Batata gritando: 16 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

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Este instrutível vai te ensinar como fazer qualquer batata ganhar vida, falar e gritar para viver. Se alguma vez quis surpreender os seus amigos e familiares com uma verdura que não quer comer, se alguma vez quis perceber o que sente uma batata quando está a ponto de ser cozida, então este projecto é para si!

Nossa inspiração Quando estávamos debatendo ideias para o desafio da batata, percebemos que todos os nossos pensamentos giravam em torno do que faríamos com a batata, mas nunca pensamos sobre o que a batata pensaria sobre nossas ações. Em outras palavras, percebemos que, como humanos, nunca nos colocamos no lugar de uma batata e, portanto, nunca fomos capazes de compreender a experiência de uma batata - até agora. Nós imediatamente percebemos que essa lacuna de experiência entre a batata e o humano é um grande problema, então decidimos agir.

Nosso objetivo com este projeto era construir um dispositivo eletrônico, o chamado Potato Soul, que ao ser inserido em uma batata faria com que a batata se comunicasse em linguagem humana em resposta às ações humanas, tornando-a assim identificável e fechando a batata. lacuna de experiência humana.

Uma batata com alma de batata é capaz de ver um humano ao sentir a luz infravermelha e pedir ao humano para deixá-la em paz. A batata vai pedir repetidas vezes, até que seu desejo seja atendido. Se algum maníaco decidir cortar a pobre batata, a Batata Soul permitirá que ele sinta a dor, detectando o corte com um sensor indutivo - e expressando-o por meio de um guincho horrível.

Durante a redação deste instrutível, colocamos muito foco na parte de Design e Conceito - isso permitirá que o leitor acompanhe nosso processo de design e solução de problemas e entenda por que e como tomamos decisões específicas.

O código para este projeto é Open Source - você está convidado a contribuir!

Sobre nós: Este projeto foi realizado por duas pessoas, meu amigo haraldar e eu, guusto. Ficamos fisicamente separados durante todo o projeto, o que foi um grande desafio por si só. O maior crédito definitivamente vai para haraldar - ele foi responsável pelo design do circuito, fiação do circuito, programação, design final e impressão das peças 3D, montagem e fornecimento de todas as peças (que incluiu desmontar seus alto-falantes e um rádio antigo - nós teve problemas de funcionamento e não teve tempo de reordenar os componentes online). Minha contribuição foi a ideia e o conceito iniciais, encontrando uma forma rápida de preparar as batatas e o Instrutável. Desenvolvemos os principais conceitos de design e fizemos importantes escolhas de design juntos.

Suprimentos

Ferramentas

• Ferro de solda
• Fio de solda
• impressora 3d
• Multímetro

Materiais

• Batata ou batata doce de tamanho médio a grande
• Arduino Nano Rev. 3 com pinos soldados
• Sensor indutivo LJ18 A3-8-Z
• (2x) Sensor de detecção de movimento Micro PIR AM312
• Alto-falante pequeno (colhemos o nosso de alto-falantes baratos)
• Bateria 9V
• Cabos jumper

Etapa 1: Design e conceito

A ideia por trás deste projeto é muito simples: imagine uma batata que reage e grita quando alguém tenta cortá-la. Esta imagem exata foi nosso ponto de partida (Imagem 1.1). A partir daqui, começamos a pensar em como essa funcionalidade poderia ser implementada. Precisávamos de um dispositivo eletrônico dentro da batata que sentisse a presença humana, objetos de metal e também produzisse som. (Imagem 1.2).

Após uma análise mais aprofundada, desenvolvemos os seguintes objetivos que este dispositivo teria que cumprir:

1. O dispositivo deve fazer uma batata parecer humana, falando e gritando em resposta a certas ações.
2. O dispositivo deve ser pequeno o suficiente para caber na maioria das batatas.
3. O dispositivo deve ser auto-abrangente e rapidamente inserível em qualquer batata com pouca preparação.

Naturalmente, estes objetivos chegaram com questões ou melhor, problemas que tínhamos que resolver, a saber:

1. Qual é a maneira mais simples e econômica de alcançar a funcionalidade desejada?
2. Como podemos minimizar o tamanho do dispositivo?
3. Como podemos tornar o preparo da batata o mais rápido e fácil possível?

Nas próximas etapas, abordaremos essas questões.

Etapa 2: Design e conceito: problema de funcionalidade - fluxograma

Para resolver o problema de funcionalidade, devemos primeiro determinar exatamente o que o dispositivo deve fazer. O fluxograma visualiza a lógica da Alma da Batata.

