EqualAir: Wearable NeoPixel Display Triggered by Air Pollution Sensor: 7 Steps (with Pictures)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ο στόχος του έργου είναι να φτιάξει ένα φορετό μπλουζάκι που να εμφανίζει ένα υποβλητικό γραφικό όταν η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι πάνω από ένα καθορισμένο όριο. Το γραφικό είναι εμπνευσμένο από το κλασικό παιχνίδι "τούβλοι", καθώς το αυτοκίνητο είναι σαν ένα κουπί που φτύνει την εξάτμιση (που είναι σαν μπάλες) που "χτυπά" κομμάτια του πνεύμονα και τα υποβαθμίζει. Όταν η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι πάνω από ένα όριο (π.χ. όταν περπατάτε με αυτοκίνητα), τα κατά τα άλλα αβλαβή λευκά μπλουζάκια αρχίζουν να παίζουν την οθόνη. Αυτό το έργο χτίστηκε από τους Jordan, Mary, Nick και Odessa για μια τάξη που ονομάζεται The Art and Science of Making.

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τα υλικά σας

Απεικόνιση:

• 6 * Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED Strip - Λευκό PCB 144 LED/m
• 1 * Arduino Mega (σύμφωνα με τον ιστότοπο Adafruit, η χρήση περισσότερων από δύο λωρίδων NeoPixel απαιτεί ένα Arduino Mega)
• Μπαταρία 1 * 9Volt
• 1 * φορτιστής φορητού υπολογιστή

Εξεύρεση της φόρας:

1 * Αισθητήρας Adafruit MiCS5524 (αυτός ήταν ο αισθητήρας ατμοσφαιρικής ρύπανσης που χρησιμοποιήσαμε επειδή είναι φθηνός. Το μειονέκτημα είναι ότι αισθάνεται πολλαπλά αέρια και δεν κάνει διάκριση μεταξύ τους)

Αλλα:

2 * λευκό μπλουζάκι (προτείνουμε να αγοράσετε πολύ μεγάλα μπλουζάκια γιατί 1) πρέπει να υπάρχει χώρος για το υλικό και 2) θα πρέπει να κόψετε λίγο επιπλέον ύφασμα για να φτιάξετε μια τσέπη απόκρυψη υλικού)

Εργαλεία:

• Άλτες
• Protoboard
• Πυκνωτής
• Αντίσταση
• Κόφτης καλωδίων
• Μηχανή συγκόλλησης
• Υλικό ραφής και/ή κόλλα υφάσματος

Βήμα 2: Συναρμολόγηση του πλέγματος NeoPixel

Για να συναρμολογηθεί το πλέγμα NeoPixel, οι αρχικές λωρίδες NeoPixel πρέπει να κοπούν και να συγκολληθούν ξανά ανάλογα με τις επιθυμητές διαστάσεις του πλέγματος. Για αυτό το σχέδιο, χτίζαμε ένα πλέγμα 47x16 NeoPixels:

1. Κόψτε τις λωρίδες 1 μέτρου (144 NeoPixel) σε 47 προσαυξήσεις NeoPixel, προσέχοντας να αφήσετε λίγο χώρο να συγκολληθεί στις άκρες των λωρίδων (υπάρχουν μικρά μεταλλικά καλώδια που είναι ορατά στους πυθμένες των NeoPixels). Βεβαιωθείτε ότι κόβετε έτσι ώστε να είναι εκτεθειμένο ολόκληρο το μαξιλάρι συγκόλλησης (γιατί είναι ήδη τόσο μικρά για αρχή). Ο λόγος που οι λωρίδες έχουν μήκος 47 εικονοστοιχεία αντί (144/3 = 48) εικονοστοιχεία είναι ότι θα χάσετε τουλάχιστον ένα από την κοπή τους επειδή τα NeoPixel είναι τόσο κοντά μεταξύ τους.
2. Τοποθετήστε προσεκτικά τις στήλες η μία δίπλα στην άλλη (προαιρετικά χρησιμοποιήστε ηλεκτρική ταινία για να τις κρατήσετε στη θέση τους) και βεβαιωθείτε ότι οι διαστάσεις είναι όπως επιθυμείτε (47x16). Στρώστε τις στήλες σε μοτίβο S.
3. Τα NeoPixels διαθέτουν καλώδια εισόδου, εισόδου και γείωσης που πρέπει να συνδεθούν με τα αντίστοιχά τους στην επόμενη ταινία. Χρησιμοποιώντας σύρμα πολλών κλώνων, συνδέστε τους αγωγούς των στηλών μαζί σε ένα μοτίβο S, προσέχοντας να συνδέσετε τους σωστούς αγωγούς.
4. Αφήστε τα καλώδια στα άκρα του πλέγματος (πρέπει να υπάρχουν 2 άκρα - ένα από το οποίο ξεκινήσατε και ένα όπου τελειώσατε το μοτίβο S) και προαιρετικά προσθέστε επεκτάσεις σύρματος για ευκολία. Μπορείτε επίσης προαιρετικά να κολλήσετε ή να στερεώσετε με άλλο τρόπο τα καλώδια στο τέλος. Επίσης, ζεστή κόλλα πάνω από τις συνδέσεις για να τα στερεώσετε.
5. Βεβαιωθείτε ότι το πλεγμένο πλέγμα σας είναι ασφαλές προσθέτοντας μερικά ακόμη στρώματα ηλεκτρικής ταινίας ή άλλης κόλλας στο πίσω μέρος.

