Screaming Potato: 16 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Tinkercad-projecten »

Deze instructable leert je hoe je elke aardappel tot leven kunt laten komen, praten en schreeuwen voor zijn leven. Als je ooit je vrienden en familie wilde verrassen met een groente die niet gegeten wil worden, als je ooit wilde begrijpen wat een aardappel voelt als hij op het punt staat te worden gekookt, dan is dit project iets voor jou!

Onze inspiratie Toen we aan het brainstormen waren over ideeën voor de aardappeluitdaging, realiseerden we ons dat al onze gedachten cirkelden rond wat we met de aardappel zouden doen, maar we dachten nooit na over wat de aardappel zou denken over onze acties. Met andere woorden, we realiseerden ons dat we ons als mensen nooit in de schoenen van een aardappel hebben geplaatst en dat we dus nooit een aardappelervaring hebben kunnen begrijpen - tot nu toe. We realiseerden ons meteen dat deze aardappel-mens-ervaringskloof een groot probleem is, dus besloten we actie te ondernemen.

Ons doel voor dit project was om een elektronisch apparaat te bouwen, de zogenaamde Potato Soul, dat, wanneer het in een aardappel wordt gestoken, de aardappel in menselijke taal zou laten communiceren als reactie op menselijke acties, waardoor het mens-gerelateerd wordt en de aardappel- menselijke ervaringskloof.

Een aardappel met een Aardappelziel kan een mens zien door infrarood licht te voelen en de mens te vragen het met rust te laten. De aardappel zal steeds opnieuw vragen, totdat zijn wens is vervuld. Als een of andere maniak besluit de arme aardappel te snijden, zal de Aardappelziel hem in staat stellen de pijn te voelen door de snee te voelen met een inductieve sensor - en deze uit te drukken via een gruwelijke kreet.

Tijdens het schrijven van deze instructable hebben we veel aandacht besteed aan het gedeelte Design & Concept - hierdoor kan de lezer ons ontwerp- en probleemoplossingsproces volgen en begrijpen waarom en hoe we specifieke beslissingen hebben genomen.

De code voor dit project is Open Source - u bent van harte welkom om bij te dragen!

Over ons: Dit project is gedaan door twee mensen, mijn vriend Haraldar en ik, Guusto. We waren tijdens het hele project fysiek gescheiden, wat op zich al een hele grote uitdaging was. De meeste eer gaat zeker naar Haraldar - hij was verantwoordelijk voor het circuitontwerp, de circuitbedrading, de programmering, het definitieve ontwerp en het afdrukken van de 3D-onderdelen, de montage en de inkoop van alle onderdelen (inclusief het uit elkaar halen van zijn luidsprekers en een oude radio - we hebben storingen had en geen tijd had om online onderdelen bij te bestellen). Mijn bijdrage was het oorspronkelijke idee en concept, het vinden van een snelle manier om de aardappelen en de Instructable te bereiden. We ontwikkelden hoofdontwerpconcepten en maakten samen belangrijke ontwerpkeuzes.

Benodigdheden

Gereedschap

• Soldeerbout
• Soldeerdraad
• 3D-printer
• Multimeter

Materialen

• Middelgrote tot grote aardappel of zoete aardappel
• Arduino Nano Rev. 3 met gesoldeerde pinnen
• LJ18 A3-8-Z Inductieve sensor
• (2x) AM312 Micro PIR-bewegingsdetectiesensor
• Kleine luidspreker (we hebben de onze geoogst van goedkope luidsprekers)
• 9V batterij
• Startkabels

Stap 1: Ontwerp en concept

Het idee achter dit project is heel eenvoudig: stel je een aardappel voor die reageert en schreeuwt als iemand hem probeert te snijden. Deze exacte afbeelding was ons uitgangspunt (Afbeelding 1.1). Vanaf hier begonnen we na te denken over hoe deze functionaliteit zou kunnen worden geïmplementeerd. We hadden een elektronisch apparaat in de aardappel nodig dat menselijke aanwezigheid en metalen voorwerpen zou detecteren en ook geluid zou produceren. (Afbeelding 1.2).

Bij nader inzien hebben we de volgende doelstellingen ontwikkeld waaraan dit apparaat zou moeten voldoen:

1. Het apparaat moet een aardappel menselijk laten lijken door te praten en te schreeuwen als reactie op bepaalde acties.
2. Het apparaat moet klein genoeg zijn om in de meeste aardappelen te passen.
3. Het apparaat moet zichzelf omvatten en snel in elke aardappel kunnen worden gestoken met weinig voorbereiding.

Uiteraard kwamen deze doelstellingen binnen met vragen of liever problemen die we moesten oplossen, namelijk:

1. Wat is de eenvoudigste en meest kostenefficiënte manier om onze gewenste functionaliteit te bereiken?
2. Hoe kunnen we de grootte van het apparaat minimaliseren?
3. Hoe kunnen we de aardappelbereiding zo snel en gemakkelijk mogelijk maken?

In de volgende stappen gaan we op deze vragen in.

