EqualAir: Layar NeoPixel yang Dapat Dipakai Dipicu oleh Sensor Polusi Udara: 7 Langkah (dengan Gambar)

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

Tujuan dari proyek ini adalah untuk membuat kaos yang dapat dikenakan yang menampilkan grafik yang menggugah ketika polusi udara berada di atas ambang batas yang ditetapkan. Grafiknya terinspirasi oleh permainan klasik "pemecah batu bata", di mana mobil itu seperti dayung yang memuntahkan knalpot (yang seperti bola) yang "menabrak" potongan paru-paru dan menurunkannya. Ketika polusi udara berada di atas ambang batas (misalnya saat berjalan dengan mobil), kaus putih yang tidak berbahaya mulai diputar di layar. Proyek ini dibangun oleh Jordan, Mary, Nick, dan Odessa untuk kelas yang disebut The Art and Science of Making.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan Anda

Menampilkan:

• 6 * Adafruit NeoPixel Digital RGBW Strip LED - PCB Putih 144 LED/m
• 1 * Arduino Mega (menurut situs web Adafruit, menggunakan lebih dari beberapa strip NeoPixel membutuhkan Arduino Mega)
• Baterai 1 * 9 volt
• 1 * pengisi daya laptop

Penginderaan:

1 * Sensor Adafruit MiCS5524 (ini adalah sensor polusi udara yang kami gunakan karena murah. Kekurangannya adalah mendeteksi banyak gas dan tidak membedakannya)

Lainnya:

2 * t-shirt putih (kami sarankan membeli t-shirt yang terlalu besar karena 1) perlu ada ruang untuk perangkat keras dan 2) Anda harus memotong sedikit kain tambahan untuk membuat saku menyembunyikan perangkat keras)

Peralatan:

• jumper
• Protoboard
• Kapasitor
• Penghambat
• Alat pemotong kawat
• Mesin solder
• Bahan jahit dan/atau lem kain

Langkah 2: Merakit NeoPixel Grid

Untuk merakit kisi NeoPixel, strip NeoPixel asli perlu dipotong dan disolder ulang tergantung pada dimensi kisi yang diinginkan. Untuk desain ini, kami sedang membangun kotak NeoPixels 47x16:

1. Potong strip 1 meter (144 NeoPixel) dalam 47 kelipatan NeoPixel, berhati-hatilah agar ada ruang untuk menyolder di tepi strip (ada timah logam kecil yang terlihat di bagian bawah NeoPixel). Pastikan untuk memotong sedemikian rupa sehingga seluruh bantalan solder terbuka (karena awalnya sudah sangat kecil). Alasan strip memiliki panjang 47 piksel dan bukan (144/3 = 48) piksel adalah karena Anda akan kehilangan setidaknya satu strip karena memotongnya karena NeoPixel sangat berdekatan.
2. Letakkan kolom dengan hati-hati di samping satu sama lain (opsional gunakan pita listrik untuk menahannya di tempatnya), dan pastikan dimensinya sesuai keinginan (47x16). Letakkan kolom dalam pola-S.
3. NeoPixels memiliki lead untuk tegangan masuk, input, dan ground yang harus dihubungkan ke rekan-rekan mereka di strip berikutnya. Dengan menggunakan kabel multi-untai, sambungkan kabel kolom bersama-sama dalam pola S, berhati-hatilah untuk menghubungkan kabel yang benar.
4. Biarkan lead di ujung grid (harus ada 2 ujung - satu di mana Anda memulai, dan satu di mana Anda mengakhiri pola-S), dan secara opsional tambahkan ekstensi kawat untuk kenyamanan. Anda juga dapat secara opsional menempelkan atau mengamankan lead di bagian akhir. Juga, lem panas di atas sambungan untuk mengamankannya.
5. Pastikan kisi-kisi Anda yang baru dirakit aman dengan menambahkan beberapa lapis pita listrik atau perekat lain ke bagian belakang.

