Sistema de interações físicas - PlateaPlayer: 19 etapas (com imagens)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Este projeto descreve o processo seguido para a concepção e desenvolvimento da implementação em hardware das interações físicas computacionais de um reprodutor de vídeo interativo dirigido aos alunos de vídeo e televisão digital da Universidad Autónoma de Occidente, envolvidos em torno do tema dos vídeos interativos multissensoriais, na forma de um produto que pode ser facilmente fabricado e manipulado.

Atualmente, não existem plataformas gratuitas para o desenvolvimento deste tipo de vídeos que também incluem interações sensoriais. Portanto, seu principal objetivo é evitar que os alunos tenham que comprar licenças de software caras, ter que confiar e entregar soluções incompletas para as atribuições da classe e ter que gastar muito mais tempo desenvolvendo essas plataformas eles próprios.

A implementação aqui proposta é composta por cinco módulos que representam as principais interações sensoriais que podem ser sincronizadas. São eles: água, fumaça, temperatura (quente / fria), vento e luz. Eles serão controlados por um Arduino usando a biblioteca JavaScript Johnny Five.

Etapa 1: Materiais e Ferramentas - Caixa Recipiente

Considerando que este projeto se destinava ao desenvolvimento de um protótipo do sistema proposto, foram utilizados materiais simples:

• Papelão palha
• Varas de madeira Balsa (formas quadradas e triangulares)
• Tesoura, fita isolante, cola de madeira, bisturi, serra para metal

Etapa 2: Materiais - Módulo Vento

5 ventiladores CPU

Etapa 3: Materiais - Módulo de Temperatura

• 2 células Peltier
• 4 dissipadores de calor
• 2 ventiladores (iguais aos do módulo de vento)

Etapa 4: Materiais - Módulo de luz

• ~ 50cm de tira LED RGB
• 3 transistores TIP31C
• Fonte de energia externa

Etapa 5: Materiais - Módulo de fumaça

• 1 umidificador ultrassônico
• 1 relé de 1 canal
• Fonte de energia externa
• Recipiente de água

Etapa 6: Materiais - Módulo Água

• Microbomba submersível
• Tubo de plástico de ~ 20cm
• Recipiente de água (igual ao do módulo de fumaça)
• Canudos pequenos (~ 5)

Etapa 7: Corte de orifícios na parte frontal para ventiladores

Corte um pedaço de papelão (~ 50 cm de largura por ~ 40 cm de altura) e, em seguida, faça 5 orifícios para cada leque usando o bisturi. Finalmente, cole-os no papelão.

Etapa 8: Fazendo os Módulos de Temperatura (Célula Peltier)

Cole as células Peltier nos dissipadores de calor.

Etapa 9: Integre os Módulos Peltier aos Ventiladores

Cole os módulos Peltier em um ventilador. Certifique-se de prendê-los voltados para a frente em direções opostas para que os lados quente e frio de cada célula sejam soprados para fora pelo ventilador correspondente.

Etapa 10: Fazendo a "coluna" para a capa superior

Corte as hastes de balsa (~ 50cm de largura) e cole-as como mostrado nas imagens. Isso permitirá que a tampa superior de papelão seja colada na frente e nas laterais.

Em seguida, cole um pedaço de papelão no lado diagonal e faça cerca de 8 pequenos orifícios (~ 5 mm por ~ 5 mm) para os canudos do módulo de água serem inseridos.

Etapa 11: Fornecendo Estrutura para a Caixa

Corte 3 hastes de balsa como mostrado na imagem e cole-as na parte da frente do papelão.

Etapa 12: corte as laterais da caixa

Corte 3 pedaços de papelão (~ 50 cm de largura por ~ 50 cm de altura por ~ 30 cm de profundidade). 2 para cada lado da caixa mais 1 para o interior para separar o espaço do reservatório de água dos componentes eletrônicos.

Etapa 13: Adaptando o espaço do recipiente de água

Faça uma base para o recipiente de água cortando 3 pedaços de varas de balsa quadradas em ~ 20 cm e cole-os na moldura da estrutura principal como mostrado na imagem, para que o recipiente possa caber.

Em seguida, use um dos pedaços de papelão cortados anteriormente para as laterais, faça um pequeno orifício para que alguns fios possam passar e prenda-os com fita adesiva.

Opcionalmente, você pode prender uma barra de balsa triangular na parte de trás da base para evitar que o recipiente caia e respingue água.

Etapa 14: Fazendo o recipiente de água

Corte uma garrafa de plástico ao meio e use a parte de cima como tampa, conforme mostrado nas imagens. Coloque a microbomba e o umidificador ultrassônico dentro.

Encha-o com água antes de usar.

Etapa 15: Fechando a Estrutura Principal

Cole as tampas de papelão lateral, inferior e superior no resto da estrutura.

Etapa 16: Adicionando o Módulo de Luzes

Prenda a faixa de LED RGB ao redor da parte superior e das laterais da caixa, de modo que os fios possam entrar no orifício do lado esquerdo.

Etapa 17: Fazendo o tubo de água

Corte cerca de 8 pequenos orifícios (~ 1 mm por ~ 1 mm) no tubo de plástico e insira os canudos pequenos. Prenda-os o mais firmemente possível para evitar vazamento de água para o resto da caixa.

Por fim, conecte a extremidade aberta do tubo à microbomba e insira os canudos nos orifícios do pedaço de papelão diagonal superior.

Etapa 18: Fiação

Os pinos selecionados podem ser alterados de acordo com o desejo do usuário, de forma que não sejam especificados aqui, embora o código obviamente o faça

Módulos de vento / temperatura:

Use fios de jumper para conectar os 5 Vs de cada ventoinha e célula Peltier a um pino digital na placa Arduino e os GNDs à linha GND comum no protoboard.

Módulo de água:

Use fios de jumper para conectar diretamente os 5 V da micro-bomba a um dos pinos de saída de 5 V do Arduino e use um transistor TIP31C como uma chave para os fios GND. Este transistor vai para um pino digital do Arduino para controlá-lo.

Módulo de luzes:

Use fios de jumper para conectar cada canal de cor a um transistor TIP31C conectado à linha GND do protoboard, e que vai para um pino analógico no Arduino para controlar a cor exibida especificando R, G e B para o correto. O fio de alimentação é conectado a uma linha protoboard alimentada por um adaptador conectado a uma tomada normal.

Módulo de fumaça:

Use fios de jumper para conectar a alimentação a um relé que o conecta à mesma fonte de alimentação no protoboard do módulo de luzes. Em seguida, conecte esse relé a um pino digital no Arduino para ligá-lo e desligá-lo. Conecte seu GND à linha GND no protoboard.

Etapa 19: Programação e execução

Um servidor Node simples é necessário para que Johnny Five funcione. Para comunicar o front e backend em tempo real e sincronizar o vídeo interativo com as interações sensoriais, Socket.io também é implementado.

O código deste sistema, bem como o reprodutor de vídeo interativo desenvolvido anteriormente como um plugin JavaScript, podem ser baixados neste repositório Github:

Sirva a página da web com o jogador do mesmo servidor e execute ambos.