Skrigende kartoffel: 16 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Tinkercad -projekter »

Denne instruktive vil lære dig, hvordan du gør enhver kartoffel levende, taler og skriger for sit liv. Hvis du nogensinde har ønsket at overraske dine venner og familie med en grøntsag, der ikke vil spises, hvis du nogensinde har ønsket at forstå, hvad en kartoffel føles, når den skal tilberedes, så er dette projekt noget for dig!

Vores inspiration Da vi brainstormede ideer til kartoffeludfordringen, indså vi, at alle vores tanker kredsede omkring, hvad vi ville gøre med kartoflen, men vi tænkte aldrig over, hvad kartoflen ville mene om vores handlinger. Med andre ord indså vi, at vi som mennesker aldrig satte os i kartoffelsko og derfor har vi aldrig været i stand til at forstå en kartoffeloplevelse - indtil nu. Vi indså straks, at dette kartoffel-menneskelige erfaringsgab er et stort problem, så vi besluttede at tage affære.

Vores mål for dette projekt var at bygge en elektronisk enhed, den såkaldte kartoffelsjæl, der ved at blive indsat i en kartoffel ville få kartoflen til at kommunikere på menneskeligt sprog som reaktion på menneskelige handlinger og dermed gøre den menneskelig-relateret og lukke kartoffel- menneskeligt erfaringsgab.

En kartoffel med en kartoffelsjæl er i stand til at se et menneske ved at føle infrarødt lys og bede mennesket om at lade det være i fred. Kartoflen vil spørge igen og igen, indtil dens ønske er opfyldt. Hvis en eller anden galning beslutter sig for at skære den stakkels kartoffel, vil kartoffelsjælen sætte den i stand til at mærke smerten ved at føle snittet med en induktiv sensor - og udtrykke det via et skrækkeligt skrig.

Under skrivningen af denne instruktive sætter vi meget fokus på Design & Concept -delen - dette giver læseren mulighed for at følge vores design- og problemløsningsproces og forstå, hvorfor og hvordan vi tog specifikke beslutninger.

Koden til dette projekt er Open Source- du er velkommen til at bidrage!

Om os: Dette projekt blev udført af to personer, min ven haraldar og mig, guusto. Vi var fysisk adskilt under hele projektet, hvilket var en meget stor udfordring i sig selv. Den mest kredit går helt sikkert til haraldar - han var ansvarlig for kredsløbets design, kredsløbskabler, programmering, slutdesign og udskrivning af 3D -dele, samling og indkøb af alle dele (det omfattede adskillelse af hans højttalere og en gammel radio - vi havde fejl og havde ikke tid til at genbestille komponenter online). Mit bidrag var den oprindelige idé og koncept, hvor jeg fandt en hurtig måde at forberede kartoflerne og de instruktive på. Vi udviklede de vigtigste designkoncepter og tog vigtige designvalg sammen.

Forbrugsvarer

Værktøjer

• Loddekolbe
• Loddetråd
• 3D-printer
• Multimeter

Materialer

• Mellem til stor størrelse kartoffel eller sød kartoffel
• Arduino Nano Rev. 3 med loddede stifter
• LJ18 A3-8-Z Induktiv sensor
• (2x) AM312 Micro PIR bevægelsesdetekteringssensor
• Lille højttaler (Vi høstede vores fra billige højttalere)
• 9V batteri
• Jumper kabler

Trin 1: Design og koncept

Ideen bag dette projekt er meget enkel: Forestil dig en kartoffel, der reagerer og skriger, når nogen forsøger at skære den. Dette nøjagtige billede var vores udgangspunkt (billede 1.1). Herfra begyndte vi at tænke på, hvordan denne funktionalitet kunne implementeres. Vi havde brug for en elektronisk enhed inde i kartoflen, der kunne mærke menneskelig tilstedeværelse, metalgenstande og også producere lyd. (Billede 1.2).

Efter nærmere overvejelse udviklede vi følgende mål, som denne enhed skulle opfylde:

1. Enheden skal få en kartoffel til at fremstå som menneskelig ved at tale og skrige som reaktion på visse handlinger.
2. Enheden skal være lille nok til at passe ind i de fleste kartofler.
3. Enheden skal være selvomsluttet og hurtigt indsættes i enhver kartoffel med lidt forberedelse.

Disse mål kom naturligvis med spørgsmål eller rettere problemer, som vi skulle løse, nemlig:

1. Hvad er den enkleste og mest omkostningseffektive måde at opnå vores ønskede funktionalitet?
2. Hvordan kan vi minimere enhedens størrelse?
3. Hvordan kan vi gøre kartoffelforberedelsen så hurtig og let som muligt?

I de næste trin behandler vi disse spørgsmål.

