EqualAir: display NeoPixel indossabile attivato dal sensore di inquinamento dell'aria: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

L'obiettivo del progetto è realizzare una t-shirt indossabile che mostri una grafica evocativa quando l'inquinamento atmosferico supera una soglia prefissata. La grafica è ispirata al classico gioco "brick breaker", in quanto l'auto è come una pagaia che sputa fuori gli scarichi (che sono come delle palline) che "colpiscono" pezzi di polmone e li degradano. Quando l'inquinamento atmosferico è al di sopra di una soglia (ad esempio quando si cammina in auto), le magliette bianche altrimenti innocue iniziano a suonare sul display. Questo progetto è stato realizzato da Jordan, Mary, Nick e Odessa per un corso chiamato The Art and Science of Making.

Passaggio 1: raccogli i tuoi materiali

Schermo:

• 6 * Striscia LED RGBW digitale Adafruit NeoPixel - PCB bianco 144 LED/m
• 1 * Arduino Mega (secondo il sito Web di Adafruit, l'utilizzo di più di un paio di strisce di NeoPixel richiede un Arduino Mega)
• 1 * batteria da 9 volt
• 1 * caricatore per laptop

Rilevamento:

1 * Sensore Adafruit MiCS5524 (questo era il sensore di inquinamento dell'aria che abbiamo usato perché è economico. Lo svantaggio è che rileva più gas e non li distingue)

Altro:

2 * t-shirt bianca (suggeriamo di acquistare t-shirt troppo grandi perché 1) deve esserci spazio per l'hardware e 2) dovrai tagliare un po' di tessuto in più per fare una tasca nascondere l'hardware)

Utensili:

• ponticelli
• Protoboard
• Condensatore
• Resistore
• Tronchese
• saldatrice
• Materiale da cucito e/o colla per tessuti

Passaggio 2: assemblaggio della griglia NeoPixel

Per assemblare la griglia NeoPixel, le strisce NeoPixel originali devono essere tagliate e risaldate a seconda delle dimensioni della griglia desiderate. Per questo progetto, stavamo costruendo una griglia 47x16 di NeoPixel:

1. Taglia le strisce da 1 metro (144 NeoPixel) con incrementi di 47 NeoPixel, facendo attenzione a lasciare un po' di spazio per saldare ai bordi delle strisce (ci sono piccoli cavi metallici visibili sul fondo dei NeoPixel). Assicurati di tagliare in modo che l'intero pad di saldatura sia esposto (perché sono già così piccoli per cominciare). Il motivo per cui le strisce sono lunghe 47 pixel invece di (144/3 = 48) pixel è che ne perderai almeno uno tagliandole perché i NeoPixel sono così vicini tra loro.
2. Disporre con cura le colonne una accanto all'altra (utilizzare facoltativamente del nastro isolante per tenerle in posizione) e assicurarsi che le dimensioni siano quelle desiderate (47x16). Disporre le colonne secondo uno schema a S.
3. I NeoPixel hanno cavi per l'ingresso di tensione, l'ingresso e la terra che dovrebbero essere collegati alle loro controparti nella striscia successiva. Usando un cavo multifilare, collegare i cavi delle colonne insieme in un modello a S, facendo attenzione a collegare i cavi corretti.
4. Lascia i cavi alle estremità della griglia (dovrebbero esserci 2 estremità: una dove hai iniziato e una dove hai terminato il modello a S) e, facoltativamente, aggiungi estensioni del filo per comodità. Puoi anche opzionalmente fissare o fissare in altro modo i cavi alla fine. Inoltre, colla a caldo sulle connessioni per fissarle.
5. Assicurati che la tua griglia appena assemblata sia sicura aggiungendo qualche altro strato di nastro isolante o altro adesivo sul retro.

