Project Oasis: Voice Terrarium: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Project Oasis adalah Terarium Suara yang dapat Anda ajak bicara. Ini adalah ekosistem tertutup mandiri yang meniru cuaca luar tetapi di dalam kotak. Anda dapat menanyakan terarium tentang 'Cuaca di Seattle' sebagai tanggapan yang mungkin mulai mengalir di dalam kotak. Terarium juga dapat menghasilkan awan, kabut, atau mengubah pencahayaan untuk mewakili kondisi cuaca lainnya.

Langkah 1: Motivasi

Media percakapan kita dengan alam begitu visual dan multi-modal, berbeda dengan apa yang kita lakukan dengan teknologi saat ini. Cuaca di ponsel atau komputer tidak menggunakan indra yang sama seperti melihat atau merasakan cuaca secara harfiah. Saya memikirkan hal ini selama saya di Google Creative Lab dan membuat Project Oasis.

Ini adalah terarium yang dapat Anda ajak bicara menggunakan Asisten Google. Anda dapat memintanya untuk membuat kondisi tertentu atau menunjukkan cuaca di tempat tertentu. Eksperimen ini memperluas percakapan kita dengan teknologi dan alam. Kita hidup di antara alam dan teknologi dan secara tradisional memandang mereka sebagai dua dunia yang sangat berbeda. Oasis adalah percakapan ekologis tetapi dengan cara yang alami; tidak terprogram atau kacau. Berikut adalah langkah-langkah tentang cara membuat salah satu terarium aktif Anda sendiri.

Langkah 2: Mekanisme Umum

Terarium seperti yang disebutkan menciptakan kondisi hujan, kabut dan cahaya. Bagian atas terarium memiliki LED, Rain Tray ditambah selungkup kecil dengan resonator keramik yang bersentuhan dengan air. Cakram kecil ini beresonansi pada ~1-1.7Mhz untuk menyemprotkan air ke apa yang tampak seperti kabut.

Bagian bawah terarium menampung dua pompa peristaltik dan elektronik lainnya. Sebuah reservoir di bagian bawah terarium menampung kelebihan air. Air didaur ulang/ditampung dan dipompa ke baki hujan menggunakan salah satu pompa peristaltik senyap.

Langkah 3: Desain Kandang

Tautan ke CAD

Daftar Alat/Bahan:

1. Lembaran akrilik/Plexiglass tebal 0,25" (24" x 18" - Jumlah: 4)
2. Lem akrilik
3. Bor Set dengan 1/4 "dan lulus bit yang lebih rendah
4. Pita Pengukur + Kaliper
5. Lem Epoxy (~15 menit waktu lucu)
6. GE Sealant untuk waterproofing
7. Clear PVC Tubing 1/4 "OD + Konektor Berduri

Pedoman desain terarium ini adalah aturan yang fleksibel dan tidak keras dan cepat. Saya memilih untuk membangun satu yang bisa saya simpan di meja saya atau yang akan terlihat bagus di atas meja. Selain itu, saya memiliki gambaran umum tentang ruang yang akan digunakan oleh peralatan elektronik, tanaman, dan penampung air saya. Saya memutuskan untuk seluruh enklosur menjadi H:15" W: 6" L:10"

Dimensi CAD pada gambar di atas menunjukkan perpisahan umum; secara luas elektronik atas dan bawah masing-masing menempati 4 "tinggi. Reservoir mengambil 4" L di bagian bawah meninggalkan 6" L untuk elektronik (lebih lanjut tentang elektronik nanti).

Saya memutuskan untuk menggunakan Akrilik/Plexiglass untuk versi terarium ini karena mudah didapat, sangat mudah untuk dikerjakan dengan laser dan bagian-bagiannya dapat direkatkan/dilas dengan berbagai semen akrilik. Kaca atau plastik transparan adalah kandidat yang baik tergantung pada seberapa jauh Anda ingin pergi dengan tampilan, terutama jika terarium akan memiliki lekukan. Selain itu, plexiglass versi anti gores juga tersedia di banyak toko, sehingga masih bisa dijadikan sebagai pilihan ideal.

