Project Oasis: Voice Terrarium: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

Project Oasis یک تراریوم صوتی است که می توانید با آن صحبت کنید. این یک اکوسیستم بسته خودکفا است که از هوای خارج اما داخل یک جعبه تقلید می کند. می توانید از تراریوم در مورد "آب و هوا در سیاتل" به عنوان پاسخی که ممکن است شروع به ریختن در داخل جعبه کند بپرسید. تراریوم همچنین می تواند ابر ایجاد کند ، مه ایجاد کند یا نور را برای نشان دادن سایر شرایط آب و هوایی تغییر دهد.

مرحله 1: انگیزه

رسانه گفتگوی ما با طبیعت بسیار بصری و چند حالته است ، برخلاف کاری که امروزه با فناوری انجام می دهیم. آب و هوا در تلفن ها یا رایانه ها همان حسهایی را که به معنای واقعی کلمه دیدن یا احساس آب و هوا است ، به کار نمی برند. من در زمان حضورم در Google Creative Lab به این موضوع فکر کردم و Project Oasis را ایجاد کردم.

این یک تراریوم است که می توانید با استفاده از دستیار Google با آن صحبت کنید. می توانید از آن بخواهید شرایط خاصی ایجاد کند یا آب و هوا را در یک مکان خاص به شما نشان دهد. این آزمایش گفتگوی ما را با فناوری و جهان طبیعی گسترش می دهد. ما بین طبیعت و فناوری زندگی می کنیم و به طور سنتی به آنها به عنوان دو جهان کاملاً متفاوت نگاه می کنیم. واحه یک گفتگوی زیست محیطی است اما به روشی طبیعی. نه برنامه ریزی شده و نه آشفته در ادامه مراحل چگونگی ایجاد یکی از تراریوم های فعال خود آورده شده است.

مرحله 2: مکانیزم عمومی

تراریوم همانطور که گفته شد شرایط باران ، مه و نور ایجاد می کند. قسمت بالای تراریوم دارای LED ها ، یک سینی باران به همراه یک محفظه کوچک با رزوناتورهای سرامیکی در تماس با آب است. این دیسک های کوچک با سرعت 1-1.7 مگاهرتز طنین می اندازند تا آب را به مه تبدیل کنند.

در قسمت پایین تراریوم دو پمپ پریستالتیک و سایر لوازم الکترونیکی وجود دارد. مخزنی در انتهای تراریوم آب اضافی را در خود نگه می دارد. آب بازیافت می شود و با استفاده از یکی از پمپ های پریستالتیک بی صدا به سینی باران پمپ می شود.

مرحله 3: طراحی محفظه

پیوند به CAD

فهرست ابزارها/مواد:

1. ورق های اکریلیک/پلکسی گلاس ضخامت 0.25 اینچ (24 اینچ * 18 اینچ - تعداد: 4)
2. چسب اکریلیک
3. مجموعه مته با قطرهای 1/4 اینچی و درجه بندی شده
4. نوار اندازه گیری + کالیپر
5. چسب اپوکسی (15 دقیقه زمان زیبا)
6. سیلانت GE برای ضد آب
7. لوله های PVC شفاف 1/4 "OD + اتصالات خاردار

دستورالعمل های طراحی این تراریوم انعطاف پذیر است و قوانین سخت و سریع نیست. من تصمیم گرفتم یکی را بسازم که بتوانم آن را روی میزم نگه دارم یا روی میز جلویی زیبا به نظر برسد. علاوه بر این ، من یک ایده کلی در مورد فضایی که وسایل الکترونیکی ، گیاهان و مخزن آب من در آن قرار خواهند گرفت ، داشتم. تصمیم گرفتم کل محوطه H: 15 "W: 6" L: 10 "باشد

ابعاد CAD در شکل بالا تجزیه کلی را نشان می دهد. وسایل الکترونیکی بالا و پایین هر کدام 4 "ارتفاع دارند. مخزن 4" L در پایین اشغال می کند و 6 "L برای لوازم الکترونیکی (بیشتر در مورد وسایل الکترونیکی بعداً).

