Krzyczący ziemniak: 16 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Projekty Tinkercad »

Ta instrukcja nauczy Cię, jak ożywić każdy ziemniak, mówić i krzyczeć o życie. Jeśli kiedykolwiek chciałeś zaskoczyć przyjaciół i rodzinę warzywem, które nie chce być zjedzone, jeśli kiedykolwiek chciałeś zrozumieć, co czuje ziemniak, gdy ma się ugotować, ten projekt jest dla Ciebie!

Nasza inspiracja Kiedy przeprowadzaliśmy burzę mózgów nad pomysłami na ziemniaczane wyzwanie, zdaliśmy sobie sprawę, że wszystkie nasze myśli krążyły wokół tego, co zrobimy z ziemniakiem, ale nigdy nie zastanawialiśmy się, co ziemniak pomyśli o naszych działaniach. Innymi słowy, zdaliśmy sobie sprawę, że jako ludzie nigdy nie stawiamy się w sytuacji ziemniaków i dlatego nigdy nie byliśmy w stanie pojąć doświadczenia z ziemniakami – aż do teraz. Od razu zdaliśmy sobie sprawę, że ta luka w doświadczeniach ziemniaczano-ludzkich jest dużym problemem, dlatego postanowiliśmy podjąć działania.

Naszym celem w tym projekcie było zbudowanie urządzenia elektronicznego, tak zwanego Potato Soul, które po włożeniu do ziemniaka sprawi, że ziemniak będzie komunikował się w ludzkim języku w odpowiedzi na ludzkie działania, czyniąc go tym samym powiązanym z człowiekiem i zamykając ziemniaka- luka w ludzkim doświadczeniu.

Ziemniak z Duszą Ziemniaka jest w stanie zobaczyć człowieka, wyczuwając światło podczerwone i poprosić go, aby zostawił go w spokoju. Ziemniak będzie pytał raz za razem, aż spełni się jego życzenie. Jeśli jakiś maniak zdecyduje się pokroić biednego ziemniaka, Ziemniaczana Dusza pozwoli mu poczuć ból, wyczuwając cięcie czujnikiem indukcyjnym - i wyrażając to przerażającym piskiem.

Podczas pisania tej instrukcji kładziemy duży nacisk na część Design & Concept - pozwoli to czytelnikowi śledzić nasz proces projektowania i rozwiązywania problemów oraz zrozumieć, dlaczego i jak podjęliśmy konkretne decyzje.

Kod dla tego projektu to Open Source - zapraszamy do współtworzenia!

O nas: Projekt ten został wykonany przez dwie osoby, mojego przyjaciela Haraldara i mnie, Guusto. Podczas całego projektu byliśmy fizycznie rozdzieleni, co samo w sobie było bardzo dużym wyzwaniem. Największe zasługi zdecydowanie należy się Haraldarowi - był odpowiedzialny za projekt obwodu, okablowanie obwodu, programowanie, ostateczny projekt i wydruk części 3D, montaż i pozyskiwanie wszystkich części (w tym demontaż jego głośników i starego radia - my miał awarie i nie miał czasu na ponowne zamawianie komponentów online). Mój wkład polegał na początkowym pomyśle i koncepcji, znalezieniu szybkiego sposobu na przygotowanie ziemniaków i instrukcji. Opracowaliśmy główne koncepcje projektowe i wspólnie dokonaliśmy ważnych wyborów projektowych.

Kieszonkowe dzieci

Narzędzia

• Lutownica
• Drut lutowniczy
• drukarka 3d
• Multimetr

Materiały

• Średnie do dużych ziemniaków lub słodkich ziemniaków
• Arduino Nano Rev. 3 z wlutowanymi pinami
• Czujnik indukcyjny LJ18 A3-8-Z
• (2x) Czujnik wykrywania ruchu AM312 Micro PIR
• Mały głośnik (zbieraliśmy nasz z tanich głośników)
• Bateria 9V
• Kable rozruchowe

Krok 1: Projekt i koncepcja

Idea tego projektu jest bardzo prosta: wyobraź sobie ziemniaka, który reaguje i krzyczy, gdy ktoś próbuje go pokroić. Ten dokładny obraz był naszym punktem wyjścia (zdjęcie 1.1). Od tego momentu zaczęliśmy myśleć o tym, jak można wdrożyć tę funkcjonalność. Potrzebowaliśmy urządzenia elektronicznego wewnątrz ziemniaka, które wyczuwałoby obecność człowieka, metalowe przedmioty, a także wytwarzałoby dźwięk. (zdjęcie 1.2).