Saya merancang model 3D untuk terarium saya di Fusion 360, hanya karena saya ingin mencobanya. File CAD untuk proyek ini dilampirkan dengan langkah ini. Saya meratakan semua sketsa untuk mendapatkan file Mesin Laser dan proses pemesinan laser standar mengikuti. Setup laser (Epilog dalam kasus saya), Buka file di Corel Draw dan jalankan mesin.

Anda harus memiliki bagian akrilik yang dibutuhkan untuk perakitan enklosur sekarang. Lihat CAD dan pergi dari bawah ke atas, merakit bagian-bagian dengan semen akrilik bersama-sama untuk mendapatkan sebuah kotak, dengan perancah di bagian atas / bawah. Gunakan kaliper dan alas penggaris (karena kotak Anda transparan) sebagai panduan untuk proses perakitan yang lebih mudah.

Langkah 4: Desain Elektronik

Daftar Komponen / Elektronik:

1. Catu Daya 5V/10A (Jumlah: 1)
2. Konverter Peningkatan 3V-35V (Jumlah: 2)
3. Pompa Peristaltik Dosis DC 12V (Jumlah: 1)
4. Pompa Peristaltik 2200 mL/menit (Jumlah: 1)
5. Icstation 20mm Cakram Keramik freq = 113KHz, dengan papan driver (Jumlah: 2)
6. Strip LED RGB (Jumlah: 1)
7. 18 AWG dan 24 set kabel AWG
8. Alat tenun kawat 1/4"
9. Raspberry Pi 3 + Google Voice Hat (Anda hanya perlu topi suara + mikrofon di sini dan bukan speaker itu sendiri)
10. Arduino Nano dengan kabel Mini USB
11. ~3-24V Tegangan-Beban Melalui Lubang SSR Relay
12. Protoboard Setengah Ukuran

Anda juga memerlukan catu daya tegangan variabel, multimeter, besi padat, dan lem panas melalui seluruh proses ini.

Catatan: Ini adalah prototipe cepat dan ada alternatif yang lebih baik untuk beberapa komponen dan koneksi. Jika Anda tahu apa yang Anda lakukan, jangan ragu untuk berubah dengan alternatif yang layak.

Saya meretas catu daya 5V/10A keluaran tunggal menjadi catu keluaran muti dengan melepas steker dan menambahkan kabel multi-untai saya sendiri untuk masing-masing komponen.

• Jalur 5V untuk papan driver Icstation
• Garis 5V untuk LED RGB
• Saluran 5V untuk Raspberry Pi 3
• Jalur 12V (variabel melalui Boost Converter) untuk dosis pompa peristaltik
• Saluran 24V (variabel melalui Boost Converter) untuk pompa peristaltik hujan laju aliran tinggi

Saya mengambil masing-masing garis dan menyatukannya dalam alat tenun kawat untuk tampilan yang rapi. Saya juga menambahkan tutup di saluran 5V untuk mencegah riak daya karena itu terhubung ke Raspberry Pi secara langsung.

Koneksi Dasar:

Saya menghubungkan salah satu jalur 5V langsung ke Raspberry Pi -- bagian belakang board ke PP1 dan PP6 agar tidak menggunakan kabel mini usb karena keterbatasan ruang. Pi memiliki Google Voice Hat di atasnya. Saya mengambil program yang sudah ada yang saya miliki untuk serial switching dan porting ke Arduino Nano. Nano ini terhubung ke Pi 3 melalui kabel mini USB pendek. Arduino Nano memiliki koneksi ke protoboard untuk menyalakan/mematikan relai yang pada gilirannya menghidupkan/mematikan pompa/pembuat kabut.

Protoboard memiliki tiga relai dengan masing-masing saluran beban 5V, 12V, dan 24V. Setiap relay juga terhubung ke pin terpisah pada Arduino (D5, D7 dan D8). Lihat diagram relai tentang cara menyambungkan kontak relai untuk beberapa tindakan pensaklaran. A1/A2 akan menjadi jalur dari Arduino sedangkan 13+, 14 akan menjadi jalur Anda untuk menyelesaikan rangkaian beban. Saya menggunakan relay untuk isolasi yang baik tetapi Anda dapat menggantinya dengan transistor juga. Ingatlah untuk memiliki landasan yang sama antara beban dan Arduino agar rangkaian dapat bekerja.

