Patata Urlante: 16 Passaggi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Progetti Tinkercad »

Questo tutorial ti insegnerà come far prendere vita a qualsiasi patata, parlare e urlare per la sua vita. Se hai mai voluto sorprendere i tuoi amici e la tua famiglia con una verdura che non vuole essere mangiata, se hai mai voluto capire cosa prova una patata quando sta per essere cotta, allora questo progetto fa per te!

La nostra ispirazione Durante il brainstorming delle idee per la sfida della patata, ci siamo resi conto che tutti i nostri pensieri ruotavano intorno a cosa avremmo fatto alla patata, ma non abbiamo mai pensato a cosa avrebbe pensato la patata delle nostre azioni. In altre parole, ci siamo resi conto che come esseri umani non ci siamo mai messi nei panni delle patate e quindi non siamo mai stati in grado di comprendere l'esperienza delle patate - fino ad ora. Ci siamo subito resi conto che questo divario di esperienza tra patate e umani è un grosso problema, quindi abbiamo deciso di agire.

Il nostro obiettivo per questo progetto era quello di costruire un dispositivo elettronico, il cosiddetto Potato Soul, che dopo essere stato inserito in una patata avrebbe fatto comunicare la patata nel linguaggio umano in risposta alle azioni umane, rendendola così riconoscibile dall'uomo e chiudendo la patata- gap di esperienza umana.

Una patata con un'anima di patate è in grado di vedere un essere umano percependo la luce infrarossa e chiedergli di lasciarlo stare. La patata chiederà ancora e ancora, finché il suo desiderio non sarà soddisfatto. Se qualche maniaco decide di tagliare la povera patata, l'Anima della Patata gli permetterà di sentire il dolore percependo il taglio con un sensore induttivo - ed esprimendolo tramite uno stridio orribile.

Durante la stesura di questo tutorial, ci concentriamo molto sulla parte Design & Concept: questo consentirà al lettore di seguire il nostro processo di progettazione e risoluzione dei problemi e capire perché e come abbiamo preso decisioni specifiche.

Il codice per questo progetto è Open Source: puoi contribuire!

Chi siamo: Questo progetto è stato realizzato da due persone, il mio amico Haraldar e me, guusto. Siamo stati fisicamente separati durante l'intero progetto, il che è stata di per sé una grande sfida. Il merito maggiore va sicuramente ad Haraldar: era responsabile della progettazione del circuito, del cablaggio, della programmazione, del design finale e della stampa delle parti 3D, dell'assemblaggio e dell'approvvigionamento di tutte le parti (che includeva lo smontaggio dei suoi altoparlanti e di una vecchia radio - noi ha avuto malfunzionamenti e non ha avuto il tempo di riordinare i componenti online). Il mio contributo è stato l'idea e il concetto iniziali, trovando un modo rapido per preparare le patate e l'Instructable. Abbiamo sviluppato i principali concetti di design e fatto importanti scelte di design insieme.

Forniture

Utensili

• Saldatore
• Filo di saldatura
• stampante 3d
• Multimetro

Materiali

• Patata medio-grande o patata dolce
• Arduino Nano Rev. 3 con pin saldati
• LJ18 A3-8-Z Sensore induttivo
• (2x) AM312 Micro sensore di rilevamento del movimento PIR
• Altoparlante piccolo (abbiamo raccolto il nostro da altoparlanti economici)
• Batteria da 9V
• Cavi jumper

Passaggio 1: design e concept

L'idea alla base di questo progetto è molto semplice: immagina una patata che reagisce e urla quando qualcuno cerca di tagliarla. Questa immagine esatta è stata il nostro punto di partenza (Immagine 1.1). Da qui, abbiamo iniziato a pensare a come implementare questa funzionalità. Avevamo bisogno di un dispositivo elettronico all'interno della patata che rilevasse la presenza umana, oggetti metallici e producesse anche il suono. (Immagine 1.2).

Dopo ulteriori considerazioni, abbiamo sviluppato i seguenti obiettivi che questo dispositivo dovrebbe soddisfare:

1. Il dispositivo deve far sembrare umana una patata parlando e urlando in risposta a determinate azioni.
2. Il dispositivo deve essere abbastanza piccolo da adattarsi alla maggior parte delle patate.
3. Il dispositivo deve essere autocomprensivo e rapidamente inseribile in qualsiasi patata con poca preparazione.

Naturalmente questi obiettivi sono arrivati con domande o meglio problemi che dovevamo risolvere, ovvero:

1. Qual è il modo più semplice ed economico per ottenere la funzionalità desiderata?
2. Come possiamo ridurre al minimo le dimensioni del dispositivo?
3. Come possiamo rendere la preparazione delle patate il più semplice e veloce possibile?

Nei prossimi passi affronteremo queste domande.

