תפוחי אדמה צורחים: 16 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

פרויקטים של טינקרד »

מדריך זה ילמד אותך כיצד לגרום לכל תפוח אדמה להתעורר לחיים, לדבר ולצרוח על חייה. אם אי פעם רצית להפתיע את החברים והמשפחה שלך עם ירק שאינו רוצה לאכול, אם אי פעם רצית להבין מה מרגיש תפוח אדמה כשהוא עומד להתבשל, הפרויקט הזה הוא בשבילך!

ההשראה שלנו כשהיינו מוחות רעיונות לאתגר תפוחי האדמה, הבנו שכל המחשבות שלנו הסתובבו סביב מה שנעשה לתפוח האדמה, אבל מעולם לא חשבנו מה תפוח האדמה יחשוב על מעשינו. במילים אחרות, הבנו שכבני אדם מעולם לא הכנסנו את עצמנו לנעלי תפוחי אדמה וכך מעולם לא הצלחנו להבין חווית תפוחי אדמה - עד עכשיו. הבנו מיד שהפער בניסיון של תפוחי אדמה-אנושיים הוא בעיה גדולה, ולכן החלטנו לנקוט בפעולה.

מטרתנו בפרויקט זה הייתה לבנות מכשיר אלקטרוני, מה שנקרא תפוחי האדמה, שכאשר הוא יוכנס לתפוח אדמה יגרום לתפוח האדמה לתקשר בשפה אנושית כתגובה לפעולות אנושיות, ובכך להפוך אותו לקשר אנושי ולסגור את תפוחי האדמה- פער ניסיון אנושי.

תפוח אדמה בעל נפש תפוחי אדמה מסוגל לראות אדם על ידי חישה של אור אינפרא אדום ולבקש מהאדם להשאיר אותו לבד. תפוח האדמה יבקש שוב ושוב, עד שתתגשם משאלתו. אם איזה מטורף יחליט לחתוך את תפוחי האדמה המסכנים, נשמת תפוחי האדמה תאפשר לה לחוש את הכאב על ידי חשת החיתוך בעזרת חיישן אינדוקטיבי - ולהביע אותו באמצעות זעקה מחרידה.

במהלך כתיבת מאמר זה, אנו שמים דגש רב על החלק עיצוב וקונספט - הדבר יאפשר לקורא לעקוב אחר תהליך העיצוב ופתרון הבעיות שלנו ולהבין מדוע וכיצד קיבלנו החלטות ספציפיות.

הקוד לפרויקט זה הוא קוד פתוח- אתם מוזמנים לתרום!

עלינו: הפרויקט הזה בוצע על ידי שני אנשים, ידידי הראלדאר ואני, גוסטו. היינו מופרדים פיזית במהלך כל הפרויקט, וזה היה אתגר גדול מאוד בפני עצמו. הכי הרבה קרדיט מגיע להראלדר - הוא היה אחראי על תכנון המעגלים, חיווט המעגלים, התכנות, העיצוב הסופי והדפסה של החלקים התלת -ממדיים, הרכבה והגשת כל החלקים (שכללו פירוק הרמקולים שלו ורדיו ישן - אנחנו היו תקלות ולא הספקתי להזמין מחדש רכיבים באינטרנט). התרומה שלי הייתה הרעיון והרעיון הראשוני, ומצאתי דרך מהירה להכין את תפוחי האדמה ואת המדריך. פיתחנו מושגי עיצוב עיקריים ובחרנו יחד בחירות עיצוביות חשובות.

אספקה

כלים

• מלחם
• חוט הלחמה
• מדפסת תלת מימד
• מולטימטר

חומרים

• תפוח אדמה או בטטה בגודל בינוני עד גדול
• Arduino Nano Rev. 3 עם סיכות מולחמות
• חיישן אינדוקטיבי LJ18 A3-8-Z
• (2x) חיישן זיהוי תנועה AM312 מיקרו PIR
• רמקול קטן (אספנו את שלנו מהרמקולים הזולים)
• סוללה 9V
• כבלי מגשר

שלב 1: עיצוב וקונספט

הרעיון מאחורי הפרויקט הזה הוא מאוד פשוט: דמיינו לכם תפוח אדמה שמגיב וצורח כשמישהו מנסה לחתוך אותו. התמונה המדויקת הזו הייתה נקודת המוצא שלנו (תמונה 1.1). מכאן התחלנו לחשוב כיצד ניתן ליישם פונקציונליות זו. היינו צריכים מכשיר אלקטרוני בתוך תפוח האדמה שיחוש נוכחות אנושית, חפצי מתכת ויפיק גם צליל. (תמונה 1.2).

