Project Oasis: Voice Terrarium: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang Project Oasis ay isang Voice Terrarium na maaari mong kausapin. Ito ay isang self-closed closed ecosystem na gumagaya sa labas ng panahon ngunit sa loob ng isang kahon. Maaari mong tanungin ang terrarium tungkol sa 'Panahon sa Seattle' bilang isang tugon kung saan maaaring magsimula itong ibuhos sa loob ng kahon. Ang terrarium ay maaari ring makabuo ng mga ulap, ambon o baguhin ang pag-iilaw upang kumatawan sa iba pang mga kundisyon ng panahon.

Hakbang 1: Pagganyak

Ang daluyan ng aming pag-uusap sa kalikasan ay napaka visual at multi-modal, taliwas sa kung ano ang ginagawa namin sa teknolohiya ngayon. Ang lagay ng panahon sa mga telepono o computer ay hindi gumagamit ng parehong pandama tulad ng literal na pagtingin o pakiramdam ng panahon. Pinag-isipan ko ito sa tagal ko sa Google Creative Lab at lumikha ng Project Oasis.

Ito ay isang terrarium na maaari mo itong kausapin gamit ang Google Assistant. Maaari mong hilingin ito upang lumikha ng ilang mga kundisyon o ipakita sa iyo ang panahon sa isang tukoy na lugar. Ang eksperimentong ito ay nagpapalawak ng aming pag-uusap sa teknolohiya at natural na mundo. Nakatira kami sa pagitan ng kalikasan at teknolohiya at ayon sa kaugalian ay tinitingnan sila bilang dalawang magkaibang magkaibang mundo. Ang Oasis ay isang pag-uusap sa ekolohiya ngunit sa isang natural na paraan; ni program o magulo. Ang mga sumusunod ay ang mga hakbang sa kung paano lumikha ng isa sa iyong sariling mga aktibong terrarium.

Hakbang 2: Pangkalahatang Mekanismo

Ang terrarium na nabanggit ay lumilikha ng mga kondisyon ng ulan, ambon at magaan. Ang tuktok ng terrarium ay may mga LED, isang Rain Tray kasama ang isang maliit na enclosure na may mga ceramic resonator na nakikipag-ugnay sa tubig. Ang mga maliliit na disc na ito ay tumutunog sa ~ 1-1.7Mhz upang i-atomize ang tubig sa tila mist.

Ang ilalim ng terrarium ay naglalaman ng dalawang peristaltic pump at iba pang electronics. Ang isang reservoir sa ilalim ng terrarium ay nagtataglay ng labis na tubig. Ang tubig ay recycled / fitlered at ibinomba hanggang sa tray ng ulan gamit ang isa sa mga tahimik na peristaltic pump.

Hakbang 3: Disenyo ng Enclosure

Link sa CAD

Listahan ng Mga Tool / Kagamitan:

1. Acrylic / Plexiglass sheet 0.25 "makapal (24" x 18 "- Qty: 4)
2. Pandikit ng Acrylic
3. Ang Drill Set na may 1/4 "at nagtapos ng mas mababang mga piraso
4. Pagsukat ng Tape + Calipers
5. Epoxy Glue (~ 15min cute na oras)
6. GE Sealant para sa waterproofing
7. Malinaw ang PVC Tubing 1/4 "OD + Barbed Connectors

Ang mga alituntunin sa disenyo para sa terrarium na ito ay nababaluktot at hindi mahirap at mabilis na mga patakaran. Pinili kong bumuo ng isa na maaari kong panatilihin sa aking mesa o isa na magiging maganda sa isang countertop. Bilang karagdagan, nagkaroon ako ng pangkalahatang ideya tungkol sa espasyo na kukuha ng aking electronics, halaman at reservoir ng tubig. Nagpasya ako para sa buong enclosure na H: 15 "W: 6" L: 10"

Ang mga sukat ng CAD sa itaas na pigura ay nagpapakita ng pangkalahatang pagkasira; malawak na ang tuktok at ibabang electronics ay sumasakop ng 4 "ng taas bawat isa. Ang reservoir ay tumatagal ng 4" L sa ibabang nag-iiwan ng 6 "L para sa electronics (higit pa sa electronics mamaya).