من تصمیم گرفتم از اکریلیک/پلکسی گلاس برای این نسخه تراریوم استفاده کنم زیرا به راحتی در دسترس است ، برای لیزر بسیار آسان است و قطعات را می توان با انواع سیمان های اکریلیک به هم چسباند/جوش داد. پلاستیک های شیشه ای یا شفاف بسته به اینکه چقدر می خواهید با ظاهر جلو بروید ، گزینه های مناسبی هستند ، مخصوصاً اگر تراریوم دارای انحنا باشد. علاوه بر این ، نسخه های مقاوم در برابر خط پلکسی گلاس نیز در بسیاری از فروشگاه ها موجود است ، بنابراین هنوز هم می تواند آن را به عنوان یک انتخاب ایده آل در نظر بگیرد.

من مدل سه بعدی را برای تراریوم خود در Fusion 360 طراحی کردم ، فقط به این دلیل که می خواستم به آن عکس بدهم. فایل های CAD این پروژه با این مرحله ضمیمه شده است. برای به دست آوردن فایل های دستگاه لیزر ، همه طرح ها را یکنواخت کردم و فرایند استاندارد ماشینکاری لیزری به شرح زیر است. لیزر را تنظیم کنید (Epilog در مورد من) ، فایل ها را در Corel Draw باز کنید و ماشینکاری را اجرا کنید.

شما باید قطعات اکریلیک مورد نیاز برای مونتاژ محفظه را در حال حاضر داشته باشید. به CAD مراجعه کنید و از پایین به بالا بروید ، قطعات را با سیمان اکریلیک با هم مونتاژ کنید تا یک جعبه به دست آورید ، و داربست در بالا / پایین باشد. از کالیپرها و حصیر خط کش (از آنجا که جعبه شما شفاف است) به عنوان راهنمای فرایند مونتاژ آسانتر استفاده کنید.

مرحله 4: طراحی الکترونیک

لیست قطعات / قطعات الکترونیکی:

1. منبع تغذیه 5V/10A (تعداد: 1)
2. مبدل تقویت کننده 3V-35V (تعداد: 2)
3. پمپ پریستالتیک دوز 12 ولت DC (تعداد: 1)
4. پمپ پریستالتیک 2200 میلی لیتر در دقیقه (تعداد: 1)
5. دیسک های سرامیکی Icstation 20mm freq = 113KHz ، با برد راننده (تعداد: 2)
6. نوار LED RGB (تعداد: 1)
7. مجموعه سیم 18 AWG و 24 AWG
8. سیم بافندگی 1/4 اینچ
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (شما فقط به کلاه صوتی + میکروفون در اینجا احتیاج دارید و خود بلندگو نیست)
10. آردوینو نانو با کابل مینی USB
11. -2 3-24V ولتاژ بار از طریق رله SSR سوراخ
12. پروتو بورد نیم سایز

شما همچنین در تمام این فرایند به منبع تغذیه ولتاژ متغیر ، مولتی متر ، آهن جوش و تفنگ چسب حرارتی نیاز دارید.

توجه: این یک نمونه اولیه سریع است و جایگزین های بهتری برای برخی از اجزا و اتصالات وجود دارد. اگر می دانید چه می کنید ، با خیال راحت با جایگزین های مناسب تغییر دهید.

من با جدا کردن دوشاخه و افزودن کابلهای چند رشته ای خودم برای قطعات جداگانه ، منبع تغذیه 5V/10A را به منبع خروجی muti هک کردم.

• خط 5 ولت برای بردهای درایور Icstation
• خط 5V برای LED های RGB
• خط 5 ولت برای رزبری پای 3
• خط 12 ولت (متغیر از طریق تقویت کننده مبدل) برای دوز پمپ پریستالتیک
• خط 24V (متغیر از طریق تقویت کننده مبدل) برای پمپ پریستالتیک باران با دبی بالا

من خطوط جداگانه را برداشتم و آنها را در یک سیم باف برای یک ظاهر مرتب کنار هم قرار دادم. من همچنین یک سرپوش در خط 5V اضافه کردم تا از ایجاد امواج جلوگیری شود زیرا مستقیماً به رزبری پای متصل می شود.

