Project Oasis: Voice Terrarium: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

Project Oasis הוא טרריום קולי שאפשר לדבר איתו. זוהי מערכת אקולוגית סגורה עצמאית המחקה מזג אוויר חיצוני אך בתוך קופסה. אתה יכול לשאול את הטרריום על 'מזג אוויר בסיאטל' כתגובה שאולי הוא יתחיל להישפך בתוך הקופסה. הטרריום יכול גם ליצור עננים, ערפל או לשנות תאורה לייצוג תנאי מזג אוויר אחרים.

שלב 1: מוטיבציה

אמצעי השיחה שלנו עם הטבע הוא כל כך ויזואלי ורב-מודאלי, בניגוד למה שאנחנו עושים עם הטכנולוגיה כיום. מזג אוויר בטלפונים או במחשבים אינו מעורר את אותם החושים כמו ממש לראות או להרגיש את מזג האוויר. חשבתי על זה בתקופתי במעבדת הקריאייטיב של Google ויצרתי את Project Oasis.

זהו טרריום שאפשר לדבר איתו באמצעות Google Assistant. אתה יכול לבקש ממנו ליצור תנאים מסוימים או להראות לך את מזג האוויר במקום ספציפי. ניסוי זה מרחיב את שיחתנו עם הטכנולוגיה ובעולם הטבע. אנו חיים בין הטבע לטכנולוגיה ובאופן מסורתי מסתכלים עליהם כשני עולמות שונים מאוד. נווה מדבר היא שיחה אקולוגית אך באופן טבעי; לא מתוכנת ולא כאוטי. להלן השלבים ליצירת אחד מהטרריומים הפעילים שלך.

שלב 2: מנגנון כללי

הטרריום כאמור יוצר גשם, ערפל ותנאי אור. בחלקו העליון של הטרריום יש נוריות LED, מגש גשם בתוספת מארז קטן עם תהודה קרמית במגע עם מים. דיסקים קטנים אלה מהדהדים במהירות של ~ 1-1.7 מגה-הרץ כדי לאטום מים למה שנראה כמו ערפל.

בתחתית הטרריום נמצאות שתי משאבות פריסטלטיות ואלקטרוניקה אחרת. מאגר בתחתית הטרריום מחזיק עודף מים. המים ממוחזרים/מותאמים ונשאבים עד למגש הגשם באמצעות אחת המשאבות הפריסטלטיות השקטות.

שלב 3: עיצוב מארז

קישור ל- CAD

רשימת כלים/חומרים:

1. יריעות אקריליק/פרספקס בעובי 0.25 אינץ '(24 "x 18" - כמות: 4)
2. דבק אקרילי
3. ערכת מקדחה עם 1/4 "וביטים תחתונים מדורגים
4. סרט מדידה + קליפים
5. דבק אפוקסי (זמן חמוד של ~ 15 דקות)
6. איטום GE לאיטום
7. צינורות PVC שקופים 1/4 אינץ 'OD + מחברים דוקרניים

הנחיות העיצוב של טרריום זה הן כללים גמישים ולא קשים ומהירים. בחרתי לבנות אחד שאוכל לשמור על השולחן שלי או כזה שייראה נחמד על השיש. בנוסף, היה לי מושג כללי לגבי המרחב שהאלקטרוניקה, המפעלים ומאגר המים שלי יתפסו. החלטתי שכל המתחם יהיה H: 15 "W: 6" L: 10"

ממדי ה- CAD באיור לעיל מראים את הפרידה הכללית; בגדול האלקטרוניקה העליונה והתחתונה תופסת גובה 4 "כל אחד. המאגר תופס 4" L בתחתית ומשאיר 6 "L עבור האלקטרוניקה (עוד על האלקטרוניקה בהמשך).

החלטתי להשתמש באקריליק/פרספקס לגרסה זו של טרריום מכיוון שהיא זמינה בקלות, קלה מאוד לעיבוד בלייזר וניתן להדביק/לרתך את החלקים יחד עם מגוון מלט אקרילי. זכוכית או פלסטיק שקוף הם מועמדים טובים תלוי כמה רחוק אתה רוצה להגיע עם המראה, במיוחד אם לטרריום יהיו עקומות. בנוסף, גרסאות הוכחה לשריטות של פרספקס זמינות גם בחנויות רבות, כך שזה עדיין יכול להשאיר אותו כבחירה אידיאלית.

