מסיבה בטוחה הקיץ עם כוס LED אלכוהול ריאקטיבית בדם-אלכוהול: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

קושי ברמת הפרויקט: בינוני

דרושים כישורים:

- קריאה ושכפול של תרשים

- הלחמה אם אתה בוחר שלא לרכוש חלקים מולחמים מראש

מבוא הפרויקט

בארצות הברית ובעולם, אלכוהול היווה איומים בריאותיים חמורים כאשר הוא נצרך בצורה לא אחראית. מקרי מוות עקב נהיגה תחת השפעה ופגיעה בכבד, כמו גם השפעות ארוכות טווח כגון נזק מוחי וכליות אפשרי, עשויים לנבוע מצריכה לא אחראית של אלכוהול. רק בארצות הברית אבדו 250 מיליארד דולר כתוצאה משימוש לרעה באלכוהול (NIAAA, 2010), כמו גם מעל 88,000 איש, מה שהופך את האלכוהול לגורם השלישי המוביל למניעה במדינה. השאלה לפרויקט זה היא כיוצרים, כיצד נוכל לטפל בבעיה זו ולוודא שחגיגות מהנות עם אלכוהול כמו מסיבות יכולות להישאר בטוחות ומהנות?

התשובה שלי לשאלה זו הייתה למצוא דרך לאמוד ולאחר מכן לדמיין את ה- BAC החזוי של המשתמש כדי לאפשר לו להבין טוב יותר באיזה מצב הוא נמצא. לפרויקט זה השתמשתי במיקרו-בקר ארדואינו עם חיישן מפלס מים, טבעת LED ומסך LCD כדי לעקוב אחר כמה משקאות שאדם שתה ולאחר מכן למצוא דרך להעריך את כמות האלכוהול בדם (BAC) של המשתמש מבוסס על מין ומשקל. ה- BAC המשוער, תלוי באיזה טווח הוא היה, קובע את האנימציה של טבעת ה- LED למטה. הטווחים מתחלקים בין ארבעה אזורים נפרדים: בטוח, לקוי, שיכור וקטלני. התקווה שלי היא שיצירת פרויקט זה, לא רק שתיצור פרויקט ארדואינו שמיש, אלא גם קיבלת הבנה טובה יותר של האופן שבו אנו מטבוזים אלכוהול ואולי אפילו תכנות בסיסי אם תבחר להסתכל על הקוד שהועלה.

איך הכוס יודעת כמה משקאות שתיתי?

אם הערך האנלוגי של חיישן מפלס המים עולה על 300, ערך בוליאני המייצג את הכוס יירשם כ- HIGH (מלא). אם הערך האנלוגי של החיישן נמוך מ -300, הערך הבולאני המייצג את הכוס יירשם כ- LOW (ריק). כדי להקליט משקה שמתווסף לכוס, ערך בוליאני זה חייב להשתנות מריק למלא.

איך קבעת BAC?

על מנת להפוך את הפרויקט למדויק ככל האפשר, השתמשתי בנתונים מאוניברסיטת סנט בנדיקט וסנט ג'ון על כמה ה- BAC של אדם עולה לכל משקה שנצרך. תוכנית זו לא רק מתחשבת במשקל אלא גם במין המשתמש בחישוב ה- BAC של המשתמש. הסיבה לכך היא BAC מבוסס על כמה מהר הגוף מסוגל לעבד אלכוהול, שהוא שונה בין גברים לנשים ואנשים במשקלים שונים. את התרשימים ניתן לראות כאן.

מדוע טווחי ה- BAC שונים לאנשים שונים?

טווחי ה- BAC מבוססים ישירות על הנתונים שהתקבלו מאוניברסיטת SBSJ, אשר בוחנת כמה אלכוהול צריך להיות למשתמש במערכת שלו כדי שיהיה באחד מארבעה טווחים:

- בטוח: הטווח הבטוח היחיד לתפעול הרכב (המיוצג על ידי הנפשת קשת בענן)

- פגום: אם תפעיל רכב בטווח זה, ייגרמו כתבי אישום פליליים (המיוצגים על ידי אנימציה כתומה)

- שיכור: עבירות פליליות יגרמו אם תפעיל רכב בטווח זה (המיוצג על ידי נורות אדומות)

- קטלני: אם עדיין לא התעלפת, אתה נמצא בסכנה רפואית מיידית בטווח זה (המיוצג על ידי נורות מהבהבות באדום ולבן)

אבל אני יכול לקחת אלכוהול היטב, אז האם הכוס הזו לא מדויקת?

