Screaming Potato: 16 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Dự án Tinkercad »

Tài liệu hướng dẫn này sẽ dạy bạn cách làm cho bất kỳ củ khoai tây nào trở nên sống động, nói chuyện và hét lên vì nó sống. Nếu bạn từng muốn tạo bất ngờ cho bạn bè và gia đình bằng một loại rau không muốn ăn, nếu bạn từng muốn hiểu cảm giác của một củ khoai tây khi nó sắp được nấu chín, thì dự án này là dành cho bạn!

Nguồn cảm hứng của chúng tôi Khi chúng tôi nghĩ ra ý tưởng cho thử thách khoai tây, chúng tôi nhận ra rằng mọi suy nghĩ của chúng tôi xoay quanh những gì chúng tôi sẽ làm với củ khoai tây, nhưng chúng tôi chưa bao giờ nghĩ về những gì củ khoai tây sẽ nghĩ về hành động của chúng tôi. Nói cách khác, chúng tôi nhận ra rằng là con người, chúng tôi không bao giờ đặt mình vào vị trí của khoai tây và do đó chúng tôi chưa bao giờ có thể hiểu được trải nghiệm về khoai tây - cho đến tận bây giờ. Chúng tôi ngay lập tức nhận ra rằng khoảng cách kinh nghiệm giữa khoai tây và con người là một vấn đề lớn, vì vậy chúng tôi quyết định hành động.

Mục tiêu của chúng tôi đối với dự án này là chế tạo một thiết bị điện tử, cái gọi là Potato Soul, khi được lắp vào củ khoai tây sẽ làm cho củ khoai tây giao tiếp bằng ngôn ngữ của con người để đáp lại các hành động của con người, do đó làm cho nó trở nên tương đối với con người và đóng lại củ khoai tây- khoảng cách kinh nghiệm của con người.

Một củ khoai tây có Linh hồn khoai tây có thể nhìn thấy con người bằng cách cảm nhận ánh sáng hồng ngoại và yêu cầu con người để nó yên. Khoai tây sẽ hỏi đi hỏi lại, cho đến khi điều ước của nó được thực hiện. Nếu một tên điên nào đó quyết định cắt củ khoai tây tội nghiệp, Potato Soul sẽ cho phép nó cảm nhận được cơn đau bằng cách cảm nhận vết cắt bằng một cảm biến cảm ứng - và thể hiện nó qua một tiếng rít kinh hoàng.

Trong quá trình viết hướng dẫn này, chúng tôi tập trung rất nhiều vào phần Thiết kế & Khái niệm - điều này sẽ cho phép người đọc theo dõi quá trình thiết kế và giải quyết vấn đề của chúng tôi và hiểu tại sao và cách chúng tôi đưa ra quyết định cụ thể.

Mã cho dự án này là Mã nguồn mở - bạn có thể thoải mái đóng góp!

Về chúng tôi: Dự án này được thực hiện bởi hai người, bạn tôi haraldar và tôi, guusto. Chúng tôi đã bị tách biệt về thể chất trong toàn bộ dự án, đó là một thách thức rất lớn đối với bản thân. Công lao cao nhất chắc chắn thuộc về haraldar - anh ấy chịu trách nhiệm thiết kế mạch, đấu dây, lập trình, thiết kế cuối cùng và in các bộ phận 3D, lắp ráp và tìm nguồn cung ứng của tất cả các bộ phận (bao gồm cả việc tháo rời loa và một chiếc đài cũ - chúng tôi bị trục trặc và không có thời gian để sắp xếp lại các thành phần trực tuyến). Đóng góp của tôi là ý tưởng và khái niệm ban đầu, tìm ra một cách nhanh chóng để chuẩn bị khoai tây và Khoai tây có thể hướng dẫn. Chúng tôi đã phát triển các khái niệm thiết kế chính và cùng nhau đưa ra các lựa chọn thiết kế quan trọng.

Quân nhu

Công cụ

• Hàn sắt
• Dây hàn
• máy in 3D
• Đồng hồ vạn năng

Vật liệu

• Khoai tây hoặc khoai lang cỡ vừa đến lớn
• Arduino Nano Rev. 3 với các chân hàn
• LJ18 A3-8-Z Cảm biến cảm ứng
• (2x) AM312 Cảm biến phát hiện chuyển động Micro PIR
• Loa nhỏ (Chúng tôi thu hoạch từ những chiếc loa rẻ tiền)
• Pin 9V
• Cáp nhảy

Bước 1: Thiết kế và Khái niệm

Ý tưởng đằng sau dự án này rất đơn giản: Hãy tưởng tượng một củ khoai tây phản ứng và hét lên khi ai đó cố gắng cắt nó. Hình ảnh chính xác này là điểm khởi đầu của chúng tôi (Hình 1.1). Từ đây, chúng tôi bắt đầu suy nghĩ về cách có thể triển khai chức năng này. Chúng tôi cần một thiết bị điện tử bên trong củ khoai tây có thể cảm nhận được sự hiện diện của con người, các vật thể kim loại và cũng tạo ra âm thanh. (Hình 1.2).