עיצבתי את דגם התלת מימד עבור הטרריום שלי ב- Fusion 360, רק כי רציתי לתת לזה זריקה. קבצי CAD לפרויקט זה מצורפים בשלב זה. שיטחתי את כל הסקיצות בכדי לקבל קבצי מכונת לייזר ותהליך עיבוד הלייזר הסטנדרטי מתבצע. התקן את הלייזר (אפילוג במקרה שלי), פתח את הקבצים ב- Corel Draw והפעל את העיבוד.

אתה צריך לקבל את חלקי האקריליק הדרושים להרכבת מארז עכשיו. עיינו ב- CAD ועוברים מלמטה למעלה, מרכיבים את החלקים עם מלט אקרילי יחד כדי לקבל קופסה, עם פיגומים בחלק העליון / התחתון. השתמש בקליפר ובמחצלת סרגל (מכיוון שהקופסה שלך שקופה) כמדריך לתהליך הרכבה קל יותר.

שלב 4: עיצוב אלקטרוניקה

רשימת רכיבים / אלקטרוניקה:

1. ספק כוח 5V/10A (כמות: 1)
2. ממיר Boost 3V-35V (כמות: 2)
3. משאבת פריסטלטית במינון 12V DC (כמות: 1)
4. משאבה פריסטלטית 2200 מ"ל לדקה (כמות: 1)
5. תדירות קרמיקה של 20 מ"מ קרמיקה של Icstation = 113KHz, עם לוחות דרייבר (כמות: 2)
6. רצועת LED RGB (כמות: 1)
7. סט חוטים 18 AWG ו- 24 AWG
8. נול תיל 1/4 אינץ '
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (אתה רק צריך את הכובע הקולי + המיקרופון כאן ולא הרמקול עצמו)
10. Arduino Nano עם כבל מיני USB
11. ~ 3-24V עומס מתח דרך ממסר SSR
12. פרוטובארד בגודל חצי

אתה גם צריך ספק מתח משתנה, מולטימטר, מגהץ ואקדח דבק חם לאורך כל התהליך הזה.

הערה: זהו אב טיפוס מהיר וישנן חלופות טובות יותר לחלק מהרכיבים והחיבורים. אם אתה יודע מה אתה עושה, אל תהסס לשנות עם חלופות קיימא.

פרצתי את ספק הכוח 5V/10A של פלט בודד לאספקה מוטי-פלט על ידי הפשטת התקע והוספה של כבלים מרובי גדילים משלי לרכיבים בודדים.

• קו 5V ללוחות מנהלי התקנים של Icstation
• קו 5V לנורות RGB
• קו 5V ל Raspberry Pi 3
• קו 12V (משתנה באמצעות ממיר Boost) למינון משאבה פריסטלטית
• קו 24V (משתנה באמצעות ממיר Boost) לשאיבה peristaltic גשם בקצב זרימה גבוה

לקחתי את הקווים האישיים והרכבתי אותם בנול תיל למראה מסודר. הוספתי גם מכסה בקו 5V למניעת אדוות מתח מכיוון שזה מתחבר ישירות ל Raspberry Pi.

חיבורים בסיסיים:

חיברתי את אחד מקווי 5V ישירות ל- Raspberry Pi - גב הלוח ל- PP1 ו- PP6 כדי לא להשתמש בכבל מיני USB בגלל מקום מוגבל. על ה- Pi יש כובע קול של Google. לקחתי תוכנית קיימת שכבר הייתה לי להחלפה סדרתית והעברתי אותה ל- Arduino Nano. ננו זה מחובר ל- Pi 3 באמצעות כבל מיני USB קצר. ל- Arduino Nano יש חיבורים ללוח פרוטבורד להפעלת/כיבוי ממסרים שמציבים את המשאבות/יצרני הערפל.

הלוח בעל שלושה ממסרים עם קווי עומס 5V, 12V ו- 24V כל אחד. כל ממסר מחובר גם לסיכה נפרדת ב- Arduino (D5, D7 ו- D8). עיין בתרשים הממסר כיצד לחבר את אנשי הקשר ממסר לפעולת מיתוג כלשהי. A1/A2 יהיו הקווים מארדואינו ואילו 13+, 14 יהיו הקווים שלך להשלמת מעגל העומס. אני משתמש בממסרים לבידוד טוב אבל אתה יכול להחליף אותם גם בטרנזיסטורים. זכור שיש הארקה משותפת בין העומס לבין ארדואינו כדי שהמעגל יעבוד.

