EqualAir: display NeoPixel vestível acionado por sensor de poluição do ar: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

O objetivo do projeto é fazer uma camiseta vestível que exiba um gráfico evocativo quando a poluição do ar está acima de um determinado limite. O gráfico é inspirado no clássico jogo "quebra de tijolos", em que o carro é como uma raquete que cospe os gases de escape (que são como bolas) que "atingem" pedaços do pulmão e os degradam. Quando a poluição do ar está acima de um limite (por exemplo, ao andar por carros), as camisetas brancas inócuas começam a exibir o visor. Este projeto foi construído por Jordan, Mary, Nick e Odessa para uma aula chamada The Art and Science of Making.

Etapa 1: Reúna seus materiais

Exibição:

• 6 * Faixa de LED RGBW Digital Adafruit NeoPixel - PCB branco 144 LED / m
• 1 * Arduino Mega (de acordo com o site da Adafruit, usar mais do que algumas tiras de NeoPixel requer um Arduino Mega)
• Bateria de 1 * 9 volts
• 1 * carregador de laptop

De detecção:

1 * Sensor Adafruit MiCS5524 (este foi o sensor de poluição do ar que usamos porque é barato. A desvantagem é que ele detecta vários gases e não os distingue)

De outros:

2 * t-shirt branca (sugerimos comprar t-shirts muito grandes porque 1) tem de haver espaço para as ferragens e 2) vai precisar de cortar um pouco do tecido extra para fazer um bolso para esconda o hardware)

Ferramentas:

• Jumpers
• Protoboard
• Capacitor
• Resistor
• Cortador de arame
• Máquina de solda
• Material de costura e / ou cola de tecido

Etapa 2: Montagem da grade NeoPixel

Para montar a grade NeoPixel, as tiras NeoPixel originais precisam ser cortadas e soldadas novamente, dependendo das dimensões da grade desejadas. Para este projeto, estávamos construindo uma grade 47x16 de NeoPixels:

1. Corte as tiras de 1 metro (144 NeoPixel) em 47 incrementos de NeoPixel, tomando cuidado para deixar algum espaço para soldar nas bordas das tiras (há pequenos fios de metal que são visíveis na parte inferior dos NeoPixels). Certifique-se de cortar de forma que toda a almofada de solda fique exposta (porque elas já são muito pequenas para começar). A razão pela qual as tiras têm 47 pixels em vez de (144/3 = 48) pixels de comprimento é que você perderá pelo menos um ao cortá-las porque os NeoPixel estão muito próximos.
2. Posicione cuidadosamente as colunas uma ao lado da outra (opcionalmente, use fita isolante para mantê-las no lugar) e certifique-se de que as dimensões sejam as desejadas (47x16). Organize as colunas em um padrão S.
3. Os NeoPixels têm terminais de entrada de tensão, entrada e aterramento que devem ser conectados a seus correspondentes na próxima faixa. Usando um fio multi-strand, conecte os condutores das colunas juntos em um padrão S, tendo o cuidado de conectar os condutores corretos.
4. Deixe os cabos nas extremidades da grade (deve haver 2 extremidades - uma onde você começou e outra onde você terminou o padrão S) e, opcionalmente, adicione extensões de fio para sua conveniência. Você também pode opcionalmente colocar fita adesiva ou, de outra forma, prender as pontas de prova na extremidade. Além disso, coloque cola quente sobre as conexões para prendê-las.
5. Certifique-se de que a grade recém-montada está segura adicionando mais algumas camadas de fita isolante ou outro adesivo na parte de trás.

Agora você deve ter uma grade de trabalho para testar. Na biblioteca NeoPixel Matrix, você pode usar o código de amostra do teste de matriz para ver se a grade está funcionando conforme o esperado. Se tiver, deve ser parecido com a foto acima (ignore o Arduino Uno na frente, era para testar outra coisa)

Etapa 3: Adicionando o Sensor

Um aspecto fundamental deste projeto é o sensor, um Adafruit MiCS5524, que pode detectar gases variados no ar e sinalizar sua intensidade por meio de entrada analógica.

1. Primeiro, certifique-se de que os três condutores para o sensor - entrada de tensão, saída e aterramento - foram conectados corretamente (opcionalmente, use um fio de cor apropriada para ajudar nisso).
2. Conecte a entrada de tensão à saída de 5 V na placa Arduino e conecte o aterramento ao aterramento na placa.
3. Em seguida, conecte a saída ao A0 (ou pino analógico de sua escolha) na placa Arduino. Isso é tudo o que é necessário para conectar o sensor ao Arduino.
4. Opcionalmente, use o monitor serial para verificar se as leituras estão sendo relatadas pelo sensor (as leituras devem pairar em torno de um número e mudar quando o sensor é colocado perto de uma fonte de monóxido de carbono ou outros vapores).

Online, existem instruções para calibrar este sensor em particular para que seja sensível a mudanças no ambiente. O que fizemos foi deixar o sensor por algumas horas para determinar qual era a faixa de leitura "normal" para a sala em que estava. Em seguida, para testar o "acionamento" do visor, usamos uma bola de algodão embebida em álcool isopropílico para que a leitura do sensor aumentaria acima de um limite definido para iniciar um loop do gráfico.

