Hệ thống tương tác vật lý - PlateaPlayer: 19 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Dự án này mô tả quy trình được thực hiện theo sau để thiết kế và phát triển việc triển khai phần cứng của các tương tác điện toán vật lý của một trình phát video tương tác nhằm vào các sinh viên video & truyền hình kỹ thuật số của trường Đại học Autónoma de Occidente, liên quan đến chủ đề video tương tác đa giác quan, dưới dạng một sản phẩm có thể dễ dàng sản xuất và chế tác.

Hiện tại, không có nền tảng miễn phí nào để phát triển loại video này cũng bao gồm các tương tác giác quan. Do đó, mục đích chính của nó là để tránh sinh viên phải mua giấy phép phần mềm tốn kém, phải dựa vào và cung cấp các giải pháp được thực hiện giữa chừng cho các bài tập của lớp và phải dành nhiều thời gian hơn để tự phát triển các nền tảng này.

Việc triển khai được đề xuất ở đây bao gồm năm mô-đun đại diện cho các tương tác giác quan chính có thể được đồng bộ hóa. Đó là: nước, khói, nhiệt độ (nóng / lạnh), gió và ánh sáng. Chúng sẽ được điều khiển bởi Arduino bằng cách sử dụng thư viện JavaScript Johnny Five.

Bước 1: Vật liệu và dụng cụ - Hộp đựng

Xem xét dự án này nhằm mục đích phát triển một nguyên mẫu của hệ thống được đề xuất, các vật liệu đơn giản đã được sử dụng:

• Bìa cứng rơm
• Thanh gỗ balsa (hình vuông và hình tam giác)
• Kéo, băng keo cách điện, keo dán gỗ, dao mổ, cưa sắt

Bước 2: Vật liệu - Mô-đun gió

5 quạt CPU

Bước 3: Vật liệu - Mô-đun nhiệt độ

• 2 tế bào Peltier
• 4 tản nhiệt
• 2 quạt (giống như của mô-đun gió)

Bước 4: Vật liệu - Mô-đun ánh sáng

• ~ 50cm dải LED RGB
• 3 bóng bán dẫn TIP31C
• Nguồn điện bên ngoài

Bước 5: Vật liệu - Mô-đun khói

• 1 Máy tạo ẩm siêu âm
• 1 rơ le 1 kênh
• Nguồn điện bên ngoài
• Bình đựng nước

Bước 6: Vật liệu - Mô-đun nước

• Máy bơm chìm siêu nhỏ
• ~ 20cm ống nhựa
• Hộp chứa nước (giống như của mô-đun khói)
• Ống hút nhỏ (~ 5)

Bước 7: Cắt lỗ ở mặt trước cho quạt

Cắt một miếng bìa cứng (rộng ~ 50cm x cao ~ 40cm), sau đó dùng dao mổ khoét 5 lỗ cho mỗi chiếc quạt. Cuối cùng, dán chúng vào bìa cứng.

Bước 8: Tạo mô-đun nhiệt độ (Peltier Cell)

Dán các tế bào Peltier vào các tấm tản nhiệt.

Bước 9: Tích hợp các Mô-đun Peltier vào Quạt

Dán các mô-đun Peltier vào quạt. Đảm bảo rằng bạn dán chúng đối diện với mặt trước theo các hướng ngược nhau để các mặt nóng và lạnh của mỗi ô được quạt tương ứng thổi ra bên ngoài.

Bước 10: Làm "cột" cho Bìa trên

Cắt các thanh balsa (rộng ~ 50cm) và dán chúng lại với nhau như trong hình. Điều này sẽ cho phép dán bìa các tông phía trên vào mặt trước và mặt bên.

Tiếp theo, dán một miếng bìa cứng với nhau theo đường chéo và tạo khoảng 8 lỗ nhỏ (~ 5mm x ~ 5mm) để luồn ống hút của mô-đun nước vào.

Bước 11: Đưa ra cấu trúc cho hộp

Cắt 3 thanh balsa như trong hình và dán chúng vào miếng bìa cứng mặt trước.

