Ligtas ng Party Ngayong Tag-init Sa Isang Arduino Blood-Alcohol Reactive LED Cup: 10 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Pinagkakahirapan sa Antas ng Proyekto: Magitna

Kasanayan na Kailangan:

- Pagbasa at pagkopya ng isang diagram

- Paghihinang kung pipiliin mong hindi bumili ng mga pre-solder na bahagi

Panimula sa Proyekto

Sa Estados Unidos at sa buong mundo, ang alkohol ay nagbigay ng matinding banta sa kalusugan kapag natupok sa isang hindi responsableng paraan. Ang mga pagkamatay dahil sa pagmamaneho sa ilalim ng impluwensya at pinsala sa atay, pati na rin mga pangmatagalang epekto tulad ng posibleng pinsala sa utak at bato, ay maaaring magresulta mula sa hindi responsableng pag-inom ng alkohol. Sa Estados Unidos lamang, 250 bilyong dolyar ang nawala dahil sa maling paggamit ng alkohol (NIAAA, 2010), pati na rin higit sa 88, 000 katao, na ginawang pangatlong pangunahing maiiwasang sanhi ng pagkamatay sa bansa ang alkohol. Ang tanong para sa proyektong ito ay bilang mga gumagawa, paano namin matutugunan ang problemang ito at matiyak na ang mga masasayang pagdiriwang na may alkohol tulad ng mga partido ay maaaring manatiling ligtas at masaya?

Ang aking sagot sa katanungang ito ay upang makahanap ng isang paraan upang matantya at pagkatapos ay mailarawan ang hinulaang BAC ng gumagamit upang pahintulutan silang mas maunawaan kung ano ang estado kung nasaan sila. Para sa proyektong ito, ginamit ko ang Arduino microcontroller na may sensor sa antas ng tubig, singsing na LED, at isang LCD screen upang subaybayan kung gaano karaming inumin ang natupok ng isang tao, at pagkatapos ay upang makahanap ng isang paraan upang matantya ang nilalaman ng alak-alak (BAC) ng ang gumagamit batay sa kasarian at timbang. Ang tinantyang BAC, depende sa kung anong saklaw ito, tinutukoy ang animasyon ng LED ring sa ibaba. Ang mga saklaw ay nahuhulog sa pagitan ng apat na magkakaibang mga lugar: Ligtas, may kapansanan, lasing, at nakamamatay. Ang aking pag-asa ay sa pamamagitan ng paglikha ng proyektong ito, hindi lamang ka makakalikha ng isang kapaki-pakinabang na proyekto ng Arduino ngunit nakakuha ka rin ng mas mahusay na pag-unawa sa kung paano namin metabolismo ang alkohol at marahil kahit na ilang pangunahing programa kung pinili mong tingnan ang code na nagkomento.

Paano nalalaman ng tasa kung ilan ang nainom ko?

Kung ang halaga ng analog level ng sensor ng tubig ay lumalagpas sa 300, ang isang halagang boolean na kumakatawan sa tasa ay maitatala bilang TAAS (buong). Kung ang analog na halaga ng sensor ay mas mababa sa 300, ang halaga ng boolean na kumakatawan sa tasa ay maitatala bilang LOW (walang laman). Upang maitala ang isang inuming idinagdag sa tasa, ang halagang boolean na ito ay dapat na baguhin mula sa walang laman hanggang sa puno.

Paano mo natukoy ang BAC?

Upang gawing tumpak ang proyektong ito hangga't maaari, gumamit ako ng data mula sa Saint Benedict at Saint John's University kung magkano ang BAC ng isang indibidwal na tumaas sa bawat inumin na natupok. Ang program na ito ay hindi lamang isinasaalang-alang ang timbang ngunit pati ang kasarian ng gumagamit sa pagkalkula ng BAC ng gumagamit. Ito ay dahil ang BAC ay batay sa kung gaano kabilis ang isang katawan ay maaaring makapag-metabolismo ng alkohol, na naiiba sa pagitan ng kalalakihan at kababaihan at mga taong may iba't ibang timbang. Makikita ang mga tsart dito.

Bakit naiiba ang saklaw ng BAC para sa iba't ibang mga tao?

