EqualAir: Màn hình NeoPixel có thể đeo được Kích hoạt bởi Cảm biến Ô nhiễm Không khí: 7 Bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Mục tiêu của dự án là tạo ra một chiếc áo phông có thể mặc được hiển thị hình ảnh gợi liên tưởng khi ô nhiễm không khí vượt quá ngưỡng quy định. Đồ họa được lấy cảm hứng từ trò chơi cổ điển "máy cắt gạch", trong đó chiếc xe giống như một mái chèo phun ra khí thải (giống như những quả bóng) "đập" vào các mảnh phổi và làm chúng biến chất. Khi ô nhiễm không khí vượt quá ngưỡng cho phép (ví dụ: khi đi bộ bằng ô tô), những chiếc áo phông trắng vô hại sẽ bắt đầu phát màn hình. Dự án này được xây dựng bởi Jordan, Mary, Nick và Odessa cho một lớp học có tên Nghệ thuật và Khoa học Chế tạo.

Bước 1: Thu thập tài liệu của bạn

Trưng bày:

• 6 * Dải LED RGBW kỹ thuật số Adafruit NeoPixel - Trắng PCB 144 LED / m
• 1 * Arduino Mega (theo trang web Adafruit, việc sử dụng nhiều hơn một vài dải NeoPixel yêu cầu Arduino Mega)
• 1 * pin 9volt
• 1 * bộ sạc máy tính xách tay

Cảm nhận:

1 * Cảm biến Adafruit MiCS5524 (đây là cảm biến ô nhiễm không khí mà chúng tôi đã sử dụng vì nó rẻ. Hạn chế là nó cảm nhận được nhiều loại khí và không phân biệt được giữa chúng)

Khác:

Áo phông trắng 2 * (chúng tôi khuyên bạn nên mua áo phông quá lớn vì 1) cần có chỗ cho phần cứng và 2) bạn sẽ cần cắt bớt một chút vải thừa để làm túi ẩn phần cứng)

Công cụ:

• Người nhảy
• Protoboard
• Tụ điện
• Điện trở
• Kìm cắt dây
• Máy hàn
• Vật liệu may và / hoặc keo dán vải

Bước 2: Lắp ráp lưới NeoPixel

Để lắp ráp lưới NeoPixel, các dải NeoPixel ban đầu cần được cắt và hàn lại tùy thuộc vào kích thước lưới mong muốn. Đối với thiết kế này, chúng tôi đã xây dựng một lưới 47x16 của NeoPixels:

1. Cắt các dải dài 1 mét (144 NeoPixel) với 47 gia số NeoPixel, cẩn thận để cho một số chỗ để hàn ở các cạnh của dải (có các dây dẫn kim loại nhỏ có thể nhìn thấy ở đáy của NeoPixel). Đảm bảo cắt sao cho toàn bộ miếng hàn lộ ra ngoài (vì ban đầu chúng đã quá nhỏ). Lý do các dải dài 47 pixel thay vì (144/3 = 48) pixel là bạn sẽ mất ít nhất một pixel khi cắt chúng vì NeoPixel rất gần nhau.
2. Cẩn thận đặt các cột cạnh nhau (tùy chọn sử dụng băng dính điện để giữ chúng ở vị trí) và đảm bảo rằng kích thước như mong muốn (47x16). Bố trí các cột theo hình chữ S.
3. NeoPixels có các dây dẫn cho điện áp vào, đầu vào và đất phải được kết nối với các đối tác của chúng trong dải tiếp theo. Sử dụng dây nhiều sợi, kết nối các dây dẫn của các cột với nhau theo hình chữ S, cẩn thận để kết nối các dây dẫn chính xác.
4. Để các dây dẫn ở các đầu của lưới (nên có 2 đầu - một đầu nơi bạn bắt đầu và một đầu bạn kết thúc mô hình chữ S) và tùy chọn thêm các phần mở rộng dây để thuận tiện. Bạn cũng có thể tùy ý dán băng keo lại hoặc cố định các dây dẫn ở cuối. Ngoài ra, keo nóng lên các kết nối để giữ chặt chúng.
5. Đảm bảo rằng lưới điện mới lắp ráp của bạn được chắc chắn bằng cách dán thêm một vài lớp băng dính điện hoặc chất kết dính khác vào mặt sau.