Etapa 4: depurar o código

Em anexo está o código. Observe que há muitos cabeçalhos incluídos na parte superior. Para baixar os cabeçalhos necessários, no IDE do Arduino, clique em esboço, inclua biblioteca e, em seguida, gerencie as bibliotecas. Antes de enviar o arquivo anexado, você precisará baixar as seguintes bibliotecas:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Biblioteca Adafruit GFX

Depois de fazer o download dessas bibliotecas, no IDE do Arduino, em arquivo, exemplos, você encontrará um código de exemplo que pode ser modificado para testar conforme você avança. Por exemplo, strandtest e matrixtest foram muito úteis para testar a grade NeoPixel. Online, também é fácil encontrar testes de amostra para o sensor de poluição do ar.

Antes de fazer upload do arquivo e ver a grade de trabalho, aqui estão algumas linhas de código que podem ser modificadas:

# define PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

O pino 6 deve ser trocado para o número do pino que a grade NeoPixel está conectada ao Arduino com

O pino AO deve ser trocado para o número do pino que o sensor está conectado ao Arduino com

# define STOP 300

# define NUM_BALLS 8

Matriz Adafruit_NeoMatrix = Adafruit_NeoMatrix (GRID_COLS, GRID_ROWS, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

O número 300 define quantos pixels do pulmão são degradados para contar como um ciclo da tela. Aumentar o número tornaria o ciclo mais longo (por exemplo, mais pulmões são degradados) e vice-versa.

O número 8 define o número de "bolas" (escapamento) que saem do carro

Agora, se você seguiu as instruções para construir a grade exatamente, a configuração do NeoMatrix deve funcionar. No entanto, é bom notar que o que esta configuração está dizendo é que a coordenada 0, 0 está no canto superior esquerdo, conectamos colunas de tiras e as tiras são conectadas em uma formação S. Portanto, se sua grade parece perfeita, exceto que está espelhada ou 90 graus fora, é provável que você configure a grade de forma diferente e deve alterar o código aqui. Ao final desta etapa, você deve ter algo parecido com o vídeo, estamos acionando a camiseta com uma bola de algodão embebida em álcool isopropílico, o gráfico está reproduzindo um loop e não pode ser reativado até que o loop seja completo.

Etapa 5: montar a camiseta

Yay! Agora que você tem o display, o sensor e o código funcionando, é hora de colocar tudo junto. No final, teremos todo o hardware preso à camisa interna, e depois a camisa externa por cima escondendo tudo. As camisetas eram muito grandes, então cortamos uma tira da parte de baixo. Isso nos deu o tecido de que precisávamos para costurar um bolso para esconder o hardware.

Camisa interna:

1. Comece colocando primeiro tiras de fita isolante na parte de trás da grade NeoPixel apenas para prendê-la (você saberá que está bem se puder carregar a grade inteira)
2. Cole a grade NeoPixel na parte interna da camiseta. Certifique-se de que a grade esteja centralizada e onde os pulmões realmente estão.
3. Deixe a cola secar conforme necessário, certifique-se de que a cola não escorra na parte de trás da camisa e cole a camisa fechada. Quando a grade estiver ligada, veja a que distância o Arduino, a bateria, etc. podem ser colocados. Para nós, soldamos os fios de ligação de modo que nossos componentes eletrônicos ficassem na parte de trás da camisa.
4. Costure a tira de tecido para fazer um pequeno bolso para os componentes eletrônicos. Você pode costurar alguns componentes no bolso (por exemplo, o Arduino) para torná-lo mais seguro.
5. Corte uma pequena fenda para o sensor espiar, para nós, isso foi no centro da gola na parte de trás da camisa.

Camisa exterior: A razão para a camisa exterior é porque fica melhor com uma camisa exterior. A camisa externa esconde a eletrônica e difunde a luz dos NeoPixels.

1. Coloque cuidadosamente a camisa externa sobre a camisa interna
2. Cole o tecido ou costure a camisa interna à camisa externa de modo que a grade pareça marcada quando iluminada (na imagem, os traços pretos são onde está a cola do tecido)

Etapa 6: solução de problemas

Parabéns! Agora você tem uma camiseta que pode ser vestida que acende com base nos níveis de poluição do ar. Se não, provavelmente você encontrou um obstáculo (encontramos muitos), então aqui estão algumas sugestões de solução de problemas:

• As almofadas de solda nas tiras de NeoPixel são insanamente pequenas, por isso é difícil manter as conexões da grade seguras. Usamos solda de chumbo, fio elétrico multi-strand e cola quente nas conexões.
• Como resultado do NeoPixel estar tão próximo na tira, perdemos pelo menos 1 pixel sempre que cortamos a fita. Usar uma tesoura era melhor do que usar uma faca de exacto, apenas descasque a resina plástica e corte.
• Se o display NeoPixel estiver exibindo uma cor estranha (por exemplo, um desbotamento para o vermelho, qualquer tom de vermelho em vez de branco), é provável que a grade não esteja recebendo energia suficiente. Para fazer o upload do código, desconectamos tudo, carregamos o código, depois desconectamos o computador, conectamos a bateria ao Arduino e, finalmente, conectamos o adaptador do laptop à rede.
• Se o display NeoPixel estiver exibindo cores completamente aleatórias em intervalos aleatórios, certifique-se de que os motivos sejam comuns.
• Ao usar cola de tecido, certifique-se de não usar muita, de forma que ela escorra e grude a camiseta. Colocamos uma prancha de madeira entre duas peças de tecido que de outra forma estariam se tocando.

Esperamos que você tenha gostado deste instrutível! O próximo passo é conectar a rede a uma bateria portátil e dar uma volta pelas ruas, onde a poluição do ar por carros e outros poluentes acionará o display.