Stap 2: Ontwerp en concept: functionaliteitsprobleem - stroomschema

Om het functionaliteitsprobleem op te lossen, moeten we eerst bepalen wat het apparaat precies moet doen. Het stroomschema visualiseert de logica van de Aardappelziel.

Stap 3: Ontwerp en concept: functionaliteitsprobleem - invoer en uitvoer

Om dit probleem op te lossen, moesten we identificeren welke sensoren we nodig hadden, hoe de sensorgegevens zouden worden verwerkt en hoe we spraak en geschreeuw zouden genereren. We hebben gekozen voor de volgende architectuur:

Voor onze input hebben we:

Detectie van menselijke aanwezigheid: PIR-sensoren. Ze kunnen infrarood licht meten, zoals lichaamswarmte, en zouden dus perfect zijn voor menselijke detectie. Ze zijn eenvoudig te gebruiken en overal verkrijgbaar. Als bonus zien twee micro-PIR-sensoren eruit als ogen op de aardappel en laten deze er levendiger uitzien

Detectie van snijden: Inductieve sensoren. Deze sensoren creëren een magnetisch veld en kunnen door middel van het principe van elektromagnetische inductie metalen objecten binnen een korte afstand detecteren. Zo'n sensor in een aardappel detecteert een metalen mes dat de aardappel snijdt

Voor onze output hebben we:

Het produceren van menselijke spraakaudio: luidspreker. Een simpele zoemer zou niet voldoende zijn, omdat deze alleen van frequentie kan veranderen en dus geen menselijke stem zou kunnen reproduceren

Met dit en het stroomschema in gedachten, volgt het volgende:

Gegevens verwerken: Arduino. Zoals aangegeven in het stroomschema in stap 2, is de logica van ons circuit erg basaal en hebben we ook geen geavanceerde berekeningen op onze invoer nodig. Dit betekent dat we de verwerkingskracht van een RaspBerry Pi niet nodig hebben - een gewone microcontroller zoals de Arduino past het beste

We ontdekten dus dat we met twee PIR-sensoren, één inductieve sensor, een luidspreker en een Arduino kunnen rondkomen om de gewenste functionaliteit te creëren.

Stap 4: Ontwerp en concept: Functionaliteitsprobleem - Spraak genereren en opslaan

Eén ding is niet duidelijk: hoe gaan we menselijke spraak en geschreeuw creëren? We weten hoe we ze moeten spelen, maar hoe slaan we ze op? Er zijn twee opties:

1. Neem frases en geluiden op en sla ze op in een bepaald audioformaat op een SD-kaart.
2. Gebruik een Text-to-speech-programma en sla zinnen op in een tekstformaat en genereer vervolgens spraak in een oogwenk.

Hoewel de eerste optie veel vrijheid biedt in termen van geluiden die kunnen worden gebruikt, vereist deze een interface met een extra SD-kaartmodule. Dit neemt veel geheugen in beslag en kan tot problemen leiden als er drie andere actieve sensoren zijn.

Bovendien is een extra module vrijwel het tegenovergestelde van een minimaal ontwerp. Daarom kozen we voor de tweede optie: we gebruikten de open source tekst-naar-spraakbibliotheek Talkie, die audiocodecs heeft voor een aantal Engelse woorden. Deze woorden nemen veel minder ruimte in beslag dan een audiobestand, dus we kunnen gemakkelijk meerdere zinnen op onze Arduino opslaan zonder SD-kaart.

Er zijn niettemin nadelen: de gesproken woorden klinken erg vreemd (de bijgevoegde video demonstreert dit), en er zijn relatief weinig woorden - dus je moet misschien creatief zijn met frasering, als er geen woord is dat je nodig hebt.

Terwijl de Talkie-bibliotheek een paar honderd woorden en alle letters van het alfabet bevat, bevat het geen geschreeuw of gekrijs. Om zo'n krijs te maken, keken we gewoon naar bestaande woorden en wijzigden we hun codecs om een aantal echt gruwelijke geluiden te produceren.

Het laatste belangrijke om op te merken is dat Talkie alleen werkt met Arduino's op basis van ATMega168 of ATMega328-processors.

Stap 5: Ontwerp en concept: het maatprobleem oplossen

Samenvattend willen we een apparaat maken dat in een aardappel past. Een aardappel is nat, dus we moeten ons apparaat inkapselen om de elektronische componenten tegen water te beschermen. Verder de romp die onze componenten op hun plaats moet houden en van de kleinst mogelijke afmeting moet zijn.

Nu we weten welke onderdelen we nodig hebben, kunnen we nadenken over een compacte manier om ze te rangschikken. De meest effectieve en voor de hand liggende stap is het kiezen van de juiste Arduino. We kozen voor een kleine, maar gebruiksvriendelijke en krachtige Arduino - de Nano, die voldoet aan de vereisten van de Talkie-bibliotheek, omdat hij een ATMega328-processor heeft. Dit scheelt ons veel ruimte in vergelijking met een Arduino UNO!

De volgende stap is het maken van een model van het apparaat, met alle componenten zo dicht mogelijk verpakt. We hebben deze stap in TinkerCAD gedaan, omdat dit ons in staat stelde om bestaande modellen van elektronische componenten in de juiste afmetingen te gebruiken en de shell onmiddellijk te exporteren en af te drukken wanneer deze klaar was.