Etapa 3: Design e conceito: problema de funcionalidade - entrada e saída

Para resolver esse problema, tivemos que identificar quais sensores precisávamos, como os dados do sensor seriam processados e como geraríamos fala e gritos. Decidimos usar a seguinte arquitetura:

Para nossa contribuição, temos:

Detecção de presença humana: sensores PIR. Eles podem medir a luz infravermelha, como o calor do corpo e, portanto, seriam perfeitos para detecção humana. Eles são simples de usar e amplamente disponíveis. Como um bônus, dois sensores micro PIR parecem olhos na batata e fazem com que ela pareça mais viva

Detecção de corte: Sensores indutivos. Esses sensores criam um campo magnético e, usando o princípio da indução eletromagnética, são capazes de detectar objetos de metal em um curto alcance. Esse sensor dentro de uma batata detectará uma faca de metal cortando a batata

Para nossa produção, temos:

Produzindo áudio de fala humana: Alto-falante. Uma simples campainha não seria suficiente, pois ela só muda de frequência e, portanto, não seria capaz de reproduzir uma voz humana

Com isso e o fluxograma em mente, segue-se:

Processando os dados: Arduino. Conforme indicado no fluxograma da Etapa 2, a lógica do nosso circuito é muito básica e também não precisamos de nenhum cálculo avançado em nossas entradas. Isso significa que não precisaremos do poder de processamento de um RaspBerry Pi - um microcontrolador comum como o Arduino é o mais adequado

Portanto, descobrimos que podemos conviver com dois sensores PIR, um sensor indutivo, um alto-falante e um Arduino para criar a funcionalidade desejada.

Etapa 4: Design e conceito: problema de funcionalidade - geração e armazenamento de voz

Uma coisa não está clara: como vamos criar a fala e os gritos humanos? Nós sabemos como reproduzi-los, mas como os armazenamos? Existem duas opções:

1. Grave frases e sons e armazene-os em algum formato de áudio em um cartão SD.
2. Use um programa de conversão de texto em voz e armazene frases em formato de texto e, em seguida, gere a fala em tempo real.

Embora a primeira opção ofereça muita liberdade em termos de sons que podem ser usados, ela requer interface com um módulo de cartão SD adicional. Isso ocupa muita memória e pode causar problemas quando houver três outros sensores ativos.

Além disso, um módulo adicional é praticamente o oposto de um design mínimo. É por isso que escolhemos a segunda opção: usamos a biblioteca de texto para fala de código aberto Talkie, que possui codecs de áudio para várias palavras em inglês. Essas palavras ocupam muito menos espaço do que um arquivo de áudio, portanto, podemos armazenar facilmente várias frases em nosso Arduino sem nenhum cartão SD.

No entanto, existem desvantagens: as palavras faladas soam muito estranhas (o vídeo incluído demonstra isso) e existem relativamente poucas palavras - portanto, pode ser necessário ser criativo com as frases, se não houver uma palavra de que precise.

Embora a biblioteca Talkie contenha algumas centenas de palavras e todas as letras do alfabeto, ela não contém gritos nem guinchos. Para fazer tal grito, simplesmente olhamos para as palavras existentes e modificamos seus codecs para produzir alguns sons verdadeiramente horríveis.

A última coisa importante a notar aqui é que Talkie só funciona com Arduinos baseados no processador ATMega168 ou ATMega328.

Etapa 5: Design e conceito: resolvendo o problema do tamanho

Para recapitular, queremos criar um dispositivo que caiba dentro de uma batata. Uma batata está molhada, então precisamos encapsular nosso dispositivo para proteger os componentes eletrônicos da água. Além disso, o casco que deve manter nossos componentes no lugar e ser do menor tamanho possível.

Agora que sabemos de quais peças precisamos, podemos pensar em uma maneira compacta de organizá-las. A etapa mais eficaz e óbvia é escolher o Arduino certo. Escolhemos um Arduino pequeno, mas fácil de trabalhar e poderoso - o Nano, que atende aos requisitos da biblioteca Talkie, pois possui um processador ATMega328. Isso nos economizará muito espaço em comparação com um Arduino UNO!

A próxima etapa é criar um modelo do dispositivo, com todos os componentes embalados da forma mais compacta possível. Fizemos essa etapa no TinkerCAD, pois nos permitiu usar modelos existentes de componentes eletrônicos em suas dimensões corretas e imediatamente exportar e imprimir o shell quando ele estava pronto.

