Plantagotchi! Inteligentna sadzarka: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Plantagotchi umiera, więc twoja roślina nie musi.

Niedawno stałem się dumnym posiadaczem nowej rośliny doniczkowej (o imieniu Chester) i naprawdę chcę, aby miał długie i zdrowe życie. Niestety nie mam zielonego kciuka. Od razu byłem przekonany, że wyślę Chestera do wczesnego grobu, jeśli nie otrzymam pomocy. Był już trochę smutny, kiedy go dostałem.

W ten sposób wymyśliłem Plantagotchi – sprytną sadzarkę, która informuje Cię, kiedy jesteś niedbałym rodzicem roślin. Plantagotchi zamienia twoją roślinę w cyborga, który daje informację zwrotną, gdy jej potrzeby nie są zaspokojone. Jeśli nie ma wystarczającej ilości światła słonecznego lub wody, umiera (jego oczy zwracają się do Xs). Dzięki temu możesz nadrobić zaległości, zanim będzie za późno!

Uwaga: to jest wpis do Planter Challenge i użyłem Tinkercad w moim projekcie.

Krok 1: Inspiracje projektowe i funkcjonalność

Śniąc Plantagotchi, wyobrażałem sobie skrzyżowanie Tamagotchi (cyfrowego zwierzaka z lat 90., którego nie dało się utrzymać przy życiu) i Anany (antropomorficzny ananas z niskobudżetowego kanadyjskiego francuskiego programu edukacyjnego z lat 80. – Téléfrancais!).

Na najbardziej podstawowym poziomie zrozumiałem, że moja roślina potrzebuje dwóch rzeczy, aby przetrwać: wody i światła. W związku z tym Plantagotchi ma czujnik wody i czujnik światła. Jeśli roślina nie otrzymuje światła przez dłuższy czas lub jeśli jej woda wysycha, oczy Plantagotchi zwracają się do Xs.

W ciągu dnia oczy Plantagotchi rozglądają się po pokoju. Kiedy robi się ciemno, zamyka je (zobacz wideo w intro). To nadaje mu trochę osobowości!

Krok 2: Zbieranie materiałów eksploatacyjnych

To nie jest trudny projekt; jednak nie polecam go absolutnie początkującemu z następujących powodów:

• Musisz przylutować ekrany TFT
• Musisz czuć się komfortowo podczas instalowania i rozwiązywania problemów z bibliotekami Arduino
• Jeśli chcesz dostosować projekt oka, musisz uruchomić program w języku Python w wierszu poleceń.

…Jeśli to wszystko brzmi OK – zaczynajmy!!

Oczy są oparte na niesamowitym samouczku Adafruit: Elektroniczne animowane oczy przy użyciu Teensy. Wprowadziłem modyfikacje, aby dostosować ten projekt, ale oryginalny samouczek zawiera wiele doskonałych zasobów i wskazówek dotyczących rozwiązywania problemów na wypadek, gdyby ekrany nie działały poprawnie.

Materiały eksploatacyjne do oczu i czujników:

1. 2 małe ekrany TFT
2. Mikrokontroler Teensy 3.1 lub 3.2
3. Drut
4. Fotorezystor
5. Rezystor 10K Ohm
6. 2 małe ocynkowane gwoździe
7. 2 zaciski krokodylkowe (opcjonalnie)
8. Trochę gąbki
9. Deska do krojenia chleba
10. Nożyce do drutu
11. Taśma dla elektryków
12. Etui z nadrukiem 3D na oczy

Materiały do lutowania

1. Lutownica
2. Lutować
3. Knot lutowniczy (na wypadek pomyłki)

Zapasy dla sadzarki:

1. Duża puszka na kawę
2. Pudełko na cukierki do przechowywania mikrokontrolera (użyłem paczki miętówek Excel)
3. Farba akrylowa
4. Pędzel
5. Nożyce
6. Gwóźdź i młotek do wybijania otworów
7. Taśma maskująca (opcjonalnie - brak zdjęcia)
8. Pudełko na sok (opcjonalnie - brak zdjęcia)
9. Pistolet do kleju (opcjonalnie)
10. Folia cynowa do dekoracji (opcjonalnie - brak zdjęcia)

Krok 3: Sprawienie, by oczy działały

Jak wcześniej wspomniano, skorzystałem z tego samouczka Adafruit, aby wstępnie ustawić oczy.

Samouczek Adafruit zawiera więcej szczegółowych instrukcji, niż mam tutaj do omówienia. Podsumuję ogólne instrukcje i podkreślę wyzwania, których doświadczyłem.

1. Przylutuj przewody do ekranu. Będziesz musiał podłączyć przewody do następujących pinów:

• VIN
• GND
• SCK
• SI
• TCS
• RST
• D/D

Wyzwanie - od razu przylutowałem nagłówki do ekranu w celu umieszczenia na płytce stykowej, ale potem nie zmieściłyby się w obudowie drukowanej w 3D. Oznaczało to, że musiałem je usunąć i ponownie przylutować na przewodach. Pomiń tę frustrację, używając w pierwszej kolejności przewodów zamiast nagłówków.