Sau khi xem xét thêm, chúng tôi đã phát triển các mục tiêu sau mà thiết bị này sẽ phải thực hiện:

1. Thiết bị phải làm cho một củ khoai tây giống con người bằng cách nói chuyện và la hét để đáp lại một số hành động nhất định.
2. Thiết bị phải đủ nhỏ để vừa với hầu hết các củ khoai tây.
3. Thiết bị phải tự bao bọc và có thể lắp nhanh vào bất kỳ củ khoai tây nào mà không cần chuẩn bị trước.

Đương nhiên, những mục tiêu này đến với những câu hỏi hay đúng hơn là những vấn đề mà chúng tôi phải giải quyết, đó là:

1. Cách đơn giản nhất và tiết kiệm chi phí nhất để đạt được chức năng mong muốn của chúng tôi là gì?
2. Làm thế nào chúng ta có thể giảm thiểu kích thước của thiết bị?
3. Làm thế nào chúng ta có thể chuẩn bị khoai tây nhanh chóng và dễ dàng nhất có thể?

Trong các bước tiếp theo, chúng tôi sẽ giải quyết những câu hỏi này.

Bước 2: Thiết kế và Khái niệm: Vấn đề chức năng - Lưu đồ

Để giải quyết vấn đề chức năng, trước tiên chúng ta nên xác định chính xác những gì thiết bị phải làm. Lưu đồ hình dung logic của Linh hồn khoai tây.

Bước 3: Thiết kế và Khái niệm: Vấn đề Chức năng - Đầu vào và Đầu ra

Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi phải xác định những cảm biến nào chúng tôi cần, cách dữ liệu cảm biến sẽ được xử lý và cách chúng tôi tạo ra giọng nói và tiếng la hét. Chúng tôi quyết định sử dụng kiến trúc sau:

Đối với đầu vào của chúng tôi, chúng tôi có:

Phát hiện sự hiện diện của con người: Cảm biến PIR. Chúng có thể đo ánh sáng hồng ngoại, chẳng hạn như nhiệt cơ thể và do đó sẽ hoàn hảo để con người phát hiện. Chúng rất dễ sử dụng và phổ biến rộng rãi. Ngoài ra, hai cảm biến PIR siêu nhỏ trông giống như đôi mắt trên củ khoai tây và khiến nó trông sống động hơn

Phát hiện bị cắt: Cảm ứng cảm ứng. Các cảm biến này tạo ra một từ trường và bằng cách sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ có thể phát hiện các vật thể kim loại trong phạm vi ngắn. Một cảm biến như vậy bên trong củ khoai tây sẽ phát hiện ra một con dao kim loại đang cắt củ khoai tây

Đối với đầu ra của chúng tôi, chúng tôi có:

Sản xuất âm thanh lời nói của con người: Loa. Một bộ rung đơn giản sẽ không đủ, vì nó chỉ có thể thay đổi tần số và do đó sẽ không thể tái tạo giọng nói của con người

Với điều này và lưu đồ trong tâm trí, nó như sau:

Xử lý dữ liệu: Arduino. Như đã chỉ ra trong biểu đồ ở Bước 2, logic của mạch của chúng tôi rất cơ bản và chúng tôi cũng không cần bất kỳ tính toán nâng cao nào trên các đầu vào của mình. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ không cần sức mạnh xử lý của RaspBerry Pi - một vi điều khiển thông thường như Arduino là phù hợp nhất

Vì vậy, chúng tôi nhận thấy rằng chúng tôi có thể sử dụng hai cảm biến PIR, một cảm biến cảm ứng, một loa và một Arduino để tạo ra các chức năng mong muốn.

Bước 4: Thiết kế và Khái niệm: Vấn đề Chức năng - Tạo và Lưu trữ Bài phát biểu

Một điều chưa rõ ràng: Chúng ta sẽ tạo ra tiếng nói và tiếng la hét của con người như thế nào? Chúng tôi biết cách chơi chúng, nhưng chúng tôi lưu trữ chúng như thế nào? Có hai lựa chọn:

1. Ghi lại các cụm từ và âm thanh và lưu trữ chúng ở một số định dạng âm thanh trên thẻ SD.
2. Sử dụng chương trình Chuyển văn bản thành giọng nói và lưu trữ các cụm từ ở định dạng văn bản, sau đó tạo giọng nói một cách nhanh chóng.

