EqualAir: Nositelný displej NeoPixel spuštěný senzorem znečištění ovzduší: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Cílem projektu je vyrobit nositelné tričko, které zobrazuje sugestivní grafiku, když je znečištění ovzduší nad stanovenou prahovou hodnotou. Grafika je inspirována klasickou hrou „rozbíječky cihel“v tom, že auto je jako pádlo, které chrlí výfuk (což jsou jako koule), které „trefují“kousky plic a degradují je. Když je znečištění ovzduší nad prahovou hodnotou (např. Při chůzi autem), na displeji začne hrát jinak neškodná bílá trička. Tento projekt postavili Jordan, Mary, Nick a Odessa pro třídu s názvem The Art and Science of Making.

Krok 1: Shromážděte své materiály

Zobrazit:

• 6 * Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED Strip - bílý PCB 144 LED/m
• 1 * Arduino Mega (podle webových stránek Adafruit, použití více než pár proužků NeoPixel vyžaduje Arduino Mega)
• 1 * 9voltová baterie
• 1 * nabíječka notebooku

Snímání:

1 * senzor Adafruit MiCS5524 (to byl senzor znečištění ovzduší, který jsme použili, protože je levný. Nevýhodou je, že snímá více plynů a nerozlišuje mezi nimi)

Jiný:

2 * bílé tričko (doporučujeme koupit příliš velká trička, protože 1) musí být místo pro hardware a 2) budete muset uříznout trochu látky navíc, abyste si mohli udělat kapsu skrýt hardware)

Nástroje:

• Svetry
• Protoboard
• Kondenzátor
• Odpor
• Štípačky
• Pájecí stroj
• Šicí materiál a/nebo lepidlo na textil

Krok 2: Sestavení mřížky NeoPixel

Aby bylo možné sestavit mřížku NeoPixel, je třeba původní pásy NeoPixel oříznout a znovu pájet v závislosti na požadovaných rozměrech mřížky. Pro tento návrh jsme stavěli mřížku NeoPixels 47x16:

1. Řezejte 1metrové (144 NeoPixel) proužky po 47 krocích NeoPixel, přičemž dávejte pozor, aby se na okrajích pásů připájel prostor (na dně NeoPixelů jsou malé kovové vývody). Ujistěte se, že stříháte tak, aby byla odhalena celá pájecí podložka (protože jsou již na začátek tak malé). Důvodem, proč jsou pásy 47 pixelů místo (144/3 = 48) pixelů, je to, že ztratíte alespoň jeden jejich oříznutím, protože NeoPixely jsou tak blízko sebe.
2. Opatrně položte sloupce vedle sebe (volitelně použijte elektrickou pásku, abyste je drželi na místě) a ujistěte se, že rozměry jsou požadované (47x16). Rozložte sloupce do S-vzoru.
3. NeoPixely mají vodiče pro vstup napětí, vstup a zem, které by měly být připojeny k jejich protějškům v dalším pruhu. Pomocí vícežilových vodičů spojte vodiče sloupců dohromady ve tvaru S, přičemž dávejte pozor, abyste připojili správné vodiče.
4. Nechte svody na koncích mřížky (měly by existovat 2 konce - jeden, kde jste začínali, a jeden, kde jste končili vzor S), a volitelně přidejte prodloužení drátu pro pohodlí. Rovněž můžete svody na konci odlepit nebo jinak zajistit. Spoje také zajistěte horkým lepidlem.
5. Zajistěte, aby byla vaše nově sestavená mřížka bezpečná, přidáním několika dalších vrstev elektrické pásky nebo jiného lepidla na zadní stranu.