Ora dovresti avere una griglia funzionante che puoi testare. Nella libreria NeoPixel Matrix, puoi utilizzare il codice di esempio matrixtest per vedere se la griglia funziona come previsto. Se lo fa, dovrebbe assomigliare alla foto sopra (ignora l'Arduino Uno nella parte anteriore, era per testare qualcos'altro)

Passaggio 3: aggiunta del sensore

Un aspetto chiave di questo progetto è il sensore, un Adafruit MiCS5524, in grado di rilevare gas variabili nell'aria e segnalarne l'intensità tramite un ingresso analogico.

1. Innanzitutto, assicurati che i tre conduttori al sensore - ingresso tensione, uscita e massa - siano stati cablati correttamente (opzionalmente, usa un filo di colore appropriato per aiutare in questo).
2. Collegare l'ingresso di tensione all'uscita 5V sulla scheda Arduino e collegare la massa a terra sulla scheda.
3. Quindi, collega l'uscita all'A0 (o al pin analogico di tua scelta) sulla scheda Arduino. Questo è tutto ciò che è necessario per collegare il sensore ad Arduino.
4. Facoltativamente, utilizzare il monitor seriale per verificare che le letture vengano riportate dal sensore (le letture dovrebbero oscillare intorno a un numero e cambiare quando il sensore viene posizionato vicino a una fonte di monossido di carbonio o altri fumi).

In linea, ci sono istruzioni per calibrare questo sensore in particolare in modo che sia sensibile a un cambiamento nell'ambiente. Quello che abbiamo fatto è stato lasciare il sensore per alcune ore per determinare quale fosse un campo di lettura "normale" per la stanza in cui si trovava. Quindi, per testare l'"attivazione" del display, abbiamo usato un batuffolo di cotone imbevuto di alcol denaturato in modo che la lettura del sensore aumenterebbe al di sopra di una soglia impostata per iniziare un ciclo del grafico.

Passaggio 4: debug del codice

In allegato il codice. Nota che ci sono molte intestazioni incluse nella parte superiore. Per scaricare le intestazioni richieste, nell'IDE di Arduino, fai clic su sketch, includi libreria e quindi gestisci librerie. Prima di poter caricare il file allegato, dovrai scaricare le seguenti librerie:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Libreria Adafruit GFX

Una volta scaricate queste librerie, nell'IDE di Arduino, sotto file, example, troverai codice di esempio che può essere modificato per testarlo man mano che procedi. Ad esempio, strandtest e matrixtest sono stati molto utili per testare la griglia NeoPixel. Online, è anche facile trovare test di esempio per il sensore di inquinamento atmosferico.

Prima di poter caricare il file e vedere la griglia funzionante, ecco alcune righe di codice che possono essere modificate:

#definisci PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

Il pin 6 dovrebbe essere commutato sul numero di pin con cui la griglia NeoPixel è collegata all'Arduino

Il pin AO dovrebbe essere commutato sul numero di pin con cui il sensore è collegato all'Arduino

#define ARRESTO 300

#define NUM_BALLS 8

Adafruit_NeoMatrix matrix = Adafruit_NeoMatrix(GRID_COLS, GRID_ROWS, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Il numero 300 definisce quanti pixel del polmone sono degradati per contare come un ciclo del display. Aumentare il numero allungherebbe il ciclo (ad esempio, più polmoni sono degradati) e viceversa.

Il numero 8 definisce il numero di "palline" (scarico) che escono dall'auto

Ora, se hai seguito le istruzioni per costruire esattamente la griglia, la configurazione del NeoMatrix dovrebbe funzionare. Tuttavia, è bene notare che ciò che sta dicendo questa configurazione è che la coordinata 0, 0 è in alto a sinistra, abbiamo collegato colonne di strisce e le strisce sono collegate in una formazione a S. Quindi, se la tua griglia sembra perfetta tranne che è speculare o di 90 gradi, è probabile che tu abbia impostato la griglia in modo diverso e dovresti cambiare il codice qui. Alla fine di questo passaggio, dovresti avere qualcosa che assomigli al video, stiamo attivando la t-shirt con un batuffolo di cotone imbevuto di alcol denaturato, la grafica sta riproducendo un ciclo e non può essere riattivata finché il ciclo non è completare.