לאחר בחינה נוספת, פיתחנו את היעדים הבאים שעל מכשיר זה לעמוד בו:

1. על המכשיר לגרום לתפוח אדמה להיראות אנושי על ידי דיבור וצעקות בתגובה לפעולות מסוימות.
2. המכשיר חייב להיות קטן מספיק כדי שיתאים לרוב תפוחי האדמה.
3. המכשיר חייב להיות מוקף בעצמו וניתן להכניס אותו במהירות לכל תפוח אדמה עם מעט הכנה.

מטבע הדברים, מטרות אלה הגיעו עם שאלות או יותר נכון בעיות שהיינו צריכים לפתור, כלומר:

1. מהי הדרך הפשוטה והחסכונית ביותר להשיג את הפונקציונליות הרצויה לנו?
2. כיצד נוכל למזער את גודל המכשיר?
3. כיצד נוכל להפוך את הכנת תפוחי האדמה למהירה וקלה ככל האפשר?

בשלבים הבאים נעסוק בשאלות אלו.

שלב 2: עיצוב וקונספט: בעיית פונקציונליות - תרשים זרימה

כדי לפתור את בעיית הפונקציונליות, ראשית עלינו לקבוע מה בדיוק המכשיר צריך לעשות. תרשים הזרימה מדמיין את ההיגיון של נשמת תפוחי האדמה.

שלב 3: עיצוב וקונספט: בעיית פונקציונליות - קלט ופלט

כדי לפתור בעיה זו, היינו צריכים לזהות אילו חיישנים דרושים לנו, כיצד יעבדו נתוני החיישנים וכיצד נפיק דיבור וצרחות. החלטנו להשתמש בארכיטקטורה הבאה:

עבור הקלט שלנו יש לנו:

איתור נוכחות אנושית: חיישני PIR. הם יכולים למדוד אור אינפרא אדום, כגון חום הגוף ולכן יהיה מושלם לגילוי אנושי. הם פשוטים לשימוש וזמינים באופן נרחב. כבונוס, שני חיישני מיקרו PIR נראים כמו עיניים על תפוח האדמה וגורמים לו להיראות חי יותר

זיהוי חיתוך: חיישנים אינדוקטיביים. חיישנים אלה יוצרים שדה מגנטי ועל ידי שימוש בעקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית הם מסוגלים לזהות אובייקטים מתכתיים בטווח קצר. חיישן כזה בתוך תפוח אדמה יזהה סכין מתכת החותכת את תפוח האדמה

עבור התפוקה שלנו יש לנו:

הפקת שמע דיבור אנושי: רמקול. זמזם פשוט לא יספיק, כי הוא יכול לשנות רק תדר ולכן לא יוכל לשחזר קול אנושי

בהתחשב בזה ובתרשים הזרימה, נובע:

עיבוד הנתונים: Arduino. כפי שצוין בתרשים הזרימה בשלב 2, ההיגיון של המעגל שלנו הוא בסיסי מאוד וגם איננו זקוקים לחישוב מתקדם על התשומות שלנו. המשמעות היא שלא נזדקק לעיבוד של RaspBerry Pi - מיקרו -בקר רגיל כמו ה- Arduino הוא המתאים ביותר

אז גילינו שנוכל להסתדר עם שני חיישני PIR, חיישן אינדוקטיבי אחד, רמקול וארדואינו כדי ליצור את הפונקציונליות הרצויה.

שלב 4: עיצוב וקונספט: בעיית פונקציונליות - יצירת ושמירת נאום

דבר אחד לא ברור: כיצד ניצור דיבור אנושי וצעקות? אנו יודעים כיצד לשחק אותם, אך כיצד נשמור אותם? ישנן שתי אפשרויות:

1. הקלט ביטויים וצלילים ושמור אותם בפורמט שמע כלשהו בכרטיס SD.
2. השתמש בתוכנית טקסט לדיבור ושמור ביטויים בפורמט טקסט, ולאחר מכן צור דיבור תוך כדי תנועה.