עד כמה אתה מסוגל לפעול לאחר צריכת אלכוהול לא ישנה הרבה אם תעבור את הגבול החוקי בזמן הנהיגה. הנתונים המשמשים בפרויקט זה בוחנים מהם הטווחים המשפטיים והרפואיים של ה- BAC של משתמש, תוך התחשבות גם במשקל ובמין המשתמש.

אספקה

חומרי האלקטרוניקה הכלליים לפרויקט זה כוללים:

- שני לחצנים

- חוטי מגשר

- פוטנציומטר 10k

- 2 נגדים של 10k

- 1 220 נגד

חלקים/מודולים מיוחדים:

- Arduino (השתמשתי ב- Uno לפרויקט זה, אך קיימות חלופות זולות רבות יותר)

- חיישן מפלס מים (הערה: חיישנים אלה לרוב אינם מדויקים ומתכלים במהירות, מה שסיכל את פיתוח הפרויקט הזה. אולם, הצלחתי למצוא פתרון כך שקשיי בפרויקט זה לא יתורגמו לקשיים שלך. עם הפרויקט הזה.)

- טבעת LED (12 נוריות)

- מסך LCD

כלים:

- מלחם (יש צורך רק ברכישת טבעת LED ללא כותרות)

- מדפסת תלת מימד (אופציונלי)

שלב 1: הורד את Arduino IDE והעתק את הקוד הדרוש

אין צורך בתכנות מחשב לפרויקט זה, כל שעליך לעשות הוא להעתיק את הקוד מכאן ולהדביק אותו ב- Arduino IDE. להורדת Arduino IDE:

הורדה ותצורה של Arduino IDE:

- בקר באתר Arduino ובחר את ההורדה למערכת שלך

- לאחר השלמת ההורדה, קבל את מספר יציאת COM עבור ה- Arduino. חבר את הארדואינו ונווט אל מנהל ההתקנים שלך. מתחת ליציאות, חפש את הארדואינו שלך ושימו לב למספר הנמל. זה צריך להיראות בערך כך: COMx (כאשר x הוא מספר 1-9)

- באמצעות מספר יציאת COM, הגדר את IDE ללוח ולנמל שלך על ידי פתיחת ה- IDE של Arduino ובחירת "כלים" בסרגל העליון. בחר "לוח" ובחר את הדגם שלך. לאחר מכן, בחר "יציאה" ובחר את היציאה שראית עבור Arduino שלך במנהל ההתקנים.

קבלת קוד הפרויקט

- העתק את הקוד משלב זה והדבק אותו בחלק הלבן של ה- Arduino IDE. הקפד למחוק תחילה את כל מה שצויר בסקיצה, כגון שגרת הלולאה () וה- void (), שכן אלה מיושמים בקוד שאתה מעתיק ומדביק.

שלב 2: הורד את הספריות הדרושות מ- Arduino IDE

הספריות המשמשות בפרויקט זה כוללות "Wire", "LiquidCrystal" ו- "Adafruit Neopixel". הסקיצה זקוקה לספריות אלה כדי לתקשר עם הרכיבים המשמשים בפרויקט זה. כדי להוריד את הספריות האלה:

- בחר "סקיצה" בסרגל העליון

- בחר "כלול ספרייה" מהתפריט הנפתח

- בחר "נהל ספריות"

- חפש את שלוש הספריות (Wire, קריסטל נוזלי ו- Adafruit Neopixel) המשמשות בפרויקט זה והורד כל אחת מהן.

שים לב כי אי הורדה של ספריות אלה תגרום לשגיאה בזמן עריכת הסקיצה. לאחר שלב זה, חבר את הכבל מהארדואינו למחשב הנייד ולחץ על לחצן החץ בפינה השמאלית העליונה של ה- IDE. זה יאסוף ויעלה את המערכון לארדואינו. כעת, לאחר שסיימנו עם כל השלבים הקשורים לתכנות, בואו נעבור לחיווט!

