Pohon Interaktif: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Sebuah tradisi menarik terkait tesis doktor dan tesis lisensi adalah bahwa mereka digantung di pohon di perpustakaan utama KTH sebelum pertahanan umum/seminar. Oleh karena itu, sebagai proyek untuk kursus Desain dan Realisasi Interaksi Fisik, kelompok kami memutuskan untuk memperingati kebiasaan ini dengan membuat versi interaktif dari pohon tersebut.

Langkah 1: Apa yang Anda Butuhkan

Bahan:

• 1x Timbangan Digital (dengan 4 sel beban)
• Kain pembersih yang terbuat dari katun dan selulosa (kami menggunakan satu kain per bunga, total 6 kain)
• 2x Bola Busa
• Benang
• 4x Papan Kayu (kami masing-masing berukuran 22x170x1600 mm)
• 6x Cetakan Sudut Luar (2 dari 27x27x750 mm, 2 dari 27x27x600 mm dan 2 dari 27x27x1350 mm)
• 1x Papan Kayu (tidak lebih tebal dari 6-7 mm)
• 2x Papan Kayu (tebal 2-3 cm, 45x45 cm)
• kabel
• Pateri
• Lem panas
• Tabung panas menyusut
• Pita Perekat Dua Sisi
• 20x Sekrup Universal (5x40 mm)
• 20x Sekrup universal (3,0x12 mm)
• 10x Sudut penguatan
• 1x Stripboard (papan prototipe)

Elektronik:

• 1x - Arduino Uno
• 1x - Muat penguat sel
• 1x - ESP8266 Mikrokontroler Huzzah Feather
• 1x - Pembaca RFID Adafruit RC522
• 2x - Multiplexer (register geser 8-bit dengan register keluaran 3-status)
• 16x - LED Merah
• 16x - Resistor
• 6x - Servos - Hitec HS-422 (ukuran standar)

Peralatan:

• Besi solder
• Pistol lem panas
• Gergaji tangan
• Mengatasi gergaji
• Obeng Listrik
• serak kayu
• Alat Pemotong Kayu Jigsaw

Langkah 2: Hubungkan Timbangan Kamar Mandi Berat Badan Digital

Untuk langkah pertama ini, kami menggunakan 4 sel beban dari timbangan kamar mandi berat badan digital dan Amplifier Sel Beban HX711. Pin diberi label dengan warna: MERAH, BLK, WHT, GRN, dan YLW, yang sesuai dengan kode warna setiap sel beban. Mereka telah terhubung dalam formasi jembatan batu gandum (lihat gambar). Kami menerapkan eksitasi pada merah Load Cell 1 dan Load Cell 4 dan kami membaca sinyal dari merah Load Cell 2 dan Load Cell 3 (lihat tautan).

Langkah 3: Siapkan Pembaca RFID

Untuk merakit pemindai, kami menggunakan dua perangkat keras; mikrokontroler ESP8266 Huzzah Feather dan pembaca RFID Adafruit RC522.

ESP8266 dan RC522 memiliki 5 koneksi di antara mereka (lihat gambar 1).

Tujuan pemindai adalah untuk memindai kartu KTH, 13.6MHz, dan mengirim ID unik dari kartu tersebut, atau dalam kasus ideal ID siswa, ke database Google Firebase. Ini semua dilakukan dengan menggunakan paket Arduino prebuilt, MFRC522 untuk RC522, ESP8266 untuk wifi dan Arduino Firebase untuk komunikasi firebase. Setelah informasi dikirim ke database, halaman web yang berisi pohon diperbarui menggunakan animasi D3.js untuk mensimulasikan bunga yang mekar di pohon virtual.

Bagian terakhir dari penyiapan adalah mengirimkan informasi bahwa kartu telah dipindai ke mikrokontroler Arduino Uno. ESP8266 dan Arduino Uno memiliki 1 koneksi di antara mereka (lihat gambar 1).

Pin 16 digunakan secara khusus karena memiliki nilai default LOW, sedangkan pin lainnya memiliki nilai default HIGH. Ketika sebuah kartu dipindai, kami mengirim satu pulsa TINGGI ke Arduino Uno yang kemudian mengeksekusi sisa kodenya.

