Schreiende Kartoffel - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Tinkercad-Projekte »

Dieses anweisbare wird Ihnen beibringen, wie Sie jede Kartoffel zum Leben erwecken, sprechen und für ihr Leben schreien. Wenn Sie schon immer Ihre Freunde und Familie mit einem Gemüse überraschen wollten, das nicht gegessen werden möchte, wenn Sie schon immer verstehen wollten, wie sich eine Kartoffel anfühlt, wenn sie gekocht wird, dann ist dieses Projekt genau das Richtige für Sie!

Unsere Inspiration Als wir Ideen für die Kartoffel-Challenge sammelten, stellten wir fest, dass all unsere Gedanken um das kreisten, was wir mit der Kartoffel machen würden, aber wir dachten nie darüber nach, was die Kartoffel über unser Handeln denken würde. Mit anderen Worten, uns wurde klar, dass wir uns als Menschen nie in die Lage einer Kartoffel versetzen und somit ein Kartoffelerlebnis nie nachvollziehen konnten - bis jetzt. Uns wurde sofort klar, dass diese Kartoffel-Mensch-Erfahrungslücke ein großes Problem ist, also haben wir uns entschlossen, Maßnahmen zu ergreifen.

Unser Ziel für dieses Projekt war es, ein elektronisches Gerät, die sogenannte Kartoffelseele, zu bauen, das beim Einsetzen in eine Kartoffel die Kartoffel als Reaktion auf menschliche Handlungen in menschlicher Sprache kommunizieren lässt, so dass sie menschlich zuordenbar ist und die Kartoffel verschließt. menschliche Erfahrungslücke.

Eine Kartoffel mit einer Kartoffelseele ist in der Lage, einen Menschen zu sehen, indem sie Infrarotlicht wahrnimmt und den Menschen auffordert, ihn in Ruhe zu lassen. Die Kartoffel wird immer wieder fragen, bis ihr Wunsch erfüllt ist. Wenn ein Wahnsinniger beschließt, die arme Kartoffel zu schneiden, wird die Kartoffelseele es ihm ermöglichen, den Schmerz zu spüren, indem er den Schnitt mit einem induktiven Sensor wahrnimmt - und ihn mit einem entsetzlichen Kreischen ausdrückt.

Während des Schreibens dieser Anleitung legen wir viel Wert auf den Design- und Konzeptteil - dies ermöglicht es dem Leser, unseren Design- und Problemlösungsprozess zu verfolgen und zu verstehen, warum und wie wir bestimmte Entscheidungen getroffen haben.

Der Code für dieses Projekt ist Open Source - Sie können gerne dazu beitragen!

Über uns: Dieses Projekt wurde von zwei Leuten gemacht, meinem Freund Haraldar und mir, Guusto. Wir waren während des gesamten Projekts physisch getrennt, was an sich schon eine sehr große Herausforderung war. Der größte Verdienst geht definitiv an Haraldar - er war verantwortlich für das Schaltungsdesign, die Schaltungsverdrahtung, die Programmierung, das endgültige Design und den Druck der 3D-Teile, die Montage und die Beschaffung aller Teile (einschließlich des Zerlegens seiner Lautsprecher und eines alten Radios - wir hatte Störungen und hatte keine Zeit, Komponenten online nachzubestellen). Mein Beitrag war die erste Idee und das Konzept, einen schnellen Weg zu finden, um die Kartoffeln und das Instructable vorzubereiten. Wir haben die wichtigsten Designkonzepte entwickelt und gemeinsam wichtige Designentscheidungen getroffen.

Lieferungen

Werkzeuge

• Lötkolben
• Lötdraht
• 3D Drucker
• Multimeter

Materialien

• Mittelgroße bis große Kartoffel oder Süßkartoffel
• Arduino Nano Rev. 3 mit angelöteten Pins
• LJ18 A3-8-Z Induktiver Sensor
• (2x) AM312 Mikro-PIR-Bewegungserkennungssensor
• Kleiner Lautsprecher (Wir haben unseren von billigen Lautsprechern geerntet)
• 9V Batterie
• Überbrückungskabel

Schritt 1: Design und Konzept

Die Idee hinter diesem Projekt ist ganz einfach: Stellen Sie sich eine Kartoffel vor, die reagiert und schreit, wenn jemand versucht, sie zu schneiden. Genau dieses Bild war unser Ausgangspunkt (Bild 1.1). Von hier aus begannen wir darüber nachzudenken, wie diese Funktionalität implementiert werden könnte. Wir brauchten ein elektronisches Gerät im Inneren der Kartoffel, das die Anwesenheit von Menschen, Metallgegenständen und auch Geräusche erfasst. (Bild 1.2).

