EqualAir: شاشة NeoPixel يمكن ارتداؤها يتم تشغيلها بواسطة مستشعر تلوث الهواء: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

الهدف من المشروع هو صنع قميص يمكن ارتداؤه يعرض رسمًا مثيرًا للذكريات عندما يكون تلوث الهواء أعلى من حد معين. الرسم مستوحى من اللعبة الكلاسيكية "قواطع الطوب" ، حيث تشبه السيارة مجدافًا يخرج العادم (الذي يشبه الكرات) الذي "يضرب" قطعًا من الرئة ويؤدي إلى تدهورها. عندما يكون تلوث الهواء أعلى من عتبة (على سبيل المثال عند المشي بالسيارة) ، تبدأ القمصان البيضاء غير الضارة في تشغيل الشاشة. تم بناء هذا المشروع من قبل جوردان وماري ونيك وأوديسا لفصل يسمى فن وعلم الصنع.

الخطوة 1: اجمع المواد الخاصة بك

عرض:

• 6 * شريط Adafruit NeoPixel RGBW LED أبيض - أبيض PCB 144 LED / م
• 1 * Arduino Mega (وفقًا لموقع Adafruit على الويب ، يتطلب استخدام أكثر من شريحتين من NeoPixel's Arduino Mega)
• 1 * بطارية 9 فولت
• 1 * شاحن كمبيوتر محمول

الاستشعار:

1 * مستشعر Adafruit MiCS5524 (كان هذا هو مستشعر تلوث الهواء الذي استخدمناه لأنه رخيص. والعيب أنه يستشعر غازات متعددة ولا يميز بينها)

آخر:

2 * تي شيرت أبيض (نقترح شراء قمصان كبيرة جدًا لأن 1) يجب أن يكون هناك مساحة للأجهزة و 2) ستحتاج إلى قطع القليل من القماش الإضافي من أجل صنع جيب إخفاء الجهاز)

أدوات:

• صداري
• بروتوبورد
• مكثف
• المقاوم
• قاطع الاسلاك
• آلة لحام
• مواد الخياطة و / أو غراء القماش

الخطوة 2: تجميع شبكة NeoPixel

لتجميع شبكة NeoPixel ، يجب قطع شرائط NeoPixel الأصلية وإعادة لحامها وفقًا لأبعاد الشبكة المرغوبة. بالنسبة لهذا التصميم ، كنا نبني شبكة من NeoPixels مقاس 47 × 16:

1. قم بقص شرائط 1 متر (144 NeoPixel) بزيادات 47 NeoPixel ، مع الحرص على السماح ببعض المساحة للحام على حواف الشرائط (هناك خيوط معدنية صغيرة يمكن رؤيتها في قيعان NeoPixels). تأكد من القص بحيث تكون لوحة اللحام بأكملها مكشوفة (لأنها صغيرة جدًا بالفعل لتبدأ). السبب في أن طول الشرائط 47 بكسل بدلاً من (144/3 = 48) بكسل هو أنك ستفقد واحدة على الأقل من قطعها لأن NeoPixel قريبان جدًا من بعضهما البعض.
2. ضع الأعمدة بعناية بجانب بعضها البعض (استخدم شريطًا كهربائيًا اختياريًا لتثبيتها في مكانها) ، وتأكد من أن الأبعاد حسب الرغبة (47 × 16). ضع الأعمدة في نمط S.
3. تحتوي NeoPixels على مؤشرات للجهد الداخلي والمدخلات والأرضية التي يجب توصيلها بنظيراتها في الشريط التالي. باستخدام سلك متعدد الخيوط ، قم بتوصيل خيوط الأعمدة معًا في نمط S ، مع الحرص على توصيل الخيوط الصحيحة.
4. اترك الخيوط في نهايات الشبكة (يجب أن يكون هناك طرفان - أحدهما حيث بدأت ، والآخر حيث أنهيت نمط S) ، وأضف امتدادات الأسلاك اختياريًا للراحة. يمكنك أيضًا اختيار شريط أو تأمين الخيوط في النهاية. أيضا ، الغراء الساخن على الوصلات لتأمينها.
5. تأكد من أن شبكتك المُجمَّعة حديثًا آمنة عن طريق إضافة بضع طبقات أخرى من الشريط الكهربائي أو مادة لاصقة أخرى في الخلف.

الآن يجب أن يكون لديك شبكة عمل يمكنك اختبارها. ضمن مكتبة NeoPixel Matrix ، يمكنك استخدام نموذج كود اختبار المصفوفة لمعرفة ما إذا كانت الشبكة تعمل بالشكل المتوقع. إذا حدث ذلك ، فيجب أن تبدو مثل الصورة أعلاه (تجاهل Arduino Uno في المقدمة ، كان من أجل اختبار شيء آخر)

الخطوة الثالثة: إضافة المستشعر

يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لهذا المشروع في المستشعر ، Adafruit MiCS5524 ، والذي يمكنه اكتشاف الغازات المتغيرة في الهواء والإشارة إلى شدتها من خلال المدخلات التناظرية.