Bây giờ bạn sẽ có một lưới hoạt động để bạn có thể kiểm tra. Trong thư viện Ma trận NeoPixel, bạn có thể sử dụng mã mẫu ma trận để xem lưới có hoạt động như mong đợi hay không. Nếu có, nó sẽ giống như hình trên (bỏ qua Arduino Uno ở phía trước, nó là để thử nghiệm thứ khác)

Bước 3: Thêm cảm biến

Một khía cạnh quan trọng của dự án này là cảm biến, Adafruit MiCS5524, có thể phát hiện các loại khí khác nhau trong không khí và báo hiệu cường độ của chúng thông qua đầu vào tương tự.

1. Đầu tiên, đảm bảo rằng ba dây dẫn đến cảm biến - điện áp vào, đầu ra và đất - đã được nối dây chính xác (tùy chọn sử dụng dây có màu thích hợp để hỗ trợ việc này).
2. Kết nối điện áp vào với đầu ra 5V trên bảng Arduino và nối đất với mặt đất trên bảng.
3. Sau đó, kết nối đầu ra với A0 (hoặc chân analog bạn chọn) trên bảng Arduino. Đây là tất cả những gì cần thiết để kết nối cảm biến với Arduino.
4. Theo tùy chọn, sử dụng Màn hình nối tiếp để xác minh rằng các số đọc đang được cảm biến báo cáo (các số đọc phải xoay quanh một số và thay đổi khi cảm biến được đặt gần nguồn carbon monoxide hoặc khói khác).

Trên mạng, có các hướng dẫn đặc biệt để hiệu chỉnh cảm biến này để nó nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường. Những gì chúng tôi đã làm là để cảm biến trong vài giờ để xác định phạm vi đọc "thông thường" cho căn phòng mà nó đang ở. Sau đó, để kiểm tra khả năng "kích hoạt" của màn hình, chúng tôi sử dụng một miếng bông tẩm cồn tẩy rửa để việc đọc cảm biến sẽ tăng vọt trên ngưỡng đã đặt để bắt đầu một vòng lặp của đồ họa.

Bước 4: Gỡ lỗi mã

Đính kèm là mã. Lưu ý rằng có nhiều tiêu đề được bao gồm ở trên cùng. Để tải xuống các tiêu đề bắt buộc, trong Arduino IDE, hãy nhấp vào phác thảo, bao gồm thư viện, sau đó quản lý thư viện. Trước khi có thể tải lên tệp đính kèm, bạn cần tải xuống các thư viện sau:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Thư viện Adafruit GFX

Khi bạn đã tải xuống các thư viện này, trong Arduino IDE, bên dưới tệp, ví dụ, bạn sẽ tìm thấy mã mẫu có thể được sửa đổi để kiểm tra khi bạn tiếp tục. Ví dụ, strandtest và matrixtest rất hữu ích để kiểm tra lưới NeoPixel. Trên mạng, bạn cũng có thể dễ dàng tìm thấy các bài kiểm tra mẫu cho cảm biến ô nhiễm không khí.

Trước khi bạn có thể tải tệp lên và xem lưới hoạt động, đây là một số dòng mã có thể được sửa đổi:

#define mã PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

Chân 6 phải được chuyển sang số chân mà lưới NeoPixel được gắn vào Arduino với

Chân AO phải được chuyển sang số chân mà cảm biến được gắn vào Arduino

#define STOP 300

#define NUM_BALLS 8

Ma trận Adafruit_NeoMatrix = Adafruit_NeoMatrix (GRID_COLS, GRID_ROWS, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Con số 300 xác định số lượng pixel của phổi bị suy giảm để được tính là một chu kỳ của màn hình. Tăng số lượng sẽ làm cho chu kỳ dài hơn (ví dụ như nhiều phổi bị suy thoái) và ngược lại.

Số 8 xác định số lượng "quả bóng" (ống xả) thoát ra khỏi xe

Bây giờ, nếu bạn đã làm theo các hướng dẫn để xây dựng lưới chính xác, cấu hình của NeoMatrix sẽ hoạt động. Tuy nhiên, thật tốt khi lưu ý rằng thiết lập này đang nói rằng tọa độ 0, 0 nằm ở trên cùng bên trái, chúng tôi đã kết nối các cột của dải và các dải được kết nối theo hình chữ S. Do đó, nếu lưới của bạn trông hoàn hảo ngoại trừ nó được phản chiếu hoặc lệch 90 độ, có khả năng là bạn đã thiết lập lưới khác và nên thay đổi mã ở đây. Đến cuối bước này, bạn sẽ có một cái gì đó giống như video, chúng tôi đang kích hoạt chiếc áo thun có miếng bông tẩm cồn tẩy rửa, hình ảnh đang phát một vòng và không thể kích hoạt lại cho đến khi vòng lặp được hoàn thành.