Projetamos uma casca que seria colocada em uma batata oca. A casca foi projetada de forma a maximizar o espaço dentro de uma batata: uma estrutura tipo barco de baixo para cima com um topo curvo se encaixa perfeitamente em uma batata oca, enquanto a peça inferior retangular oferece espaço suficiente e opções de montagem para todos os componentes eletrônicos. Furos adicionais na tampa em forma de barco foram usados para atuar como "olho" - ou soquetes de sensor.

O sensor indutivo foi colocado diagonalmente para reduzir o espaço e a altura necessária. Embora seu alcance de detecção seja muito curto, sua colocação permite que funcione adequadamente: como a escavação na batata é redonda, a espessura da parede da batata é mínima, permitindo que o sensor indutivo detecte o metal mais próximo do lado de fora.

Depois de colocar a peça de fundo retangular para baixo, a batata vazada com a tampa em forma de barco dentro é colocada em cima - e agora está tudo seguro, encaixa perfeitamente e não fica visível!

O tamanho final do nosso dispositivo com cápsula é de cerca de 8,5 cm x 6 cm x 5,5 cm (comprimento x largura x altura). Isso não servirá para batatas pequenas, mas batatas médias e grandes e batatas-doces funcionarão bem.

Etapa 6: Design e conceito: resolvendo o problema de preparação

O último problema a resolver é o preparo da batata. Queríamos tornar esse processo o mais simples e direto possível. Nossa solução inicial usava um dispositivo de escavação especializado, mas depois percebemos que isso só funciona para batatas, mas não para batatas-doces - elas são muito duras por dentro e as escavadeiras de plástico são muito grossas para cortá-las ou quebrar se forem muito finas.

Por que você usaria uma batata doce? Bem, a batata-doce tende a ser significativamente maior, então se você tiver problemas para encontrar uma batata grande o suficiente para a Alma de Batata, você deve dar uma olhada nas batatas-doces. Portanto, nossa segunda abordagem foi desenvolver um método eficaz para escavar qualquer batata, seja uma batata doce ou uma batata comum. Os detalhes são documentados em uma das últimas etapas.

Etapa 7: montagem do circuito

Conecte o Arduino Nano exatamente como no diagrama de circuito.

Etapa 8: Programando o Arduino

Clone este repositório:

Em seguida, abra o arquivo potato_soul.ino no Arduino IDE. O código está muito bem documentado, então simplesmente leia os comentários e siga as instruções lá.

Etapa 9: Imprimir as peças

Imprima os arquivos. STL incluídos. Nossa impressora levou mais de 3 horas para produzir cada peça.

Etapa 10: Preparando a Batata

Agora que tudo está pronto, é hora de preparar a batata! As próximas etapas descreverão a técnica de esvaziamento eficiente que desenvolvemos apenas para este projeto.

Etapa 11: Escoamento da batata - Marcando a região

Marque a região onde será inserida a Alma da Batata. Esta é a região que você terá que escavar.

Etapa 12: Esvaziar a batata - tirar a pele e remover a parte superior

Retire a pele da região marcada. Em seguida, corte o pedaço convexo para achatar a batata.

Etapa 13: esvaziar a batata - fazer incisões e extrair peças

Faça vários cortes profundos na batata. Em seguida, insira a faca e balance-a, até conseguir extrair um pedaço. Você precisa ter cuidado, porque colocar muita pressão na faca pode quebrar a batata. Após a primeira peça, as restantes serão fáceis.

Lembre-se de salvar as peças! Não jogue fora as peças cortadas. Da mesma forma, quando você não precisa mais de uma batata preparada para a Batata Soul, pode simplesmente descascá-la, cortá-la e cozinhá-la.

Etapa 14: esvaziar a batata - aperfeiçoar a curva

Agora enfie um garfo de metal na batata e faça o mesmo movimento oscilante para escavar ainda mais a batata. Finalmente, use uma colher afiada para alisar as paredes.

Etapa 15: Preparando a Batata - Faça Orifícios para Sensores

Como última etapa, crie dois orifícios para os sensores PIR e insira a tampa na batata. Agora a alma da batata habita a batata!

Etapa 16: Montando a alma da batata

Estamos quase terminando! Monte todos os componentes na parte inferior da Alma da Batata. Passe os fios pelos orifícios dos olhos e prenda os sensores aos fios - e pronto. É hora de surpreender seus amigos e familiares!

Adoraríamos ouvir seus comentários sobre nosso projeto:)