מהודים קרמיים

התהודה/פיצו הקרמיקה מגיעה עם לוח נהג כל אחד אותו תוכלו לבדוק בנפרד על ספק כוח משתנה. המשטח הקרמי העליון צריך להיות במגע עם מים כדי שייווצר ערפל. לאחר שבדקת את לוחות הנהג, חברו אותם ישירות באמצעות קו מתח של 5V, עם ממסר בין לבין (כמו לעיל). כאשר הממסר מופעל ומעגל הושלם, תראה את המים הופכים לערפל.

נוריות

נוריות Neopixel מ- Adafruit נשלטות ישירות באמצעות קו בקרה לארדואינו, ללא שימוש בממסרים. חתכתי את הרצועה הארוכה הזו למספר חלקים של ~ 15 נוריות כל אחת. עיין בדף זה כיצד לחתוך ולחבר נוריות LED אלה. לאחר שיצרתי מספר חלקים של נוריות LED (כפי שנראה גם בתמונה), שמרתי על כיסוי הסיליקון והוספתי דבק חם בקצוות למים הכל. הדבקתי חלקים בודדים בתחתית מגש הגשם לחלוקת תאורה יפה ואחידה.

משאבות פריסטלטיות

כפי שצוין קודם לכן, ישנן שתי משאבות פריסטלטיות בטרריום זה. המינון הפריסטלטי מספק כמויות מים קטנות בלבד למחולל הערפל. למאגר הערפל שני תהודה קרמית במגע עם מים, אך המים אינם מסתיימים מהר במיוחד. כתוצאה מכך, משאבה זו אינה פועלת לעתים קרובות במיוחד כדי למלא את מאגר הערפל במים. (למעשה, בסופו של דבר אפילו הסרתי אותו מהקוד ופשוט מילאתי אותו לפעמים במאגר הערפל ידנית על ידי הרמת המכסה העליון של הטרריום)

ה peristaltic 24V, 2200mL/min לעומת זאת משמש לגשם ולכן נבחר לנפח גבוה זה. בעוד ש- 24V עצמה תייצר קצב זרימה גבוה מדי עבור הטרריום, תוכל לשנות את המתח בממיר ה- Boost כדי לשנות את קצב הזרימה של משאבה זו להגדרה אופטימלית.

שלב 5: הרכבה ובדיקה

הַרכָּבָה

הִתעַמְלוּת

האלקטרוניקה (2 משאבות פריסטלטיות, RPi + כובע קול/מיקרופון, ננו, לוחות נהגים של Piezo, ממסר פרוטובארד) נשארים בגודל 6 "L התחתון של הטרריום. הלכתי על ההרכבה מלמטה למעלה כמו על פי דגם התלת מימד. מקדחה שני חורים (כ 1/4 "כל אחד) בחלק האחורי של מקטעי האלקטרוניקה התחתונים - אחד החורים מיועד לקווי החשמל של כל הרכיבים ואילו השני מיועד לצינורות המשאבות הפריסטלטיות.

מקדחים חור אחד ומשאירים 1/4 מהמכסה העליון כדי לאפשר לצינורות מי הגשם להיכנס. לקדוח חור קטן נוסף כדי שחיווט ה- LED ייצא ונכנס לננו בתחתית. בדוק את כל האלקטרוניקה בפעם האחרונה לפני לשים אותם בתוך הקופסה.

מיקום ואיטום

בשלב זה, כל קטעי האקריליק היו צריכים להיות תקועים במקומם משלב עיצוב מארז. הנח את האלקטרוניקה שהוזכרה לעיל במארז התחתון והנח עליו את המכסה. חשוב לאטום מכסה זה בזהירות כדי שיהיה עמיד למים. המכסה אינו מתאים ללחיצה בתוך הקופסה, על מנת לתת קצת מקום לדבק לזרום בקלות ולסגור את הפערים. השתמשתי באפוקסי, שפכתי אותו על דפנות המכסה ואיפשרתי לו לרוץ על הפיגום שנועד להחזיק את המכסה. הדבק צריך לרוץ ולסגור את הפערים בצורה חלקה. הניחו לו לשבת לריפוי לילה ולאחר מכן אפשר לבצע שכבה נוספת של הגהת מים עם איטום GE.