اتصالات اساسی:

من یکی از خطوط 5V را مستقیماً به رزبری پای - پشت برد به PP1 و PP6 وصل کردم تا به دلیل محدودیت فضا از کابل USB کوچک استفاده نکنم. Pi دارای یک کلاه Google Voice در بالای آن است. من برنامه ای را که قبلاً برای تعویض سریال داشتم ، تهیه کردم و آن را به Arduino Nano منتقل کردم. این نانو از طریق یک کابل کوتاه کوتاه USB به Pi 3 متصل می شود. آردوینو نانو برای روشن/خاموش کردن رله ها به یک صفحه اصلی متصل است که به نوبه خود پمپ ها/مه ساز را روشن/خاموش می کند.

صفحه اولیه دارای سه رله با خطوط بار 5 ولت ، 12 ولت و 24 ولت است. هر رله نیز به پین جداگانه ای در آردوینو (D5 ، D7 و D8) متصل است. در مورد نحوه سیم کشی مخاطبین رله برای انجام برخی اقدامات ، به نمودار رله مراجعه کنید. A1/A2 خطوط آردوینو هستند در حالی که 13+ ، 14 خطوط شما برای تکمیل مدار برای بار است. من از رله ها برای عایق بندی خوب استفاده می کنم اما شما می توانید آنها را با ترانزیستورها نیز جایگزین کنید. به خاطر داشته باشید که بین بار و آردوینو برای کارکرد مدار ، پایه مشترکی داشته باشید.

رزوناتورهای سرامیکی

رزوناتورهای سرامیکی/پیزوها دارای یک برد راننده هستند که می توانید به صورت جداگانه در منبع تغذیه متغیر آن را بررسی کنید. سطح سرامیکی بالا باید با آب تماس داشته باشد تا مه ایجاد شود. پس از تست بردهای درایور ، آنها را مستقیماً با سیم برق 5 ولت ، با یک رله در بین (مانند تصویر بالا) سیم کشی کنید. با روشن شدن رله و تکمیل مدار ، می بینید که آب به مه تبدیل می شود.

LED ها

LED های نئوپیکسلی Adafruit مستقیماً با خط کنترل به آردوینو ، بدون استفاده از رله ، کنترل می شوند. من این نوار بلند را به چندین قسمت از هر کدام 15 پوند LED تقسیم کردم. در مورد نحوه برش و اتصال این LED ها به این صفحه مراجعه کنید. پس از ایجاد چندین قسمت LED (همانطور که در تصویر مشاهده می شود) ، من پوشش سیلیکونی را نگه داشته و چسب حرارتی را به انتهای آن اضافه کردم تا همه چیز ضد آب شود. من بخشهای جداگانه ای را در قسمت زیر سینی باران چسبانده ام تا یک توزیع خوب و یکنواخت برای روشنایی ایجاد شود.

پمپ های پریستالتیک

همانطور که قبلاً اشاره شد ، دو پمپ پریستالتیک در این تراریوم وجود دارد. پرستالتیک دوز فقط مقدار کمی آب برای تولید کننده مه تولید می کند. مخزن مه دو رزوناتور سرامیکی در تماس با آب دارد ، اما آب خیلی سریع تمام نمی شود. در نتیجه ، این پمپ زیاد کار نمی کند تا مخزن مه را از آب پر کند. (در واقع ، من حتی آن را از کد حذف کردم و فقط گاهی اوقات با بلند کردن درب بالای تراریوم آن را به صورت دستی پر می کردم)

پرستالتیک 24 ولت ، 2200 میلی لیتر در دقیقه برای باران استفاده می شود و بنابراین برای این حجم زیاد انتخاب می شود. در حالی که جریان 24 ولت خودش برای تراریوم بسیار زیاد است ، می توانید ولتاژ Boost Converter را تغییر دهید تا میزان جریان این پمپ را به حالت مطلوب تغییر دهید.