Po dalszych rozważaniach opracowaliśmy następujące cele, które to urządzenie musiałoby spełnić:

1. Urządzenie musi sprawić, że ziemniak będzie wyglądał jak człowiek, mówiąc i krzycząc w odpowiedzi na określone działania.
2. Urządzenie musi być na tyle małe, aby zmieściło się w większości ziemniaków.
3. Urządzenie musi być zamknięte i można je szybko włożyć do dowolnego ziemniaka przy niewielkim przygotowaniu.

Oczywiście te cele przyszły z pytaniami, a raczej problemami, które musieliśmy rozwiązać, a mianowicie:

1. Jaki jest najprostszy i najbardziej efektywny kosztowo sposób na osiągnięcie pożądanej funkcjonalności?
2. Jak możemy zminimalizować rozmiar urządzenia?
3. Jak sprawić, by przygotowanie ziemniaków było tak szybkie i łatwe, jak to tylko możliwe?

W kolejnych krokach odpowiemy na te pytania.

Krok 2: Projekt i koncepcja: problem z funkcjonalnością – schemat blokowy

Aby rozwiązać problem z funkcjonalnością, powinniśmy najpierw dokładnie określić, co urządzenie ma robić. Schemat blokowy wizualizuje logikę Duszy Ziemniaka.

Krok 3: Projekt i koncepcja: problem z funkcjonalnością – dane wejściowe i wyjściowe

Aby rozwiązać ten problem, musieliśmy określić, jakich czujników potrzebujemy, w jaki sposób dane z czujników będą przetwarzane oraz w jaki sposób będziemy generować mowę i krzyki. Zdecydowaliśmy się zastosować następującą architekturę:

Do naszego wkładu mamy:

Wykrywanie obecności człowieka: czujniki PIR. Mogą mierzyć światło podczerwone, takie jak ciepłota ciała, dzięki czemu są idealne do wykrywania ludzi. Są proste w użyciu i powszechnie dostępne. Jako bonus, dwa mikroczujniki PIR wyglądają jak oczy na ziemniaka i sprawiają, że wydaje się bardziej żywy

Wykrywanie przecięcia: czujniki indukcyjne. Czujniki te wytwarzają pole magnetyczne i wykorzystując zasadę indukcji elektromagnetycznej są w stanie wykryć metalowe przedmioty w krótkim zasięgu. Taki czujnik wewnątrz ziemniaka wykryje metalowy nóż tnący ziemniaka

Do naszego wyjścia mamy:

Wytwarzanie dźwięku mowy ludzkiej: Głośnik. Zwykły brzęczyk nie byłby wystarczający, ponieważ może zmieniać tylko częstotliwość, a tym samym nie byłby w stanie odtworzyć ludzkiego głosu

Mając to na uwadze i schemat blokowy, wygląda to następująco:

Przetwarzanie danych: Arduino. Jak wskazano na schemacie blokowym w kroku 2, logika naszego obwodu jest bardzo prosta i nie potrzebujemy również żadnych zaawansowanych obliczeń na naszych wejściach. Oznacza to, że nie będziemy potrzebować mocy obliczeniowej RaspBerry Pi - najlepiej pasuje zwykły mikrokontroler, taki jak Arduino

Odkryliśmy więc, że możemy sobie poradzić z dwoma czujnikami PIR, jednym czujnikiem indukcyjnym, głośnikiem i Arduino, aby stworzyć pożądaną funkcjonalność.

Krok 4: Projekt i koncepcja: problem z funkcjonalnością – generowanie i przechowywanie mowy

Jedna rzecz nie jest jasna: jak stworzymy ludzką mowę i krzyki? Wiemy, jak je odtwarzać, ale jak je przechowywać? Istnieją dwie opcje:

1. Nagrywaj frazy i dźwięki i przechowuj je w jakimś formacie audio na karcie SD.
2. Użyj programu do zamiany tekstu na mowę i zapisz wyrażenia w formacie tekstowym, a następnie generuj mowę w locie.