Passaggio 2: design e concetto: problema di funzionalità - diagramma di flusso

Per risolvere il problema di funzionalità, dovremmo prima determinare esattamente cosa dovrebbe fare il dispositivo. Il diagramma di flusso visualizza la logica dell'Anima della Patata.

Fase 3: Design e Concept: Problema di Funzionalità - Input e Output

Per risolvere questo problema, abbiamo dovuto identificare di quali sensori avevamo bisogno, come sarebbero stati elaborati i dati dei sensori e come avremmo generato parole e urla. Abbiamo deciso di utilizzare la seguente architettura:

Per il nostro contributo abbiamo:

Rilevazione della presenza umana: sensori PIR. Possono misurare la luce infrarossa, come il calore corporeo e quindi sarebbero perfetti per il rilevamento umano. Sono semplici da usare e ampiamente disponibili. Come bonus, due micro sensori PIR sembrano occhi sulla patata e la fanno sembrare più viva

Rilevamento taglio: Sensori induttivi. Questi sensori creano un campo magnetico e utilizzando il principio dell'induzione elettromagnetica sono in grado di rilevare oggetti metallici entro un breve raggio. Un tale sensore all'interno di una patata rileverà un coltello di metallo che taglia la patata

Per il nostro output abbiamo:

Produzione di audio del parlato umano: altoparlante. Un semplice buzzer non sarebbe sufficiente, perché può solo cambiare frequenza e quindi non sarebbe in grado di riprodurre una voce umana

Con questo e il diagramma di flusso in mente, segue:

Elaborazione dei dati: Arduino. Come indicato nel diagramma di flusso nel passaggio 2, la logica del nostro circuito è molto semplice e inoltre non abbiamo bisogno di calcoli avanzati sui nostri ingressi. Ciò significa che non avremo bisogno della potenza di elaborazione di un RaspBerry Pi: un normale microcontrollore come Arduino è la soluzione migliore

Quindi, abbiamo scoperto che possiamo cavarcela con due sensori PIR, un sensore induttivo, un altoparlante e un Arduino per creare la funzionalità desiderata.

Fase 4: Design e Concept: Problema di Funzionalità - Generazione e Memorizzazione del Discorso

Una cosa non è chiara: come creeremo il linguaggio umano e le urla? Sappiamo come riprodurli, ma come li conserviamo? Ci sono due opzioni:

1. Registra frasi e suoni e salvali in un formato audio su una scheda SD.
2. Usa un programma di sintesi vocale e memorizza le frasi in un formato di testo, quindi genera il discorso al volo.

Mentre la prima opzione offre molta libertà in termini di suoni utilizzabili, richiede l'interfacciamento con un modulo aggiuntivo per scheda SD. Questo richiede molta memoria e può causare problemi quando sono presenti altri tre sensori attivi.

Inoltre, un modulo aggiuntivo è praticamente l'opposto di un design minimale. Ecco perché abbiamo optato per la seconda opzione: abbiamo utilizzato la libreria di sintesi vocale open source Talkie, che ha codec audio per un certo numero di parole inglesi. Queste parole occupano molto meno spazio di un file audio, quindi possiamo facilmente memorizzare più frasi sul nostro Arduino senza alcuna scheda SD.

Ci sono comunque degli svantaggi: le parole pronunciate suonano molto strane (il video incluso lo dimostra) e ci sono relativamente poche parole, quindi potrebbe essere necessario essere creativi con il fraseggio, se non c'è una parola di cui hai bisogno.

Mentre la libreria Talkie contiene poche centinaia di parole e tutte le lettere dell'alfabeto, non contiene urla né strilli. Per fare un tale stridio, abbiamo semplicemente guardato le parole esistenti e modificato i loro codec per produrre dei suoni davvero orribili.

L'ultima cosa importante da notare qui è che Talkie funziona solo con Arduino basati su processore ATMega168 o ATMega328.

Passaggio 5: design e concept: risoluzione del problema delle dimensioni

Per ricapitolare, vogliamo creare un dispositivo che si adatti a una patata. Una patata è bagnata, quindi dobbiamo incapsulare il nostro dispositivo per proteggere i componenti elettronici dall'acqua. Inoltre, lo scafo che dovrebbe tenere in posizione i nostri componenti ed essere delle dimensioni più piccole possibili.

Ora che sappiamo di quali parti abbiamo bisogno, possiamo pensare a un modo compatto per sistemarle. Il passo più efficace ed ovvio è scegliere l'Arduino giusto. Abbiamo scelto un Arduino piccolo, ma facile da usare e potente: il Nano, che soddisfa i requisiti della libreria Talkie, poiché ha un processore ATMega328. Questo ci farà risparmiare molto spazio rispetto ad un Arduino UNO!

Il prossimo passo è creare un modello del dispositivo, con tutti i componenti imballati il più strettamente possibile. Abbiamo fatto questo passaggio in TinkerCAD, perché questo ci ha permesso di utilizzare i modelli esistenti di componenti elettronici nelle loro dimensioni corrette ed esportare e stampare immediatamente la shell quando era pronta.