مرحله 5: مونتاژ و آزمایش

مونتاژ

حفاری

وسایل الکترونیکی (2 پمپ پریستالتیک ، RPi + Voice Hat/Microphone ، Nano ، Piezo Driver Boards ، Relay Protoboard) در 6 L پایین تر تراریوم باقی می ماند. من طبق مدل سه بعدی از پایین به بالا برای مونتاژ رفتم. دو سوراخ (تقریباً 1/4 اینچ) هر کدام در پشت قسمت های پایین قطعات الکترونیکی - یکی از سوراخ ها مربوط به خطوط برق همه قطعات است و دیگری برای لوله کشی پمپ های پریستالتیک است.

یک سوراخ 1/4 اینچی از درب بالا بکشید تا لوله آب باران وارد شود. یک سوراخ کوچک دیگر ایجاد کنید تا سیم کشی LED بیرون بیاید و به قسمت نانو در قسمت پایین برود. آخرین بار قبل از آن همه لوازم الکترونیکی را آزمایش کنید گذاشتن آنها داخل جعبه

قرار دادن و ضد آب

در حال حاضر ، تمام قسمت های اکریلیک باید از مرحله طراحی محوطه در جای خود چسبیده باشند. وسایل برقی ذکر شده را در قسمت زیرین قرار دهید و درپوش را روی آن قرار دهید. مهم است که این درپوش را با دقت ببندید تا ضد آب باشد. درب آن مطبوعاتی داخل جعبه نیست ، به طوری که مقداری فضا برای جریان چسب به راحتی ایجاد کرده و شکاف ها را ببندد. من از اپوکسی استفاده کردم ، آن را روی دو طرف درب ریختم و اجازه دادم روی داربست ساخته شده برای نگه داشتن درپوش کار کند. چسب باید اجرا شود و شکاف ها را یکپارچه ببندد. اجازه دهید تا یک شبه بماند و سپس احتمالاً یک لایه دیگر ضد آب با GE Sealant انجام دهید.

مجمع باران و مه

مونتاژ سینی باران با مخزن مه (با دیسک های سرامیکی در پایین آن) باید در مرحله طراحی محفظه جمع شده باشد. LED ها همچنین باید در قسمت پایینی سینی باران از مرحله قبل گیر کرده و سیم های رزوناتورهای سرامیکی از سوراخ مربوطه در بالا/پشت جعبه خارج شوند. می توانید اجازه دهید این مجموعه باران + مه ساز روی داربست بالای جعبه بنشیند. قبل از بستن درب بالایی ، لوله پمپ را از طریق سوراخی که قبلاً در بالای سینی باران برای این منظور ایجاد کرده اید ، وارد کنید. قسمت های کوچکی از لوله ها را بریده و از اتصالات خاردار برای ایجاد خروجی های متعدد برای توزیع یکنواخت آب هنگام ورود به سینی استفاده کنید. باران در تراریوم ظاهری یکنواخت خواهد داشت. می توانید قبل از قرار دادن درب برای آزمایش ، هنگامی که همه چیز داخل جعبه است ، از یک بطری آب فشرده برای افزودن آب در مخزن مه استفاده کنید.

آزمایش کردن

من برق را وصل کردم که باعث می شود RPi آنلاین شود. قبلاً پیکربندی شده بود تا به شبکه wifi محلی من متصل شود. من می توانم شبکه IP Pi را جستجو کنم ، پس از آن از اشتراک گذاری داخلی صفحه در Mac برای ورود به Pi استفاده می کنم. این به من امکان می دهد تا چیزها را از راه دور آزمایش کرده و اجرا کنم و نیازی به اتصال کابل HDMI به جعبه ندارم. من از برنامه های از پیش تعیین شده خود استفاده می کنم (به برنامه نرم افزار برای برنامه هایی که روی Pi/Arduino در اجزای مختلف اجرا می شوند مراجعه کنید) تا قبل از رفتن به مراحل بعدی همه چیز را در محل خود امتحان کنم.