עצרת גשם וערפל

מכלול מגש הגשם עם מאגר ערפל (עם דיסקים קרמיים בתחתיתו) היה אמור להתאחד בשלב עיצוב המתחם. נוריות ה- LED צריכות להיות תקועות גם בתחתית מגש הגשם מהשלב הקודם וחוטי תהודה קרמית היוצאים מהחור המתאים בחלקו העליון/האחורי של הקופסה. אתה יכול לתת למכלול זה לייצר גשם + ערפל לשבת על הפיגומים בחלק העליון של הקופסה. לפני סגירת המכסה העליון, הכניסו את צינור המשאבה דרך החור שנקדח בעבר מעל מגש הגשם למטרה זו. חתכו חלקים קטנים של צינורות והשתמשו במחברים דוקרניים ליצירת מספר שקעים להפצת מים אחידה כאשר הוא נכנס למגש. הגשם יראה במראה אחיד כך בטרריום. אתה יכול להשתמש בבקבוק מתקן מים לסחיטה כדי להוסיף מים למאגר הערפל לפני לשים את המכסה לבדיקה ברגע שהכל בתוך הקופסה.

בדיקה

חיברתי את החשמל שהופך את ה- RPi לרשת. הוא הוגדר בעבר להתחבר לרשת ה- wifi המקומית שלי. אני יכול לשאול ברשת את ה- IP של Pi, ובעקבותיו אני משתמש בשיתוף מסך מובנה ב- Mac כדי להיכנס ל- Pi. זה מאפשר לי לבדוק ולהפעיל דברים מרחוק ולא צריך לחבר כבל HDMI בתיבה. אני משתמש בתוכניות המוגדרות מראש שלי (עיינו בשלב התוכנה לתוכנות הפועלות על פי/ארדואינו לרכיבי הבדלים) כדי לבדוק שהכל קיים לפני שעוברים לשלבים הבאים.

שלב 6: עיצוב טרריום (גינון)

זה כנראה החלק הכי מהנה בכל התהליך. אתה יכול לצוד או לקנות צמחים! הסתובבתי במרכזי גינות מקומיים כולל זה בהום דיפו המקומי, בחנויות צמחים סמוכות ואפילו פשוט הסתובבתי בשכונה שלי שיש בה הרבה שטחים ירוקים. מכיוון שהאקלים לח, סגור ומשתנה הרבה בתוך הטרריום, ניסיתי למצוא צמחי אקלים טרופיים עמידים. אתה צריך את הפריטים הבאים כדי שהמיטה תהיה מוכנה לשתילה:

• אדמה שחורה
• פרלייט
• חָצָץ
• פחם פעיל

המים מסננים דרך מצע הקרקע עד למאגר כדי למחזר אותם כגשם שוב. השתמש ברשת תיל דקה (רשת פיברגלס למשל) כבסיס לפני הנחת ערוגת האדמה. מניחים את הפחם הפעיל כשכבה התחתונה ביותר בטרריום. זה מונע עובש לצמוח בתוך הטרריום וגם שומר על כל ריח רע. מכסים את השכבה הזו בחצץ כך שיש במים שכבה נוספת של סינון ולכלוך לא ימשיך לזרום בחופשיות למאגר. מערבבים אדמה שחורה ופרלייט ביחס של 1: 1 כך שיהיה לכם אמצעי גידול ממש אוורירי ומרוקן. כעת אתה מוכן לשתילה.

הערה: כדי להפיל את כל הדברים האלה לקופסה מבלי לגעת בקירות, הכנתי צורת דמוי משפך עם נייר ושפכתי חומר בתוך הקופסה דרך הפתח הזה ולא זרקתי אותו ישירות פנימה.

אספתי בולי עץ קטנים וטחב מגזעי עצים בשכונה שלי ועוד מגוון של צמחים טרופיים קטנים בחנויות צמחים מקומיות. מצאתי עץ תפוז בונסאי המתאים לצרכי המראה ולמשהו שישרוד באקלים אקטואלי בהום דיפו. אני משתמש באיזוב דף וכמה אזוב ספרדי (שניהם נפוצים במרכזי גנים) למראה ירוק טבעי מעל האדמה בטרריום.

מבחינת השתילה, אני עובר מהגודל הקטן לגדול. אני משתמש בפינצטה כדי להכניס את הצמחים הקטנים והנחתי אזוב/בולי עץ רק בידיים, לפני שהגעתי למראה שסוף סוף הייתי מרוצה ממנו. עליך פעם להשקות קל את הטרריום ולתת לו לשבת יום או יומיים כדי שהצמחים יתאקלמו ויצמיחו שורשים בערוגה החדשה הזו.