O ile pierwsza opcja daje dużą swobodę w zakresie dźwięków, z których można korzystać, to wymaga połączenia z dodatkowym modułem karty SD. Zajmuje to dużo pamięci i może prowadzić do problemów, gdy są trzy inne aktywne czujniki.

Co więcej, dodatkowy moduł jest prawie przeciwieństwem minimalistycznego projektu. Dlatego wybraliśmy drugą opcję: użyliśmy biblioteki syntezatora mowy o otwartym kodzie źródłowym Talkie, która zawiera kodeki audio dla wielu angielskich słów. Słowa te zajmują znacznie mniej miejsca niż plik audio, dzięki czemu możemy łatwo przechowywać wiele fraz na naszym Arduino bez żadnej karty SD.

Istnieją jednak wady: wypowiadane słowa brzmią bardzo dziwnie (dołączony film pokazuje to) i jest ich stosunkowo mało - więc możesz potrzebować kreatywności w frazie, jeśli nie ma słowa, którego potrzebujesz.

Chociaż biblioteka Talkie zawiera kilkaset słów i wszystkie litery alfabetu, nie zawiera krzyków ani pisków. Aby wydać taki pisk, po prostu przyjrzeliśmy się istniejącym słowom i zmodyfikowaliśmy ich kodeki, aby uzyskać naprawdę przerażające dźwięki.

Ostatnią ważną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że Talkie działa tylko z Arduino opartym na procesorach ATMega168 lub ATMega328.

Krok 5: Projekt i koncepcja: rozwiązanie problemu z rozmiarem

Podsumowując, chcemy stworzyć urządzenie, które zmieści się w ziemniaku. Ziemniak jest mokry, więc musimy zahermetyzować nasze urządzenie, aby chronić elementy elektroniczne przed wodą. Ponadto kadłub, który powinien utrzymywać nasze komponenty na miejscu i mieć możliwie najmniejszy rozmiar.

Teraz, gdy wiemy, jakich części potrzebujemy, możemy pomyśleć o kompaktowym sposobie ich ułożenia. Najbardziej efektywnym i oczywistym krokiem jest wybór odpowiedniego Arduino. Wybraliśmy małe, ale łatwe w obsłudze i wydajne Arduino - Nano, które spełnia wymagania biblioteki Talkie, ponieważ posiada procesor ATMega328. Zaoszczędzi nam to dużo miejsca w porównaniu z Arduino UNO!

Następnym krokiem jest stworzenie modelu urządzenia, ze wszystkimi komponentami upakowanymi tak ciasno, jak to możliwe. Zrobiliśmy ten krok w TinkerCAD, ponieważ pozwoliło nam to wykorzystać istniejące modele komponentów elektronicznych w ich prawidłowych wymiarach oraz natychmiast wyeksportować i wydrukować powłokę, gdy była gotowa.

Zaprojektowaliśmy skorupkę, którą wkłada się do wydrążonego ziemniaka. Powłoka została zaprojektowana w taki sposób, aby zmaksymalizować przestrzeń wewnątrz ziemniaka: oddolna konstrukcja przypominająca łódkę z zakrzywionym wierzchem optymalnie pasuje do pustego ziemniaka, podczas gdy prostokątny element dolny zapewnia wystarczającą ilość miejsca i opcje montażu dla wszystkich elementów elektronicznych. Dodatkowe otwory w łódeczkowej nasadce służyły jako gniazda „oczka” lub czujnika.

Czujnik indukcyjny został umieszczony po przekątnej, aby zmniejszyć wymaganą wysokość. Chociaż jego zasięg wykrywania jest bardzo krótki, jego umieszczenie umożliwia jego prawidłowe działanie: ponieważ wykop w ziemniaku jest okrągły, grubość ścianki ziemniaka jest minimalna, dzięki czemu czujnik indukcyjny może wykryć metal bliżej zewnątrz.

Po odłożeniu prostokątnego dolnego kawałka, wydrążony ziemniak z łódką w środku umieszczany jest na wierzchu - i teraz wszystko jest bezpieczne, pasuje idealnie i nie jest widoczne!

Ostateczny rozmiar naszego urządzenia z kapsułą to około 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (długość x szerokość x wysokość). To nie pasuje do małych ziemniaków, ale średnie i duże ziemniaki oraz słodkie ziemniaki sprawdzą się dobrze.

