Physisches Interaktionssystem - PlateaPlayer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dieses Projekt beschreibt den Prozess des Entwurfs und der Entwicklung der Hardwareimplementierung der physischen Computerinteraktionen eines interaktiven Videoplayers, der sich an die Video- und Digitalfernsehstudenten der Universidad Autónoma de Occidente richtet, die sich mit dem Thema multisensorische interaktive Videos beschäftigen, in Form von ein Produkt, das leicht hergestellt und manipuliert werden kann.

Derzeit gibt es keine kostenlosen Plattformen für die Entwicklung solcher Videos, die auch sensorische Interaktionen beinhalten. Der Hauptzweck besteht daher darin, zu vermeiden, dass die Schüler kostspielige Softwarelizenzen erwerben müssen, sich auf halbfertige Lösungen für die Aufgaben der Klasse verlassen und diese liefern müssen und viel mehr Zeit damit verbringen müssen, diese Plattformen selbst zu entwickeln.

Die hier vorgeschlagene Implementierung besteht aus fünf Modulen, die die wichtigsten sensorischen Interaktionen darstellen, die synchronisiert werden können. Diese sind: Wasser, Rauch, Temperatur (heiß/kalt), Wind und Licht. Diese werden von einem Arduino mit der JavaScript-Bibliothek Johnny Five gesteuert.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge - Container Box

Da dieses Projekt der Entwicklung eines Prototyps des vorgeschlagenen Systems diente, wurden einfache Materialien verwendet:

• Strohpappe
• Balsaholzstäbe (quadratische und dreieckige Formen)
• Schere, Isolierband, Holzleim, Skalpell, Bügelsäge

Schritt 2: Materialien - Windmodul

5 CPU-Lüfter

Schritt 3: Materialien - Temperaturmodul

• 2 Peltier-Zellen
• 4 Kühlkörper
• 2 Lüfter (wie beim Windmodul)

Schritt 4: Materialien - Lichtmodul

• ~50cm RGB-LED-Streifen
• 3 TIP31C-Transistoren
• Externe Stromquelle

Schritt 5: Materialien - Rauchmodul

• 1 Ultraschall-Luftbefeuchter
• 1 1-Kanal-Relais
• Externe Stromquelle
• Wasserbehälter

Schritt 6: Materialien - Wassermodul

• Tauchmikropumpe
• ~20cm Plastikrohr
• Wasserbehälter (wie beim Rauchmodul)
• Kleine Strohhalme (~5)

Schritt 7: Schneiden von Löchern auf der Vorderseite für Fans

Schneiden Sie ein Stück Pappe (ca. 50 cm breit und ca. 40 cm hoch) aus und schneiden Sie dann mit dem Skalpell 5 Löcher für jeden Fächer. Schließlich kleben Sie sie auf den Karton.

Schritt 8: Herstellung der Temperaturmodule (Peltierzelle)

Kleben Sie die Peltier-Zellen auf die Kühlkörper.

Schritt 9: Integrieren Sie die Peltier-Module in die Lüfter

Kleben Sie die Peltier-Module an einen Lüfter. Stellen Sie sicher, dass Sie sie in entgegengesetzte Richtungen zur Vorderseite zeigen, damit die heiße und kalte Seite jeder Zelle vom entsprechenden Lüfter nach außen geblasen wird.

Schritt 10: Erstellen der "Spalte" für die obere Abdeckung

Schneiden Sie die Balsastangen (~50cm breit) zu und kleben Sie sie wie in den Bildern gezeigt zusammen. Dadurch kann die obere Kartonabdeckung vorne und an den Seiten geklebt werden.

Kleben Sie als nächstes ein Stück Pappe auf der diagonalen Seite zusammen und bohren Sie etwa 8 kleine Löcher (~5mm x ~5mm) für die Strohhalme des Wassermoduls, die eingesetzt werden sollen.

Schritt 11: Der Box Struktur geben

Schneiden Sie 3 Balsastäbe wie in der Abbildung gezeigt zu und kleben Sie sie auf das vordere Kartonstück.

Schritt 12: Schneiden Sie die Seiten der Box

Schneiden Sie 3 Stücke Karton zu (~50 cm breit, ~ 50 cm hoch und ~ 30 cm tief). 2 für jede Seite der Box plus 1 für die Innenseite, um den Wasserbehälterraum von den elektronischen Komponenten zu trennen.

