Plantagochi! Fioriera intelligente: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Plantagotchi muore in modo che la tua pianta non debba farlo.

Di recente sono diventato l'orgoglioso proprietario di una nuova pianta d'appartamento (chiamata Chester) e voglio davvero che abbia una vita lunga e sana. Purtroppo non ho il pollice verde. Sono stato subito convinto che avrei mandato Chester a una tomba precoce se non avessi ricevuto aiuto. Era già un po' triste quando l'ho preso.

È così che mi è venuta in mente Plantagotchi, una fioriera intelligente che ti consente di sapere quando sei un genitore vegetale negligente. Plantagotchi trasforma la tua pianta in un cyborg che fornisce feedback quando i suoi bisogni non sono soddisfatti. Se non riceve abbastanza luce solare o acqua, muore (i suoi occhi si rivolgono a X). Questo ti permette di recuperare la tua pianta prima che sia troppo tardi!

Nota: questa è una voce nella sfida Planter e ho usato Tinkercad nel mio progetto.

Passaggio 1: ispirazione e funzionalità del design

Mentre sognavo Plantagotchi, ho immaginato un incrocio tra un Tamagotchi (l'animale domestico digitale degli anni '90 che era impossibile mantenere in vita) e Anana (un ananas antropomorfo dello spettacolo educativo francese canadese degli anni '80 a basso budget - Téléfrancais!)

A un livello più elementare, ho capito che la mia pianta aveva bisogno di due cose per sopravvivere: Acqua e Luce. Di conseguenza, Plantagotchi ha un sensore dell'acqua e un sensore di luce. Se la pianta non riceve luce per un lungo periodo di tempo, o se la sua acqua si secca, gli occhi del Plantagotchi si rivolgono a X.

Durante il giorno, gli occhi di Plantagotchi si guardano intorno nella stanza. Quando fa buio li chiude (vedi video nell'introduzione). Questo gli dà un po' di personalità!

Passaggio 2: raccolta dei rifornimenti

Questo non è un progetto difficile; tuttavia, non lo consiglio a un principiante assoluto per i seguenti motivi:

• Devi saldare gli schermi TFT
• Devi sentirti a tuo agio nell'installazione e nella risoluzione dei problemi delle librerie Arduino
• Se desideri personalizzare il design dell'occhio, devi eseguire un programma Python nella riga di comando.

…Se tutto questo suona bene, cominciamo!!

Gli occhi sono basati su un fantastico tutorial di Adafruit: Electronic Animated Eyes usando Teensy. Ho apportato modifiche per personalizzare questo progetto, ma il tutorial originale contiene molte risorse eccellenti e suggerimenti per la risoluzione dei problemi nel caso in cui le schermate non funzionino correttamente.

Forniture per occhi e sensori:

1. 2 piccoli schermi TFT
2. Microcontrollore Teensy 3.1 o 3.2
3. Filo
4. Fotoresistenza
5. Resistenza da 10K Ohm
6. 2 piccoli chiodi zincati
7. 2 clip a coccodrillo (opzionali)
8. Un po' di spugna
9. tagliere
10. Pinza tagliafili
11. Nastro per elettricisti
12. Custodia stampata in 3D per gli occhi

Forniture per saldatura

1. Saldatore
2. Saldare
3. Stoppino per saldatura (in caso di errore)

Forniture per la fioriera:

1. Barattolo di caffè grande
2. Scatola di caramelle rigide per ospitare il microcontrollore (ho usato un pacchetto di mentine Excel)
3. Colori acrilici
4. Pennello
5. Forbici
6. Chiodo e martello per praticare fori
7. Nastro adesivo (opzionale - non illustrato)
8. Succo di frutta (opzionale - non illustrato)
9. Pistola per colla (opzionale)
10. Stagnola per la decorazione (opzionale - non nella foto)

Passaggio 3: far funzionare gli occhi

Come accennato in precedenza, ho seguito questo tutorial di Adafruit per impostare inizialmente gli occhi.

Il tutorial di Adafruit ha istruzioni più approfondite di quanto ho spazio per coprire qui. Riassumerò le istruzioni generali ed evidenzierò le sfide che ho sperimentato.

1. Saldare i fili allo schermo. Sarà necessario collegare i fili ai seguenti pin:

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

Sfida: ho subito saldato le intestazioni al mio schermo per il breadboard, ma poi non si sarebbero adattate alla custodia stampata in 3D. Ciò significava che dovevo rimuoverli e risaldare sui fili. Salta questa frustrazione usando i cavi invece delle intestazioni in primo luogo.