مرحله 6: طراحی تراریوم (محوطه سازی)

این احتمالاً سرگرم کننده ترین بخش کل فرآیند است. شما می توانید به شکار یا خرید گیاه بپردازید! من در مراکز باغ محلی از جمله یکی در Home Depot محلی ، مغازه های گیاهان مجاور رفتم و حتی در محله ام که دارای فضای سبز زیادی است ، قدم زدم. از آنجا که آب و هوا مرطوب ، بسته و تغییرات زیادی در داخل تراریوم دارد ، من در تلاش بودم گیاهان آب و هوایی گرمسیری مقاوم را پیدا کنم. برای آماده سازی بستر برای کاشت به موارد زیر نیاز دارید:

• خاک سیاه
• پرلیت
• سنگ ریزه
• ذغال فعال

آب از طریق بستر خاک تا مخزن تصفیه می شود تا دوباره به عنوان باران بازیافت شود. قبل از قرار دادن روی تخت خاک ، از یک توری سیمی خوب (به عنوان مثال مش فایبرگلاس) به عنوان پایه استفاده کنید. زغال فعال را به عنوان لایه زیرین تراریوم قرار دهید. این از رشد کپک ها در داخل تراریوم جلوگیری می کند و همچنین هرگونه بوی بد را در کنترل نگه می دارد. این لایه را با مقداری ماسه بپوشانید تا آب لایه دیگری از فیلتر داشته باشد و خاک به طور آزاد به مخزن جاری نشود. خاک سیاه و پرلیت را در نسبت 1: 1 مخلوط کنید تا یک محیط رو به رشد بسیار هوا و درخشان داشته باشید. شما اکنون آماده کاشت هستید.

توجه: برای ریختن همه این موارد در جعبه بدون دست زدن به دیوارها ، من یک شکل قیف مانند با یک کاغذ درست کردم و مواد را در جعبه از طریق آن دهانه ریختم و آن را مستقیماً داخل آن قرار ندادم.

من چوب های کوچک و خزه را از تنه درختان در محله خود و انواع بیشتری از گیاهان گرمسیری کوچک را در مغازه های گیاهان محلی جمع آوری کردم. من یک درخت پرتقال بونسای پیدا کردم که متناسب با نیازهای من برای ظاهر و چیزی بود که در آب و هوای موضعی در Home Depot زنده می ماند. من از برخی خزه های ورقه ای و برخی از خزه های اسپانیایی (که هر دو معمولاً در مراکز باغ یافت می شوند) برای نمای سبز طبیعی بالای خاک در تراریوم استفاده می کنم.

از نظر کاشت ، من از اندازه کوچک به بزرگ می روم. من از موچین برای قرار دادن گیاهان کوچک و قرار دادن خزه/ساقه فقط با دست استفاده می کنم ، قبل از رسیدن به ظاهری که در نهایت از آن راضی بودم. شما باید یکبار آبیاری کمی از تراریوم انجام دهید و بگذارید یک یا دو روز بماند تا گیاهان در این بستر جدید با هم سازگار و ریشه دار شوند.

مرحله 7: نرم افزار

این دستورالعمل ها اکثراً از github با تمام کد آمده است. من هنوز آنها را برای تکمیل اینجا می گذارم. در حالی که من از دستیار Google همانطور که در فیلم مشاهده می شود استفاده می کنم ، تراریوم همچنین یک کلاه Google Voice با میکروفون در خود تراریوم است و به دستورات گوش می دهد. طبق دستورالعمل اینجا می توانید فقط از کلاه صوتی AIR استفاده کنید.