We ontwierpen een schaal die in een uitgeholde aardappel zou worden gestopt. De schaal is zo ontworpen dat de ruimte in een aardappel maximaal is: een bottom-up bootachtige structuur met een gebogen bovenkant past optimaal in een holle aardappel, terwijl het rechthoekige onderstuk voldoende ruimte en montagemogelijkheden biedt voor alle elektronische componenten. Extra gaten in de bootachtige dop werden gebruikt als "oog"- of sensoraansluitingen.

De inductieve sensor is diagonaal geplaatst om de benodigde hoogte te verkleinen. Hoewel het detectiebereik zeer kort is, zorgt zijn plaatsing ervoor dat hij goed functioneert: omdat de uitgraving in de aardappel rond is, is de aardappelwanddikte minimaal, waardoor de inductieve sensor metaal dichter bij de buitenkant kan detecteren.

Nadat het rechthoekige onderstuk naar beneden is geplaatst, wordt de uitgeholde aardappel met de bootachtige dop erin erop geplaatst - en nu is alles veilig, past perfect en is niet zichtbaar!

De uiteindelijke grootte van ons apparaat met capsule is ongeveer 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (lengte x breedte x hoogte). Dit past niet op kleine aardappelen, maar middelgrote en grote aardappelen en zoete aardappelen zullen prima werken.

Stap 6: Ontwerp en concept: het voorbereidingsprobleem oplossen

Het laatste op te lossen probleem is de bereiding van de aardappel. We wilden dit proces zo eenvoudig en duidelijk mogelijk maken. Onze eerste oplossing maakte gebruik van een gespecialiseerd graafapparaat, maar later realiseerden we ons dat dit alleen werkt voor aardappelen, maar niet voor zoete aardappelen - deze zijn erg hard van binnen en plastic graafmachines zijn ofwel te dik om ze te snijden of breken als ze te dun zijn.

Waarom zou je zelfs een zoete aardappel gebruiken? Nou, zoete aardappelen zijn meestal aanzienlijk groter, dus als je problemen hebt om een aardappel te vinden die groot genoeg is voor de Potato Soul, moet je eens kijken naar zoete aardappelen. Onze tweede aanpak was dus om een effectieve methode te ontwikkelen om elke aardappel uit te hollen, of het nu een zoete aardappel is of een gewone aardappel. De details worden gedocumenteerd in een van de laatste stappen.

Stap 7: Het circuit monteren

Bedraad de Arduino Nano precies zoals in het schakelschema.

Stap 8: De Arduino programmeren

Kloon deze repository:

Open vervolgens het bestand potato_soul.ino in de Arduino IDE. De code is zeer goed gedocumenteerd, dus lees gewoon de opmerkingen en volg de instructies daar.

Stap 9: De onderdelen afdrukken

Druk de meegeleverde. STL-bestanden af. Onze printer heeft meer dan 3 uur nodig gehad om elk onderdeel te produceren.

Stap 10: De aardappel voorbereiden

Nu al het andere klaar is, is het tijd om de aardappel voor te bereiden! De volgende stappen beschrijven de efficiënte uitholtechniek die we speciaal voor dit project hebben ontwikkeld.

Stap 11: De aardappel uithollen - de regio markeren

Markeer de regio waar de Potato Soul zal worden ingevoegd. Dit is de regio die je moet uithollen.

Stap 12: De aardappel uithollen - villen en de bovenkant verwijderen

Huid het gemarkeerde gebied. Snijd vervolgens het bolle stuk af om de aardappel plat te maken.

Stap 13: De aardappel uithollen - incisies maken en stukjes eruit halen

Maak meerdere diepe sneden in de aardappel. Steek vervolgens het mes erin en wiebel het, totdat je een stuk kunt verwijderen. Je moet voorzichtig zijn, want te veel druk op het mes kan de aardappel breken. Na het eerste stuk zullen de overige gemakkelijk zijn.

Vergeet niet om de stukken te bewaren! Gooi de stukken die je hebt uitgesneden niet weg. Evenzo, als je een aardappel die je voor de Potato Soul hebt voorbereid, niet meer nodig hebt, kun je hem eenvoudig schillen, snijden en koken.

Stap 14: De aardappel uithollen - de curve perfectioneren

Steek nu een metalen vork in de aardappel en maak dezelfde wiebelbeweging om de aardappel dieper uit te hollen. Gebruik ten slotte een scherpe lepel om de muren glad te strijken.

Stap 15: De aardappel voorbereiden - gaten maken voor sensoren

Maak als laatste stap twee gaten voor de PIR-sensoren en plaats het deksel in de aardappel. Nu bewoont de aardappel Ziel de aardappel!

Stap 16: Het samenstellen van de Potato Soul

We zijn bijna klaar! Monteer alle onderdelen in de bodem van de Potato Soul. Steek de draden door de ooggaten en bevestig de sensoren aan de draden - en dat is alles. Tijd om je vrienden en familie te verrassen!

We horen graag uw feedback over ons project:)