שלב 3: (אופציונלי) כותרות הלחמה לחלקים

אם בחרת לרכוש חלקים לפרויקט זה שעוד לא היו עליהם סיכות כותרת מולחמים, יהיה עליך לעשות זאת בעצמך. אל תדאג יותר מדי לגבי החלק הזה, ההלחמה לפרויקט זה היא פשוטה מאוד.

- צור סביבה מאווררת להלחמה, רצוי עם מאוורר המכיל פילטר. אם אין לך מאוורר כזה, אתה יכול לעשות מה שאני עושה ולפתוח את החלונות ולהדליק את המאוורר או ללכת למוסך כשהוא פתוח.

- מחממים את מגהץ ההלחמה וודאו שיש לכם גם ספוג רטוב לנגב עליו עודף הלחמה.

- הגדר את הכותרות ואת החלק בו ברצונך לצרף את הכותרות בעזרת יד עוזרת או כלי אחר המאפשר לך לסדר את החלקים תוך מתן אפשרות לאחוז במגהץ.

- גע במלחמה אל מגהץ ההלחמה בזמן החיבור בין סיכת הכותרת לחלק שאליו אתה הלחמה את הסיכות. הסר את הברזל כאשר נוצר הלחמה מספקת בכדי להבטיח מגע חשמלי בין סיכות הכותרת לחלק. נגב כל הלחמה עודפת מהספוג וחזור על תהליך זה לכל הסיכות.

- לאחר שכל הפינים מולחמים, הניחו את מגהץ ההלחמה במעמד, הפכו את הכפתור ל"כבוי "ונתקו את המגהץ. המתן עד שהברזל התקרר לחלוטין כדי להניח אותו.

שלב 4: עקוב אחר תמונה וחוט Arduino לרכיבים

בשלב זה, יהיה עליך להשתמש בחוטי מגשר למשתמש כדי לחבר את החלקים הדרושים לפרויקט ל- Arduino. סיפקתי קובץ Fritzing לשם כך, שניתן לראות אותו בשלב זה. אנא ראה למטה רשימה של שאלות נפוצות שאני שואל את עצמי אם נתקל בבעיה בחיווט:

- האם מסילות הקרקע וההספק שלי מחוברות כראוי זו לזו וסיכות 5v ו- GND של הארדואינו?

- האם הסתבכתי עם הפוטנציומטר שלי אם תצוגת ה- LCD לא מופיעה? (נסה לסובב את הפוטנציומטר כדי לשנות את ההתנגדות אם התווים הלבנים אינם מופיעים כראוי)

- האם ה- GND וה- VCC מחוברים לכל חלק כראוי לפין הנכון? האם משתמשים בהגדרת 5 וולט? (כל החיישנים והרכיבים בפרויקט זה ישתמשו ב -5 וולט, לא ב -3.3 וולט.

- האם חוט הציב בטעות חיבור אחד מהמקום שבו הוא אמור להיות?

הערה: בעת עבודה עם אלקטרוניקה, וודא תמיד שהמעגל אינו מופעל בזמן שהוא משתנה. אחרת, חלקים עלולים להינזק ובעבודה עם מתחים גדולים יותר עלולה להיגרם נזק גופני

שלב 5: הרכבת פרויקט "רכבת"

ייתכן שתבחין כי כותרות טבעת ה- LED בולטות החוצה ואינן מאפשרות לך להניח את הכוס שטוחה על משטח. כדי לטפל בבעיה זו, נחבר את טבעת ה- LED לחלק המודפס בתלת -ממד שיאפשר להניח את הטבעת שטוחה על שולחן. ניתן למצוא את הקובץ התלת -ממדי בשלב זה. אם אין לך מדפסת תלת מימד, אל תדאג, הדפסה זו עלתה 1.40 להכין בספרייה המקומית שלי. אם לספרייה המקומית שלך אין מדפסת תלת מימד, אפשרויות אחרות כוללות סיכות ומוכרים מקוונים. כמו כן יש לציין כי החלק המסויים שצירפתי אינו החלק התואם היחיד, זוהי רק הדרך להכין לי מודל. אז אם אתה טוב בעבודות עץ או במלאכות אחרות, אלה יהיו יותר מקובלות!

