Кричащий картофель: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Проекты Tinkercad »

Это руководство научит вас, как заставить любую картошку оживать, говорить и кричать за свою жизнь. Если вы когда-нибудь хотели удивить своих друзей и семью овощем, который не хочется есть, если вы когда-нибудь хотели понять, что чувствует картофель, когда его готовят, то этот проект для вас!

Наше вдохновение Когда мы обдумывали идеи для картофельного челленджа, мы поняли, что все наши мысли вращались вокруг того, что мы будем делать с картофелем, но мы никогда не думали о том, что картофель подумает о наших действиях. Другими словами, мы поняли, что, как люди, мы никогда не ставим себя на место картофеля, и поэтому мы никогда не могли постичь картофельный опыт - до сих пор. Мы сразу поняли, что этот разрыв в опыте картофеля и человека - большая проблема, поэтому решили действовать.

Нашей целью в этом проекте было создание электронного устройства, так называемой «Картофельной души», которое, будучи вставленным в картофель, заставляло картофель общаться на человеческом языке в ответ на человеческие действия, таким образом делая его доступным для человека и закрывая картофель. разрыв человеческого опыта.

Картошка с Картофельной Душой может видеть человека, воспринимая инфракрасный свет, и просить человека оставить его в покое. Картошка будет спрашивать снова и снова, пока ее желание не исполнится. Если какой-то маньяк решит разрезать бедный картофель, Душа Картофеля позволит ему почувствовать боль, ощутив порез индуктивным датчиком - и выразив ее ужасающим визгом.

Во время написания этого руководства мы уделяем большое внимание части «Дизайн и концепция» - это позволит читателю проследить наш дизайн и процесс решения проблем и понять, почему и как мы приняли конкретные решения.

Код этого проекта - с открытым исходным кодом - вы можете внести свой вклад!

О нас: Над этим проектом работали два человека, мой друг Харальдар и я, Гуусто. Мы были физически разлучены на протяжении всего проекта, что само по себе было очень большой проблемой. Наибольшая заслуга определенно принадлежит харальдару - он отвечал за проектирование схем, электромонтаж, программирование, окончательный дизайн и печать трехмерных деталей, сборку и поставку всех деталей (включая разборку его динамиков и старого радио - мы были сбои и не было времени заказать компоненты онлайн). Моим вкладом была первоначальная идея и концепция, я нашел быстрый способ приготовить картофель и инструкции. Мы вместе разработали основные концепции дизайна и приняли важные решения.

Запасы

Инструменты

• Паяльник
• Припой провод
• 3д принтер
• Мультиметр

Материалы

• Картофель среднего и большого размера или сладкий картофель
• Arduino Nano Rev.3 с припаянными контактами
• LJ18 A3-8-Z Индуктивный датчик
• (2x) Датчик обнаружения движения Micro PIR AM312
• Громкоговоритель небольшой (мы собрали наш из дешевых динамиков)
• Аккумулятор 9В
• Соединительные кабели

Шаг 1. Дизайн и концепция

Идея этого проекта очень проста: представьте картофель, который реагирует и кричит, когда кто-то пытается его разрезать. Именно это изображение было нашей отправной точкой (Изображение 1.1). Отсюда мы начали думать о том, как можно реализовать эту функциональность. Нам нужно было электронное устройство внутри картофеля, которое могло бы распознавать присутствие человека, металлические предметы, а также издавать звук. (Изображение 1.2).

После дальнейшего рассмотрения мы разработали следующие задачи, которые должно было выполнять это устройство:

1. Устройство должно заставлять картошку казаться человеком, разговаривая и крича в ответ на определенные действия.
2. Устройство должно быть достаточно маленьким, чтобы поместиться на большинстве картошек.
3. Устройство должно быть самоохватывающимся и быстро вставляться в любой картофель без небольшой подготовки.

Естественно, к этим целям пришли вопросы или, скорее, проблемы, которые нам нужно было решить, а именно:

1. Каков самый простой и самый экономичный способ достичь желаемой функциональности?
2. Как минимизировать размер устройства?
3. Как сделать приготовление картофеля максимально быстрым и легким?

На следующих этапах мы ответим на эти вопросы.

Шаг 2: Дизайн и концепция: проблема функциональности - блок-схема

Чтобы решить проблему с функциональностью, мы должны сначала точно определить, что должно делать устройство. Блок-схема визуализирует логику Картофельной Души.