Bei weiterer Überlegung haben wir folgende Ziele entwickelt, die dieses Gerät erfüllen muss:

1. Das Gerät muss eine Kartoffel menschlich erscheinen lassen, indem es als Reaktion auf bestimmte Aktionen spricht und schreit.
2. Das Gerät muss klein genug sein, um in die meisten Kartoffeln zu passen.
3. Das Gerät muss in sich geschlossen und mit wenig Vorbereitung schnell in jede Kartoffel einsetzbar sein.

Natürlich kamen diese Ziele mit Fragen bzw. Problemen, die wir lösen mussten, nämlich:

1. Was ist der einfachste und kostengünstigste Weg, um unsere gewünschte Funktionalität zu erreichen?
2. Wie können wir die Größe des Geräts minimieren?
3. Wie können wir die Kartoffelzubereitung so schnell und einfach wie möglich gestalten?

In den nächsten Schritten gehen wir diesen Fragen nach.

Schritt 2: Design und Konzept: Funktionalitätsproblem - Flussdiagramm

Um das Funktionsproblem zu lösen, sollten wir zunächst genau bestimmen, was das Gerät tun soll. Das Flussdiagramm visualisiert die Logik der Potato Soul.

Schritt 3: Design und Konzept: Funktionalitätsproblem - Input und Output

Um dieses Problem zu lösen, mussten wir herausfinden, welche Sensoren wir benötigen, wie die Sensordaten verarbeitet werden und wie wir Sprache und Schreie erzeugen. Wir haben uns für folgende Architektur entschieden:

Für unseren Input haben wir:

Erkennung der Anwesenheit von Personen: PIR-Sensoren. Sie können Infrarotlicht wie Körperwärme messen und wären somit perfekt für die menschliche Erkennung. Sie sind einfach zu bedienen und weit verbreitet. Als Bonus sehen zwei Mikro-PIR-Sensoren wie Augen auf der Kartoffel aus und lassen sie lebendiger erscheinen

Schnitterkennung: Induktive Sensoren. Diese Sensoren erzeugen ein magnetisches Feld und sind durch das Prinzip der elektromagnetischen Induktion in der Lage, Metallobjekte auf kurze Distanz zu erkennen. Ein solcher Sensor im Inneren einer Kartoffel erkennt ein Metallmesser, das die Kartoffel schneidet

Für unsere Ausgabe haben wir:

Produzieren von menschlichem Sprachaudio: Lautsprecher. Ein einfacher Summer würde nicht ausreichen, da er nur die Frequenz ändern kann und somit keine menschliche Stimme wiedergeben könnte

Vor diesem Hintergrund und dem Flussdiagramm folgt:

Verarbeitung der Daten: Arduino. Wie im Flussdiagramm in Schritt 2 angegeben, ist die Logik unserer Schaltung sehr einfach und wir benötigen auch keine erweiterten Berechnungen für unsere Eingaben. Dies bedeutet, dass wir nicht die Rechenleistung eines RaspBerry Pi benötigen - ein normaler Mikrocontroller wie der Arduino ist am besten geeignet

Wir haben also festgestellt, dass wir mit zwei PIR-Sensoren, einem induktiven Sensor, einem Lautsprecher und einem Arduino auskommen, um die gewünschte Funktionalität zu schaffen.

Schritt 4: Design und Konzept: Funktionalitätsproblem - Sprache generieren und speichern

Eines ist nicht klar: Wie schaffen wir menschliche Sprache und Schreie? Wir wissen, wie man sie spielt, aber wie speichern wir sie? Es gibt zwei Möglichkeiten:

1. Nehmen Sie Phrasen und Sounds auf und speichern Sie sie in einem Audioformat auf einer SD-Karte.
2. Verwenden Sie ein Text-to-Speech-Programm, speichern Sie Phrasen in einem Textformat und generieren Sie dann spontan Sprache.