2) Zainstaluj bibliotekę Teensyduino libraryChallenge - nie pozwól, aby instalator zawierał jakiekolwiek biblioteki Adafruit podczas procesu instalacji. Te biblioteki są nieaktualne i spowodują, że Twój kod będzie zgłaszał błędy.

3) Przetestuj TeensyUpload prosty, migający szkic, aby sprawdzić, czy instalacja Teensyduino powiodła się.

4) Zainstaluj biblioteki graficzne w Arduino IDE Będziesz potrzebować biblioteki Adafruit_GFX i biblioteki Adafruit_ST7735

5) Podłącz ekran do Teensy za pomocą płytki stykowej Podłącz przewody do Teensy w następujący sposób (kliknij tutaj, aby zobaczyć mapę pinów Teensy)

• VIN - USB
• GND - GND
• SCK - SPI CLK
• SI - SPI MOSI
• TCS - Pin 9 (lewe oko) lub 10 (prawe oko)
• RST - Pin 8
• D/C - Styk 7

6) Prześlij plik "niesamowite oczy" do Teensy. Najlepiej zacząć od oryginalnego kodu z samouczka Adafruit, a nie od mojej zmodyfikowanej wersji, ponieważ mój może wyświetlać po prostu Xs zamiast oczu, gdy nie ma czujników.

Wyzwanie - Wstawianie na tablicę chleba z ekranami TFT może być uciążliwe, ponieważ są one bardzo wrażliwe. Gdyby nielutowane przewody w ogóle się poruszyły, skończyłbym z białym ekranem, dopóki nie przeładowałem szkicu. Lutowanie połączeń rozwiązało dla mnie to wyzwanie.

Krok 4: Dostosowywanie projektu oka

Domyślne oczy dołączone do tej biblioteki są bardzo realistyczne. Jednak czuli się zbyt przerażający dla tego projektu - chciałem czegoś bardziej jak wyłupiaste oko.

Aby stworzyć własne oko, zmodyfikuj pliki-p.webp

Jest to polecenie, które będziesz musiał uruchomić, aby wygenerować nową bitmapę (pamiętaj, że do poprawnego działania potrzebujesz Pythona* i kilku pakietów, w tym PImage).

python tablegen.py defaultEye/sclera-p.webp

Po uruchomieniu skryptu powinien pojawić się nowy plik.h. Po prostu przeciągnij ten plik do tego samego folderu, co plik uncannyEyes.ino, a następnie zmodyfikuj sekcję #include w kodzie Arduino, aby wiedział, że ma szukać nowo wygenerowanego pliku.h. Po przesłaniu kodu do Teensy na ekranach powinien pojawić się zupełnie nowy projekt oka.

*Zauważ, że plik tablegen.py z samouczka Adafruit działa tylko w Pythonie 2. Wersja, którą przesłałem powyżej, działa z Pythonem 3.

Krok 5: Drukowanie 3D

Nigdy wcześniej nie drukowałem w 3D, więc to było bardzo ekscytujące!

Pierwotnie chciałem wydrukować całą doniczkę z wycięciami na oczy i mikrokontroler, ale nie byłem pewien co do logistyki drukowania czegoś tego rozmiaru. Zamiast tego zdecydowałem się zacząć od małej od użycia zmodyfikowanej wersji obudowy drukowanej 3D oferowanej w samouczku Adafruit. Był tańszy w druku i mógł zostać ponownie wykorzystany w innych projektach w przyszłości.

Założyłem, że personalizacja drukowanej obudowy 3D będzie najtrudniejszą częścią tego projektu, ale okazało się to śmiesznie proste. Użyłem Tinkercad, a proces wdrażania zajął tylko kilka minut.

Po kilkuminutowej zabawie robiąc szalone projekty (do przyszłych projektów). Przesłałem plik.stl z Adafruit, a następnie dodałem kołek, aby pomóc mu stanąć w błocie. Po prostu musiałem przeciągnąć i upuścić kształt prostokąta na projekt i zmienić rozmiar. Łatwo! Był gotowy do druku w mgnieniu oka.

Ten proces nie był jednak całkowicie pozbawiony błędu ludzkiego - przypadkowo wysłałem niewłaściwy plik do drukarni i skończyłem z tylko częściami "przodu" (dwa z dołączonym prostokątem, dwa bez), i bez zamkniętej części tylnej. To jednak zadziałało dobrze, dodatkowe przednie elementy mogły podwoić się jako tył, a wyjątkowo duży otwór ułatwiał przeciąganie przewodów (przypadkowe zwycięstwo!)