שלב 7: תוכנה

ההוראות הללו מגיעות לרוב מהגית'וב כאן עם כל הקוד. אני עדיין אשאיר אותם כאן להשלמה. בזמן שאני משתמש ב- Google Assistant כפי שניתן לראות בסרטון, הטרריום גם כובע קול של Google עם מיקרופון בטרריום עצמו, המאזין לפקודות. אתה יכול לבחור פשוט להשתמש בכובע הקול AIR לפי ההוראות כאן.

לפני שאתה מתחיל

DialogFlow / פעולות ב- Google

בצע את השלבים כאן ליצירת סוכן Dialogflow. אנו משתמשים בכוונה מבורכת המאפשרת למשתמש להתחיל לדבר עם הטרריום. ישנן כוונות נוספות למשתמש לשאול לגבי מזג האוויר במיקום מסוים, בזמן (למשל: 'הראה לי את מזג האוויר בסיאטל') או להפעיל פעולה מפורשת (למשל: 'לגרום לגשם')

יהיה עליך לפרוס את פונקציות הענן שלך אשר ממופות לפעולות המשתמש.

-> עקוב אחר ההוראות כאן כדי לאפשר את פונקציות הענן לבסיס האש. -> השלבים לפריסת הפונקציות מ- CLI נמצאים תחת פריסת הפונקציות שלך עם CLI Firebase באותו הקישור שלמעלה

Cloud PubSub הגדר פרוייקט Cloud PubSub כמו בקישור הזה

בצע את השלבים ליצירת נושא. יצרנו בפרויקט שלנו נושא בשם 'מזג אוויר', שאליו הוספנו את המנויים שלנו. אנו משתמשים רק בהרשמות משיכה בפרויקט זה. המנוי על terrarium נקרא כפרטי מזג אוויר

שים לב לזהות הפרויקט של הפרויקט הזה מכיוון שהוא יהיה שימושי להפעלת לקוח המאזין מאוחר יותר.

Openweather APIG קבל את מפתח ה- API שלך מ- openweathermap.org. הוסף מפתח זה בפונקציות הענן, כך שפונקציות אלה יוכלו לבצע פינג לשרתי מזג האוויר כאשר המשתמש מבקש מידע ספציפי

התקן את NodeJS ב- RPi שלך

כיצד להריץ מודולים אלה

פריסת פונקציות ענן Dialogflow

נווט לספריית הפונקציות שלך והפעל לפי הסדר הבא

התקנת $ npm

כניסה לבסיס $ firebase

$ firebase init

ולבסוף הפעל את הדברים הבאים כדי לפרוס את הפונקציות שלך:

פריסת בסיס אש

הקישור של הפונקציות הפרוסות הופך לכתובת ה- URL של hookh עבור Dialogflow. Cloud PubSub

Naivgate לספריית הקובץ subscription.js & package.json והפעל את npm install כדי להתקין את התלות. כשתהיה מוכן, הפעל node subscritpions.js הודעות האזנה-פרטי מזג אוויר-פירוט כאשר פירוט מזג האוויר הוא המנוי שיצרת משלב קודם. פריסת בדיקת Google Assistant / AIY Voice Kit

אתה יכול להשתמש ב- Google Home או בערכת קול AIY כדי ליצור אינטראקציה עם הטרריום. הגדרת האפליקציה למעלה נשארה זהה עבור שניהם.

בצע את ההוראות כאן כדי לבדוק ולפרוס את האפליקציה שלך ב- Google Assistant. לאחר מכן תוכל להשתמש ב- Google Assistant המשויך לחשבונך על ידי שיחה עמו כדי להפעיל את הטרריום ולשאול אותו לגבי מזג האוויר.

שלב 8: הפעל את הטרריום

כל ההתקנה הזו נראית מפרכת אך למעשה מהנה ומרתקת תוך כדי עבודה עם הצמחים. אם נעשה נכון, סוף סוף אתה אמור להיות מסוגל להגיד משהו כמו

'היי גוגל, מה מזג האוויר בסיאטל?', 'היי גוגל, הגשם' וכו 'וראה את הפלט הקסום בטרריום שלך.

תיהנו מהטרריום החדש שלכם והראו אותו בפני חבריכם!

שלב 9: תורמים / הערה

• תוצרת Harpreet Sareen וחברים במעבדת הקריאייטיב של Google.
• פרויקט זה עומד בהנחיות הקהילה הפתוחות של Google. עיין כאן לקבלת רישיון והנחיות אחרות.
• הערה: זהו אינו מוצר Google הנתמך רשמית.