Abbiamo progettato un guscio che sarebbe stato messo in una patata scavata. Il guscio è stato progettato in modo da massimizzare lo spazio all'interno di una patata: una struttura a forma di barca dal basso verso l'alto con una parte superiore curva si adatta perfettamente a una patata vuota, mentre il pezzo inferiore rettangolare offre spazio sufficiente e opzioni di montaggio per tutti i componenti elettronici. Ulteriori fori nel cappuccio a forma di barca sono stati utilizzati per fungere da prese per "occhi" o sensori.

Il sensore induttivo è stato posizionato diagonalmente per ridurre lo spazio all'altezza necessaria. Sebbene il suo raggio di rilevamento sia molto breve, il suo posizionamento gli consente di funzionare correttamente: poiché lo scavo nella patata è rotondo, lo spessore della parete della patata è minimo, consentendo così al sensore induttivo di rilevare il metallo più vicino all'esterno.

Dopo aver posizionato la parte inferiore rettangolare verso il basso, la patata scavata con il tappo a forma di barca all'interno viene posizionata sopra - e ora tutto è sicuro, si adatta perfettamente e non è visibile!

La dimensione finale del nostro dispositivo con capsula è di circa 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (lunghezza x larghezza x altezza). Questo non si adatta alle patate piccole, ma le patate medie e grandi e le patate dolci andranno bene.

Passaggio 6: progettazione e concetto: risoluzione del problema di preparazione

L'ultimo problema da risolvere è la preparazione della patata. Volevamo rendere questo processo il più semplice e diretto possibile. La nostra soluzione iniziale utilizzava un dispositivo di scavo specializzato, ma in seguito ci siamo resi conto che funziona solo per le patate, ma non per le patate dolci: sono molto dure all'interno e gli escavatori di plastica sono troppo spessi per tagliarli o rompersi se sono troppo sottili.

Perché dovresti usare anche una patata dolce? Bene, le patate dolci tendono ad essere significativamente più grandi, quindi se hai problemi a trovare una patata abbastanza grande per Potato Soul, dovresti dare un'occhiata alle patate dolci. Quindi, il nostro secondo approccio è stato quello di sviluppare un metodo efficace per svuotare qualsiasi patata, sia essa una patata dolce o una patata normale. I dettagli sono documentati in uno degli ultimi passaggi.

Passaggio 7: assemblaggio del circuito

Collega Arduino Nano esattamente come nello schema elettrico.

Passaggio 8: programmazione di Arduino

Clona questo repository:

Quindi, apri il file potato_soul.ino nell'IDE di Arduino. Il codice è molto ben documentato, quindi leggi semplicemente i commenti e segui le istruzioni lì.

Passaggio 9: stampa delle parti

Stampa i file. STL inclusi. La nostra stampante ha impiegato più di 3 ore per produrre ogni parte.

Passaggio 10: preparare la patata

Ora che tutto il resto è pronto, è ora di preparare la patata! I prossimi passi descriveranno l'efficiente tecnica di svuotamento che abbiamo sviluppato proprio per questo progetto.

Passaggio 11: scavare la patata - Segnare la regione

Segna la regione in cui verrà inserita la Potato Soul. Questa è la regione che dovrai svuotare.

Passaggio 12: svuotare la patata - spellare e rimuovere la parte superiore

Pelle la regione segnata. Quindi, tagliare il pezzo convesso per appiattire la patata.

Passaggio 13: scavare la patata - Praticare incisioni ed estrarre i pezzi

Fai più tagli profondi nella patata. Quindi, inserisci il coltello e fallo oscillare, finché non puoi estrarre un pezzo. Devi stare attento, perché esercitare troppa pressione sul coltello potrebbe rompere la patata. Dopo il primo pezzo, i restanti saranno facili.

Ricordati di salvare i pezzi! Non buttare via i pezzi che hai tagliato. Allo stesso modo, quando non hai più bisogno di una patata che hai preparato per la Potato Soul, puoi semplicemente spellarla, tagliarla e cuocerla.

Passaggio 14: svuotare la patata - perfezionare la curva

Ora infila una forchetta di metallo nella patata ed esegui lo stesso movimento oscillatorio per svuotare la patata più a fondo. Infine, usa un cucchiaio affilato per levigare le pareti.

Passaggio 15: preparare la patata - Praticare i fori per i sensori

Come ultimo passaggio, crea due fori per i sensori PIR e inserisci il coperchio nella patata. Ora la patata L'anima abita la patata!

Passaggio 16: assemblare l'anima della patata

Abbiamo quasi finito! Assemblare tutti i componenti nella parte inferiore dell'Anima della patata. Metti i fili attraverso i fori per gli occhi e collega i sensori ai fili - e il gioco è fatto. È ora di sorprendere i tuoi amici e la tua famiglia!

Ci piacerebbe sentire il tuo feedback sul nostro progetto:)