Druk 3D od Adafruit miał również miejsce na okrągły plastikowy koralik na górze, aby oczy wyglądały bardziej realistycznie. Po wydrukowaniu zdecydowałem, że nie chcę tego umieszczać, bo graniczyło z doliną niesamowitości, więc luki pozostawione z boku ekranu zakryłem taśmą elektryka. Taśma pomaga również chronić moje komponenty przed wilgocią. Trzeba przyznać, że taśma dla elektryków nie jest rozwiązaniem długoterminowym. Gdybym przerobił ten projekt, zmodyfikowałbym moje komponenty 3D, aby lepiej pasowały do mojego projektu.

Poniżej załączam moją zmodyfikowaną wersję obudowy 3D. Oryginały można znaleźć pod tym linkiem.

Krok 6: Dodawanie czujników i obudowa mikrokontrolera

Czujnik światła

Postępowałem zgodnie ze schematem ze strony Adafruit, aby podłączyć fotorezystor do pinu A3 na mikrokontrolerze.

W kodzie, gdy wartość czujnika fotorezystora jest poniżej progu, Plantagotchi przechodzi w tryb uśpienia. Zamyka oczy i uruchamia się minutnik. Jeśli zegar będzie kontynuowany przez 24 godziny bez przerwy, oczy Plantagotchi zwracają się na Xs, aby wskazać, że potrzebuje trochę światła.

Uwaga: rośliny potrzebują naturalnego światła, aby się rozwijać, ale fotorezystor jest wrażliwy zarówno na światło naturalne, jak i sztuczne. Dlatego ważne jest, aby ustawić Plantagotchi tak, aby czujnik nie był skierowany w stronę źródła światła w pomieszczeniu.

Czujnik wody

Czytałem, że czujniki wody łatwo rdzewieją, więc postanowiłem zrobić super majsterkowanie, aby można było je łatwo wymienić. Do dwóch przewodów przymocowałem zaciski krokodylkowe i podłączyłem jeden do masy, a drugi do pinu A0. Jeśli A0 nie jest podłączony do uziemienia, zwykle osiąga wartości około 50-150, po podłączeniu go do uziemienia wartości spadają do 1. Użyłem aligatorów do przytrzymania dwóch ocynkowanych gwoździ, które skleiłem blisko siebie za pomocą kawałka gąbka. Kolejność jest następująca:

(Podłoże -----Gwóźdź1 [wklejony w gąbkę] Gwóźdź2<------ A0)

Bromeliady przechowują wodę w kubkach, które tworzą się u podstawy ich liści (patrz zdjęcie). Gdy gąbka jest mokra od wody w tych kubkach, dwa przewody utrzymują połączenie, a wartość czujnika A0 pozostaje niska. Jednak po wyschnięciu gąbki połączenie zostaje zerwane, a wartość wejściowa gwałtownie wzrasta. To powoduje, że oczy Plantagotchi zwracają się ku X.

Elementy obudowy

Aby zabezpieczyć swoje komponenty, użyłem opakowania miętówek, które idealnie pasowało do mojej nastolatki, miało nawet pokrywkę z otworem odpowiedniej wielkości na przewody. Owinąłem paczkę taśmą elektryczną, żeby wyglądała podobnie do oczu.

W końcu owinąłem też przewody czujnika czarną taśmą, ponieważ trzymała przewody razem i ułatwiała ich przesuwanie. Gdybym miał przerobić ten projekt, na pewno zainwestowałbym w termokurczliwe i mniej polegałem na taśmie..

Krok 7: Udekoruj doniczkę i dodaj miejsce na mikrokontroler

Wydając więcej pieniędzy na komponenty i druk 3d, co chcę przyznać, chciałem zrobić garnek jak najtaniej.

Zutylizowałem puszkę po kawie, która idealnie pasowała do rozmiaru doniczki mojej rośliny (chociaż musiałem trochę wbić wargę, żeby zmieściła się do środka). Przed udekorowaniem doniczki przybiłem kilka dziur w dnie na wypadek, gdyby kiedykolwiek był przelany.

Ponieważ chciałem, aby moja elektronika była nieco usunięta z donicy (woda + elektronika = nie zawsze świetny pomysł), pociąłem pojemnik na sok i przykleiłem go do tylnej części puszki, aby trzymać elementy. Dzięki temu są suche i pozwalają mi je łatwo usunąć w razie potrzeby.

Nie podobało mi się, jak pojemnik na sok wystawał z tyłu, więc użyłem taśmy maskującej, aby nadać mu nieco kształtu. Następnie całość pomalowałam farbą akrylową. Do dekoracji zostawiłem pasek srebra na puszce i naśladowałem go na pojemniku na sok małym paskiem folii aluminiowej. Na koniec dodałem pasek z czarną taśmą elektryka… bo czemu nie!

Krok 8: Połączenie i kolejne kroki

Pierwsza nagroda w Planter Challenge