בעוד שהאפשרות הראשונה מציעה הרבה חופש מבחינת צלילים שניתן להשתמש בהם, היא דורשת התממשקות עם מודול כרטיס SD נוסף. זה תופס הרבה זיכרון ועשוי להוביל לבעיות כשיש שלושה חיישנים פעילים אחרים.

יתר על כן, מודול נוסף הוא פחות או יותר ההפך מעיצוב מינימלי. לכן הלכנו עם האפשרות השנייה: השתמשנו בספריית הטקסט לדיבור בקוד פתוח, שיש לה רכיבי codec אודיו למספר מילים באנגלית. מילים אלה תופסות הרבה פחות מקום מקובץ שמע, כך שנוכל לאחסן בקלות משפטים מרובים בארדואינו ללא כרטיס SD.

עם זאת, ישנם חסרונות: המילים המדוברות נשמעות מוזרות מאוד (הסרטון המצורף מדגים זאת), ויש מעט מילים יחסית - כך שאולי תצטרך להיות יצירתי בניסוח, אם אין מילה שאתה צריך.

בעוד שספריית הטוקי מכילה כמה מאות מילים וכל האותיות של האלף בית, היא אינה מכילה צרחות או צעקות. כדי לבצע צעקה כזאת, פשוט הסתכלנו על מילים קיימות ושינינו את רכיבי ה- Codec שלהן כדי להפיק כמה צלילים מחרידים באמת.

הדבר החשוב האחרון שצריך לציין כאן הוא שטוקי עובדת רק עם Arduinos המבוססים על מעבד ATMega168 או ATMega328.

שלב 5: עיצוב וקונספט: פתרון בעיית הגודל

לסיכום, אנחנו רוצים ליצור מכשיר שמתאים לתפוח אדמה. תפוח אדמה רטוב, ולכן עלינו לעטוף את המכשיר שלנו כדי להגן על הרכיבים האלקטרוניים מפני מים. יתר על כן, גוף הארה שאמור להחזיק את הרכיבים שלנו במקום ולהיות בגודל הקטן ביותר האפשרי.

כעת, כאשר אנו יודעים אילו חלקים אנו זקוקים להם, אנו יכולים לחשוב על דרך קומפקטית לסדר אותם. הצעד היעיל והברור ביותר הוא בחירת הארדואינו הנכון. בחרנו בארדואינו קטן אך קל לעבודה וחזק - ה- Nano העונה על דרישת ספריית הטוקי מכיוון שיש לו מעבד ATMega328. זה יחסוך לנו מקום רב בהשוואה ל- UNO של Arduino!

השלב הבא הוא יצירת דגם של המכשיר, כאשר כל הרכיבים ארוזים בצורה הדוקה ככל האפשר. עשינו את השלב הזה ב- TinkerCAD, כי זה איפשר לנו להשתמש בדגמים קיימים של רכיבים אלקטרוניים במידות הנכונות שלהם ולייצא מיד ולהדפיס את הקליפה כשהיא הייתה מוכנה.

עיצבנו קליפה שתוכנס לתפוח אדמה חלול. הקליפה תוכננה באופן למקסם את החלל בתוך תפוח אדמה: מבנה דמוי סירה מלמטה כלפי מעלה עם חלק עליון מעוגל משתלב בצורה אופטימלית לתפוח אדמה חלול, בעוד שהחלק התחתון המלבני מספק מספיק מקום ואפשרויות הרכבה לכל הרכיבים האלקטרוניים. חורים נוספים במכסה דמוי הסירה שימשו כ"עין "- או שקעי חיישן.

החיישן האינדוקטיבי הוצב באלכסון כדי להפחית את שטח הגובה הדרוש. למרות שטווח הזיהוי שלו קצר מאוד, מיקומו מאפשר לו לתפקד כראוי: מכיוון שהחפירה בתפוח האדמה עגולה, עובי דופן תפוחי האדמה הוא מינימלי, ובכך מאפשר לחיישן האינדוקטיבי לזהות מתכת הקרובה יותר מבחוץ.

לאחר הנחת החלק התחתון המלבני למטה, תפוח האדמה החלול עם הכובע דמוי הסירה מונח מעל - ועכשיו הכל מאובטח, מתאים בצורה מושלמת ואינו נראה!