Resonator Keramik

Resonator/piezos keramik masing-masing dilengkapi dengan papan driver yang dapat Anda periksa satu per satu pada catu daya variabel. Permukaan keramik bagian atas harus bersentuhan dengan air agar dapat menghasilkan kabut. Setelah papan driver diuji, sambungkan langsung dengan saluran listrik 5V, dengan relai di antaranya (seperti di atas). Saat relai dinyalakan dan rangkaian selesai, Anda akan melihat air diubah menjadi kabut.

LED

LED Neopixel dari Adafruit dikontrol langsung dengan jalur kontrol ke Arduino, tanpa menggunakan relai apa pun. Saya memotong strip panjang ini menjadi beberapa bagian masing-masing ~15 LED. Lihat halaman ini tentang cara memotong dan menyambungkan LED ini. Setelah membuat beberapa bagian LED (seperti yang juga terlihat pada gambar), saya tetap memakai penutup silikon dan menambahkan lem panas di ujungnya agar semuanya tahan air. Saya menempelkan masing-masing bagian di bagian bawah baki hujan untuk distribusi pencahayaan yang bagus dan merata.

Pompa Peristaltik

Seperti disebutkan sebelumnya, ada dua pompa peristaltik di terarium ini. Peristaltik takaran hanya memberikan sejumlah kecil air untuk generator kabut. Reservoir kabut memiliki dua resonator keramik yang bersentuhan dengan air, tetapi airnya tidak habis dengan sangat cepat. Akibatnya, pompa ini tidak sering bekerja untuk mengisi reservoir kabut dengan air. (Bahkan, saya bahkan akhirnya menghapusnya dari kode dan hanya mengisinya dengan reservoir gerimis secara manual dengan hanya mengangkat tutup atas terarium)

Peristaltik 24V, 2200mL/min di sisi lain digunakan untuk hujan dan dengan demikian dipilih untuk volume tinggi ini. Sementara 24V sendiri akan menghasilkan laju aliran yang terlalu tinggi untuk terarium, Anda dapat mengubah tegangan pada Boost Converter untuk mengubah laju aliran pompa ini ke pengaturan yang optimal.

Langkah 5: Perakitan dan Pengujian

perakitan

Pengeboran

Elektronik (2 pompa Peristaltik, RPi + Voice Hat/Mikrofon, Nano, Papan Driver Piezo, Relay Protoboard) tetap berada di bagian bawah 6"L terarium. Saya melakukan perakitan dari bawah ke atas sesuai model 3D. Bor dua lubang (masing-masing kira-kira 1/4 ") di bagian belakang bagian elektronik bawah - salah satu lubang untuk saluran listrik semua komponen sementara yang lain untuk pipa pompa peristaltik.

Bor satu lubang dengan menyisakan 1/4 dari tutup atas untuk memungkinkan pipa air hujan masuk. Bor lubang kecil lainnya agar kabel LED keluar dan masuk ke Nano di bagian bawah. Uji semua elektronik untuk terakhir kalinya sebelum menempatkan mereka di dalam kotak.

Penempatan dan Waterproofing

Sekarang, semua bagian akrilik seharusnya sudah terpasang di tempatnya sejak langkah Desain Kandang. Tempatkan barang elektronik yang disebutkan di atas di bagian bawah penutup dan tutup di atasnya. Penting untuk menutup tutup ini dengan hati-hati agar tahan air. Tutupnya tidak pas di dalam kotak, sehingga memberi ruang bagi lem untuk mengalir dengan mudah dan menutup celah. Saya menggunakan Epoxy, menuangkannya ke sisi tutupnya dan membiarkannya berjalan di perancah yang dibuat untuk menahan tutupnya. Lem harus berjalan dan menutup celah dengan mulus. Biarkan selama semalaman dan kemudian mungkin lakukan lapisan pemeriksaan air lainnya dengan GE Sealant.