Шаг 3: Дизайн и концепция: проблема функциональности - ввод и вывод

Чтобы решить эту проблему, нам нужно было определить, какие датчики нам нужны, как будут обрабатываться данные датчиков и как мы будем генерировать речь и крик. Мы решили использовать следующую архитектуру:

Для нашего ввода у нас есть:

Обнаружение присутствия человека: датчики PIR. Они могут измерять инфракрасный свет, например температуру тела, и поэтому идеально подходят для обнаружения человеком. Они просты в использовании и широко доступны. В качестве бонуса два микро-датчика PIR выглядят как глаза на картофеле и делают его более живым

Обнаружение порезов: Индуктивные датчики. Эти датчики создают магнитное поле и, используя принцип электромагнитной индукции, способны обнаруживать металлические объекты на небольшом расстоянии. Такой датчик внутри картофеля обнаружит металлический нож, разрезающий картофель

Для нашего вывода у нас есть:

Воспроизведение звука человеческой речи: Громкоговоритель. Простого зуммера будет недостаточно, потому что он может только изменять частоту и, следовательно, не сможет воспроизводить человеческий голос

Имея это в виду, а также блок-схему, следует:

Обработка данных: Arduino. Как показано на блок-схеме на шаге 2, логика нашей схемы очень проста, и нам также не нужны какие-либо дополнительные вычисления на наших входах. Это означает, что нам не понадобится вычислительная мощность RaspBerry Pi - лучше всего подойдет обычный микроконтроллер, такой как Arduino

Итак, мы обнаружили, что можем обойтись двумя датчиками PIR, одним индуктивным датчиком, громкоговорителем и Arduino для создания желаемой функциональности.

Шаг 4: Дизайн и концепция: проблема функциональности - формирование и сохранение речи

Неясно одно: как мы собираемся создать человеческую речь и крик? Мы знаем, как в них играть, но как их хранить? Есть два варианта:

1. Записывайте фразы и звуки и храните их в каком-либо аудиоформате на SD-карте.
2. Используйте программу преобразования текста в речь и сохраняйте фразы в текстовом формате, а затем генерируйте речь на лету.

Хотя первый вариант предлагает большую свободу с точки зрения звуков, которые можно использовать, он требует взаимодействия с дополнительным модулем SD-карты. Это занимает много памяти и может привести к проблемам при наличии трех других активных датчиков.

Кроме того, дополнительный модуль в значительной степени противоположен минималистичному дизайну. Вот почему мы выбрали второй вариант: мы использовали библиотеку преобразования текста в речь с открытым исходным кодом Talkie, в которой есть аудиокодеки для ряда английских слов. Эти слова занимают гораздо меньше места, чем аудиофайл, поэтому мы можем легко хранить множество фраз на нашем Arduino без какой-либо SD-карты.

Тем не менее, есть и недостатки: произносимые слова звучат очень странно (прилагаемое видео демонстрирует это) и относительно мало слов, поэтому вам, возможно, придется проявить творческий подход к фразировке, если нет нужного слова.

Хотя библиотека Talkie содержит несколько сотен слов и все буквы алфавита, она не содержит ни криков, ни визгов. Чтобы издать такой визг, мы просто смотрели на существующие слова и модифицировали их кодеки, чтобы производить действительно ужасающие звуки.

И последнее, на что следует обратить внимание: Talkie работает только с Arduinos на базе процессоров ATMega168 или ATMega328.

Шаг 5: Дизайн и концепция: решение проблемы размера

Напомним, что мы хотим создать устройство, которое поместится внутри картофеля. Картошка мокрая, поэтому нам нужно герметизировать наше устройство, чтобы защитить электронные компоненты от воды. Кроме того, корпус, который должен удерживать наши компоненты на месте, должен быть минимально возможного размера.

Теперь, когда мы знаем, какие части нам нужны, мы можем подумать о компактном способе их размещения. Наиболее эффективным и очевидным шагом является выбор правильной Arduino. Мы выбрали небольшой, но простой в работе и мощный Arduino - Nano, который удовлетворяет требованиям библиотеки Talkie, поскольку имеет процессор ATMega328. Это сэкономит нам много места по сравнению с Arduino UNO!

Следующим шагом будет создание модели устройства с максимально плотной упаковкой всех компонентов. Мы сделали этот шаг в TinkerCAD, потому что это позволило нам использовать существующие модели электронных компонентов в их правильных размерах и сразу же экспортировать и распечатать оболочку, когда она была готова.