הגודל הסופי של המכשיר שלנו עם הקפסולה הוא סביב 8.5 ס"מ על 6 ס"מ על 5.5 ס"מ (אורך x רוחב x גובה). זה לא יתאים לתפוחי אדמה קטנים, אבל תפוחי אדמה ובטטה בינוניים וגדולים יעבדו מצוין.

שלב 6: עיצוב וקונספט: פתרון בעיית ההכנה

הבעיה האחרונה לפתור היא הכנת תפוח האדמה. רצינו להפוך את התהליך פשוט ופשוט ככל האפשר. הפתרון הראשוני שלנו השתמש במכשיר חפירה מיוחד, אך מאוחר יותר הבנו שזה עובד רק לתפוחי אדמה, אך לא לבטטה - אלה קשים מאוד מבפנים וחופרי פלסטיק עבים מדי מכדי לחתוך אותם או להישבר אם הם דקים מדי.

למה שתשתמש בכלל בטטה? ובכן, בטטה נוטה להיות גדולה משמעותית, כך שאם אתם מתקשים למצוא תפוח אדמה גדול מספיק בשביל תפוחי האדמה, כדאי שתסתכלו על בטטה. לכן, הגישה השנייה שלנו הייתה לפתח שיטה יעילה לחלול כל תפוח אדמה, בין אם מדובר בטטה או תפוחי אדמה רגילים. הפרטים מתועדים באחד השלבים האחרונים.

שלב 7: הרכבת המעגל

חברו את הארדואינו ננו בדיוק כמו בתרשים המעגלים.

שלב 8: תכנות הארדואינו

שיבוט את המאגר הזה:

לאחר מכן, פתח את קובץ potato_soul.ino אותו ב- Arduino IDE. הקוד מתועד היטב, אז פשוט קרא את ההערות ופעל לפי ההנחיות שם.

שלב 9: הדפסת החלקים

הדפס את קבצי ה- STL הכלולים. המדפסת שלנו לקחה יותר מ -3 שעות לייצר כל חלק.

שלב 10: הכנת תפוח האדמה

עכשיו, כשכל השאר מוכן, הגיע הזמן להכין את תפוח האדמה! השלבים הבאים יתארו את טכניקת ההולולה היעילה שפיתחנו רק לפרויקט זה.

שלב 11: חלול תפוחי האדמה - סימון האזור

סמן את האזור שבו תתווסף נשמת תפוחי האדמה. זהו האזור שתצטרך לחלוט.

שלב 12: חלול תפוחי האדמה - קליפה והסרת החלק העליון

עור את האזור המסומן. לאחר מכן, חותכים את הנתח הקמור כדי לשטח את תפוח האדמה.

שלב 13: חלול תפוחי האדמה - יוצרים חתכים וחולצים חתיכות

עושים מספר חתכים עמוקים לתפוח האדמה. לאחר מכן הכנס את הסכין ונדנד אותה עד שתוכל לחלץ חתיכה. אתה צריך להיות זהיר, כי לחץ רב מדי על הסכין עלול לשבור את תפוח האדמה. לאחר היצירה הראשונה, הנותרים יהיו קלים.

זכור לשמור את החלקים! אל תזרוק את החלקים שחתכת. באופן דומה, כאשר אתה כבר לא צריך תפוח אדמה שהכנת לנפש תפוחי האדמה, אתה יכול פשוט לקלף אותו, לחתוך אותו ולבשל אותו.

שלב 14: חלול תפוחי האדמה - שיפור העקומה

כעת הכנס מזלג מתכת לתפוח האדמה ונעשה את אותה תנועת נענע כדי לחלוט את תפוח האדמה עמוק יותר. לבסוף, השתמש בכף חדה כדי להחליק את הקירות.

שלב 15: הכנת תפוחי האדמה - צור חורים לחיישנים

כשלב האחרון, צור שני חורים לחיישני PIR והכנס את המכסה לתפוח האדמה. עכשיו נשמת תפוחי האדמה מאכלסת את תפוח האדמה!

שלב 16: הרכבת נשמת תפוחי האדמה

כמעט סיימנו! הרכיבו את כל המרכיבים בתחתית נשמת תפוחי האדמה. שים את החוטים דרך חורי העין וחבר את החיישנים לחוטים - וזהו. הגיע הזמן להפתיע את החברים והמשפחה!

נשמח לשמוע את דעתכם על הפרויקט שלנו:)