Schritt 13: Anpassen des Wasserbehälterraums

Stellen Sie eine Basis für den Wasserbehälter her, indem Sie 3 Stücke quadratischer Balsastangen auf ~20 cm schneiden und sie wie in der Abbildung gezeigt an den Rahmen der Hauptstruktur kleben, damit der Behälter passt.

Als nächstes verwenden Sie 1 der zuvor geschnittenen Kartonstücke für die Seiten, machen ein kleines Loch, damit einige Drähte hindurchpassen können, und kleben Sie sie zusammen.

Optional können Sie einen dreieckigen Balsastab auf die Rückseite des Bodens kleben, um zu verhindern, dass der Behälter herunterfällt und das Wasser verschüttet wird.

Schritt 14: Herstellung des Wasserbehälters

Schneiden Sie eine Plastikflasche auf die Hälfte und verwenden Sie ihren oberen Teil als Abdeckung, wie in den Bildern gezeigt. Stellen Sie die Mikropumpe und den Ultraschall-Luftbefeuchter hinein.

Füllen Sie es vor Gebrauch mit Wasser.

Schritt 15: Schließen der Hauptstruktur

Kleben Sie die seitlichen, unteren und oberen Kartonabdeckungen auf den Rest der Struktur.

Schritt 16: Hinzufügen des Lichtmoduls

Kleben Sie den RGB-LED-Streifen um die Oberseite und die Seiten der Box, so dass die Drähte in das Loch auf der linken Seite gehen können.

Schritt 17: Herstellung der Wasserpfeife

Schneide etwa 8 kleine Löcher (~1mm x ~1mm) in das Plastikrohr und stecke die kleinen Strohhalme ein. Klebe sie so fest wie möglich zusammen, damit kein Wasser in den Rest der Schachtel gelangt.

Schließen Sie zum Schluss das offene Ende des Rohres an die Mikropumpe an und stecken Sie die Strohhalme in die Löcher des oberen diagonalen Kartons.

Schritt 18: Verkabelung

Die ausgewählten Pins können auf Wunsch des Benutzers geändert werden, sodass sie hier nicht angegeben werden, obwohl der Code dies offensichtlich tut

Wind-/Temperaturmodule:

Verwenden Sie Überbrückungsdrähte, um die 5 V jedes Lüfters und jeder Peltier-Zelle mit einem digitalen Pin im Arduino-Board und die GNDs mit der gemeinsamen GND-Leitung im Protoboard zu verbinden.

Wassermodul:

Verwenden Sie Überbrückungsdrähte, um die 5V der Mikropumpe direkt mit einem der 5V-Ausgangspins des Arduino zu verbinden, und verwenden Sie einen TIP31C-Transistor als Schalter für die GND-Drähte. Dieser Transistor geht an einen digitalen Pin zum Arduino, um ihn zu steuern.

Lichtmodul:

Verwenden Sie Überbrückungsdrähte, um jeden Farbkanal mit einem TIP31C-Transistor zu verbinden, der mit der GND-Leitung des Protoboards verbunden ist und der zu einem analogen Pin im Arduino geht, um die angezeigte Farbe zu steuern, indem R, G und B auf den richtigen Wert festgelegt werden. Das Stromkabel ist mit einer Protoboard-Leitung verbunden, die über einen Adapter mit Strom versorgt wird, der an eine normale Steckdose angeschlossen ist.

Rauchmodul:

Verwenden Sie Überbrückungsdrähte, um die Stromversorgung an ein Relais anzuschließen, das es mit der gleichen Stromversorgung im Protoboard vom Lichtmodul verbindet. Verbinden Sie dann dieses Relais mit einem digitalen Pin im Arduino, um es ein- und auszuschalten. Verbinden Sie seinen GND mit der GND-Leitung im Protoboard.

Schritt 19: Programmierung und Ausführung

Damit Johnny Five funktioniert, ist ein einfacher Node-Server erforderlich. Um Front- und Backend in Echtzeit zu kommunizieren und das interaktive Video mit den sensorischen Interaktionen zu synchronisieren, wird auch Socket.io implementiert.

Der Code für dieses System sowie der zuvor als JavaScript-Plugin entwickelte interaktive Videoplayer können in diesem Github-Repo heruntergeladen werden:

Bedienen Sie die Webseite mit dem Player vom gleichen Server und führen Sie beide aus.