Bước 12: Cắt các mặt của hộp

Cắt 3 miếng bìa cứng (rộng ~ 50cm x cao ~ 50cm x sâu ~ 30cm). 2 cho mỗi bên của hộp và 1 cho bên trong để ngăn cách không gian chứa nước với các linh kiện điện tử.

Bước 13: Điều chỉnh không gian chứa nước

Làm giá đỡ cho thùng chứa nước bằng cách cắt 3 thanh balsa hình vuông có kích thước ~ 20cm và dán chúng vào khung của cấu trúc chính như trong hình, sao cho vừa khít với thùng.

Tiếp theo, bạn dùng 1 trong những miếng bìa cứng đã cắt trước đó cho hai bên, tạo một lỗ nhỏ để một số sợi dây có thể chui qua rồi dùng băng dính dán chúng lại.

Ngoài ra, bạn có thể dán một thanh balsa hình tam giác vào mặt sau của đế để tránh hộp đựng bị rơi và làm đổ nước.

Bước 14: Làm thùng chứa nước

Cắt một nửa chai nhựa và sử dụng phần trên cùng của nó làm bìa như trong hình. Đặt máy bơm siêu nhỏ và máy tạo ẩm siêu âm bên trong.

Đổ đầy nước trước khi sử dụng.

Bước 15: Đóng cấu trúc chính

Dán các tấm bìa cứng bên cạnh, dưới cùng và trên cùng với phần còn lại của cấu trúc.

Bước 16: Thêm mô-đun đèn

Dán dải đèn LED RGB xung quanh phía trên và các cạnh của hộp để dây có thể đi vào bên trong lỗ ở phía bên trái.

Bước 17: Làm đường ống nước

Cắt khoảng 8 lỗ nhỏ (~ 1mm x ~ 1mm) trên ống nhựa và luồn các ống hút nhỏ vào. Băng chúng lại với nhau càng chặt càng tốt để tránh rò rỉ nước ra phần còn lại của hộp.

Cuối cùng, kết nối đầu mở của đường ống với máy bơm siêu nhỏ và luồn ống hút vào các lỗ của miếng bìa cứng đường chéo trên cùng.

Bước 18: Đấu dây

Các chân đã chọn có thể được thay đổi theo mong muốn của người dùng vì vậy chúng không được chỉ định ở đây, mặc dù mã rõ ràng là có

Mô-đun gió / nhiệt độ:

Sử dụng dây nhảy để kết nối 5V của mỗi quạt và tế bào Peltier với chân kỹ thuật số trong bảng Arduino và GND với đường GND chung trong bảng mạch.

Mô-đun nước:

Sử dụng dây nhảy để kết nối trực tiếp 5V của máy bơm vi mô với một trong các chân ra 5V của Arduino và sử dụng bóng bán dẫn TIP31C làm công tắc cho dây GND. Bóng bán dẫn này đi đến một chân kỹ thuật số tới Arduino để điều khiển nó.

Mô-đun đèn:

Sử dụng dây nhảy để kết nối từng kênh màu với bóng bán dẫn TIP31C được kết nối với đường GND của bảng mạch điện tử và đi đến chân tương tự trong Arduino để điều khiển màu hiển thị bằng cách chỉ định R, G và B cho đúng. Dây nguồn được kết nối với đường dây dẫn điện thông qua một bộ chuyển đổi được kết nối với ổ cắm điện thông thường.

Mô-đun khói:

Sử dụng dây nhảy để kết nối nguồn điện với một rơ le kết nối nó với cùng một nguồn điện trong bảng mạch từ mô-đun đèn. Sau đó, kết nối rơ le này với một chân kỹ thuật số trong Arduino để bật và tắt nó. Kết nối GND của nó với đường GND trong protoboard.

Bước 19: Lập trình và Chạy

Cần có một máy chủ Node đơn giản để Johnny Five hoạt động. Để giao tiếp phía trước và phần phụ trợ trong thời gian thực và đồng bộ hóa video tương tác với các tương tác giác quan, Socket.io cũng được triển khai.

Có thể tải xuống mã cho hệ thống này, cũng như trình phát video tương tác được phát triển trước đó dưới dạng plugin JavaScript, trong repo Github này:

Cung cấp trang web với trình phát từ cùng một máy chủ và chạy cả hai.