Krok 6: Projekt i koncepcja: rozwiązanie problemu przygotowania

Ostatnim problemem do rozwiązania jest przygotowanie ziemniaka. Chcieliśmy, aby ten proces był jak najprostszy i nieskomplikowany. Nasze początkowe rozwiązanie wykorzystywało specjalistyczne urządzenie do kopania, ale później zdaliśmy sobie sprawę, że działa to tylko w przypadku ziemniaków, ale nie w przypadku słodkich ziemniaków - są one bardzo twarde w środku, a plastikowe koparki są albo zbyt grube, aby je przeciąć, albo pękają, jeśli są zbyt cienkie.

Dlaczego miałbyś w ogóle używać słodkiego ziemniaka? Cóż, słodkie ziemniaki są zwykle znacznie większe, więc jeśli masz problem ze znalezieniem ziemniaka wystarczająco dużego dla Duszy Ziemniaka, powinieneś spojrzeć na słodkie ziemniaki. Tak więc naszym drugim podejściem było opracowanie skutecznej metody wydrążania dowolnego ziemniaka, niezależnie od tego, czy jest to słodki ziemniak, czy zwykły ziemniak. Szczegóły są udokumentowane w jednym z ostatnich kroków.

Krok 7: Montaż obwodu

Podłącz Arduino Nano dokładnie tak, jak na schemacie obwodu.

Krok 8: Programowanie Arduino

Sklonuj to repozytorium:

Następnie otwórz plik potato_soul.ino w środowisku Arduino IDE. Kod jest bardzo dobrze udokumentowany, więc po prostu przeczytaj komentarze i postępuj zgodnie z zawartymi tam instrukcjami.

Krok 9: Drukowanie części

Wydrukuj dołączone pliki. STL. Wyprodukowanie każdej części naszej drukarce zajęło ponad 3 godziny.

Krok 10: Przygotowanie ziemniaków

Teraz, gdy wszystko inne jest gotowe, czas przygotować ziemniaka! Kolejne kroki opiszą wydajną technikę drążenia, którą opracowaliśmy specjalnie dla tego projektu.

Krok 11: Wydrążenie ziemniaka – oznaczenie regionu

Zaznacz region, w którym zostanie wstawiona dusza ziemniaczana. To jest region, który będziesz musiał wydrążyć.

Krok 12: Wydrążenie ziemniaka – oskórowanie i usunięcie wierzchu

Oskóruj zaznaczony region. Następnie odetnij wypukły kawałek, aby spłaszczyć ziemniaka.

Krok 13: Wydrążenie ziemniaka - wykonaj nacięcia i wyjmij kawałki

Zrób wiele głębokich cięć w ziemniaku. Następnie włóż nóż i chwiej nim, aż będziesz mógł wydobyć kawałek. Trzeba uważać, bo zbyt mocny nacisk na nóż może złamać ziemniaka. Po pierwszym kawałku pozostałe będą łatwe.

Pamiętaj, aby zachować kawałki! Nie wyrzucaj wyciętych kawałków. Podobnie, gdy nie potrzebujesz już ziemniaka, który przygotowałeś dla Ziemniaczanej Duszy, możesz go po prostu oskórować, pokroić i ugotować.

Krok 14: Wydrążenie ziemniaka – udoskonalenie krzywej

Teraz wbij metalowy widelec w ziemniaka i wykonaj ten sam ruch kołysania, aby głębiej wydrążyć ziemniaka. Na koniec użyj ostrej łyżki, aby wygładzić ściany.

Krok 15: Przygotowanie ziemniaków - zrób otwory na czujniki

W ostatnim kroku wykonaj dwa otwory na czujniki PIR i włóż pokrywkę do ziemniaka. Teraz dusza ziemniaka zamieszkuje ziemniaka!

Krok 16: Składanie ziemniaczanej duszy

Prawie skończyliśmy! Złóż wszystkie elementy na dnie Ziemniaczanej Duszy. Przełóż przewody przez otwory oczkowe i przymocuj czujniki do przewodów - i tyle. Czas zaskoczyć znajomych i rodzinę!

Chętnie poznamy Twoją opinię na temat naszego projektu:)