Bước 5: Đặt áo phông cùng nhau

Yay! Bây giờ bạn đã có màn hình, cảm biến và mã đều hoạt động, đã đến lúc kết hợp mọi thứ lại với nhau. Cuối cùng, chúng ta sẽ có tất cả các phần cứng được gắn vào chiếc áo sơ mi bên trong, và sau đó là chiếc áo sơ mi bên ngoài bên trên che giấu mọi thứ. Những chiếc áo phông quá lớn nên chúng tôi đã cắt một dải ở dưới cùng. Điều này đã cho chúng tôi loại vải cần thiết để may túi để giấu phần cứng.

Áo sơ mi bên trong:

1. Bắt đầu bằng cách đầu tiên đặt các dải băng dính điện vào mặt sau của lưới NeoPixel chỉ để cố định nó (bạn sẽ biết mình ổn nếu bạn có thể mang lưới xung quanh thành một mảnh)
2. Dán vải lưới NeoPixel lên áo thun bên trong. Đảm bảo lưới được căn giữa và ở vị trí thực sự của phổi.
3. Để keo khô khi cần thiết, đảm bảo keo không thấm vào mặt sau của áo và keo kín áo. Khi lưới được bật, hãy xem Arduino, pin, v.v. có thể được đặt bao xa. Đối với chúng tôi, chúng tôi đã hàn các dây nhảy sao cho các bộ phận điện tử của chúng tôi sẽ nằm ở phía sau áo sơ mi.
4. May dải vải để tạo thành một túi nhỏ cho các linh kiện điện tử. Bạn có thể khâu một số thành phần vào trong túi (ví dụ: Arduino) để làm cho nó an toàn hơn.
5. Cắt một khe nhỏ để cảm biến ló ra ngoài, đối với chúng tôi, đây là phần chính giữa cổ áo ở phía sau áo sơ mi.

Áo sơ mi bên ngoài: Sở dĩ có áo sơ mi bên ngoài vì mặc với áo sơ mi bên ngoài trông đẹp hơn. Áo sơ mi bên ngoài che giấu các thiết bị điện tử và khuếch tán ánh sáng từ NeoPixels.

1. Cẩn thận đặt áo sơ mi bên ngoài lên áo sơ mi bên trong
2. Keo dán vải hoặc may áo trong với áo ngoài sao cho lưới trông như dạy khi sáng lên (trong ảnh, các dấu gạch ngang màu đen là nơi có keo dán vải)

Bước 6: Khắc phục sự cố

Chúc mừng! Giờ đây, bạn có một chiếc áo phông có thể mặc được sáng lên dựa trên mức độ ô nhiễm không khí. Nếu không, thì bạn có thể gặp khó khăn (chúng tôi gặp nhiều lỗi), vì vậy đây là một số gợi ý khắc phục sự cố:

• Các miếng hàn trên các dải NeoPixel cực kỳ nhỏ nên rất khó để có được các kết nối lưới an toàn. Chúng tôi sử dụng chì hàn, dây điện nhiều sợi và dán nóng xuống các kết nối.
• Do NeoPixel quá gần nhau trên dải, chúng tôi mất ít nhất 1 pixel bất cứ khi nào chúng tôi cắt sợi. Dùng kéo sẽ tốt hơn dùng dao chính xác, chỉ cần gọt lại phần nhựa và cắt.
• Nếu màn hình NeoPixel hiển thị màu lạ (ví dụ: mờ dần sang màu đỏ, bất kỳ bóng nào chuyển sang màu đỏ thay vì màu trắng), có thể là do lưới điện không nhận đủ điện. Để tải mã lên, chúng tôi đã rút mọi thứ, tải mã lên, sau đó ngắt kết nối máy tính, cắm pin vào Arduino và cuối cùng cắm bộ điều hợp máy tính xách tay vào lưới.
• Nếu màn hình NeoPixel đang hiển thị các màu hoàn toàn ngẫu nhiên trong các khoảng thời gian ngẫu nhiên, hãy đảm bảo rằng các nền là chung.
• Khi sử dụng keo dán vải, hãy đảm bảo rằng bạn không sử dụng quá nhiều để nó thấm qua và làm dính áo thun lại. Chúng tôi đặt một tấm ván gỗ giữa hai mảnh vải mà nếu không sẽ chạm vào nhau.

Chúng tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này! Bước tiếp theo là kết nối lưới điện với pin di động và mang nó đi quay ngoài đường, nơi ô nhiễm không khí từ ô tô và các chất ô nhiễm khác sẽ kích hoạt màn hình.