Während die erste Option viel Freiheit in Bezug auf die verwendbaren Sounds bietet, erfordert sie die Anbindung an ein zusätzliches SD-Kartenmodul. Dies nimmt viel Speicher in Anspruch und kann bei drei anderen aktiven Sensoren zu Problemen führen.

Außerdem ist ein Zusatzmodul so ziemlich das Gegenteil von einem minimalistischen Design. Aus diesem Grund haben wir uns für die zweite Option entschieden: Wir haben die Open-Source-Text-to-Speech-Bibliothek Talkie verwendet, die Audiocodecs für eine Reihe englischer Wörter enthält. Diese Wörter benötigen viel weniger Platz als eine Audiodatei, sodass wir ohne SD-Karte problemlos mehrere Phrasen auf unserem Arduino speichern können.

Es gibt jedoch auch Nachteile: Die gesprochenen Wörter klingen sehr seltsam (das beigefügte Video zeigt dies), und es gibt relativ wenige Wörter - daher müssen Sie möglicherweise bei der Formulierung kreativ werden, wenn Sie ein Wort nicht benötigen.

Während die Talkie-Bibliothek einige hundert Wörter und alle Buchstaben des Alphabets enthält, enthält sie weder Schreie noch Kreischen. Um ein solches Kreischen zu erzeugen, haben wir uns einfach vorhandene Wörter angesehen und ihre Codecs modifiziert, um wirklich schreckliche Geräusche zu erzeugen.

Die letzte wichtige Sache, die hier zu beachten ist, ist, dass Talkie nur mit Arduinos auf ATMega168- oder ATMega328-Prozessorbasis funktioniert.

Schritt 5: Design und Konzept: Lösung des Größenproblems

Zusammenfassend möchten wir ein Gerät erstellen, das in eine Kartoffel passt. Eine Kartoffel ist nass, daher müssen wir unser Gerät einkapseln, um die elektronischen Komponenten vor Wasser zu schützen. Außerdem sollte der Rumpf, der unsere Komponenten an Ort und Stelle halten soll, möglichst klein sein.

Jetzt, da wir wissen, welche Teile wir brauchen, können wir uns eine kompakte Möglichkeit überlegen, sie anzuordnen. Der effektivste und offensichtlichste Schritt ist die Auswahl des richtigen Arduino. Wir haben uns für ein kleines, aber einfach zu handhabendes und leistungsstarkes Arduino entschieden - das Nano, das die Anforderungen der Talkie-Bibliothek erfüllt, da es über einen ATMega328-Prozessor verfügt. Dies spart uns viel Platz im Vergleich zu einem Arduino UNO!

Der nächste Schritt besteht darin, ein Modell des Geräts zu erstellen, wobei alle Komponenten so eng wie möglich verpackt sind. Wir haben diesen Schritt in TinkerCAD gemacht, weil wir so vorhandene Modelle elektronischer Komponenten in ihren korrekten Abmessungen verwenden und die Hülle sofort exportieren und drucken konnten, wenn sie fertig war.

Wir haben eine Schale entworfen, die in eine ausgehöhlte Kartoffel gesteckt wird. Die Schale wurde so konzipiert, dass sie den Platz im Inneren einer Kartoffel maximiert: Eine von unten nach oben bootartige Struktur mit gewölbter Oberseite passt optimal in eine hohle Kartoffel, während das rechteckige Unterteil genügend Platz und Befestigungsmöglichkeiten für alle elektronischen Komponenten bietet. Zusätzliche Löcher in der bootartigen Kappe dienten als "Augen"- oder Sensorbuchsen.

Der induktive Sensor wurde schräg platziert, um den Platzbedarf auf die notwendige Höhe zu reduzieren. Obwohl seine Erfassungsreichweite sehr kurz ist, ermöglicht seine Platzierung eine einwandfreie Funktion: Da der Aushub in der Kartoffel rund ist, ist die Kartoffelwandstärke minimal, so dass der induktive Sensor Metall näher an der Außenseite erkennen kann.

Nach dem Ablegen des rechteckigen Unterteils wird die ausgehöhlte Kartoffel mit der bootartigen Kappe im Inneren darauf gelegt - und jetzt sitzt alles fest, sitzt perfekt und ist nicht sichtbar!

Die Endgröße unseres Geräts mit Kapsel beträgt ca. 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (Länge x Breite x Höhe). Dies passt nicht zu kleinen Kartoffeln, aber mittlere und große Kartoffeln und Süßkartoffeln funktionieren gut.