Napagpasyahan kong gamitin ang Acrylic / Plexiglass para sa bersyon ng terrarium na ito dahil madali itong magagamit, napakadaling makina sa laser at ang mga bahagi ay maaaring nakadikit / hinang kasama ng iba't ibang mga acrylic cement. Ang salamin o transparent na plastik ay mahusay na mga kandidato depende sa kung gaano kalayo nais mong pumunta sa hitsura, lalo na kung ang terrarium ay magkakaroon ng mga curve. Bilang karagdagan, ang mga bersyon ng gasgas na proof ng plexiglass ay magagamit din sa maraming mga tindahan, upang maiiwan pa rin ito bilang isang perpektong pagpipilian.

Dinisenyo ko ang 3D na modelo para sa aking terrarium sa Fusion 360, dahil nais kong bigyan ito ng shot. Ang mga file ng CAD para sa proyektong ito ay naka-attach sa hakbang na ito. Pinatag ko ang lahat ng mga sketch upang makakuha ng mga file ng Laser Machine at ang sumusunod na karaniwang proseso ng machining ng laser. I-setup ang laser (Epilog sa aking kaso), Buksan ang mga file sa Corel Draw at patakbuhin ang machining.

Dapat ay mayroon kang mga bahagi ng acrylic na kinakailangan para sa pagpupulong ng enclosure ngayon. Sumangguni sa CAD at pagpunta mula sa ibaba hanggang sa itaas, tipunin ang mga bahagi na may acrylic na semento upang makakuha ng isang kahon, na may plantsa sa tuktok / ibaba. Gumamit ng mga caliper at banig ng pinuno (dahil transparent ang iyong kahon) bilang isang gabay para sa isang mas madaling proseso ng pagpupulong.

Hakbang 4: Disenyo ng Electronics

Listahan ng Mga Bahagi / Elektronikong:

1. 5V / 10A Power Supply (Qty: 1)
2. 3V-35V Boost Converter (Qty: 2)
3. 12V DC Dosing Peristaltic Pump (Qty: 1)
4. 2200 mL / min Peristaltic Pump (Qty: 1)
5. Icstation 20mm Ceramic Discs freq = 113KHz, na may mga driver board (Qty: 2)
6. RGB LED Strip (Qty: 1)
7. 18 AWG at 24 AWG wire set
8. Wire loom 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (kailangan mo lang dito ang boses na boses + mikropono at hindi ang nagsasalita mismo)
10. Arduino Nano na may Mini USB cable
11. ~ 3-24V Boltahe-Load Sa pamamagitan ng Hole SSR Relays
12. Half-Sized Protoboard

Kakailanganin mo rin ang isang variable na power supply ng boltahe, isang multimeter, isang solidering iron at isang hot glue gun sa buong proseso na ito.

Tandaan: Ito ay isang mabilis na prototype at mayroong mas mahusay na mga kahalili sa ilan sa mga bahagi at koneksyon. Kung alam mo kung ano ang iyong ginagawa, huwag mag-atubiling magbago gamit ang mga maaaring buhayin na kahalili.

Na-hack ko ang solong output na 5V / 10A power supply sa isang supply ng muti-output sa pamamagitan ng paghubad ng plug at pagdaragdag ng aking sariling mga multi-straced cable para sa mga indibidwal na sangkap.

• 5V linya para sa mga board ng driver ng Icstation
• 5V linya para sa RGB LEDs
• 5V linya para sa Raspberry Pi 3
• 12V linya (variable sa pamamagitan ng Boost Converter) para sa dosing peristaltic pump
• 24V linya (variable sa pamamagitan ng Boost Converter) para sa mataas na rate ng flow flow peristaltic pump

Kinuha ko ang mga indibidwal na linya at pinagsama sa isang wire loom para sa isang malinis na hitsura. Nagdagdag din ako ng takip sa linya ng 5V upang maiwasan ang mga ripples ng kuryente dahil direkta itong kumokonekta sa Raspberry Pi.

