System interakcji fizycznych - PlateaPlayer: 19 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Ten projekt opisuje proces projektowania i rozwijania implementacji sprzętowej fizycznych interakcji obliczeniowych interaktywnego odtwarzacza wideo skierowanego do studentów wideo i telewizji cyfrowej z Universidad Autónoma de Occidente, zajmujących się tematem multisensorycznych interaktywnych filmów wideo, w formie produkt, który można łatwo wytwarzać i manipulować.

Obecnie nie ma darmowych platform do tworzenia tego rodzaju filmów, które obejmują również interakcje sensoryczne. Dlatego jego głównym celem jest uniknięcie konieczności kupowania przez uczniów kosztownych licencji na oprogramowanie, polegania na półproduktach i dostarczaniu rozwiązań do zadań klasy oraz konieczności spędzania znacznie więcej czasu na rozwijaniu tych platform.

Proponowana tutaj implementacja składa się z pięciu modułów reprezentujących główne interakcje sensoryczne, które mogą być synchronizowane. Są to: woda, dym, temperatura (ciepła/zimna), wiatr i światło. Będą one kontrolowane przez Arduino przy użyciu biblioteki JavaScript Johnny Five.

Krok 1: Materiały i narzędzia - pojemnik na pojemnik

Biorąc pod uwagę, że projekt ten miał na celu opracowanie prototypu proponowanego systemu, zastosowano proste materiały:

• Tektura słomiana
• Pręty z drewna balsa (kształty kwadratowe i trójkątne)
• Nożyczki, taśma izolacyjna, klej do drewna, skalpel, piła do metalu

Krok 2: Materiały - moduł wiatrowy

5 wentylatorów procesora

Krok 3: Materiały - Moduł temperatury

• 2 ogniwa Peltiera
• 4 radiatory
• 2 wentylatory (takie same jak w module wiatrowym)

Krok 4: Materiały – moduł świetlny

• ~50cm taśmy LED RGB
• 3 tranzystory TIP31C
• Zewnętrzne źródło zasilania

Krok 5: Materiały - Moduł dymu

• 1 nawilżacz ultradźwiękowy
• 1 przekaźnik 1-kanałowy
• Zewnętrzne źródło zasilania
• Pojemnik na wodę

Krok 6: Materiały - Moduł wodny

• Mikropompa zatapialna
• ~20cm plastikowa rura
• Zbiornik na wodę (taki sam jak w module dymowym)
• Małe słomki (~5)

Krok 7: Wycinanie otworów z przodu na wentylatory

Wytnij kawałek tektury (ok. 50 cm szerokości i ok. 40 cm wysokości), a następnie wytnij skalpelem 5 otworów na każdy wentylator. Na koniec przyklej je do kartonu.

Krok 8: Wykonanie modułów temperatury (ogniwo Peltiera)

Przyklej ogniwa Peltiera do radiatorów.

Krok 9: Zintegruj moduły Peltiera z wentylatorami

Przymocuj moduły Peltiera do wentylatora. Upewnij się, że przyklejasz je do przedniej strony w przeciwnych kierunkach, aby gorące i zimne strony każdej komórki zostały wydmuchane na zewnątrz przez odpowiedni wentylator.

Krok 10: Tworzenie „kolumny” górnej okładki

Wytnij pręty balsy (około 50 cm szerokości) i sklej je razem, jak pokazano na zdjęciach. Pozwoli to na przyklejenie górnej tekturowej okładki z przodu i po bokach.

Następnie sklej kawałek tektury po przekątnej i wykonaj około 8 małych otworów (~5mm na ~5mm) do włożenia słomek modułu wodnego.

Krok 11: Nadanie struktury pudełku

Wytnij 3 pręty balsy, jak pokazano na obrazku i przyklej je do przedniej części kartonu.

Krok 12: Wytnij boki pudełka

Wytnij 3 kawałki tektury (~50 cm szerokości, ~50 cm wysokości i ~30 cm głębokości). 2 na każdą stronę skrzynki plus 1 na wnętrze, aby oddzielić przestrzeń na pojemnik na wodę od elementów elektronicznych.