1. أولاً ، تأكد من أن الأسلاك الثلاثة المؤدية إلى المستشعر - الجهد الداخل ، والإخراج ، والأرض - قد تم توصيلها بشكل صحيح (استخدم اختياريًا سلكًا ملونًا بشكل مناسب للمساعدة في ذلك).
2. قم بتوصيل الجهد الداخل بمخرج 5 فولت على لوحة Arduino ، وقم بتوصيل الأرض بالأرض على اللوحة.
3. بعد ذلك ، قم بتوصيل الإخراج بـ A0 (أو دبوس تمثيلي من اختيارك) على لوحة Arduino. هذا كل ما هو ضروري لتوصيل المستشعر بـ Arduino.
4. اختياريًا ، استخدم الشاشة التسلسلية للتحقق من أن المستشعر يبلغ عن القراءات (يجب أن تحوم القراءات حول رقم واحد وتتغير عند وضع المستشعر بالقرب من مصدر أول أكسيد الكربون أو أبخرة أخرى).

على الإنترنت ، توجد تعليمات لمعايرة هذا المستشعر على وجه الخصوص بحيث يكون حساسًا للتغيير في البيئة. ما فعلناه هو ترك المستشعر لبضع ساعات لتحديد نطاق القراءة "العادي" للغرفة التي كان بها. ثم ، لاختبار "تشغيل" الشاشة ، استخدمنا كرة قطنية مبللة بالكحول المحمر بحيث سترتفع قراءة المستشعر فوق عتبة معينة لبدء حلقة واحدة من الرسم.

الخطوة 4: تصحيح التعليمات البرمجية

مرفق الرمز. لاحظ أن هناك العديد من الرؤوس المضمنة في الجزء العلوي. لتنزيل الرؤوس المطلوبة ، في Arduino IDE ، انقر فوق رسم ، وقم بتضمين مكتبة ، ثم قم بإدارة المكتبات. قبل أن تتمكن من تحميل الملف المرفق ، ستحتاج إلى تنزيل المكتبات التالية:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• مكتبة Adafruit GFX

بمجرد تنزيل هذه المكتبات ، في Arduino IDE ، ضمن ملف ، أمثلة ، ستجد مثالاً على رمز يمكن تعديله للاختبار أثناء التنقل. على سبيل المثال ، كانت strandtest و matrixtest مفيدة جدًا لاختبار شبكة NeoPixel. عبر الإنترنت ، من السهل أيضًا العثور على اختبارات عينات لجهاز استشعار تلوث الهواء.

قبل أن تتمكن من تحميل الملف ومشاهدة شبكة العمل ، إليك بعض أسطر التعليمات البرمجية التي يمكن تعديلها:

#define PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

يجب تحويل الدبوس 6 إلى رقم التعريف الشخصي الذي تتصل به شبكة NeoPixel بـ Arduino

يجب تحويل دبوس AO إلى رقم التعريف الشخصي الذي يتصل به المستشعر بـ Arduino

#define STOP 300

#define NUM_BALLS 8

Adafruit_NeoMatrix matrix = Adafruit_NeoMatrix (GRID_COLS، GRID_ROWS، PIN، NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG، NEO_GRB + NEO_KHZ800) ؛

يحدد الرقم 300 عدد وحدات البكسل المتدهورة في الرئة ليتم اعتبارها دورة واحدة للشاشة. تؤدي زيادة العدد إلى إطالة الدورة (على سبيل المثال ، تدهور المزيد من الرئتين) والعكس صحيح.

الرقم 8 يحدد عدد "الكرات" (العادم) التي تخرج من السيارة

الآن ، إذا اتبعت الإرشادات لإنشاء الشبكة تمامًا ، فيجب أن يعمل تكوين NeoMatrix. ومع ذلك ، من الجيد فقط ملاحظة أن ما يقوله هذا الإعداد هو أن إحداثيات 0 ، 0 موجودة في أعلى اليسار ، وقمنا بتوصيل أعمدة من الشرائط ، والأشرطة متصلة في شكل S. وبالتالي ، إذا كانت شبكتك تبدو مثالية باستثناء أنها معكوسة أو متوقفة عن 90 درجة ، فمن المحتمل أنك قمت بإعداد الشبكة بشكل مختلف ويجب عليك تغيير الكود هنا. بنهاية هذه الخطوة ، يجب أن يكون لديك شيء يشبه الفيديو ، فنحن نشغل القميص بكرة قطنية مغموسة في الكحول المحمر ، والرسم يلعب حلقة واحدة ولا يمكن إعادة تشغيله حتى يتم تشغيل الحلقة مكتمل.