2) Installa la libreria TeensyduinoChallenge - non lasciare che il programma di installazione includa alcuna libreria Adafruit durante il processo di installazione. Queste librerie sono obsolete e causeranno errori nel codice.

3) Prova il TeensyUpload di un semplice sketch per vedere se la tua installazione di Teensyduino è andata a buon fine.

4) Installa le librerie grafiche nell'IDE Arduino Avrai bisogno della libreria Adafruit_GFX e della libreria Adafruit_ST7735

5) Collega lo schermo a Teensy usando una breadboard Collega i tuoi cavi come segue a Teensy (clicca qui per una mappa dei pin di Teensy)

• VIN - USB
• GND - GND
• SCK - SPI CLK
• SI - SPI MOSI
• TCS - Pin 9 (occhio sinistro) o 10 (occhio destro)
• RST - Pin 8
• CC - Pin 7

6) Carica il file "uncanny eyes" su TeensyÈ meglio iniziare con il codice originale del tutorial di Adafruit, piuttosto che con la mia versione modificata, poiché la mia potrebbe visualizzare solo X al posto degli occhi quando non ci sono sensori.

Sfida - Il breadboarding con gli schermi TFT può essere una seccatura in quanto sono molto sensibili. Se i fili non saldati si fossero mossi, finirei con uno schermo bianco fino a quando non ricaricherò lo schizzo. Saldare le connessioni ha risolto questa sfida per me.

Passaggio 4: personalizzazione del design dell'occhio

Gli occhi predefiniti forniti con questa libreria sono molto realistici. Tuttavia, sembravano troppo inquietanti per questo progetto: volevo qualcosa di più simile a un occhio finto.

Per creare il tuo occhio personalizzato, modifica i file-p.webp

Questo è il comando che dovrai eseguire per generare la nuova bitmap (nota che hai bisogno di Python * e diversi pacchetti incluso PImage per farlo funzionare correttamente).

python tablegen.py defaultEye/sclera-p.webp

Una volta eseguito lo script, dovrebbe apparire un nuovo file.h. Trascina semplicemente questo file nella stessa cartella del file uncannyEyes.ino, quindi modifica la sezione #include nel codice Arduino in modo che sappia cercare il file.h appena generato. Quando carichi il codice su Teensy, i tuoi schermi dovrebbero mostrare il tuo nuovo design dell'occhio.

*Nota che il file tablegen.py del tutorial di Adafruit funziona solo su Python 2. La versione che ho caricato sopra funziona con Python 3.

Passaggio 5: stampa 3D

Non avevo mai stampato in 3D prima, quindi è stato molto eccitante!

Inizialmente volevo stampare un intero piatto con ritagli per gli occhi e il microcontrollore, ma non ero sicuro della logistica di stampare qualcosa di queste dimensioni. Ho deciso invece di iniziare in piccolo utilizzando una versione modificata dell'involucro stampato in 3D offerto nel tutorial di Adafruit. Era più economico da stampare e potrebbe essere riutilizzato in altri progetti in futuro.

Pensavo che personalizzare la custodia stampata in 3D sarebbe stata la parte più difficile di questo progetto, ma si è rivelato ridicolmente facile. Ho usato Tinkercad e il processo di onboarding ha richiesto solo un paio di minuti.

Dopo aver giocato per qualche minuto a fare disegni pazzi (per progetti futuri). Ho caricato il file.stl da Adafruit e poi ho aggiunto un paletto per aiutarlo a stare in piedi nella terra. Ho solo dovuto trascinare e rilasciare una forma rettangolare sul disegno e ridimensionarla. Facile! Era pronto per la stampa in pochissimo tempo.

Tuttavia, questo processo non è stato del tutto esente da errori umani: ho inviato accidentalmente il file sbagliato alla tipografia e sono finito con solo pezzi "davanti" (due con il paletto rettangolare incluso, due senza) e nessun pezzo posteriore chiuso. Tuttavia, ha funzionato bene, i pezzi anteriori extra potevano raddoppiare come un retro e il foro extra large rendeva più facile il passaggio dei fili (una vittoria accidentale!)

