Systém fyzických interakcí - PlateaPlayer: 19 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Tento projekt popisuje postup při návrhu a vývoji hardwarové implementace fyzických výpočetních interakcí interaktivního videopřehrávače zaměřeného na studenty video a digitální televize Universidad Autónoma de Occidente, zapojených do tématu multisenzorických interaktivních videí, ve formě výrobek, který lze snadno vyrobit a manipulovat s ním.

V současné době neexistují žádné bezplatné platformy pro vývoj tohoto druhu videí, které by zahrnovaly také senzorické interakce. Jejím hlavním cílem je proto vyhnout se tomu, aby si studenti museli kupovat nákladné softwarové licence, museli se spoléhat a dodávat řešení úkolů vytvořená na půli cesty a museli trávit mnohem více času samotným vývojem těchto platforem.

Zde navrhovaná implementace se skládá z pěti modulů představujících hlavní senzorické interakce, které lze synchronizovat. Jsou to: voda, kouř, teplota (horká/studená), vítr a světlo. Ty budou řízeny Arduinem pomocí knihovny JavaScript Johnny Five.

Krok 1: Materiály a nástroje - kontejnerová krabice

Vzhledem k tomu, že tento projekt byl určen pro vývoj prototypu navrhovaného systému, byly použity jednoduché materiály:

• Slámový karton
• Tyče z balzového dřeva (čtvercové a trojúhelníkové tvary)
• Nůžky, izolační páska, lepidlo na dřevo, skalpel, pila na kov

Krok 2: Materiály - Větrný modul

5 ventilátorů CPU

Krok 3: Materiály - teplotní modul

• 2 Peltierovy buňky
• 4 chladiče
• 2 ventilátory (stejné jako u větrného modulu)

Krok 4: Materiály - světelný modul

• ~ 50 cm RGB LED pásku
• 3 tranzistory TIP31C
• Externí zdroj energie

Krok 5: Materiály - kouřový modul

• 1 Ultrazvukový zvlhčovač
• 1 1kanálové relé
• Externí zdroj energie
• Nádoba na vodu

Krok 6: Materiály - vodní modul

• Ponorné mikročerpadlo
• ~ 20 cm plastová trubka
• Nádoba na vodu (stejná jako u kouřových modulů)
• Malé brčka (~ 5)

Krok 7: Řezání otvorů na přední straně pro fanoušky

Odřízněte kousek lepenky (~ 50 cm na šířku a ~ 40 cm na výšku) a poté prořízněte 5 otvorů pro každý ventilátor pomocí skalpelu. Nakonec je přilepte na lepenku.

Krok 8: Výroba teplotních (Peltierových článků) modulů

Přilepte Peltierovy buňky k chladičům.

Krok 9: Integrujte Peltierovy moduly do ventilátorů

Přilepte moduly Peltier k ventilátoru. Ujistěte se, že je přelepíte čelní stranou v opačných směrech, aby se teplá a studená strana každé buňky dostala ven ven příslušným ventilátorem.

Krok 10: Vytvoření „sloupce“pro horní kryt

Odřízněte balzové tyče (~ 50 cm široké) a slepte je dohromady, jak je znázorněno na obrázcích. To umožní, aby byl horní lepenkový kryt nalepen na přední a boční strany.

Poté nalepte kus lepenky na diagonální straně a vytvořte asi 8 malých otvorů (~ 5 mm až ~ 5 mm) pro vložení brček vodního modulu.

Krok 11: Poskytnutí struktury rámečku

Odřízněte 3 balzové tyče, jak je znázorněno na obrázku, a přilepte je na přední boční kus lepenky.

Krok 12: Odřízněte strany krabice

Odřízněte 3 kusy lepenky (~ 50 cm na šířku ~ 50 cm na výšku a ~ 30 cm na hloubku). 2 pro každou stranu krabice plus 1 pro vnitřní část oddělující prostor nádoby na vodu od elektronických součástek.

Krok 13: Přizpůsobení prostoru nádoby na vodu

Vytvořte základ pro nádobu na vodu odstřižením 3 kusů balzových tyčí čtvercového tvaru na ~ 20 cm a přilepte je dohromady k rámu hlavní konstrukce, jak je znázorněno na obrázku, aby se nádoba vešla.

Dále použijte 1 z dříve nařezaných kusů lepenky na boky, vytvořte malý otvor, aby jím mohly procházet některé dráty, a slepte je dohromady.

Volitelně můžete na zadní část základny nalepit balzovou tyč trojúhelníkového tvaru, aby se zabránilo pádu nádoby a rozlití vody.

Krok 14: Výroba nádoby na vodu

Odřízněte plastovou láhev na polovinu a použijte její horní část jako kryt, jak je znázorněno na obrázcích. Umístěte mikropumpu a ultrazvukový zvlhčovač dovnitř.

Před použitím ji naplňte vodou.

Krok 15: Zavření hlavní struktury

Přilepte boční, spodní a horní lepenkové kryty ke zbytku konstrukce.

Krok 16: Přidání modulu světel

Pásku RGB LED nalepte kolem horní a boční strany krabice, aby se dráty mohly dostat dovnitř otvoru na levé straně.

Krok 17: Výroba vodovodu

Vystřihněte asi 8 malých otvorů (~ 1 mm až ~ 1 mm) v plastové trubce a vložte malé brčka. Přilepte je k sobě co nejpevněji, aby nedošlo k úniku vody do zbytku krabice.

Nakonec připojte otevřený konec potrubí k mikročerpadlu a vložte slámy do otvorů horního diagonálního kusu lepenky.

Krok 18: Zapojení

Vybrané piny lze měnit podle přání uživatele, takže zde nejsou specifikovány, ačkoli kód to samozřejmě dělá

Moduly větru/teploty:

Pomocí propojovacích vodičů propojte 5 V každého ventilátoru a Peltierova článku s digitálním pinem na desce Arduino a GND se společnou linkou GND v protoboardu.

Vodní modul:

Pomocí propojovacích vodičů přímo připojte 5V mikro-pumpy k jednomu z 5V výstupních kolíků Arduina a použijte tranzistor TIP31C jako přepínač pro vodiče GND. Tento tranzistor jde na digitální pin do Arduina, aby jej ovládal.

Modul světel:

Pomocí propojovacích vodičů připojte každý barevný kanál k tranzistoru TIP31C připojenému k linii GND protoboardu, který jde na analogový pin v Arduinu a ovládá zobrazovanou barvu zadáním R, G a B na správný. Napájecí vodič je připojen k protoboardovému vedení napájenému adaptérem připojeným k běžné elektrické zásuvce.

Kouřový modul:

Pomocí propojovacích vodičů připojte napájení k relé, které jej připojí ke stejnému napájecímu zdroji v protoboardu z modulu světel. Poté připojte toto relé k digitálnímu pinu v Arduinu, abyste jej zapnuli a vypnuli. Připojte jeho GND k linii GND v protoboardu.

Krok 19: Programování a běh

Aby Johnny Five fungoval, je zapotřebí jednoduchý server Node. Pro komunikaci frontendu a backendu v reálném čase a synchronizaci interaktivního videa se senzorickými interakcemi je také implementován Socket.io.

Kód pro tento systém, stejně jako interaktivní video přehrávač dříve vyvinutý jako plugin JavaScript, lze stáhnout v tomto repo Githubu:

Poskytněte webovou stránku hráči z jednoho serveru a spusťte oba.