אם תבחר להדפיס את החלק לפרויקט זה:

- הורד את קובץ STL לייבוא לפרוסה כגון Cura

- מדוד את קוטר תחתית כוס לבחירתך

- התאם את קנה המידה של הדגם (במילימטרים אם אתה משתמש ב- Cura) למידה שלך

שלב 6: צרף רכבת וחיישן לכוס לפי בחירתך

לאחר מכן, קח את הרכבת ההרכב והשתמש בדבק כדי לחבר אותו לתחתית הכוס שמדדת. כעת, חוטי המגשר יוכלו לגשת לחיישן מפלס המים ולטבעת ה- LED, וגם לשכב על השולחן. כעת עליך לחבר את החיישן. זה מאוד מקפיד להתחשב במיקום החיישן, שכן חיישנים אלה, בעודם משווקים כאנלוגיים, באמת מוציאים רק שני אותות- מים או לא מים. הדבר גרם לי לבעיות רבות מאוד, אך הצלחתי למצוא דרך לפתור זאת כך שאחרים לא יחוו את אותם תסכולים מהפרויקט הזה. המפתח הוא למקם את החיישן ליד החלק העליון של המקום בו הנוזל יהיה כאשר הכוס מלאה. זה יוודא שהחיישן מסוגל לרשום מצב "ריק" ולכן יכול לספור את המשקה הבא שנמזג.

שלב 7: לייפות את הפרויקט ולהגן על החוטים

בשלב זה, כנראה שאתה נשאר עם גוש חוטים וחלקים שנראים כמו התמונה המצורפת. מה שאתה עושה כדי שהפרויקט ייראה טוב יותר תלוי בך בלבד, כל עוד אתה שומר על הקריטריונים הבאים:

- עליך להיות מסוגל לחבר מטען לארדואינו

- עליך לחתוך חורים או לעצב חללים כדי שהמשתמש יגיע למסך LCD, לחצנים, חיישן מפלס המים וטבעת ה- LED.

- עליך להגן על הרכיבים האלקטרוניים מפני הרטבה, מכיוון שזו אפשרות מכיוון שהפרויקט מתמקד במשקאות.

כמה אפשרויות לצירוף הפרויקט הן:

- קופסת נעליים או קרטון

- מארז פרויקט אלקטרוניקה עמיד למים כמו זה שנמצא כאן

- עיצוב מודפס בתלת מימד (זו האפשרות שרציתי להמשיך, עם זאת, היה יקר מדי להדפיס עיצוב כזה בספרייה שלי)

שלב 8: שתו באחריות

לאחר חיבור הכוס שלך לרכבת ולחיישן המים, אתה מוכן לצאת לדרך! אתה תדע שהכל פועל כראוי כאשר מסך LCD יבקש ממך את המשקל והמשקל שלך. כפתור אחד מתאים למשקל, ואילו השני מתאים למין. אתה יכול ללחוץ על כל אחת מהן כדי לראות איזו מהן לפני סימון אותה. לאחר בחירת המשקל הנכון (הערכים בשלבים של 20) ומין, לחץ על שני הכפתורים בו זמנית. פעולה זו תתחיל את שאר התוכנית, ותראה את טבעת ה- LED מהבהבת בדפוס קשת. הכוס מוכנה כעת לשפוך משקה. ככל שאתה צורך ושופך יותר משקאות, התוכנית תשתמש בטבלת ה- BAC שנדונה בהקדמה כדי לקבוע BAC. שים לב כי תוכנית זו מניחה משקה סטנדרטי אחד לכל כוס, אנא ראה את התמונה (אוניברסיטת דרום אלבמה), או בקר כאן כדי לראות כיצד מתרגם המשקה האהוב עליך. שים לב גם שמטרתו של פרויקט זה אינה לעודד כל פעילות בלתי חוקית, אלא לקדם שתייה בטוחה לאנשים מבוגרים מספיק כדי לצרוך אלכוהול. כמו כן, למרות שאני מאוד מרוצה מהמידה המדויקת בהערכת BAC מניחה משקה סטנדרטי, פרויקט זה הוא כלי שיעזור לך לשתות בטוח, אך אינו נושא באחריות אם תבחר לנהוג לאחר צריכת אלכוהול כלשהו.