Mặc dù tùy chọn đầu tiên cung cấp nhiều tự do về âm thanh có thể được sử dụng, nhưng nó yêu cầu giao tiếp với một mô-đun thẻ SD bổ sung. Điều này chiếm nhiều bộ nhớ và có thể dẫn đến sự cố khi có ba cảm biến khác đang hoạt động.

Hơn nữa, một mô-đun bổ sung hoàn toàn trái ngược với một thiết kế tối thiểu. Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng tùy chọn thứ hai: Chúng tôi đã sử dụng thư viện chuyển văn bản thành giọng nói mã nguồn mở Talkie, có codec âm thanh cho một số từ tiếng Anh. Những từ này chiếm ít dung lượng hơn nhiều so với tệp âm thanh, vì vậy chúng tôi có thể dễ dàng lưu trữ các cụm từ khác nhau trên Arduino của mình mà không cần bất kỳ thẻ SD nào.

Tuy nhiên, có những hạn chế: Các từ được nói nghe rất lạ (Video đi kèm chứng minh điều này) và có tương đối ít từ - vì vậy bạn có thể cần phải sáng tạo với cách viết, nếu không có từ nào bạn cần.

Mặc dù thư viện Talkie chứa một vài trăm từ và tất cả các chữ cái trong bảng chữ cái, nhưng nó không chứa tiếng la hét hay tiếng la hét. Để tạo ra một tiếng kêu như vậy, chúng tôi chỉ cần xem xét các từ hiện có và sửa đổi codec của chúng để tạo ra một số âm thanh thực sự kinh hoàng.

Điều quan trọng cuối cùng cần lưu ý ở đây là Talkie chỉ hoạt động với Arduinos dựa trên bộ xử lý ATMega168 hoặc ATMega328.

Bước 5: Thiết kế và lên ý tưởng: Giải quyết vấn đề kích thước

Tóm lại, chúng tôi muốn tạo một thiết bị vừa vặn bên trong một củ khoai tây. Khoai tây bị ướt, vì vậy chúng ta cần bọc thiết bị của mình để bảo vệ các linh kiện điện tử khỏi nước. Hơn nữa, thân tàu phải giữ các bộ phận của chúng tôi ở đúng vị trí và có kích thước nhỏ nhất có thể.

Bây giờ chúng ta biết mình cần những phần nào, chúng ta có thể nghĩ về một cách nhỏ gọn để sắp xếp chúng. Bước hiệu quả và rõ ràng nhất là chọn đúng Arduino. Chúng tôi đã chọn một Arduino nhỏ nhưng dễ làm việc và mạnh mẽ - Nano, đáp ứng yêu cầu thư viện Talkie, vì nó có bộ xử lý ATMega328. Điều này sẽ giúp chúng ta tiết kiệm rất nhiều dung lượng so với Arduino UNO!

Bước tiếp theo là tạo một mô hình của thiết bị, với tất cả các thành phần được đóng gói chặt chẽ nhất có thể. Chúng tôi đã thực hiện bước này trong TinkerCAD, vì điều này cho phép chúng tôi sử dụng các mô hình linh kiện điện tử hiện có theo đúng kích thước của chúng và ngay lập tức xuất và in vỏ khi nó đã sẵn sàng.

Chúng tôi đã thiết kế một chiếc vỏ có thể được đặt trong một củ khoai tây rỗng ruột. Vỏ được thiết kế theo cách để tối đa hóa không gian bên trong củ khoai tây: Cấu trúc giống như một chiếc thuyền từ dưới lên với phần trên cong vừa vặn tối ưu với một củ khoai tây rỗng, trong khi phần đáy hình chữ nhật cung cấp đủ không gian và các tùy chọn lắp cho tất cả các linh kiện điện tử. Các lỗ bổ sung trên nắp giống chiếc thuyền được sử dụng để hoạt động như "mắt" - hoặc các ổ cắm cảm biến.

Cảm biến cảm ứng được đặt theo đường chéo để giảm không gian chiều cao cần thiết. Mặc dù phạm vi phát hiện của nó rất ngắn, nhưng vị trí của nó cho phép nó hoạt động bình thường: bởi vì mỏ đào trong củ khoai tây có hình tròn, độ dày thành củ khoai tây là tối thiểu, do đó cho phép cảm biến điện cảm phát hiện kim loại gần bên ngoài hơn.

Sau khi đặt miếng đáy hình chữ nhật xuống, củ khoai tây rỗng ruột với nắp giống chiếc thuyền bên trong được đặt lên trên - và bây giờ mọi thứ đã chắc chắn, vừa khít và không thể nhìn thấy!