Τώρα θα πρέπει να έχετε ένα πλέγμα εργασίας που μπορείτε να δοκιμάσετε. Κάτω από τη βιβλιοθήκη NeoPixel Matrix, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το δείγμα κώδικα μήτρας για να δείτε αν το πλέγμα λειτουργεί όπως αναμένεται. Εάν συμβαίνει, θα πρέπει να μοιάζει με την παραπάνω φωτογραφία (αγνοήστε το Arduino Uno στο μπροστινό μέρος, ήταν για να δοκιμάσετε κάτι άλλο)

Βήμα 3: Προσθήκη αισθητήρα

Μια βασική πτυχή αυτού του έργου είναι ο αισθητήρας, ένας Adafruit MiCS5524, ο οποίος μπορεί να ανιχνεύσει διάφορα αέρια στον αέρα και να σηματοδοτήσει την έντασή τους μέσω αναλογικής εισόδου.

1. Πρώτον, βεβαιωθείτε ότι τα τρία καλώδια προς τον αισθητήρα - τάση εισόδου, εξόδου και γείωσης - έχουν συνδεθεί σωστά (προαιρετικά χρησιμοποιήστε καλώδιο κατάλληλου χρώματος για να το βοηθήσετε).
2. Συνδέστε την τάση εισόδου στην έξοδο 5V στην πλακέτα Arduino και συνδέστε τη γείωση με τη γείωση στην πλακέτα.
3. Στη συνέχεια, συνδέστε την έξοδο με το A0 (ή τον αναλογικό πείρο της επιλογής σας) στον πίνακα Arduino. Αυτό είναι το μόνο που χρειάζεται για να συνδέσετε τον αισθητήρα στο Arduino.
4. Προαιρετικά, χρησιμοποιήστε τη Σειριακή οθόνη για να επαληθεύσετε ότι οι ενδείξεις αναφέρονται από τον αισθητήρα (οι ενδείξεις πρέπει να αιωρούνται γύρω από έναν αριθμό και να αλλάζουν όταν ο αισθητήρας τοποθετηθεί κοντά σε πηγή μονοξειδίου του άνθρακα ή άλλους καπνούς).

Στο διαδίκτυο, υπάρχουν οδηγίες για τη βαθμονόμηση αυτού του αισθητήρα ιδιαίτερα, ώστε να είναι ευαίσθητος σε μια αλλαγή στο περιβάλλον. Αυτό που κάναμε ήταν να αφήσουμε τον αισθητήρα για λίγες ώρες για να καθορίσει ποια είναι η "κανονική" περιοχή ανάγνωσης για το δωμάτιο στο οποίο βρισκόταν. Στη συνέχεια, για να δοκιμάσουμε την "ενεργοποίηση" της οθόνης, χρησιμοποιήσαμε ένα βαμβάκι εμποτισμένο με αλκοόλ. η ένδειξη του αισθητήρα θα ανέβει πάνω από ένα καθορισμένο όριο για να ξεκινήσει ένας βρόχος του γραφικού.

Βήμα 4: Αποσφαλμάτωση του κώδικα

Επισυνάπτεται ο κωδικός. Παρατηρήστε ότι υπάρχουν πολλές κεφαλίδες που περιλαμβάνονται στην κορυφή. Για να κάνετε λήψη των απαιτούμενων κεφαλίδων, στο Arduino IDE, κάντε κλικ στο σκίτσο, συμπεριλάβετε τη βιβλιοθήκη και, στη συνέχεια, διαχειριστείτε τις βιβλιοθήκες. Προτού μπορέσετε να ανεβάσετε το συνημμένο αρχείο, θα πρέπει να κατεβάσετε τις ακόλουθες βιβλιοθήκες:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Βιβλιοθήκη Adafruit GFX