قبل از اینکه تو شروع کنی

DialogFlow / اقدامات در Google

برای ایجاد عامل Dialogflow مراحل زیر را دنبال کنید. ما از قصد استقبال استفاده می کنیم که به کاربر اجازه می دهد تا با تراریوم صحبت کند. قصدهای دیگری نیز برای کاربر وجود دارد که از وضعیت آب و هوا در مکان و زمان خاصی بپرسد (به عنوان مثال: "آب و هوا در سیاتل را به من نشان دهید") یا از یک اقدام صریح استفاده کند (به عنوان مثال: "باران باران شود")

شما باید توابع ابری خود را که به عملکردهای کاربر ترسیم شده است ، مستقر کنید.

-> دستورالعمل های اینجا را دنبال کنید تا عملکردهای ابر را برای firebase فعال کنید. -> مراحل استقرار توابع از CLI در زیر پیاده سازی عملکردهای شما با Firebase CLI در پیوند مشابه بالا است.

Cloud PubSub یک پروژه Cloud PubSub را مانند این پیوند تنظیم کنید

مراحل ایجاد موضوع را دنبال کنید. ما در پروژه خود موضوعی به نام "آب و هوا" ایجاد کردیم ، که اشتراک های خود را به آن اضافه کردیم. ما فقط از اشتراک های pull در این پروژه استفاده می کنیم. اشتراک تراریوم به عنوان جزئیات آب و هوا نامگذاری شد

به شناسه پروژه این پروژه توجه کنید زیرا بعداً برای اجرای مشتری شنونده مفید خواهد بود.

Openweather APIG کلید API خود را از openweathermap.org دریافت کنید. این کلید را در توابع ابر اضافه کنید تا هنگامی که کاربر اطلاعات خاصی را درخواست می کند ، این عملکردها بتوانند سرورهای آب و هوا را پینگ کنند. NodeJS را نصب کنید

NodeJS را روی RPi خود نصب کنید

نحوه اجرای این ماژول ها

استقرار عملکرد ابر Dialogflow

به فهرست عملکردهای خود بروید و موارد زیر را به ترتیب اجرا کنید

$ npm نصب کنید

ورود به سیستم $ firebase

$ firebase init

و در نهایت برای استقرار توابع خود موارد زیر را اجرا کنید:

$ استقرار firebase

پیوند توابع مستقر به آدرس webhook برای Dialogflow. Cloud PubSub تبدیل می شود

به دایرکتوری فایل subscription.js & package.json بروید و npm install را برای نصب وابستگی ها اجرا کنید. وقتی آماده اید ، گره subscritpions.js گوش دادن به پیام ها و جزئیات آب و هوا را که در آن جزئیات آب و هوا اشتراک است که از مرحله قبلی ایجاد کرده اید اجرا کنید. استقرار تست دستیار Google / AIY Voice Kit

شما می توانید از Google Home یا از AIY Voice Kit برای تعامل با تراریوم استفاده کنید. تنظیمات برنامه بالا برای هر دو یکسان است.

برای آزمایش و استقرار برنامه خود در Google Assistant ، دستورالعمل های اینجا را دنبال کنید. سپس می توانید از یک دستیار Google مرتبط با حساب خود با صحبت با آن برای ایجاد تراریوم و پرسیدن وضعیت آب و هوا استفاده کنید.

مرحله 8: تراریوم را اجرا کنید

پیروی از این تنظیمات سخت به نظر می رسد اما در حین کار با گیاهان در واقع سرگرم کننده و جذاب است. اگر این کار به درستی انجام شود ، در نهایت باید بتوانید چیزی شبیه به آن را بیان کنید

"Hey Google ، آب و هوا در سیاتل چیست؟" ، "Hey Google ، Make it Rain" و غیره و خروجی جادویی را در تراریوم خود مشاهده کنید.

از تراریوم جدید خود لذت ببرید و آن را به دوستان خود نشان دهید!

مرحله 9: مشارکت کنندگان / توجه

• توسط Harpreet Sareen و دوستانش در Google Creative Lab ساخته شده است.
• این پروژه از دستورالعمل های انجمن منبع باز گوگل پیروی می کند. برای دریافت مجوز و سایر دستورالعمل ها به اینجا مراجعه کنید.
• توجه: این محصول به طور رسمی از Google پشتیبانی نمی کند.