Nyní byste měli mít funkční mřížku, kterou můžete vyzkoušet. V knihovně NeoPixel Matrix můžete pomocí ukázkového kódu matrixtest zjistit, zda mřížka funguje podle očekávání. Pokud ano, mělo by to vypadat jako na fotografii výše (vpředu ignorujte Arduino Uno, bylo to pro testování něčeho jiného)

Krok 3: Přidání senzoru

Klíčovým aspektem tohoto projektu je senzor Adafruit MiCS5524, který dokáže detekovat různé plyny ve vzduchu a signalizovat jejich intenzitu prostřednictvím analogového vstupu.

1. Nejprve se ujistěte, že jsou tři vodiče k senzoru - napěťový vstup, výstup a uzemnění - správně zapojeny (volitelně k tomu použijte vhodně barevný vodič).
2. Připojte napěťový vstup k výstupu 5 V na desce Arduino a na desce připojte uzemnění k zemi.
3. Poté připojte výstup k A0 (nebo analogovému pinu podle vašeho výběru) na desce Arduino. To je vše, co je nutné k připojení senzoru k Arduinu.
4. Volitelně můžete pomocí Sériového monitoru ověřit, že hodnoty zaznamenává senzor (hodnoty by se měly pohybovat kolem jednoho čísla a měnit se, když je senzor umístěn v blízkosti zdroje oxidu uhelnatého nebo jiných výparů).

Online jsou pokyny ke kalibraci tohoto senzoru, aby byl citlivý na změnu prostředí. Udělali jsme to, že jsme nechali senzor několik hodin, abychom zjistili, jaký je „běžný“rozsah čtení pro místnost, ve které se nachází. Poté jsme pro testování „spouštění“displeje použili vatový tampon namočený v třecím alkoholu čtení senzoru by se zvýšilo nad nastavenou prahovou hodnotu, aby začala jedna smyčka grafiky.

Krok 4: Ladění kódu

V příloze je kód. Všimněte si, že v horní části je zahrnuto mnoho záhlaví. Chcete -li stáhnout požadovaná záhlaví, v Arduino IDE klikněte na skica, zahrnout knihovnu a poté spravovat knihovny. Než budete moci nahrát připojený soubor, budete si muset stáhnout následující knihovny:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Knihovna Adafruit GFX

Jakmile si tyto knihovny stáhnete, v Arduino IDE, pod souborem, příklady, najdete ukázkový kód, který lze upravit a testovat za pochodu. Například strandtest a matrixtest byly velmi užitečné pro testování mřížky NeoPixel. Online je také snadné najít vzorové testy senzoru znečištění ovzduší.

Než budete moci soubor nahrát a zobrazit pracovní mřížku, je zde několik řádků kódu, které lze upravit:

#definovat PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

Pin 6 by měl být přepnut na číslo pinu, kterým je mřížka NeoPixel připojena k Arduinu

Pin AO by měl být přepnut na číslo pinu, kterým je snímač připojen k Arduinu

#define STOP 300

#define NUM_BALLS 8

Matice Adafruit_NeoMatrix = Adafruit_NeoMatrix (GRID_COLS, GRID_ROWS, PIN, NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT + NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG, NEO_GRB + NEO_KHZ)

Číslo 300 definuje, kolik pixelů plic je degradováno, aby se počítaly jako jeden cyklus displeje. Zvýšení počtu by cyklus prodloužilo (např. Více plic je degradováno) a naopak.

Číslo 8 definuje počet „koulí“(výfuků), které vycházejí z auta

Pokud jste nyní postupovali přesně podle pokynů k vytvoření mřížky, konfigurace NeoMatrix by měla fungovat. Je však dobré poznamenat, že toto nastavení říká, že souřadnice 0, 0 je vlevo nahoře, spojili jsme sloupce pásů a pásy jsou spojeny ve tvaru S. Pokud tedy vaše mřížka vypadá perfektně kromě toho, že je zrcadlená nebo vypnutá o 90 stupňů, je pravděpodobné, že mřížku nastavíte jinak a zde byste měli změnit kód. Na konci tohoto kroku byste měli mít něco, co vypadá jako video, spouštíme tričko vatou namočenou v alkoholu, grafika přehrává jednu smyčku a nelze ji znovu spustit, dokud není smyčka kompletní.