Langkah 4: Pengaturan Jalur LED

Untuk memiliki interaksi yang lebih bermakna, serta umpan balik yang terlihat dari tindakan pengguna tertentu, kami memutuskan untuk mengatur jalur LED yang menyala menuju cabang yang ditunjuk. Oleh karena itu, pengguna dipandu ke mana ia harus secara khusus menggantung tesis.

Untuk ini kami menggunakan dua multiplexer: register geser 8-bit dengan register keluaran 3-status dan 16 led merah. Multiplexer menyediakan kontrol lebih dari 8 output pada suatu waktu sementara hanya mengambil 3 pin pada mikrokontroler kami. Koneksi telah dibuat oleh "komunikasi serial sinkron" (lihat tautan).

Langkah 5: Buat Bunga

Untuk langkah ini, kami menggunakan bahan yang ringan dan dapat ditekuk - kain pembersih. Potongan berbentuk kelopak dipotong dari bahan ini. Akibatnya, kelopak ini terhubung ke struktur pusat, terbuat dari bola busa. Setiap kelopak diikat dengan seutas benang, sehingga ketika ditarik kelopaknya tertekuk.

Langkah 6: Bangun Pohon

Bahan utama kami adalah kayu. Pohon itu terdiri dari empat papan kayu terpisah yang disekrup dalam bentuk persegi (5 sekrup untuk menghubungkan 2 papan). Cabang-cabang telah dibuat dari kayu di luar sudut cetakan. Lubang persegi telah dipotong di batang pohon untuk memasukkan cabang. Setiap cabang memiliki satu LED di ujung (cabang bawah dan atas) atau dua LED (cabang tengah). Setiap LED telah diamankan dengan lem.

Setelah LED dipasang dengan benar, kami memasang satu bunga di setiap cabang. Setiap bunga memiliki servo yang mengontrol pembungaan (lihat gambar). Timbangan, LED, dan servo terhubung ke Arduino, melalui papan prototipe yang dibuat selama Langkah 4. Setiap cabang diamankan ke bagasi dari sisi kiri dan kanan dengan menggunakan sudut penguat dan sekrup universal 3,0x12 mm.

Salah satu papan kayu yang lebih tebal akan digunakan sebagai alas untuk pohon dan yang lainnya akan dipotong dalam bentuk segitiga siku-siku yang pertama-tama akan disekrup ke batang pohon dan kemudian diikat ke papan kayu di alasnya.

Untuk papan kayu dasar, buat lubang persegi untuk kabel timbangan yang akan dilewati dan kemudian kencangkan timbangan ke papan kayu dengan pita perekat dua sisi.

Arduino Uno diposisikan di dasar bagasi serta papan prototipe dengan semua koneksi yang sesuai.

Sebelum menutup pohon, buat lubang persegi di papan kayu terakhir di dasarnya, untuk menghubungkan komputer ke Arduino dan mikrokontroler Huzzah Feather ESP8266.

Langkah 7: Hiasi Pohon

Untuk meningkatkan tampilan prototipe kami, kami menambahkan beberapa daun pada cabang yang telah dipotong laser, serta burung hantu (untuk melambangkan pengetahuan).

Langkah 8: Kode

Di sini Anda memiliki kode berbeda yang dapat Anda gunakan untuk menguji cara kerja setiap komponen (calibration_test.ino untuk timbangan, scanner.ino untuk Pembaca RFID dan servo_test.ino untuk servos) dan kemudian semuanya secara keseluruhan (light_test.ino sebagai tes awal dan main.ino sebagai versi final).

Anda juga perlu menginstal pustaka HX711 agar dapat bekerja dengan timbangan (tautan ke pustaka).

Langkah 9: Buat Aplikasi Web

Sebagai interaksi tambahan, kami menambahkan umpan balik digital melalui aplikasi web. Aplikasi menerima ID yang dipindai dan sebagai hasil untuk tesis yang digantung, bunga di pohon virtual juga mekar.

Langkah 10: Nikmati Pengalamannya

Pada akhirnya, kami senang bahwa kami berhasil membuat semua komponen bekerja bersama. Prosesnya menyenangkan sekaligus menegangkan, tetapi terlepas dari semua tantangannya, kami puas dengan hasilnya dan pengalamannya menarik dan yang terpenting, mendidik.