Trin 2: Design og koncept: funktionalitetsproblem - flowdiagram

For at løse funktionalitetsproblemet bør vi først bestemme, hvad enheden skal gøre. Flowdiagrammet visualiserer kartoffelsjælens logik.

Trin 3: Design og koncept: funktionalitetsproblem - input og output

For at løse dette problem var vi nødt til at identificere, hvilke sensorer vi havde brug for, hvordan sensordata ville blive behandlet, og hvordan vi ville generere tale og skrig. Vi besluttede at bruge følgende arkitektur:

Til vores input har vi:

Påvisning af menneskelig tilstedeværelse: PIR -sensorer. De kan måle infrarødt lys, såsom kropsvarme og ville derfor være perfekt til detektion af mennesker. De er enkle at bruge og bredt tilgængelige. Som en bonus ligner to mikro PIR -sensorer øjne på kartoflen og får den til at se mere levende ud

Påvisning af at blive skåret: Induktive sensorer. Disse sensorer skaber et magnetfelt og er ved hjælp af princippet om elektromagnetisk induktion i stand til at detektere metalgenstande inden for et kort område. En sådan sensor inde i en kartoffel vil detektere en metalkniv, der skærer kartoflen

Til vores output har vi:

Fremstilling af menneskelig talelyd: Højttaler. En simpel summer ville ikke være tilstrækkelig, fordi den kun kan ændre frekvens og dermed ikke ville være i stand til at gengive en menneskelig stemme

Med dette og flowdiagrammet for øje følger det:

Behandling af data: Arduino. Som angivet i flowdiagrammet i trin 2 er logikken i vores kredsløb meget grundlæggende, og vi har heller ikke brug for nogen avanceret beregning af vores input. Det betyder, at vi ikke har brug for processorkraften til en RaspBerry Pi - en almindelig mikrokontroller som Arduino passer bedst

Så vi fandt ud af, at vi kan klare os med to PIR -sensorer, en induktiv sensor, en højttaler og en Arduino for at skabe den ønskede funktionalitet.

Trin 4: Design og koncept: funktionalitetsproblem - generering og lagring af tale

En ting er ikke klart: Hvordan skal vi skabe menneskelig tale og skrig? Vi ved, hvordan vi spiller dem, men hvordan gemmer vi dem? Der er to muligheder:

1. Optag sætninger og lyde, og gem dem i et lydformat på et SD -kort.
2. Brug et tekst-til-tale-program, og gem sætninger i et tekstformat, og generer derefter tale i farten.

Selvom den første mulighed giver meget frihed med hensyn til lyde, der kan bruges, kræver det grænseflade med et ekstra SD -kortmodul. Dette fylder meget i hukommelsen og kan føre til problemer, når der er tre andre aktive sensorer.

Desuden er et ekstra modul stort set det modsatte af et minimalt design. Derfor gik vi med den anden mulighed: Vi brugte open-source tekst-til-tale-biblioteket Talkie, der har lyd-codecs til en række engelske ord. Disse ord fylder meget mindre end en lydfil, så vi nemt kan gemme flere sætninger på vores Arduino uden noget SD -kort.

Der er ikke desto mindre ulemper: De talte ord lyder meget mærkeligt (den medfølgende video demonstrerer dette), og der er relativt få ord - så du skal muligvis blive kreativ med formulering, hvis der ikke er et ord, du har brug for.

Mens Talkie -biblioteket indeholder et par hundrede ord og alle bogstaverne i alfabetet, indeholder det ikke skrig eller skrig. For at lave sådan et skrig kiggede vi simpelthen på eksisterende ord og ændrede deres codecs for at producere nogle virkelig forfærdelige lyde.

Den sidste vigtige ting at bemærke her er, at Talkie kun fungerer med ATMega168 eller ATMega328 processorbaserede Arduinos.

Trin 5: Design og koncept: Løsning af størrelsesproblemet

For at opsummere vil vi oprette en enhed, der passer ind i en kartoffel. En kartoffel er våd, så vi skal indkapsle vores enhed for at beskytte de elektroniske komponenter mod vand. Desuden skroget, der skal holde vores komponenter på plads og være af den mindst mulige størrelse.

Nu hvor vi ved, hvilke dele vi har brug for, kan vi tænke over en kompakt måde at arrangere dem på. Det mest effektive og indlysende trin er at vælge den rigtige Arduino. Vi valgte en lille, men alligevel let at arbejde med og kraftfuld Arduino - Nano, der opfylder kravene til Talkie -biblioteket, da den har en ATMega328 -processor. Dette vil spare os for meget plads i forhold til en Arduino UNO!

Det næste trin er at oprette en model af enheden, hvor alle komponenter er pakket så tæt som muligt. Vi gjorde dette trin i TinkerCAD, fordi dette tillod os at bruge eksisterende modeller af elektroniske komponenter i deres korrekte dimensioner og straks eksportere og udskrive skallen, når den var klar.