Мы разработали оболочку, которую можно было бы вставить в выдолбленный картофель. Оболочка была разработана таким образом, чтобы максимально увеличить пространство внутри картофеля: конструкция, напоминающая лодку снизу вверх, с изогнутым верхом оптимально вписывается в полый картофель, в то время как прямоугольная нижняя часть обеспечивает достаточно места и вариантов установки для всех электронных компонентов. Дополнительные отверстия в крышке, похожей на лодку, использовались как «глазки» или гнезда для датчиков.

Индуктивный датчик был размещен по диагонали, чтобы уменьшить пространство на необходимой высоте. Хотя его диапазон обнаружения очень мал, его расположение позволяет ему функционировать должным образом: поскольку выемка в картофеле круглая, толщина стенки картофеля минимальна, что позволяет индуктивному датчику обнаруживать металл ближе к внешней стороне.

После размещения прямоугольной нижней части вниз, выдолбленный картофель с лодочкой внутри помещается наверх - и теперь все в безопасности, идеально подходит и не видно!

Окончательный размер нашего устройства с капсулой составляет около 8,5 см x 6 см x 5,5 см (длина x ширина x высота). Это не подойдет для мелкого картофеля, но подойдет средний и крупный картофель и сладкий картофель.

Шаг 6: Дизайн и концепция: решение проблемы подготовки

Последняя проблема, которую нужно решить, - это подготовка картофеля. Мы хотели сделать этот процесс максимально простым и понятным. В нашем первоначальном решении использовалось специальное устройство для выемки грунта, но позже мы поняли, что это работает только для картофеля, но не для сладкого картофеля - они очень твердые внутри, а пластиковые экскаваторы либо слишком толстые, чтобы их разрезать, либо ломаются, если они слишком тонкие.

Зачем вам вообще сладкий картофель? Что ж, сладкий картофель, как правило, значительно крупнее, поэтому, если вам трудно найти картофель, достаточно большой для Картофельной Души, вам следует взглянуть на сладкий картофель. Итак, наш второй подход заключался в разработке эффективного метода выдолбления любого картофеля, будь то сладкий картофель или обычный картофель. Подробности документируются на одном из последних шагов.

Шаг 7: Сборка схемы

Подключите Arduino Nano точно так же, как показано на принципиальной схеме.

Шаг 8: программирование Arduino

Клонируйте этот репозиторий:

Затем откройте файл potato_soul.ino в среде Arduino IDE. Код очень хорошо документирован, поэтому просто прочтите комментарии и следуйте инструкциям там.

Шаг 9: Печать деталей

Распечатайте включенные файлы. STL. На изготовление каждой детали у нашего принтера ушло более 3 часов.

Шаг 10: подготовка картофеля

Теперь, когда все готово, самое время приготовить картофель! Следующие шаги будут описывать эффективную технику выдавливания, которую мы разработали только для этого проекта.

Шаг 11: выдолбление картофеля - маркировка области

Отметьте область, в которую будет вставлена Душа Картофеля. Это область, которую вам придется выдолбить.

Шаг 12: выдолбление картофеля - снятие кожуры и удаление верхушки

Снимите кожу с отмеченной области. Затем отрежьте выпуклый кусок, чтобы картофель расплющился.

Шаг 13: выдолбление картофеля - сделайте надрезы и извлеките кусочки

Сделайте несколько глубоких надрезов в картофеле. Затем вставьте нож и покачивайте им, пока не сможете извлечь кусок. Будьте осторожны, так как слишком сильное давление на нож может сломать картофель. После первого куска оставшиеся будут несложными.

Не забывайте экономить кусочки! Не выбрасывайте вырезанные кусочки. Точно так же, когда вам больше не нужен картофель, который вы приготовили для Картофельной Души, вы можете просто снять с него кожуру, разрезать и приготовить.

Шаг 14: выдолбление картофеля - улучшение изгиба

Теперь воткните металлическую вилку в картофель и проделайте то же колебательное движение, чтобы картофель выдолбился глубже. Наконец, острой ложкой разгладьте стены.

Шаг 15: подготовка картофеля - проделайте отверстия для датчиков

В качестве последнего шага сделайте два отверстия для датчиков PIR и вставьте крышку в картофель. Теперь в картофеле обитает Душа картофеля!

Шаг 16: сборка картофельной души

Мы почти закончили! Соберите все компоненты в нижней части Potato Soul. Проденьте провода через отверстия для глаз и прикрепите датчики к проводам - и все. Время удивить своих друзей и семью!

Будем рады услышать ваши отзывы о нашем проекте:)