Ang mga saklaw ng BAC ay batay batay sa data na nakuha mula sa SBSJ University, na isinasaalang-alang kung gaano karaming alkohol ang dapat mayroon ang isang gumagamit sa kanilang system para sa kanila na nasa isa sa apat na saklaw:

- Ligtas: Ang ligtas na saklaw lamang upang mapatakbo ang isang sasakyan sa (kinakatawan ng animasyon ng bahaghari)

- May kapansanan: Maaaring magresulta ang mga pagsingil sa kriminal kung nagpapatakbo ka ng isang sasakyan sa saklaw na ito (kinakatawan ng orange na animasyon)

- Lasing: Magreresulta ang mga pagsingil sa kriminal kung nagpapatakbo ka ng isang sasakyan sa saklaw na ito (kinakatawan ng mga pulang ilaw)

- Nakamamatay: Kung hindi ka pa napapasa, nasa panganib ka agad sa saklaw na ito (kinakatawan ng kumikislap na pula at puting ilaw)

Ngunit maaari akong kumuha ng alak nang maayos, kaya't ang tasa na ito ay hindi tumpak?

Kung gaano kahusay ang iyong kilos pagkatapos ng pag-inom ng alak ay hindi mahalaga kung pumutok ka sa ligal na limitasyon habang nagmamaneho. Isinasaalang-alang ng data na ginamit sa proyektong ito kung ano ang mga ligal at saklaw ng medikal ng BAC ng isang gumagamit, habang isinasaalang-alang din ang bigat at kasarian ng gumagamit.

Mga gamit

Ang mga pangkalahatang supply ng electronics para sa proyektong ito ay kinabibilangan ng:

- Dalawang pushbutton

- Mga Jumper wires

- 10k potentiometer

- 2 10k resistors

- 1 220 risistor

Mga espesyal na bahagi / module:

- Isang Arduino (Gumamit ako ng isang Uno para sa proyektong ito, ngunit maraming mga mas murang mga kahalili ang umiiral)

- Isang sensor sa antas ng tubig (TANDAAN: Ang mga sensor na ito ay madalas na hindi tumpak at mabilis na magwasak, na kung saan ay isang pangunahing pagkabigo sa pagbuo ng proyektong ito. Gayunpaman, nakahanap ako ng solusyon upang ang aking mga paghihirap sa proyektong ito ay hindi isinalin sa iyong mga kahirapan kasama ang proyektong ito.)

- Isang LED Ring (12 LEDs)

- Isang LCD Screen

Mga tool:

- Panghinang na bakal (Kailangan lamang kung bumili ng LED ring nang walang mga header)

- 3d printer (Opsyonal)

Hakbang 1: I-download ang Arduino IDE at Kopyahin ang Kinakailangan na Code

Walang kinakailangang programa sa computer para sa proyektong ito, ang kailangan mo lang gawin ay kopyahin ang code mula dito at i-paste ito sa Arduino IDE. Upang i-download ang Arduino IDE:

Pag-download at pag-configure ng Arduino IDE:

- Bisitahin ang website ng Arduino at piliin ang pag-download para sa iyong system

- Kapag nakumpleto na ang pag-download, kunin ang numero ng COM port para sa Arduino. I-plug ang Arduino at mag-navigate sa iyong Device Manager. Sa ilalim ng mga port, hanapin ang iyong Arduino at tandaan ang numero ng port. Dapat itong magmukhang ganito: COMx (Kung saan ang x ay isang numero 1-9)

- Gamit ang numero ng COM port, i-configure ang IDE para sa iyong board at port sa pamamagitan ng pagbubukas ng Arduino IDE at pagpili sa "Mga Tool" sa tuktok na bar. Piliin ang "Lupon" at piliin ang iyong modelo. Susunod, piliin ang "Port" at piliin ang port na nakita mo para sa iyong Arduino sa Device Manager.

Pagkuha ng Code ng Proyekto

- Kopyahin ang code mula sa hakbang na ito at i-paste ito sa puting seksyon ng Arduino IDE. Siguraduhing tanggalin muna ang lahat sa sketch, tulad ng mga loop () at walang bisa () na mga gawain, dahil ipinatutupad ito sa code na kinokopya at i-paste mo.

Hakbang 2: Mag-download ng Mga Kinakailangan na Aklatan Mula sa Arduino IDE

Kasama sa mga silid aklatan sa proyektong ito ang "Wire", "LiquidCrystal", at "Adafruit Neopixel". Kailangan ng sketch ang mga silid-aklatan na ito upang makipag-usap sa mga sangkap na ginamit sa proyektong ito. Upang mai-download ang mga libraryong ito:

- Piliin ang "Sketch" sa tuktok na bar

- Piliin ang "Isama ang library" mula sa drop-down na menu

- Piliin ang "Pamahalaan ang mga aklatan"

- Paghahanap para sa tatlong mga aklatan (Wire, likidong kristal, at Adafruit Neopixel) na ginamit sa proyektong ito at i-download ang bawat isa.