Vi designede en skal, der ville blive lagt i en udhulet kartoffel. Skallen er designet på en måde for at maksimere pladsen inde i en kartoffel: En bådlignende bådlignende struktur med en buet top passer optimalt ind i en hul kartoffel, mens det rektangulære bundstykke giver nok plads og monteringsmuligheder for alle elektroniske komponenter. Yderligere huller i den bådlignende hætte blev brugt til at fungere som "øje"- eller sensorstik.

Den induktive sensor blev placeret diagonalt for at reducere den nødvendige højde. Selvom dens detektionsområde er meget kort, gør placeringen det muligt at fungere korrekt: Fordi udgravningen i kartoflen er rund, er kartoffelvægstykkelsen minimal, hvilket gør det muligt for den induktive sensor at detektere metal tættere på ydersiden.

Efter at have lagt det rektangulære bundstykke ned, placeres den udhulede kartoffel med den bådlignende hætte på toppen - og nu er alt sikkert, passer perfekt og er ikke synligt!

Den endelige størrelse på vores enhed med kapsel er omkring 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (længde x bredde x højde). Dette passer ikke til små kartofler, men mellemstore og store kartofler og søde kartofler fungerer fint.

Trin 6: Design og koncept: Løsning af forberedelsesproblemet

Det sidste problem, der skal løses, er forberedelsen af kartoflen. Vi ønskede at gøre denne proces så enkel og ligetil som muligt. Vores oprindelige løsning brugte en specialiseret gravemaskine, men vi indså senere, at dette kun virker for kartofler, men ikke for søde kartofler - disse er meget hårde indeni, og plastgravemaskiner er enten for tykke til at skære dem eller gå i stykker, hvis de er for tynde.

Hvorfor ville du overhovedet bruge en sød kartoffel? Nå, søde kartofler har en tendens til at være betydeligt større, så hvis du har problemer med at finde en kartoffel, der er stor nok til kartoffelsjælen, bør du tage et kig på søde kartofler. Så vores anden tilgang var at udvikle en effektiv metode til at udhule enhver kartoffel, uanset om det er en sød kartoffel eller en almindelig kartoffel. Detaljerne er dokumenteret i et af de sidste trin.

Trin 7: Samling af kredsløbet

Tilslut Arduino Nano nøjagtigt som i kredsløbsdiagrammet.

Trin 8: Programmering af Arduino

Klon dette lager:

Åbn derefter filen potato_soul.ino i Arduino IDE. Koden er meget veldokumenteret, så læs blot kommentarerne og følg instruktionerne der.

Trin 9: Udskrivning af delene

Udskriv de medfølgende. STL -filer. Vores printer tog mere end 3 timer at producere hver del.

Trin 10: Forberedelse af kartoflen

Nu hvor alt andet er klar, er det tid til at forberede kartoflen! De næste trin vil beskrive den effektive udhulningsteknik, vi har udviklet netop til dette projekt.

Trin 11: Hulning af kartoflen - Markering af regionen

Marker området, hvor kartoffelsjælen vil blive indsat. Dette er den region, du bliver nødt til at hule ud.

Trin 12: Hulning af kartoflen - flåning og fjernelse af toppen

Hud det markerede område. Skær derefter det konvekse stykke af for at flade kartoflen ud.

Trin 13: Hulning af kartoflen - Lav indsnit og uddrag stykker

Lav flere dybe udskæringer i kartoflen. Indsæt derefter kniven og vingle den, indtil du kan trække et stykke ud. Du skal være forsigtig, for at lægge for meget pres på kniven kan ødelægge kartoflen. Efter det første stykke vil de resterende være lette.

Husk at gemme brikkerne! Smid ikke de stykker, du skærer ud. På samme måde, når du ikke længere har brug for en kartoffel, du har forberedt til kartoffelsjælen, kan du simpelthen flå den, skære den og tilberede den.

Trin 14: Hulning af kartoflen - perfektion af kurven

Stik nu en metalgaffel ind i kartoflen og udfør den samme svingende bevægelse for at hule kartoflen dybere ud. Til sidst skal du bruge en skarp ske til at udglatte væggene.

Trin 15: Forberedelse af kartoflen - Lav huller til sensorer

Som det sidste trin skal du oprette to huller til PIR -sensorerne og indsætte låget i kartoflen. Nu lever kartoffelsjælen i kartoflen!

Trin 16: Montering af kartoffelsjælen

Vi er næsten færdige! Saml alle komponenter i bunden af kartoffelsjælen. Sæt ledningerne gennem øjenhullerne, og fastgør sensorerne til ledningerne - og det er det. Tid til at overraske dine venner og familie!

Vi vil meget gerne høre din feedback på vores projekt:)