الخطوة الخامسة: وضع القميص معًا

ياي! الآن بعد أن أصبحت الشاشة ، والمستشعر ، والكود تعمل جميعها ، فقد حان الوقت لتجميع كل شيء معًا. في النهاية ، سيكون لدينا جميع الأجهزة المتصلة بالقميص الداخلي ، ثم القميص الخارجي في الأعلى لإخفاء كل شيء. كانت القمصان كبيرة جدًا ، لذا قمنا بقص شريط من الأسفل. أعطانا هذا النسيج الذي نحتاجه لخياطة الجيب لإخفاء الأجهزة.

القميص الداخلي:

1. ابدأ أولاً بوضع شرائط من الشريط الكهربائي على الجزء الخلفي من شبكة NeoPixel فقط لتثبيتها (ستعرف أنك بخير إذا كان بإمكانك حمل الشبكة في قطعة واحدة)
2. ألصق القماش شبكة NeoPixel على القميص الداخلي. تأكد من أن الشبكة تتمحور حول مكان وجود الرئتين.
3. اترك الصمغ يجف حسب الحاجة ، وتأكد من عدم تسربه إلى الجهة الخلفية من القميص وأغلق القميص بغراء. بمجرد تشغيل الشبكة ، انظر إلى أي مدى يمكن وضع Arduino والبطارية وما إلى ذلك. بالنسبة لنا ، قمنا بلحام أسلاك العبور بحيث تكون المكونات الإلكترونية في الجزء الخلفي من القميص.
4. قم بخياطة شريط القماش لعمل جيب صغير للمكونات الإلكترونية. يمكنك خياطة بعض المكونات في الجيب (مثل Arduino) لجعله أكثر أمانًا.
5. اقطع شقًا صغيرًا حتى يطلع عليه المستشعر ، بالنسبة لنا ، كان هذا في منتصف الياقة في الجزء الخلفي من القميص.

القميص الخارجي: سبب القميص الخارجي هو أنه يبدو أفضل مع القميص الخارجي. يخفي القميص الخارجي الأجهزة الإلكترونية وينشر الضوء من NeoPixels.

1. ضع القميص الخارجي بعناية فوق القميص الداخلي
2. غراء القماش أو خياطة القميص الداخلي على القميص الخارجي بحيث تبدو الشبكة متدرجة عند الإضاءة (في الصورة ، الشرط السوداء هي مكان غراء القماش)

الخطوة 6: استكشاف الأخطاء وإصلاحها

تهاني! لديك الآن تي شيرت يمكن ارتداؤه يضيء بناءً على مستويات تلوث الهواء. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فمن المحتمل أنك واجهت عقبة (لقد أصابنا الكثير) ، لذلك إليك بعض اقتراحات استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

• تعتبر وسادات اللحام الموجودة على شرائط NeoPixel صغيرة جدًا لذا من الصعب تأمين توصيلات الشبكة. استخدمنا لحام الرصاص ، والأسلاك الكهربائية متعددة الأشرطة ، والغراء الساخن أسفل الوصلات.
• نتيجة لكون NeoPixel قريبًا جدًا من الشريط ، فقدنا 1 بكسل على الأقل كلما قطعنا الشريط. كان استخدام المقص أفضل من استخدام السكين الدقيق ، فقط قشر الراتنج البلاستيكي واقطعه.
• إذا كانت شاشة NeoPixel تعرض لونًا غريبًا (على سبيل المثال ، تلاشي إلى اللون الأحمر ، أي ظل أحمر بدلاً من الأبيض) ، فمن المحتمل أن الشبكة لا تحصل على طاقة كافية. لتحميل الكود ، كان لدينا كل شيء غير موصول ، وقمنا بتحميل الكود ، ثم فصلنا الكمبيوتر ، وقمنا بتوصيل البطارية في Arduino ، وأخيراً وصلنا محول الكمبيوتر المحمول بالشبكة.
• إذا كانت شاشة NeoPixel تعرض ألوانًا عشوائية تمامًا على فترات عشوائية ، فتأكد من أن الأسباب شائعة.
• عند استخدام غراء القماش ، تأكد من عدم استخدام الكثير بحيث يتسرب من خلاله ويغلق القميص. نضع لوحًا خشبيًا بين قطعتين من القماش لولا ذلك لتلامسهما.

نأمل أن تكون قد استمتعت بهذه التعليمات! والخطوة التالية هي توصيل الشبكة ببطارية محمولة واستعمالها في الشوارع ، حيث يؤدي تلوث الهواء من السيارات والملوثات الأخرى إلى تشغيل الشاشة.