שלב 9: (אופציונלי) פתרון בעיות

- שגיאת "בעיה בהעלאה ללוח": כאשר מנסים לאסוף ולהעלות את הסקיצה לארדואינו, שגיאה זו תתרחש אם יציאת ה- COM שלך אינה מוגדרת כראוי (ראה שלב א 'כיצד למצוא ולהגדיר את יציאת ה- COM הנכונה) או שלך הלוח אינו מחובר לחשמל.

- מסך LCD שאינו מציג תווים לבנים: אם האור הכחול של ה- LCD שלך דולק אך אינך רואה תווים לבנים לאחר העלאת הסקיצה, סביר להניח שזה נובע מבעיות ניגודיות. כדי לתקן זאת, פשוט סובב את הפוטנציומטר שלך ימינה (פנה שמאלה אם אתה רואה בלוקים לבנים עם הדמויות שלך).

- הפרויקט אינו סופר נכון משקאות: שגיאה זו היא בעיית חיישן ברמת מים. מודולי חיישן ברמת מים מתכלים במהירות וידועים כמאוד לא מדויקים. עם זאת, זה לא אמור להדאיג אותך לפרויקט זה, שכן התייחסתי לחיישן כחיישן דיגיטלי ולא כאל חיישן אנלוגי. ראה שלב שישי כיצד לחבר נכון את חיישן מפלס המים שלך.

- מודול חם במיוחד ואינו שולח את הערכים הנכונים: זוהי תוצאה של חיבור GND או VCC שנשבר, כנראה בעת עבודה עם חוטים אחרים. וודא כי חיבורי ה- GND וה- VCC לחיישן הושלמו ועקוב אחריהם אל סיכות ה- GND וה- 5v מהרכיב, ללוח הלחם, אל הארדואינו כדי לחפש שגיאות.

- עליתי בטעות על המשקל שלי: אל תדאג, הגדרת המשקל חוזרת ל -100 אחרי 240, כך שתוכל להמשיך לסובב בין האפשרויות כדי לחזור למשקל שלך.

אם הבעיות נמשכות, חבר את הכבל מהארדואינו למחשב הנייד, פתח את ה- IDE והפעל את הסקיצה. בזמן שהשרטוט פועל, יוצגו במסך הסדרתי מספר ערכים, המאפשרים לך לראות מה לא מתפקד כפי שהוא אמור לפעול. כדי לגשת לצג הטורי, הפעל את התוכנית ואת "כלים" ולאחר מכן "צג סידורי" מהתפריט הנפתח.

שלב 10: השתקפות

בצד התכנות, אני מאוד שמח מהדרך שבה התפתח הפרויקט הזה. לקח לי זמן לכתוב מאז שאני עדיין מתחיל, אבל הצלחתי ללמוד ספריות חדשות רבות ולהגיע ליעד של חיזוי BAC, ואני מרגיש שלא לקחתי קיצורי דרך בהערכת ה- BAC מכיוון שהשתמשתי גם במין וגם משקל (זה היווה את רוב הסקיצה). עם זאת, אני צריך לאשר את העיצוב. אני אמנם לא מחזיק במדפסת תלת מימד או יודע עבודות עץ, אבל מאוד רציתי שהפרויקט שלי יוצג בצורה טובה יותר. בכוונתי להשיג בקרוב Ender 3, והדבר הראשון שאעשה הוא לחזור מיד לאותו הוראה לשיפור העיצוב. בתור ההוראה הראשונה שלי אי פעם, אני מרגיש שהתהליך הלך טוב ואני מאוד שמח מהמידה שבה הפרויקט הזה התייחס להנחיה שיצרתי לאתגר המסיבה, אבל תכנן משהו שארצה לחזור אליו כשיהיו לי המשאבים.