Μόλις κατεβάσετε αυτές τις βιβλιοθήκες, στο Arduino IDE, κάτω από το αρχείο, παραδείγματα, θα βρείτε παράδειγμα κώδικα που μπορεί να τροποποιηθεί για να δοκιμαστεί καθώς προχωράτε. Για παράδειγμα, το strandtest και το matrixtest ήταν πολύ χρήσιμα για τον έλεγχο του πλέγματος NeoPixel. Στο διαδίκτυο, είναι επίσης εύκολο να βρείτε δείγματα δοκιμών για τον αισθητήρα ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Προτού μπορέσετε να ανεβάσετε το αρχείο και να δείτε το πλέγμα εργασίας, ακολουθούν μερικές γραμμές κώδικα που μπορούν να τροποποιηθούν:

#ορίστε τον κωδικό PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

Ο πείρος 6 θα πρέπει να αλλάξει στον αριθμό καρφιτσών με τον οποίο είναι συνδεδεμένο το πλέγμα NeoPixel στο Arduino

Ο πείρος AO πρέπει να αλλάξει στον αριθμό καρφιτσών με τον οποίο είναι συνδεδεμένος ο αισθητήρας στο Arduino

#define STOP 300

#define NUM_BALLS 8

Adafruit_NeoMatrix matrix = Adafruit_NeoMatrix (GRID_COLS, GRID_ROWS, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG + NEO_GRB +, NEO_GRB + NEO_GRB +, NEO_GRB + NEO_GRB + NEO_GRB +

Ο αριθμός 300 καθορίζει πόσα εικονοστοιχεία του πνεύμονα υποβαθμίζονται για να μετρηθούν ως ένας κύκλος της οθόνης. Η αύξηση του αριθμού θα έκανε τον κύκλο μεγαλύτερο (π.χ. περισσότεροι πνεύμονες υποβαθμίζονται) και αντίστροφα.

Ο αριθμός 8 καθορίζει τον αριθμό των "μπάλων" (εξάτμιση) που βγαίνουν από το αυτοκίνητο

Τώρα, αν ακολουθήσατε τις οδηγίες για την ακριβή κατασκευή του πλέγματος, η διαμόρφωση του NeoMatrix θα πρέπει να λειτουργεί. Ωστόσο, είναι καλό να σημειωθεί ότι αυτό που λέει αυτή η ρύθμιση είναι ότι η συντεταγμένη 0, 0 βρίσκεται πάνω αριστερά, συνδέσαμε στήλες λωρίδων και οι λωρίδες συνδέονται σε σχηματισμό S. Έτσι, εάν το πλέγμα σας φαίνεται τέλειο εκτός από τον καθρέφτη ή το 90 μοίρες μακριά, είναι πιθανό να ρυθμίσετε το πλέγμα διαφορετικά και θα πρέπει να αλλάξετε τον κώδικα εδώ. Στο τέλος αυτού του βήματος, θα πρέπει να έχετε κάτι που μοιάζει με το βίντεο, ενεργοποιούμε το μπλουζάκι με ένα βαμβάκι εμποτισμένο με αλκοόλ, το γραφικό παίζει ένα βρόχο και δεν μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά έως ότου ο βρόχος είναι πλήρης.

Βήμα 5: Μαζεύοντας το μπλουζάκι

Ναι! Τώρα που έχετε την οθόνη, τον αισθητήρα και τον κωδικό όλα λειτουργούν, ήρθε η ώρα να τα συνδυάσετε όλα. Στο τέλος, θα έχουμε όλο το υλικό προσαρτημένο στο εσωτερικό πουκάμισο και, στη συνέχεια, το εξωτερικό πουκάμισο από πάνω να κρύβει τα πάντα. Τα μπλουζάκια ήταν πολύ μεγάλα, οπότε κόψαμε μια λωρίδα από το κάτω μέρος. Αυτό μας έδωσε το ύφασμα που χρειαζόμασταν για να ράψουμε μια τσέπη για να κρύψουμε το υλικό.

Εσωτερική μπλούζα:

1. Ξεκινήστε τοποθετώντας πρώτα λωρίδες ηλεκτρικής ταινίας στο πίσω μέρος του πλέγματος NeoPixel μόνο για να το ασφαλίσετε (θα ξέρετε ότι είστε καλά αν μπορείτε να μεταφέρετε το πλέγμα σε ένα κομμάτι)
2. Glueφασμα κολλήστε το πλέγμα NeoPixel στο εσωτερικό μπλουζάκι. Βεβαιωθείτε ότι το πλέγμα είναι κεντραρισμένο και πάνω από το σημείο που βρίσκονται πραγματικά οι πνεύμονες.
3. Αφήστε την κόλλα να στεγνώσει όσο χρειάζεται, βεβαιωθείτε ότι η κόλλα δεν εισχωρεί στο πίσω μέρος του πουκάμισου και κολλήστε το πουκάμισο κλειστό. Μόλις το δίκτυο είναι ενεργοποιημένο, δείτε πόσο μακριά μπορεί να τοποθετηθεί το Arduino, η μπαταρία κ.λπ. Για εμάς, είχαμε κολλήσει τα καλώδια του άλτη έτσι ώστε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματά μας να βρίσκονται στο πίσω μέρος του πουκαμίσου.
4. Ράψτε τη λωρίδα υφάσματος για να φτιάξετε μια μικρή τσέπη για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Μπορείτε να ράψετε μερικά εξαρτήματα στην τσέπη (π.χ. το Arduino) για να το κάνετε πιο ασφαλές.
5. Κόψτε μια μικρή σχισμή για να βλέπει ο αισθητήρας, για εμάς, αυτό ήταν στο κέντρο του γιακά στο πίσω μέρος του πουκαμίσου.

Εξωτερικό πουκάμισο: Ο λόγος για το εξωτερικό πουκάμισο είναι επειδή φαίνεται καλύτερα με ένα εξωτερικό πουκάμισο. Το εξωτερικό πουκάμισο κρύβει τα ηλεκτρονικά και διαχέει το φως από τα NeoPixels.

1. Τοποθετήστε προσεκτικά το εξωτερικό πουκάμισο πάνω από το εσωτερικό πουκάμισο
2. Κόλλα υφάσματος ή ράψτε το εσωτερικό πουκάμισο στο εξωτερικό πουκάμισο έτσι ώστε το πλέγμα να φαίνεται διδαγμένο όταν φωτίζεται (στην εικόνα, οι μαύρες παύλες είναι εκεί που είναι η κόλλα υφάσματος)

Βήμα 6: Αντιμετώπιση προβλημάτων

Συγχαρητήρια! Τώρα έχετε ένα φορετό μπλουζάκι που ανάβει με βάση τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Εάν όχι, τότε πιθανότατα χτυπήσατε ένα πρόβλημα (χτυπήσαμε πολλά), οπότε εδώ είναι μια πρόταση αντιμετώπισης προβλημάτων:

• Τα μαξιλαράκια συγκόλλησης στις ταινίες NeoPixel είναι τρελά μικρά, οπότε είναι δύσκολο να εξασφαλίσετε τις συνδέσεις δικτύου ασφαλείς. Χρησιμοποιήσαμε συγκόλληση μολύβδου, ηλεκτρικό σύρμα πολλών κλώνων και κολλήσαμε εν θερμώ τις συνδέσεις.
• Ως αποτέλεσμα του να είναι τόσο κοντά το NeoPixel στη λωρίδα, χάναμε τουλάχιστον 1 pixel κάθε φορά που κόβουμε το σκέλος. Η χρήση ψαλιδιού ήταν καλύτερη από τη χρήση ενός ακριβούς μαχαιριού, απλά ξεκολλήστε την πλαστική ρητίνη και κόψτε.
• Εάν η οθόνη NeoPixel εμφανίζει ένα περίεργο χρώμα (π.χ. ξεθώριασμα στο κόκκινο, οποιαδήποτε απόχρωση κόκκινου αντί λευκού), είναι πιθανό επειδή το δίκτυο δεν παίρνει αρκετή ισχύ. Για να ανεβάσουμε κώδικα, είχαμε τα πάντα αποσυνδεδεμένα, ανεβάσαμε τον κωδικό, στη συνέχεια αποσυνδέσαμε τον υπολογιστή, συνδέσαμε την μπαταρία στο Arduino και τελικά συνδέσαμε τον προσαρμογέα φορητού υπολογιστή στο δίκτυο.
• Εάν η οθόνη NeoPixel εμφανίζει εντελώς τυχαία χρώματα σε τυχαία διαστήματα, βεβαιωθείτε ότι οι βάσεις είναι κοινές.
• Όταν χρησιμοποιείτε κόλλα υφάσματος, βεβαιωθείτε ότι δεν χρησιμοποιείτε υπερβολική ποσότητα ώστε να διαπερνά και να κολλάει το μπλουζάκι. Βάζουμε μια ξύλινη σανίδα ανάμεσα σε δύο υφασμάτινα κομμάτια που αλλιώς θα ήταν συγκινητικά.

Ελπίζουμε να σας άρεσε αυτό το διδακτικό! Το επόμενο βήμα είναι να συνδέσετε το δίκτυο σε μια φορητή μπαταρία και να το μεταφέρετε στους δρόμους, όπου η ατμοσφαιρική ρύπανση από τα αυτοκίνητα και άλλους ρύπους θα ενεργοποιήσει την οθόνη.