Sekarang Anda harus memiliki kisi kerja yang dapat Anda uji. Di bawah pustaka NeoPixel Matrix, Anda dapat menggunakan kode sampel matrixtest untuk melihat apakah kisi berfungsi seperti yang diharapkan. Jika ya, seharusnya terlihat seperti foto di atas (abaikan Arduino Uno di depan, itu untuk menguji sesuatu yang lain)

Langkah 3: Menambahkan Sensor

Aspek kunci dari proyek ini adalah sensor, sebuah MiCS5524 Adafruit, yang dapat mendeteksi berbagai gas di udara dan memberi sinyal intensitasnya melalui input analog.

1. Pertama, pastikan bahwa ketiga kabel ke sensor - tegangan masuk, keluaran, dan arde - telah disambungkan dengan benar (opsional gunakan kabel berwarna yang sesuai untuk membantu hal ini).
2. Hubungkan tegangan masuk ke output 5V di papan Arduino, dan hubungkan ground ke ground di papan.
3. Kemudian, hubungkan output ke A0 (atau pin analog pilihan Anda) di papan Arduino. Ini semua yang diperlukan untuk menghubungkan sensor ke Arduino.
4. Opsional, gunakan monitor Serial untuk memverifikasi bahwa pembacaan dilaporkan oleh sensor (pembacaan harus berkisar di sekitar satu angka dan berubah ketika sensor ditempatkan di dekat sumber karbon monoksida atau asap lainnya).

Secara online, ada instruksi untuk mengkalibrasi sensor ini secara khusus sehingga sensitif terhadap perubahan lingkungan. Apa yang kami lakukan adalah membiarkan sensor selama beberapa jam untuk menentukan kisaran pembacaan "biasa" untuk ruangan tempat itu berada. Kemudian, untuk menguji "pemicu" tampilan, kami menggunakan bola kapas yang direndam dalam alkohol gosok sehingga pembacaan sensor akan melonjak di atas ambang batas yang ditetapkan untuk memulai satu putaran grafik.

Langkah 4: Men-debug Kode

Terlampir adalah kode. Perhatikan bahwa ada banyak header yang disertakan di bagian atas. Untuk mendownload header yang diperlukan, di Arduino IDE, klik sketch, include library, dan kemudian manage libraries. Sebelum Anda dapat mengunggah file terlampir, Anda harus mengunduh pustaka berikut:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Pustaka Adafruit GFX

Setelah Anda mengunduh pustaka ini, di Arduino IDE, di bawah file, contoh, Anda akan menemukan kode contoh yang dapat dimodifikasi untuk diuji saat Anda menggunakannya. Misalnya, strandtest dan matrixtest sangat berguna untuk menguji grid NeoPixel. Online, juga mudah untuk menemukan tes sampel untuk sensor polusi udara.

Sebelum Anda dapat mengunggah file dan melihat kisi yang berfungsi, berikut adalah beberapa baris kode yang dapat dimodifikasi:

#tentukan PIN 6

#tentukan SENSOR_PIN A0

Pin 6 harus dialihkan ke nomor pin yang grid NeoPixel terpasang ke Arduino dengan

Pin AO harus dialihkan ke nomor pin yang dipasang sensor ke Arduino dengan

#tentukan STOP 300

#tentukan 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);

Angka 300 menentukan berapa banyak piksel paru-paru yang terdegradasi untuk dihitung sebagai satu siklus tampilan. Meningkatkan jumlah akan membuat siklus lebih lama (misalnya lebih banyak paru-paru yang terdegradasi) dan sebaliknya.

Angka 8 mendefinisikan jumlah "bola" (knalpot) yang keluar dari mobil

Sekarang, jika Anda mengikuti instruksi untuk membuat grid dengan tepat, konfigurasi NeoMatrix akan berfungsi. Namun, baik untuk dicatat bahwa apa yang dikatakan pengaturan ini adalah bahwa koordinat 0, 0 ada di kiri atas, kami menghubungkan kolom strip, dan strip terhubung dalam formasi S. Jadi, jika kisi Anda terlihat sempurna kecuali dicerminkan atau 90 derajat, kemungkinan Anda mengatur kisi secara berbeda dan harus mengubah kode di sini. Pada akhir langkah ini, Anda harus memiliki sesuatu yang terlihat seperti video, kami memicu t-shirt dengan bola kapas yang direndam dalam alkohol, grafik diputar satu putaran dan tidak dapat dipicu kembali sampai loop selesai. menyelesaikan.