Krok 13: Dostosowanie przestrzeni pojemnika na wodę

Wykonaj podstawę dla pojemnika na wodę, wycinając 3 kawałki kwadratowych prętów balsy na ~20cm i sklej je razem z ramą głównej konstrukcji, jak pokazano na obrazku, tak aby pojemnik mógł się zmieścić.

Następnie użyj jednego z wcześniej wyciętych kawałków tektury na boki, zrób mały otwór, aby niektóre druty mogły przejść i sklej je razem.

Opcjonalnie możesz przykleić trójkątny pręt balsowy z tyłu podstawy, aby zapobiec upadkowi pojemnika i rozlaniu wody.

Krok 14: Przygotowanie pojemnika na wodę

Przetnij plastikową butelkę na pół i użyj jej górnej części jako przykrywki, jak pokazano na zdjęciach. Umieść w środku mikropompkę i nawilżacz ultradźwiękowy.

Napełnij go wodą przed użyciem.

Krok 15: Zamknięcie głównej struktury

Przyklej tekturowe osłony boczne, dolne i górne do reszty konstrukcji.

Krok 16: Dodawanie modułu świateł

Przyklej taśmę LED RGB wokół góry i boków pudełka, aby przewody mogły wejść do otworu po lewej stronie.

Krok 17: Wykonanie fajki wodnej

Wytnij około 8 małych otworów (~1mm na ~1mm) w plastikowej rurce i włóż małe słomki. Sklej je tak mocno, jak to możliwe, aby woda nie przedostała się do reszty pudełka.

Na koniec podłącz otwarty koniec rurki do mikropompki i włóż słomki do otworów w górnym ukośnym kawałku tektury.

Krok 18: Okablowanie

Wybrane piny można zmienić na życzenie użytkownika, więc nie są one tutaj wyszczególnione, chociaż kod oczywiście to robi

Moduły wiatrowe/temperaturowe:

Użyj przewodów połączeniowych, aby podłączyć 5 V każdego wentylatora i ogniwa Peltiera do cyfrowego pinu na płycie Arduino, a GND do wspólnej linii GND na płycie prototypowej.

Moduł wodny:

Użyj przewodów połączeniowych, aby bezpośrednio podłączyć napięcie 5 V mikropompy do jednego z pinów wyjściowych 5 V Arduino i użyj tranzystora TIP31C jako przełącznika przewodów GND. Tranzystor ten trafia na cyfrowy pin do Arduino, aby nim sterować.

Moduł świateł:

Użyj przewodów połączeniowych, aby podłączyć każdy kanał koloru do tranzystora TIP31C podłączonego do linii GND płyty prototypowej, który przechodzi do pinu analogowego w Arduino, aby sterować wyświetlanym kolorem, określając R, G i B do właściwego. Przewód zasilający jest podłączony do linii prototypowej zasilanej przez adapter podłączony do zwykłego gniazdka elektrycznego.

Moduł dymowy:

Użyj przewodów połączeniowych, aby podłączyć zasilanie do przekaźnika, który łączy go z tym samym zasilaczem w płycie prototypowej z modułu świateł. Następnie podłącz ten przekaźnik do cyfrowego pinu w Arduino, aby go włączać i wyłączać. Podłącz jego GND do linii GND na płycie głównej.

Krok 19: Programowanie i bieganie

Aby Johnny Five działał, wymagany jest prosty serwer Node. Aby komunikować się z frontem i backendem w czasie rzeczywistym oraz zsynchronizować interaktywne wideo z interakcjami sensorycznymi, zaimplementowano również Socket.io.

Kod tego systemu, a także interaktywny odtwarzacz wideo opracowany wcześniej jako wtyczka JavaScript, można pobrać z tego repozytorium Github:

Obsługuj stronę internetową z odtwarzaczem z tego samego serwera i uruchamiaj oba.