Pangunahing Mga Koneksyon:

Ikinonekta ko ang isa sa mga linya ng 5V nang direkta sa Raspberry Pi - likod ng board sa PP1 at PP6 upang hindi magamit ang mini usb cable dahil sa limitadong espasyo. Ang Pi ay mayroong isang Google Voice Hat na nakaupo sa itaas nito. Kumuha ako ng mayroon nang program na mayroon ako para sa serial switching at naihatid ito sa isang Arduino Nano. Ang Nano na ito ay konektado sa Pi 3 sa pamamagitan ng isang maikling mini USB cable. Ang Arduino Nano ay may mga koneksyon sa isang protoboard para sa paglipat ng mga relay na on / off na siya namang nagpapahintulot / magpapatay / magbuga ng ambon.

Ang protoboard ay may tatlong mga relay na may 5V, 12V at 24V na mga linya ng pag-load bawat isa. Ang bawat relay ay konektado din sa isang hiwalay na pin sa Arduino (D5, D7 at D8). Sumangguni sa diagram ng relay kung paano i-wire ang mga contact ng relay para sa ilang pagkilos na paglipat. Ang A1 / A2 ay ang mga linya mula sa Arduino samantalang 13+, 14 ang iyong mga linya upang makumpleto ang circuit para sa pag-load. Gumagamit ako ng mga relay para sa mahusay na paghihiwalay ngunit maaari mo silang palitan ng mga transistor. Tandaan na magkaroon ng karaniwang saligan sa pagitan ng pagkarga at Arduino para gumana ang circuit.

Mga Ceramic Resonator

Ang mga ceramic resonator / piezos ay mayroong isang driver board bawat isa na maaari mong suriin nang paisa-isa sa isang variable na supply ng kuryente. Ang tuktok na ibabaw ng ceramic ay kailangang makipag-ugnay sa tubig upang makalikha ito. Kapag nasubukan mo na ang mga board driver, direktang i-wire ang mga ito gamit ang linya ng kuryente na 5V, na may isang relay sa pagitan (tulad ng nasa itaas). Habang ang relay ay nakabukas at ang circuit ay nakumpleto, makikita mo ang tubig na nai-convert sa ambon.

Mga LED

Ang mga Neopixel LEDs mula sa Adafruit ay direktang kinokontrol na may isang linya ng kontrol sa Arduino, nang hindi gumagamit ng anumang mga relay. Pinutol ko ang mahabang strip na ito sa maraming mga seksyon ng ~ 15 LEDs bawat isa. Sumangguni sa pahinang ito kung paano i-cut at ikonekta ang mga LED na ito. Matapos lumikha ng maraming mga seksyon ng LEDs (tulad ng nakikita sa larawan), pinananatili ko ang takip ng silicone at nagdagdag ng mainit na pandikit sa mga dulo sa hindi tinatagusan ng tubig ang lahat. Inilagay ko ang mga indibidwal na seksyon sa ilalim ng rain tray para sa isang maganda at kahit pamamahagi ng ilaw.

Peristaltic Pumps

Tulad ng nabanggit dati, mayroong dalawang peristaltic pump sa terrarium na ito. Ang dosing peristaltic ay naghahatid lamang ng kaunting tubig para sa generator ng ambon. Ang mist reservoir ay may dalawang ceramic resonator na nakikipag-ugnay sa tubig, ngunit ang tubig ay hindi masyadong mabilis na nagtatapos. Bilang isang resulta, ang bomba na ito ay hindi tumatakbo nang napakadalas upang punan ang tubig ng mist reservoir. (Sa katunayan, natapos ko ring alisin ito mula sa code at manu-manong pinupunan ito ng misting reservoir sa mga oras sa pamamagitan lamang ng pag-angat sa itaas na takip ng terrarium)

Ang 24V, 2200mL / min peristaltic sa kabilang banda ay ginagamit para sa pag-ulan at sa gayon ay napili para sa mataas na dami na ito. Habang ang 24V mismo ay bubuo ay masyadong mataas ang isang rate ng daloy para sa terrarium, maaari mong baguhin ang boltahe sa Boost Converter upang baguhin ang rate ng daloy ng pump na ito sa isang pinakamainam na setting.