Kích thước cuối cùng của thiết bị của chúng tôi với viên nang là khoảng 8,5cm x 6cm x 5,5cm (dài x rộng x cao). Điều này sẽ không phù hợp với khoai tây nhỏ, nhưng khoai tây và khoai lang vừa và lớn sẽ hoạt động tốt.

Bước 6: Thiết kế và lên ý tưởng: Giải quyết vấn đề chuẩn bị

Vấn đề cuối cùng cần giải quyết là chuẩn bị khoai tây. Chúng tôi muốn làm cho quá trình này đơn giản và dễ hiểu nhất có thể. Giải pháp ban đầu của chúng tôi là sử dụng một thiết bị đào chuyên dụng, nhưng sau đó chúng tôi nhận ra rằng thiết bị này chỉ có tác dụng với khoai tây chứ không phù hợp với khoai lang - chúng rất cứng bên trong và máy xúc bằng nhựa quá dày nên không thể cắt chúng hoặc làm vỡ chúng nếu chúng quá mỏng.

Tại sao bạn thậm chí sẽ sử dụng một củ khoai lang? Chà, khoai lang có xu hướng lớn hơn đáng kể, vì vậy nếu bạn gặp khó khăn trong việc tìm một củ khoai tây đủ lớn cho Potato Soul, bạn nên xem qua khoai lang. Vì vậy, cách tiếp cận thứ hai của chúng tôi là phát triển một phương pháp hiệu quả để làm rỗng bất kỳ củ khoai tây nào, cho dù đó là khoai lang hay khoai tây thông thường. Các chi tiết được ghi lại trong một trong những bước cuối cùng.

Bước 7: Lắp ráp mạch

Đấu dây Arduino Nano chính xác như trong sơ đồ mạch.

Bước 8: Lập trình Arduino

Sao chép kho lưu trữ này:

Sau đó, mở tệp khoai tây_soul.ino trong IDE Arduino. Mã được ghi chép rất tốt, vì vậy bạn chỉ cần đọc các nhận xét và làm theo hướng dẫn ở đó.

Bước 9: In các bộ phận

In các tệp. STL đi kèm. Máy in của chúng tôi đã mất hơn 3 giờ để sản xuất từng bộ phận.

Bước 10: Chuẩn bị khoai tây

Bây giờ mọi thứ khác đã sẵn sàng, đã đến lúc chuẩn bị khoai tây! Các bước tiếp theo sẽ mô tả kỹ thuật làm rỗng hiệu quả mà chúng tôi đã phát triển chỉ cho dự án này.

Bước 11: Làm rỗng củ khoai tây - Đánh dấu vùng

Đánh dấu khu vực mà Potato Soul sẽ được đưa vào. Đây là khu vực mà bạn sẽ phải làm rỗng.

Bước 12: Làm rỗng củ khoai tây - Gọt vỏ và loại bỏ phần trên

Da vùng được đánh dấu. Sau đó, cắt bỏ phần lồi lõm để làm phẳng củ khoai tây.

Bước 13: Làm rỗng củ khoai tây - rạch và tách miếng

Cắt nhiều đường sâu vào khoai tây. Sau đó, đưa dao vào và lắc nó, cho đến khi bạn có thể rút ra một mảnh. Bạn cần phải cẩn thận, vì nếu ấn quá nhiều vào dao có thể làm vỡ củ khoai tây. Sau miếng đầu tiên, những miếng còn lại sẽ dễ dàng.

Hãy nhớ lưu các mảnh! Đừng ném ra những phần bạn đã cắt ra. Tương tự như vậy, khi bạn không cần một củ khoai tây mà bạn đã chuẩn bị cho Potato Soul nữa, bạn chỉ cần lột da, cắt nhỏ và nấu chín.

Bước 14: Làm rỗng củ khoai tây - Hoàn thiện đường cong

Bây giờ, cắm một chiếc nĩa kim loại vào củ khoai tây và tạo chuyển động lắc lư giống nhau để làm rỗng củ khoai tây sâu hơn. Cuối cùng, bạn dùng thìa sắc để làm nhẵn các bức tường.

Bước 15: Chuẩn bị khoai tây - Tạo lỗ cho cảm biến

Bước cuối cùng, tạo hai lỗ cho cảm biến PIR và lắp nắp vào củ khoai tây. Bây giờ Linh hồn khoai tây sinh sống trong khoai tây!

Bước 16: Lắp ráp linh hồn khoai tây

Chúng ta đang gần hoàn tất! Lắp ráp tất cả các thành phần trong phần dưới cùng của Linh hồn khoai tây. Đặt dây qua các lỗ mắt và gắn các cảm biến vào dây - thế là xong. Đã đến lúc gây bất ngờ cho bạn bè và gia đình của bạn!

Chúng tôi rất muốn nghe phản hồi của bạn về dự án của chúng tôi:)