Mangyaring tandaan na ang kabiguang i-download ang mga aklatan na ito ay magreresulta sa isang error habang ang sketch ay naipon. Pagkatapos ng hakbang na ito, ikabit ang cable mula sa iyong Arduino sa iyong laptop at pindutin ang arrow button sa kaliwang sulok sa itaas ng IDE. Susubukan at ia-upload nito ang sketch sa Arduino. Ngayon na tapos na kami sa lahat ng mga hakbang na nauugnay sa programa, lumipat tayo sa mga kable!

Hakbang 3: (Opsyonal) Mga Solder Header Sa Mga Bahagi

Kung pinili mo upang bumili ng mga bahagi para sa proyektong ito na wala pang mga naka-solder na mga header pin sa kanila, kakailanganin mong gawin ito sa iyong sarili. Huwag mag-alala ng labis tungkol sa bahaging ito, ang paghihinang para sa proyektong ito ay napaka prangka.

- Lumikha ng isang maaliwalas na kapaligiran upang maghinang, mas mabuti na may isang tagahanga na naglalaman ng isang filter. Kung wala kang tulad na tagahanga, magagawa mo ang ginagawa ko at buksan ang mga bintana at i-on ang fan o pumunta sa garahe habang bukas ito.

- Init ang iyong soldering iron at tiyaking mayroon ka ring basang espongha upang punasan ang labis na panghinang.

- I-set up ang mga header at ang bahagi na nais mong ikabit ang mga header sa paggamit ng isang tumutulong kamay o ibang tool na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin ang mga bahagi habang pinapayagan kang hawakan ang soldering iron.

- hawakan ang solder sa soldering iron habang nasa koneksyon sa pagitan ng header pin at ng bahagi kung saan mo hinihinang ang mga pin. Tanggalin ang iron kapag may sapat na solder na nabuo upang matiyak ang kontak sa kuryente sa pagitan ng mga pin ng header at ng bahagi. Linisan ang anumang labis na panghinang sa espongha at ulitin ang prosesong ito para sa lahat ng mga pin.

- Matapos na solder ang lahat ng mga pin, ilagay ang soldering iron sa stand, i-on ang knob upang "off", at i-unplug ang iron. Maghintay hanggang ang iron ay ganap na lumamig upang maitago ito.

Hakbang 4: Sundin ang Larawan at Wire Arduino sa Mga Component

Sa hakbang na ito, kakailanganin mong gamitin ang mga gumagamit ng mga wire ng jumper upang ikonekta ang mga bahaging kinakailangan para sa proyekto sa Arduino. Nagbigay ako ng isang Fritzing file upang magawa ito, na makikita sa hakbang na ito. Mangyaring tingnan sa ibaba para sa isang listahan ng mga karaniwang tanong na tinanong ko sa aking sarili kung nahahanap ko ang isang problema sa mga kable:

- Ang aking ground at power rails ay maayos na konektado sa bawat isa at ang 5v at GND pin ng Arduino?

- Nagulo ba ako sa aking potensyomiter kung hindi nagpapakita ang LCD display? (Subukang paikutin ang potensyomiter upang mabago ang paglaban kung ang mga puting character ay hindi lumilitaw nang maayos)

- Ang GND at VCC ay konektado sa bawat bahagi nang maayos sa tamang pin? Ginagamit ba ang setting ng 5-volt? (Ang lahat ng mga sensor at bahagi sa proyektong ito ay gagamit ng 5 volts, hindi 3.3 volts.

- Ang isang kawad ay aksidenteng inilagay ang isang koneksyon ang layo mula sa kung saan ito dapat.

TANDAAN: Kapag nagtatrabaho kasama ang electronics, laging tiyakin na ang circuit ay hindi pinapatakbo habang binabago ito. Kung hindi man, ang mga bahagi ay maaaring mapinsala at kapag nagtatrabaho na may higit na boltahe, maaaring magresulta ang pinsala sa katawan

Hakbang 5: Magtipon ng Proyekto na "Coaster"

Maaari mong mapansin na ang mga header ng LED ring ay dumidikit at hindi ka pinapayagan na ilagay mo talaga ang tasa sa ibabaw. Upang matugunan ang problemang ito, ikakabit namin ang LED ring sa isang 3d na naka-print na bahagi na magpapahintulot sa ring na mailagay nang patag sa isang mesa. Ang 3d file ay matatagpuan sa hakbang na ito. Kung wala kang isang 3d printer, huwag mag-alala, ang print na ito ay nagkakahalaga ng 1.40 upang magawa sa aking lokal na silid-aklatan. Kung ang iyong lokal na silid-aklatan ay walang isang 3d printer, kasama sa iba pang mga pagpipilian ang mga Staples at online na nagbebenta. Dapat ding tandaan na ang tiyak na bahagi na na-attach ko ay hindi lamang ang katugma, ito ay ang paraan lamang upang gumawa ng isang modelo para sa akin. Kaya't kung ikaw ay mahusay sa gawaing kahoy o iba pang mga sining, ang mga iyon ay magiging higit sa katanggap-tanggap!

