالی را از طریق یک برنامه وب اضافه کردیم. برنامه شناسه اسکن شده را دریافت می کند و در نتیجه تز حلق آویز ، گل روی درخت مجازی نیز شکوفا می شود.

مرحله 10: از تجربه لذت ببرید

در پایان ، ما خوشحال بودیم که موفق شدیم همه اجزا را با هم کار کنیم. این فرایند هم هیجان انگیز و هم استرس زا بود ، اما با وجود همه چالش ها ، ما از نتیجه راضی هستیم و تجربه جالب و مهمتر از همه ، آموزشی بوده است.