Krok 5: Sestavení trička

Jé! Nyní, když displej, snímač a kód fungují, je čas dát vše dohromady. Nakonec budeme mít veškerý hardware připevněný k vnitřní košili a potom vnější košile nahoře vše skryje. Trička byla příliš velká, takže jsme ze spodní části odřízli proužek. To nám dalo látku, kterou jsme potřebovali na ušití kapsy na schování hardwaru.

Vnitřní košile:

1. Začněte tím, že nejprve umístíte proužky elektrické pásky na zadní stranu mřížky NeoPixel, abyste ji zajistili (budete vědět, že jste v pořádku, pokud můžete mřížku přenášet v jednom kuse)
2. Tkanina přilepte mřížku NeoPixel na vnitřní tričko. Ujistěte se, že je mřížka vycentrována a kde jsou plíce.
3. Nechte lepidlo zaschnout podle potřeby, ujistěte se, že lepidlo nepronikne na zadní stranu trička, a tričko přilepte. Jakmile je mřížka zapnutá, podívejte se, jak daleko lze umístit Arduino, baterii atd. Pro nás jsme pájili propojovací vodiče tak, aby naše elektronické součástky byly vzadu na tričku.
4. Ušijte proužek látky a vytvořte malou kapsu pro elektronické součástky. Některé součásti můžete přišít do kapsy (např. Arduino), aby byla bezpečnější.
5. Vystřihněte malou štěrbinu, ze které bude senzor vykukovat, pro nás to bylo uprostřed límce v zadní části košile.

Vnější košile: Důvodem pro svrchní košili je to, že s vnější košilí vypadá lépe. Vnější košile skrývá elektroniku a rozptyluje světlo z NeoPixelů.

1. Opatrně umístěte vnější košili přes vnitřní košili
2. Lepidlo na látku nebo přišijte vnitřní košili k vnějšímu tričku tak, aby mřížka vypadala naučená, když se rozsvítí (na obrázku jsou černé čárky tam, kde je lepidlo na látku)

Krok 6: Odstraňování problémů

Gratuluji! Nyní máte nositelné tričko, které se rozsvítí na základě úrovně znečištění ovzduší. Pokud ne, pravděpodobně narazíte na zádrhel (zasáhli jsme mnoho), takže zde je několik návrhů na řešení potíží:

• Pájecí podložky na pásech NeoPixel jsou šíleně malé, takže je obtížné zajistit připojení k síti. Použili jsme olověnou pájku, vícežilový elektrický vodič a zalepili spojení.
• V důsledku toho, že byl NeoPixel na pásu tak blízko u sebe, jsme při přestřižení vlákna ztratili alespoň 1 pixel. Použití nůžek bylo lepší než použití přesného nože, stačí odloupnout plastovou pryskyřici a stříhat.
• Pokud displej NeoPixel zobrazuje podivné barvy (např. Vyblednutí do červené, jakýkoli odstín červené místo bílé), je to pravděpodobně proto, že mřížka nedostává dostatek energie. Abychom nahráli kód, nechali jsme vše odpojit, nahráli kód, poté odpojili počítač, zapojili baterii do Arduina a nakonec zapojili adaptér notebooku do sítě.
• Pokud displej NeoPixel zobrazuje náhodné barvy v náhodných intervalech, zkontrolujte, zda jsou důvody společné.
• Při používání lepidla na látky nepoužívejte příliš mnoho, aby prosáklo a slepilo tričko. Mezi dva kusy látky, které by se jinak dotýkaly, jsme vložili dřevěné prkno.

Doufáme, že se vám tento návod líbil! Dalším krokem je připojení mřížky k přenosné baterii a její vyjmutí na ulici, kde se na displeji spustí znečištění ovzduší z automobilů a jiných znečišťujících látek.