Hakbang 5: Assembly at Pagsubok

Assembly

Pagbabarena

Ang electronics (2 Peristaltic pump, RPi + Voice Hat / Microphone, Nano, Piezo Driver Boards, Relay Protoboard) ay mananatili sa ilalim ng 6 "L ng terrarium. Nagpunta ako para sa pagpupulong mula sa ibaba hanggang sa tuktok ayon sa 3D model. Drill dalawang butas (tinatayang 1/4 "bawat isa) sa likod ng ilalim ng mga seksyon ng electronics - ang isa sa mga butas ay para sa mga linya ng kuryente ng lahat ng mga bahagi habang ang isa ay para sa tubo ng mga peristaltic pump.

Mag-drill ng isang butas na nag-iiwan ng 1/4 mula sa tuktok na takip upang payagan na makapasok ang tubong tubig ng ulan. Mag-drill ng isa pang maliit na butas para lumabas ang mga LED na kable at pumunta sa Nano sa ibaba. Subukan ang lahat ng mga electronics na huling beses bago paglalagay ng mga ito sa loob ng kahon.

Paglalagay at Waterproofing

Sa ngayon, ang lahat ng mga seksyon ng acrylic ay dapat na na-stuck sa lugar mula sa hakbang sa Disenyo ng Enclosure. Ilagay ang nabanggit na electronics sa ilalim ng enclosure at ilagay ang takip dito. Mahalagang mai-seal nang mabuti ang takip na ito upang ito ay hindi tinatagusan ng tubig. Ang takip ay hindi isang press fit sa loob ng kahon, upang makapagbigay ng ilang puwang para sa pandikit na dumaloy nang madali at isara ang mga puwang. Gumamit ako ng Epoxy, ibinuhos ito sa mga gilid ng takip at pinayagan itong tumakbo sa scaffolding na ginawa upang hawakan ang takip. Ang kola ay dapat tumakbo at maayos na isara ang mga puwang. Pahintulutan itong umupo para sa magdamag na paggaling at pagkatapos ay posibleng gumawa ng isa pang layer ng pagpapatunay ng tubig sa GE Sealant.

Rain and Mist Assembly

Ang pagpupulong ng rain tray na may mist reservoir (na may mga ceramic disc sa ilalim nito) ay dapat na magkasama sa hakbang ng disenyo ng enclosure. Ang mga LED ay dapat ding makaalis sa ilalim ng rain tray mula sa nakaraang hakbang at ang mga wire para sa mga ceramic resonator na lalabas mula sa kani-kanilang butas sa tuktok / likod ng kahon. Maaari mong hayaang umupo ang pag-ulan na ito ng + assemble maker sa scaffold sa tuktok ng kahon. Bago isara ang pang-itaas na takip, dalhin ang tubing ng bomba sa pamamagitan ng butas na na-drill dati sa itaas ng rain tray para sa hangaring ito. Gupitin ang maliliit na seksyon ng tubing at gumamit ng mga barbed konektor upang lumikha ng maraming outlet para sa pantay na pamamahagi ng tubig pagdating sa tray. Ang ulan ay magkakaroon ng isang pare-parehong hitsura sa ganitong paraan sa terrarium. Maaari kang gumamit ng isang botelya ng dispenser ng tubig upang magdagdag ng tubig sa mist reservoir bago ilagay ang takip para sa pagsubok sa sandaling ang lahat ay nasa loob ng kahon.

Pagsubok

Na-plug ko ang lakas sa paggawa ng RPi na online. Na-configure ito dati upang makakonekta sa aking lokal na wifi network. Maaari kong tanungin ang network para sa IP ng Pi, na sinusundan kung saan ginagamit ko ang pagbabahagi ng built-in na screen sa Mac upang mag-log in sa Pi. Pinapayagan akong subukan at patakbuhin ang mga bagay nang malayuan at hindi kinakailangang mag-plug ng isang HDMI cable sa kahon. Ginagamit ko ang aking mga preset na programa (sumangguni sa hakbang ng Software para sa mga programang tumatakbo sa Pi / Arduino para sa mga diff. Na bahagi) upang subukan ang lahat ay nasa lugar bago magtungo sa mga susunod na hakbang.