Majelis Hujan dan Kabut

Perakitan baki hujan dengan penampung kabut (dengan cakram keramik di bagian bawahnya) seharusnya menyatu dalam langkah desain selungkup. LED juga harus menempel di bagian bawah baki hujan dari langkah sebelumnya dan kabel untuk resonator keramik keluar dari lubang masing-masing di bagian atas/belakang kotak. Anda dapat membiarkan rakitan pembuat hujan + kabut ini duduk di perancah di bagian atas kotak. Sebelum menutup tutup atas, masukkan pipa pompa melalui lubang yang dibor sebelumnya di atas baki hujan untuk tujuan ini. Potong bagian kecil dari tabung dan gunakan konektor berduri untuk membuat beberapa outlet untuk pemerataan air saat masuk ke baki. Hujan akan terlihat seragam seperti ini di terarium. Anda dapat menggunakan botol dispenser air peras untuk menambahkan air ke penampung kabut sebelum memasang tutupnya untuk pengujian setelah semuanya ada di dalam kotak.

Pengujian

Saya mencolokkan daya yang membuat RPi online. Sebelumnya telah dikonfigurasi untuk terhubung ke jaringan wifi lokal saya. Saya dapat menanyakan jaringan untuk IP Pi, setelah itu saya menggunakan berbagi layar bawaan di Mac untuk masuk ke Pi. Ini memungkinkan saya untuk menguji dan menjalankan berbagai hal dari jarak jauh dan tidak perlu mencolokkan kabel HDMI ke dalam kotak. Saya menggunakan program prasetel saya (lihat langkah Perangkat Lunak untuk program yang berjalan di Pi/Arduino untuk komponen yang berbeda) untuk menguji semuanya sudah siap sebelum menuju ke langkah berikutnya.

Langkah 6: Desain Terarium (Lansekap)

Ini mungkin bagian paling menyenangkan dari keseluruhan proses. Anda bisa berburu atau berbelanja tanaman! Saya berkeliling di pusat-pusat taman lokal termasuk yang ada di Home Depot lokal, toko-toko tanaman terdekat dan bahkan hanya berjalan-jalan di lingkungan saya yang memiliki banyak ruang hijau. Karena iklimnya lembab, tertutup dan banyak berubah di dalam terarium, saya mencoba mencari tanaman iklim tropis yang tahan banting. Anda memerlukan barang-barang berikut untuk menyiapkan tempat tidur untuk ditanam:

• Tanah Hitam
• Perlit
• Kerikil
• Arang aktif

Filter air melalui dasar tanah turun ke reservoir untuk didaur ulang sebagai hujan lagi. Gunakan wire mesh halus (fiberglass mesh misalnya) sebagai alas sebelum meletakkan dasar tanah. Tempatkan arang aktif sebagai lapisan paling bawah di terarium. Ini mencegah jamur tumbuh di dalam terarium dan juga mencegah bau busuk. Tutupi lapisan ini dengan beberapa kerikil agar air memiliki lapisan penyaringan lain dan kotoran tidak terus mengalir bebas ke reservoir. Campurkan tanah hitam dan perlit dengan perbandingan 1:1 sehingga Anda memiliki media tanam yang benar-benar lapang dan kering. Anda sekarang siap untuk menanam.

Catatan: Untuk memasukkan semua barang ini ke dalam kotak tanpa menyentuh dinding, saya membuat bentuk seperti corong dengan kertas dan menuangkan bahan ke dalam kotak melalui lubang itu dan tidak langsung membuangnya.

Saya mengumpulkan kayu gelondongan kecil dan lumut dari batang pohon di lingkungan saya dan lebih banyak jenis tanaman tropis kecil di toko-toko tanaman lokal. Saya menemukan pohon jeruk Bonsai yang sesuai dengan kebutuhan saya akan penampilan dan sesuatu yang akan bertahan dalam iklim topikal di Home Depot. Saya menggunakan beberapa lembar lumut dan beberapa lumut Spanyol (keduanya biasa ditemukan di pusat taman) untuk beberapa tampilan hijau alami di atas tanah di terarium.

Dalam hal penanaman, saya beralih dari ukuran kecil ke besar. Saya menggunakan pinset untuk meletakkan tanaman kecil dan meletakkan lumut/batang kayu hanya dengan tangan, sebelum mencapai tampilan yang akhirnya saya sukai. Anda harus menyiram satu kali ringan terarium dan membiarkannya selama satu atau dua hari agar tanaman menyesuaikan diri dan menumbuhkan akar di tempat tidur baru ini.