Langkah 5: Menyatukan T-shirt

Ya! Sekarang setelah Anda memiliki tampilan, sensor, dan kode yang berfungsi, saatnya untuk menyatukan semuanya. Pada akhirnya, kita akan memiliki semua perangkat keras yang melekat pada baju bagian dalam, dan kemudian baju bagian luar di bagian atas menyembunyikan semuanya. T-shirtnya terlalu besar jadi kami memotong bagian bawahnya. Ini memberi kami kain yang kami butuhkan untuk menjahit saku untuk menyembunyikan perangkat keras.

kemeja bagian dalam:

1. Mulailah dengan terlebih dahulu menempatkan strip pita listrik di bagian belakang kisi NeoPixel hanya untuk mengamankannya (Anda akan tahu bahwa Anda baik-baik saja jika Anda dapat membawa kisi-kisi tersebut dalam keadaan utuh)
2. Lem kain kisi NeoPixel ke bagian dalam t-shirt. Pastikan kisi-kisi berada di tengah, dan di atas tempat paru-paru sebenarnya berada.
3. Biarkan lem mengering sesuai kebutuhan, pastikan lem tidak meresap ke bagian belakang baju dan rekatkan sampai tertutup. Setelah grid menyala, lihat seberapa jauh Arduino, baterai, dll. dapat ditempatkan. Bagi kami, kami telah menyolder kabel jumper sedemikian rupa sehingga komponen elektronik kami berada di bagian belakang baju.
4. Jahit strip kain untuk membuat kantong kecil untuk komponen elektronik. Anda dapat menjahit beberapa komponen ke dalam saku (misalnya Arduino) untuk membuatnya lebih aman.
5. Potong celah kecil agar sensor dapat mengintip, bagi kami, ini berada di tengah kerah di bagian belakang kemeja.

Kemeja luar: Alasan kemeja luar adalah karena terlihat lebih baik dengan kemeja luar. Kemeja luar menyembunyikan elektronik dan menyebarkan cahaya dari NeoPixels.

1. Letakkan baju luar dengan hati-hati di atas baju dalam
2. Lem kain atau jahit bagian dalam kemeja ke bagian luar kemeja sehingga kisi-kisinya terlihat menyatu saat menyala (pada gambar, garis hitam adalah tempat lem kain berada)

Langkah 6: Pemecahan Masalah

Selamat! Anda sekarang memiliki kaos yang dapat dipakai yang menyala berdasarkan tingkat polusi udara. Jika tidak, maka Anda mungkin mengalami hambatan (kami memukul banyak), jadi berikut adalah beberapa saran pemecahan masalah:

• Bantalan solder pada strip NeoPixel sangat kecil sehingga sulit untuk mengamankan koneksi jaringan. Kami menggunakan solder timah, kabel listrik multi-untai, dan sambungan yang direkatkan dengan panas.
• Karena NeoPixel begitu berdekatan pada strip, kami kehilangan setidaknya 1 piksel setiap kali kami memotong untaiannya. Menggunakan gunting lebih baik daripada menggunakan pisau eksak, cukup kupas resin plastik dan potong.
• Jika layar NeoPixel menunjukkan warna yang aneh (misalnya memudar menjadi merah, warna merah apa pun, bukan putih), kemungkinan karena grid tidak mendapatkan daya yang cukup. Untuk mengunggah kode, kami mencabut semuanya, mengunggah kode, lalu memutuskan komputer, memasang baterai ke Arduino, dan akhirnya memasang adaptor laptop ke jaringan.
• Jika layar NeoPixel menampilkan warna yang benar-benar acak pada interval acak, pastikan alasannya sama.
• Saat menggunakan lem kain, pastikan Anda tidak menggunakan terlalu banyak sehingga meresap dan merekatkan t-shirt. Kami meletakkan papan kayu di antara dua potong kain yang seharusnya bersentuhan.

Kami harap Anda menikmati instruksi ini! Langkah selanjutnya adalah menghubungkan grid ke baterai portabel dan membawanya untuk berputar-putar di jalanan, di mana polusi udara dari mobil dan polutan lainnya akan memicu tampilan.