Hakbang 6: Disenyo ng Terrarium (Landscaping)

Marahil ito ang pinaka nakakatuwang bahagi ng buong proseso. Makapangaso ka o mamili ng mga halaman! Nagpunta ako sa mga lokal na hardin center kasama ang isa sa lokal na Home Depot, mga kalapit na tindahan ng halaman at kahit naglalakad lamang sa aking kapitbahayan na maraming mga berdeng puwang. Dahil ang klima ay mahalumigmig, sarado at maraming pagbabago sa loob ng terrarium, sinusubukan kong makahanap ng nababanat na mga tropical tropical plant. Kakailanganin mo ang mga sumusunod na item upang maihanda ang kama para sa pagtatanim:

• Itim na Lupa
• Perlite
• Gravel
• Na-activate na uling

Sinala ng tubig ang ground bed hanggang sa reservoir upang ma-recycle muli bilang ulan. Gumamit ng isang pinong wire mesh (fiberglass mesh hal.) Bilang base bago ilagay sa ground bed. Ilagay ang uling na pinapagana bilang ilalim sa pinaka layer sa terrarium. Pinipigilan nito ang mga lumalaking amag sa loob ng terrarium at pinapanatili din ang anumang masamang amoy. Takpan ang layer na ito ng ilang graba upang ang tubig ay may isa pang layer ng pagsala at dumi ay hindi patuloy na malayang dumadaloy sa reservoir. Paghaluin ang itim na lupa at perlite sa 1: 1 na ratio upang magkaroon ka ng isang talagang mahangin at maubos na lumalagong media. Handa ka na sa pagtatanim.

Tandaan: Upang mai-drop ang lahat ng bagay na ito sa kahon nang hindi hinawakan ang mga dingding, gumawa ako ng mala-funnel na hugis na may isang papel at nagbuhos ng materyal sa kahon sa pamamagitan ng bukana na iyon at hindi ko ito itinapon nang direkta.

Natipon ako ng maliliit na troso at lumot mula sa mga puno ng puno sa aking kapitbahayan at higit na pagkakaiba-iba ng maliliit na tropikal na halaman sa mga lokal na tindahan ng halaman. Natagpuan ko ang isang puno ng Bonsai Orange na akma sa aking mga pangangailangan para sa hitsura at isang bagay na makakaligtas sa isang pangkasalukuyan na klima sa Home Depot. Gumagamit ako ng ilang Sheet lumot at ilang Espanyol lumot (parehong karaniwang matatagpuan sa mga sentro ng hardin) para sa ilang natural na berdeng hitsura sa itaas ng lupa sa terrarium.

Sa mga tuntunin ng pagtatanim, mula sa maliit hanggang sa malaking sukat. Gumagamit ako ng mga sipit upang ilagay sa maliliit na halaman at naglagay ng lumot / mga troso gamit ang mga kamay lamang, bago maabot ang hitsura na sa wakas ay masaya ako. Dapat mong isang beses na magaan ang pagtutubig ng terrarium at hayaang umupo ito ng isa o dalawa para sa mga halaman na makilala at lumaki ang mga ugat sa bagong kama.

Hakbang 7: Software

Ang mga tagubiling ito para sa pinaka-bahagi ay nagmula sa github dito kasama ang lahat ng code. Iiwan ko pa rin sila dito para makumpleto. Habang ginagamit ko ang Google Assistant tulad ng nakikita sa video, ang terrarium ay isang Google Voice Hat din na may mikropono sa terrarium mismo, nakikinig ng mga utos. Maaari mong piliing gamitin lamang ang AIR Voice Hat alinsunod sa mga tagubilin dito.

Bago ka magsimula

DialogFlow / Mga Pagkilos sa Google

Sundin ang mga hakbang dito upang lumikha ng isang ahente ng Dialogflow. Gumagamit kami ng isang maligayang hangarin na nagbibigay-daan sa gumagamit na magsimulang makipag-usap sa terrarium. Mayroong mga karagdagang hangarin na magtanong ang gumagamit tungkol sa lagay ng panahon sa ilang lokasyon, oras (hal: 'ipakita sa akin ang lagay ng panahon') o humingi ng isang tahasang aksyon (hal.