Kung pinili mong i-print ang bahagi para sa proyektong ito:

- I-download ang STL file upang mai-import sa isang slicer tulad ng Cura

- Sukatin ang diameter ng isang ilalim ng isang tasa na iyong pinili

- Ayusin ang laki ng modelo (sa millimeter kung gumagamit ng Cura) sa iyong pagsukat

Hakbang 6: Ikabit ang Coaster at Sensor sa Cup na Iyong Pinili

Susunod, kunin ang iyong coaster at gumamit ng malagkit upang ikabit ito sa ilalim ng tasa na iyong sinukat. Ngayon, maa-access ng mga jumper wires ang antas ng sensor ng tubig at ang singsing na LED, at mahiga din sa mesa. Ngayon ay kailangan mong ikabit ang sensor. Maingat na maging mapag-isip tungkol sa paglalagay ng sensor, dahil ang mga sensor na ito, habang ibinebenta bilang analog, talagang naglalagay lamang ng dalawang signal- tubig o walang tubig. Nagdulot ito ng napakaraming mga problema sa akin, ngunit nakahanap ako ng paraan upang malutas ito upang ang iba ay hindi makaranas ng parehong mga pagkabigo sa proyektong ito. Ang susi ay ilagay ang sensor malapit sa tuktok ng kung saan ang likido ay magiging kapag puno ang tasa. Sisiguraduhin nito na ang sensor ay magagawang magrehistro ng isang "walang laman" na estado at samakatuwid ay maaaring mabilang ang susunod na ibinuhos na inumin.

Hakbang 7: Pagandahin ang Project at Protektahan ang mga Wires

Sa puntong ito, marahil ay naiwan ka ng isang kumpol ng mga wire at mga bahagi na mukhang nakakabit na larawan. Ang gagawin mo upang gawing mas mahusay ang hitsura ng proyekto ay nasa sa iyo, basta naisip mo ang mga pamantayang ito:

- Dapat mong mai-plug ang isang charger sa kapangyarihan ng Arduino

- Dapat mong gupitin ang mga butas o mga puwang sa disenyo para ma-access ng gumagamit ang LCD screen, mga pindutan, ang sensor sa antas ng tubig, at ang LED ring.

- Dapat mong protektahan ang mga elektronikong sangkap mula sa pagkabasa, dahil ito ay isang posibilidad dahil ang proyekto ay nakatuon sa mga inumin.

Ang ilang mga pagpipilian para sa pagsasama ng proyekto ay:

- Isang shoebox o karton

- Isang enclosure ng proyekto na hindi tinatagusan ng tubig tulad ng isa na matatagpuan dito

- Isang 3d na naka-print na disenyo (Ito ang pagpipilian na nais kong ituloy, subalit, masyadong mahal upang mag-print ng isang disenyo tulad nito sa aking silid-aklatan)

Hakbang 8: Uminom ng Responsable

Matapos ilakip ang iyong tasa sa coaster at water sensor, mabuting pumunta ka! Malalaman mo na ang lahat ay gumagana nang maayos kapag sinenyasan ka ng LCD screen para sa iyong kasarian at timbang. Ang isang pindutan ay tumutugma sa timbang, habang ang iba ay tumutugma sa kasarian. Maaari mong i-click ang bawat isa upang makita kung alin ito bago ito i-label. Matapos mapili ang iyong tamang timbang (ang mga halaga ay nasa mga hakbang ng 20) at kasarian, i-click ang parehong mga pindutan nang sabay-sabay. Sisimulan nito ang natitirang programa, at makikita mo ang LED ring na nag-flash ng isang pattern ng bahaghari. Handa na ang tasa para sa iyo na magbuhos ng inumin. Sa iyong pag-ubos at pagbuhos ng maraming inumin, gagamitin ng programa ang talahanayan ng BAC na tinalakay sa pagpapakilala upang matukoy ang isang BAC. Mangyaring tandaan na ang program na ito ay ipinapalagay ang isang karaniwang inumin para sa bawat tasa, mangyaring tingnan ang larawan (University of South Alabama), o bisitahin dito upang makita kung paano isinalin ang iyong paboritong inumin. Tandaan din na ang layunin ng proyektong ito ay hindi hikayatin ang anumang iligal na aktibidad, ngunit upang itaguyod ang ligtas na pag-inom para sa mga may sapat na gulang na makainom ng alkohol. Gayundin, habang ako ay lubos na nasisiyahan sa kung gaano katumpak ang pagtatantya ng BAC ay ipinapalagay ang isang karaniwang inumin, ang proyektong ito ay isang tool upang matulungan kang uminom ng ligtas, ngunit walang pananagutan kung pipiliin mong magmaneho pagkatapos ng pag-inom ng anumang alkohol.