Passaggio 5: mettere insieme la maglietta

Sìì! Ora che il display, il sensore e il codice funzionano tutti, è tempo di mettere tutto insieme. Alla fine, avremo tutto l'hardware attaccato alla maglietta interna, e poi la maglietta esterna in cima nascondendo tutto. Le magliette erano troppo grandi, quindi abbiamo tagliato una striscia dal fondo. Questo ci ha fornito il tessuto di cui avevamo bisogno per cucire una tasca per nascondere l'hardware.

Camicia interna:

1. Inizia posizionando prima strisce di nastro isolante sul retro della griglia NeoPixel solo per fissarla (saprai che stai bene se riesci a portare la griglia in giro in un unico pezzo)
2. Tessuto incollare la griglia NeoPixel sulla t-shirt interna. Assicurati che la griglia sia centrata e sopra dove si trovano effettivamente i polmoni.
3. Lascia asciugare la colla se necessario, assicurati che la colla non penetri sul retro della maglietta e incolla la maglietta chiusa. Una volta che la griglia è attiva, guarda quanto lontano possono essere posizionati Arduino, batteria, ecc. Per noi, avevamo saldato i fili dei ponticelli in modo tale che i nostri componenti elettronici fossero sul retro della maglietta.
4. Cucire la striscia di tessuto per creare una piccola tasca per i componenti elettronici. Puoi cucire alcuni componenti nella tasca (ad esempio l'Arduino) per renderlo più sicuro.
5. Tagliare una piccola fessura per far sbirciare il sensore, per noi, questo era al centro del colletto sul retro della maglietta.

Maglia esterna: il motivo della maglia esterna è perché sta meglio con una maglia esterna. La camicia esterna nasconde l'elettronica e diffonde la luce dei NeoPixel.

1. Posiziona con cura la maglietta esterna sopra la maglietta interna
2. Incolla il tessuto o cuci la maglietta interna alla maglietta esterna in modo che la griglia sembri tesa quando è illuminata (nell'immagine, i trattini neri sono dove si trova la colla per tessuti)

Passaggio 6: risoluzione dei problemi

Congratulazioni! Ora hai una maglietta indossabile che si illumina in base ai livelli di inquinamento atmosferico. In caso contrario, probabilmente hai riscontrato un intoppo (ne abbiamo colpiti molti), quindi ecco alcuni suggerimenti per la risoluzione dei problemi:

• I pad di saldatura sulle strisce NeoPixel sono follemente piccoli, quindi è difficile rendere sicure le connessioni alla rete. Abbiamo usato una saldatura a piombo, un cavo elettrico a più fili e incollato a caldo le connessioni.
• Come risultato del fatto che i NeoPixel sono così vicini tra loro sulla striscia, abbiamo perso almeno 1 pixel ogni volta che tagliamo il filo. Usare le forbici era meglio che usare un taglierino, basta staccare la resina di plastica e tagliare.
• Se il display NeoPixel mostra uno strano colore (ad esempio una dissolvenza verso il rosso, qualsiasi sfumatura di rosso invece del bianco), è probabile che la griglia non riceva abbastanza energia. Per caricare il codice, abbiamo scollegato tutto, caricato il codice, quindi scollegato il computer, collegato la batteria all'Arduino e infine collegato l'adattatore del laptop alla rete.
• Se il display NeoPixel mostra colori completamente casuali a intervalli casuali, assicurati che i motivi siano comuni.
• Quando usi la colla per tessuti, assicurati di non usarne troppa in modo che penetri e incolli la maglietta. Mettiamo una tavola di legno tra due pezzi di tessuto che altrimenti si toccherebbero.

Speriamo che ti sia piaciuto questo istruibile! Il prossimo passo è collegare la rete a una batteria portatile e portarla a fare un giro per le strade, dove l'inquinamento atmosferico delle auto e altri inquinanti attiverà il display.