Schritt 6: Design und Konzept: Lösung des Vorbereitungsproblems

Das letzte zu lösende Problem ist die Zubereitung der Kartoffel. Wir wollten diesen Prozess so einfach und unkompliziert wie möglich gestalten. Unsere anfängliche Lösung verwendete ein spezielles Aushubgerät, aber wir stellten später fest, dass dies nur bei Kartoffeln funktioniert, nicht aber bei Süßkartoffeln - diese sind innen sehr hart und Plastikbagger sind entweder zu dick, um sie zu schneiden, oder brechen, wenn sie zu dünn sind.

Warum sollten Sie überhaupt eine Süßkartoffel verwenden? Nun, Süßkartoffeln sind in der Regel deutlich größer, wenn Sie also Schwierigkeiten haben, eine Kartoffel zu finden, die groß genug für die Potato Soul ist, sollten Sie sich Süßkartoffeln ansehen. Unser zweiter Ansatz bestand also darin, eine effektive Methode zum Aushöhlen jeder Kartoffel zu entwickeln, sei es eine Süßkartoffel oder eine normale Kartoffel. Die Details werden in einem der letzten Schritte dokumentiert.

Schritt 7: Zusammenbau der Schaltung

Verdrahten Sie den Arduino Nano genau wie im Schaltplan.

Schritt 8: Programmierung des Arduino

Klonen Sie dieses Repository:

Öffnen Sie dann die Datei Potato_soul.ino in der Arduino IDE. Der Code ist sehr gut dokumentiert, also einfach die Kommentare lesen und den Anweisungen dort folgen.

Schritt 9: Drucken der Teile

Drucken Sie die mitgelieferten. STL-Dateien aus. Unser Drucker brauchte mehr als 3 Stunden, um jedes Teil zu produzieren.

Schritt 10: Zubereitung der Kartoffel

Jetzt, wo alles andere fertig ist, ist es Zeit, die Kartoffel zuzubereiten! Die nächsten Schritte beschreiben die effiziente Aushöhlungstechnik, die wir nur für dieses Projekt entwickelt haben.

Schritt 11: Aushöhlen der Kartoffel - Markieren der Region

Markieren Sie die Region, in die die Kartoffelseele eingefügt wird. Dies ist die Region, die Sie aushöhlen müssen.

Schritt 12: Aushöhlen der Kartoffel - Häuten und Entfernen der Oberseite

Haut den markierten Bereich ab. Dann das konvexe Stück abschneiden, um die Kartoffel flach zu drücken.

Schritt 13: Aushöhlen der Kartoffel - Einschnitte machen und Stücke extrahieren

Machen Sie mehrere tiefe Schnitte in die Kartoffel. Setzen Sie dann das Messer ein und wackeln Sie damit, bis Sie ein Stück herausziehen können. Sie müssen vorsichtig sein, da zu viel Druck auf das Messer die Kartoffel zerbrechen kann. Nach dem ersten Stück werden die restlichen einfach sein.

Denken Sie daran, die Teile aufzubewahren! Werfen Sie die ausgeschnittenen Teile nicht weg. Wenn Sie eine Kartoffel, die Sie für die Potato Soul zubereitet haben, nicht mehr benötigen, können Sie sie einfach häuten, schneiden und kochen.

Schritt 14: Aushöhlen der Kartoffel - Perfektionieren der Kurve

Stecken Sie nun eine Metallgabel in die Kartoffel und führen Sie die gleiche wackelnde Bewegung aus, um die Kartoffel tiefer auszuhöhlen. Zum Schluss mit einem scharfen Löffel die Wände glätten.

Schritt 15: Kartoffel vorbereiten - Löcher für Sensoren machen

Erstellen Sie als letzten Schritt zwei Löcher für die PIR-Sensoren und setzen Sie den Deckel in die Kartoffel ein. Jetzt bewohnt die Kartoffelseele die Kartoffel!

Schritt 16: Zusammenbau der Kartoffelseele

Wir sind fast fertig! Montieren Sie alle Komponenten im Boden der Potato Soul. Stecken Sie die Drähte durch die Augenlöcher und befestigen Sie die Sensoren an den Drähten - und das war's. Es ist Zeit, Ihre Freunde und Familie zu überraschen!

Wir freuen uns über Ihr Feedback zu unserem Projekt:)