Hakbang 9: (Opsyonal) Pag-troubleshoot

- Error na "Problema sa pag-upload sa board": Kapag sinusubukang i-compile at i-upload ang sketch sa Arduino, magreresulta ang error na ito kung ang iyong COM port ay hindi maayos na na-configure (Tingnan ang hakbang sa kung paano hanapin at itakda ang tamang COM port) o ang iyong board ay hindi naka-plug in.

- Hindi nagpapakita ang LCD screen ng mga puting character: Kung ang asul na ilaw ng iyong LCD ay nakabukas ngunit wala kang nakitang mga puting character pagkatapos i-upload ang sketch, malamang na ito ay dahil sa mga problema sa kaibahan. Upang ayusin ito, buksan lamang ang iyong potensyomiter sa kanan (Lumiko sa kaliwa kung nakikita mo ang mga puting bloke sa iyong mga character).

- Ang proyekto ay hindi binibilang nang tama ang mga inumin: Ang error na ito ay isang problema sa antas ng tubig na sensor. Ang mga module ng antas ng antas ng tubig ay mabilis na sumasabog at kilala sa pagiging napaka-tumpak. Gayunpaman, hindi ka dapat magalala tungkol sa proyektong ito, tulad ng pagtrato ko sa sensor bilang isang digital sensor kaysa sa isang analog. Tingnan ang hakbang anim sa kung paano ilakip nang tama ang sensor ng antas ng tubig.

- Ang isang module ay napakainit at hindi nagpapadala ng mga tamang halaga: Ito ang resulta ng nasira ang alinman sa isang koneksyon ng GND o VCC, marahil habang nagtatrabaho kasama ng iba pang mga wire. Siguraduhin na ang mga koneksyon ng GND at VCC sa sensor ay kumpleto at sundin ang mga ito sa GND at 5v pin mula sa bahagi, sa breadboard, sa Arduino upang maghanap ng mga error.

- Hindi ko sinasadyang napunta ang aking timbang: Huwag mag-alala, ang setting ng timbang ay babalik sa 100 pagkatapos ng 240, upang mapanatili mo lamang ang pag-ikot sa mga pagpipilian upang makabalik sa iyong timbang.

Kung magpapatuloy ang mga isyu, ikonekta ang cable mula sa Arduino sa laptop, buksan ang IDE, at patakbuhin ang sketch. Habang tumatakbo ang sketch, maraming mga halaga ang ipapakita sa serial monitor, pinapayagan kang makita kung ano ang hindi gumagana tulad ng dapat. Upang ma-access ang serial monitor, patakbuhin ang programa at "Tools" at pagkatapos ang "Serial Monitor" mula sa drop-down na menu.

Hakbang 10: Pagninilay

Sa panig ng programa, Masayang-masaya ako sa naging resulta ng proyektong ito. Nagtagal bago ako magsulat dahil nagsisimula pa rin ako, ngunit natutunan ko ang maraming mga bagong aklatan at nakamit ang hangarin na mahulaan ang BAC, at sa palagay ko ay hindi ako nag-shortcut sa pagtantya ng BAC habang ginamit ko ang parehong kasarian at timbang (Binubuo ito ng karamihan sa sketch). Gayunpaman, kailangan kong aprubahan ang disenyo. Habang hindi ako nagmamay-ari ng isang 3d printer o alam ang paggawa ng kahoy, talagang nais kong maipakita ang aking proyekto sa isang mas mahusay na pamamaraan. Nilayon kong makakuha kaagad ng isang Ender 3, at ang unang bagay na gagawin ko ay bumalik sa parehong itinuro na ito upang mapabuti ang disenyo. Bilang aking kauna-unahang itinuturo, nararamdaman kong maayos ang proseso at laking tuwa ko sa lawak kung saan natugunan ng proyektong ito ang prompt na aking nilikha para sa Party Challenge, ngunit nagdisenyo ng isang bagay na nais kong ibalik sa paglaon kapag mayroon akong mga mapagkukunan.