Il design stampato in 3D di Adafruit aveva anche spazio per includere una perlina di plastica rotonda sulla parte superiore per rendere gli occhi più realistici. Ho deciso dopo la stampa che non volevo includerlo perché rasentava una valle misteriosa, quindi ho coperto gli spazi lasciati sul lato dello schermo con del nastro da elettricista. Il nastro aiuta anche a proteggere i miei componenti dall'umidità. Certo, il nastro dell'elettricista non è una soluzione a lungo termine. Se rifacessi questo progetto, modificherei i miei componenti 3D per adattarli meglio al mio progetto.

Ho allegato la mia versione modificata dell'involucro 3D di seguito. Gli originali li trovate a questo link.

Passaggio 6: aggiunta di sensori e alloggiamento del microcontrollore

Sensore di luce

Ho seguito uno schema dal sito Web di Adafruit per collegare la fotoresistenza al pin A3 del microcontrollore.

Nel codice, quando il valore del sensore della fotoresistenza è inferiore a una soglia, il Plantagotchi entra in modalità di sospensione. Gli occhi si chiudono e parte un timer. Se il timer continua per 24 ore senza essere interrotto, gli occhi del Plantagotchi si rivolgono a X per indicare che ha bisogno di luce.

Nota: le piante hanno bisogno della luce naturale per prosperare, ma la fotoresistenza è sensibile sia alla luce naturale che a quella artificiale. È quindi importante posizionare il Plantagotchi in modo tale che questo sensore non sia rivolto verso una fonte di luce interna.

Sensore d'acqua

Ho letto che i sensori dell'acqua si arrugginiscono facilmente, quindi ho deciso di fare un super fai-da-te per questo in modo che potesse essere facilmente sostituito. Ho attaccato dei coccodrilli a due fili e ne ho collegato uno a terra e l'altro al pin A0. Se A0 non è collegato a massa, tipicamente prende valori intorno a 50-150, una volta che lo collego a massa i valori scendono a 1. Ho usato degli alligatori per tenere due chiodi zincati, che ho incollato strettamente insieme con un pezzo di spugna. L'ordine è il seguente:

(Terra -----Chiodo1 [incastrato nella spugna] Chiodo2<------ A0)

Le bromelie immagazzinano l'acqua in tazze che si formano alla base delle foglie (vedi foto). Quando la spugna è bagnata dall'acqua in queste tazze, i due fili mantengono una connessione e il valore del sensore A0 rimane basso. Una volta che la spugna si asciuga, tuttavia, la connessione viene interrotta e il valore di input aumenta. Questo fa sì che gli occhi del Plantagotchi si rivolgano a Xs.

Componenti dell'alloggiamento

Per proteggere i miei componenti ho usato un pacchetto di mentine che si adattava perfettamente alla mia ragazzina, aveva persino un coperchio con un foro delle dimensioni giuste per i fili. Ho avvolto il pacco in nastro isolante in modo che sembrasse simile agli occhi.

Alla fine ho avvolto anche i fili del sensore con del nastro adesivo nero perché teneva insieme i fili e li rendeva più facili da spostare. Se dovessi rifare questo progetto, investirei sicuramente in alcuni termoretraibili e farei meno affidamento sul nastro..

Passaggio 7: decorare un vaso e aggiungere uno spot per il microcontrollore

Avendo speso più soldi per i componenti e la stampa 3D che tengo ad ammettere, volevo rendere il piatto il più economico possibile.

Ho riciclato una lattina di caffè che si adattava perfettamente alle dimensioni del vaso della mia pianta (anche se ho dovuto martellare un po' il bordo in modo che potesse entrare). Prima di decorare il vaso, ho inchiodato alcuni fori sul fondo nel caso in cui fosse mai stato troppo innaffiato.

Dato che volevo mantenere la mia elettronica in qualche modo rimossa dalla fioriera (acqua + elettronica = non sempre una grande idea), ho tagliato un juicebox e l'ho incollato sul retro della lattina per contenere i componenti. Questo li mantiene asciutti e mi permette di rimuoverli facilmente quando necessario.

Non mi è piaciuto il modo in cui il juicebox sporgeva sul retro, quindi ho usato del nastro adesivo per dargli un po' di forma. Successivamente, ho dipinto il tutto con colori acrilici. Per la decorazione, ho lasciato una striscia d'argento sulla latta e l'ho imitata sulla scatola del succo con una piccola striscia di carta stagnola. Infine ho aggiunto una striscia con del nastro da elettricista nero…perché no!

Passaggio 8: metterlo insieme e passaggi successivi

Primo premio nella sfida Planter