Kakailanganin mong i-deploy ang iyong mga pag-andar ng cloud na nai-map sa mga pagkilos ng gumagamit.

-> Sundin ang mga tagubilin dito upang paganahin ang mga pag-andar ng cloud para sa firebase. -> Ang mga hakbang upang maipalipat ang mga pagpapaandar mula sa CLI ay nasa ilalim ng Pag-deploy ng Iyong Mga Pag-andar gamit ang Firebase CLI sa parehong link tulad ng nasa itaas

Cloud PubSubSetup ang isang proyekto sa Cloud PubSub tulad ng sa link na ito

Sundin ang mga hakbang upang lumikha ng isang paksa. Lumikha kami ng isang Paksa na pinangalanang 'Panahon' sa aming proyekto, kung saan idinagdag namin ang aming mga subscription. Gumagamit lamang kami ng mga pull subscription sa proyektong ito. Ang subscription ay terrarium ay pinangalanan bilang detalye ng panahon

Tandaan ang proyekto id para sa proyektong ito dahil magagamit ito upang patakbuhin ang tagapakinig client sa paglaon.

Openweather APIGet ang iyong key ng API mula sa openweathermap.org. Idagdag ang key na ito sa mga pag-andar ng ulap upang ang mga pagpapaandar na iyon ay maaaring i-ping ang mga server ng panahon kapag humiling ang gumagamit ng tukoy na impormasyon. I-install ang NodeJS

I-install ang NodeJS sa iyong RPi

Paano patakbuhin ang mga modyul na ito

Paglawak ng function ng Dialogflow Cloud

Mag-navigate sa direktoryo ng iyong mga pagpapaandar at patakbuhin ang sumusunod sa pagkakasunud-sunod

$ npm install

$ firebase login

$ firebase init

At sa wakas ay patakbuhin ang sumusunod upang maipadala ang iyong mga pag-andar:

$ firebase deploy

Ang link na naka-deploy na mga pag-andar ay nagiging webhook URL para sa Dialogflow. Cloud PubSub

Naivgate sa direktoryo ng subscription.js & package.json file at patakbuhin ang pag-install upang mai-install ang mga dependency. Kapag handa ka na, patakbuhin ang node subscritpions.js mga mensahe sa pakikinig sa panahon-detalye kung saan ang detalye sa panahon ang subscription na nilikha mo mula sa isang nakaraang hakbang. Pag-deploy ng pagsubok sa Google Assistant / AIY Voice Kit

Maaari kang gumamit ng Google Home o isang AIY Voice Kit upang makipag-ugnay sa terrarium. Ang pag-set up ng app sa itaas ay nananatiling pareho para sa pareho.

Sundin ang mga tagubilin dito upang subukan at i-deploy ang iyong app sa Google Assistant. Maaari mo nang magamit ang isang Google Assistant na nauugnay sa iyong account sa pamamagitan ng pakikipag-usap dito upang ma-trigger ang terrarium at tanungin ito tungkol sa panahon.

Hakbang 8: Patakbuhin ang Terrarium

Ang pagsunod sa buong pag-set up na ito ay tila mahirap ngunit talagang masaya at nakakaengganyo habang nagtatrabaho kasama ang mga halaman. Kung nagawa nang tama, sa wakas ay makapagsasabi ka rin ng tulad

'Hey Google, Ano ang lagay ng panahon sa Seattle?', 'Hey Google, Make it Rain' atbp at makita ang mahiwagang output sa iyong terrarium.

Masiyahan sa iyong bagong terrarium at ipakita ito sa iyong mga kaibigan!

Hakbang 9: Mga Nag-ambag / TANDAAN

• Ginawa ni Harpreet Sareen at mga kaibigan sa Google Creative Lab.
• Sinusundan ng proyektong ito ang Mga Alituntunin ng Komunidad ng Open Source ng Google. Sumangguni dito para sa lisensya at iba pang mga alituntunin.
• Tandaan: Hindi ito isang opisyal na suportadong produkto ng Google.