Langkah 7: Perangkat Lunak

Instruksi ini sebagian besar berasal dari github di sini dengan semua kode. Aku masih akan meninggalkan mereka di sini untuk menyelesaikan. Sementara saya menggunakan Google Assistant seperti yang terlihat di video, terarium juga merupakan Google Voice Hat dengan mikrofon di terarium itu sendiri, mendengarkan perintah. Anda dapat memilih untuk hanya menggunakan AIR Voice Hat sesuai petunjuk di sini.

Sebelum kamu memulai

DialogFlow / Tindakan di Google

Ikuti langkah-langkah di sini untuk membuat agen Dialogflow. Kami menggunakan maksud selamat datang yang memungkinkan pengguna untuk mulai berbicara dengan terarium. Ada maksud tambahan bagi pengguna untuk menanyakan tentang cuaca di lokasi, waktu tertentu (misalnya: 'tunjukkan cuaca di seattle') atau meminta tindakan eksplisit (misalnya: 'membuat hujan')

Anda perlu menerapkan fungsi cloud Anda yang dipetakan ke tindakan pengguna.

-> Ikuti petunjuk di sini untuk mengaktifkan fungsi cloud untuk firebase. -> Langkah-langkah untuk men-deploy fungsi dari CLI ada di bawah Deploy Your Functions dengan Firebase CLI pada tautan yang sama seperti di atas

Cloud PubSubSiapkan proyek Cloud PubSub seperti di tautan ini

Ikuti langkah-langkah untuk membuat topik. Kami membuat Topik bernama 'Cuaca' di proyek kami, yang kami tambahkan langganan kami. Kami hanya menggunakan langganan tarik dalam proyek ini. Langganan terarium dinamai sebagai detail cuaca

Catat id proyek untuk proyek ini karena akan berguna untuk menjalankan klien pendengar nanti.

Openweather APIDapatkan kunci API Anda dari openweathermap.org. Tambahkan kunci ini di fungsi cloud sehingga fungsi tersebut dapat melakukan ping ke server cuaca saat pengguna meminta info spesifik. Instal NodeJS

Instal NodeJS di RPi Anda

Bagaimana menjalankan modul ini

Penerapan fungsi Cloud Dialogflow

Arahkan ke direktori fungsi Anda dan jalankan yang berikut ini secara berurutan

$npm instal

$ login firebase

$ firebase init

Dan akhirnya jalankan yang berikut ini untuk menerapkan fungsi Anda:

$ penyebaran firebase

Tautan fungsi yang diterapkan menjadi URL webhook untuk Dialogflow. Cloud PubSub

Arahkan ke direktori file subscription.js & package.json dan jalankan npm install untuk menginstal dependensi. Saat Anda siap, jalankan node subscritpions.js listen-messages weather-detail di mana weather-detail adalah langganan yang Anda buat dari langkah sebelumnya. Penerapan pengujian Google Assistant / AIY Voice Kit

Anda dapat menggunakan Google Home atau AIY Voice Kit untuk berinteraksi dengan terarium. Pengaturan aplikasi di atas tetap sama untuk keduanya.

Ikuti petunjuk di sini untuk menguji dan menerapkan aplikasi Anda di Asisten Google. Anda kemudian dapat menggunakan Asisten Google yang terkait dengan akun Anda dengan berbicara dengannya untuk memicu terarium dan menanyakan cuaca.

Langkah 8: Jalankan Terarium

Mengikuti seluruh pengaturan ini tampaknya sulit tetapi sebenarnya menyenangkan dan menarik saat bekerja dengan tanaman. Jika dilakukan dengan benar, Anda akhirnya bisa mengatakan sesuatu seperti

'Hai Google, Bagaimana cuaca di Seattle?', 'Hai Google, Jadikan Hujan' dll. dan lihat hasil ajaib di terarium Anda.

Nikmati terarium baru Anda dan pamerkan ke teman-teman Anda!

Langkah 9: Kontributor / CATATAN

• Dibuat oleh Harpreet Sareen dan teman-teman di Google Creative Lab.
• Proyek ini mengikuti Pedoman Komunitas Sumber Terbuka Google. Lihat di sini untuk lisensi dan pedoman lainnya.
• Catatan: Ini bukan produk Google yang didukung secara resmi.