EqualAir: pantalla portátil NeoPixel activada por sensor de contaminación del aire: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El objetivo del proyecto es hacer una camiseta que se pueda usar y que muestre un gráfico evocador cuando la contaminación del aire esté por encima de un umbral establecido. El gráfico está inspirado en el clásico juego de "romper ladrillos", en el que el coche es como una paleta que escupe los gases de escape (que son como bolas) que "golpean" pedazos del pulmón y los degradan. Cuando la contaminación del aire está por encima de un umbral (por ejemplo, al caminar en automóviles), las camisetas blancas, por lo demás inocuas, comienzan a reproducirse en la pantalla. Este proyecto fue construido por Jordan, Mary, Nick y Odessa para una clase llamada El arte y la ciencia de hacer.

Paso 1: reúna sus materiales

Monitor:

• 6 * Tira de LED RGBW digital Adafruit NeoPixel - PCB blanco 144 LED / m
• 1 * Arduino Mega (según el sitio web de Adafruit, el uso de más de un par de tiras de NeoPixel requiere un Arduino Mega)
• 1 * batería de 9 voltios
• 1 * cargador de portátil

Detectando:

1 * Sensor Adafruit MiCS5524 (este fue el sensor de contaminación del aire que usamos porque es barato. El inconveniente es que detecta múltiples gases y no distingue entre ellos)

Otro:

2 * camiseta blanca (sugerimos comprar camisetas que sean demasiado grandes porque 1) debe haber espacio para el hardware y 2) tendrás que cortar un poco de tela extra para hacer un bolsillo ocultar el hardware)

Instrumentos:

• Jerséis
• Protoboard
• Condensador
• Resistor
• Cortador de cables
• Máquina de soldar
• Material de costura y / o pegamento para tela

Paso 2: Montaje de la cuadrícula NeoPixel

Para ensamblar la rejilla NeoPixel, las tiras originales de NeoPixel deben cortarse y soldarse de nuevo según las dimensiones de la rejilla deseadas. Para este diseño, estábamos construyendo una cuadrícula de 47x16 de NeoPixels:

1. Corte las tiras de 1 metro (144 NeoPixel) en 47 incrementos de NeoPixel, teniendo cuidado de dejar algo de espacio para soldar en los bordes de las tiras (hay pequeños cables metálicos que son visibles en la parte inferior de los NeoPixels). Asegúrese de cortar de manera que toda la almohadilla de soldadura quede expuesta (porque ya son muy pequeños para empezar). La razón por la que las tiras tienen 47 píxeles en lugar de (144/3 = 48) píxeles de largo es que perderá al menos una al cortarlas porque los NeoPixel están muy juntos.
2. Coloque con cuidado las columnas una al lado de la otra (opcionalmente use cinta aislante para mantenerlas en su lugar) y asegúrese de que las dimensiones sean las deseadas (47x16). Distribuya las columnas en forma de S.
3. Los NeoPixels tienen cables para entrada de voltaje, entrada y tierra que deben conectarse a sus contrapartes en la siguiente tira. Con un cable de varios hilos, conecte los cables de las columnas en un patrón en S, teniendo cuidado de conectar los cables correctos.
4. Deje los cables en los extremos de la cuadrícula (debe haber 2 extremos, uno donde comenzó y otro donde terminó el patrón en S) y, opcionalmente, agregue extensiones de cable para mayor comodidad. Opcionalmente, también puede pegar con cinta adhesiva o asegurar los cables al final. Además, aplique pegamento caliente sobre las conexiones para asegurarlas.
5. Asegúrese de que su rejilla recién ensamblada esté segura agregando algunas capas más de cinta aislante u otro adhesivo en la parte posterior.

Ahora debería tener una cuadrícula de trabajo que pueda probar. En la biblioteca NeoPixel Matrix, puede usar el código de muestra de matrixtest para ver si la cuadrícula está funcionando como se esperaba. Si es así, debería verse como la foto de arriba (ignore el Arduino Uno en el frente, era para probar otra cosa)

Paso 3: agregar el sensor

Un aspecto clave de este proyecto es el sensor, un Adafruit MiCS5524, que puede detectar diferentes gases en el aire y señalar su intensidad a través de una entrada analógica.

1. Primero, asegúrese de que los tres cables al sensor (entrada de voltaje, salida y tierra) se hayan cableado correctamente (opcionalmente, use un cable de color apropiado para ayudar en esto).
2. Conecte la entrada de voltaje a la salida de 5 V en la placa Arduino y conecte la tierra a la tierra en la placa.
3. Luego, conecte la salida al A0 (o pin analógico de su elección) en la placa Arduino. Esto es todo lo que se necesita para conectar el sensor al Arduino.
4. Opcionalmente, use el monitor serial para verificar que el sensor esté reportando las lecturas (las lecturas deben rondar un número y cambiar cuando el sensor se coloca cerca de una fuente de monóxido de carbono u otros humos).

En línea, hay instrucciones para calibrar este sensor en particular para que sea sensible a un cambio en el entorno. Lo que hicimos fue dejar el sensor durante unas horas para determinar cuál era el rango de lectura "normal" para la habitación en la que se encontraba. Luego, para probar la "activación" de la pantalla, usamos una bola de algodón empapada en alcohol isopropílico para que la lectura del sensor aumentaría por encima de un umbral establecido para comenzar un bucle del gráfico.

Paso 4: depurar el código

Se adjunta el código. Tenga en cuenta que hay muchos encabezados incluidos en la parte superior. Para descargar los encabezados requeridos, en el IDE de Arduino, haga clic en boceto, incluya biblioteca y luego administre las bibliotecas. Antes de que pueda cargar el archivo adjunto, deberá descargar las siguientes bibliotecas:

• Adafruit NeoPixel
• Adafruit NeoMatrix
• Biblioteca Adafruit GFX

Una vez que haya descargado estas bibliotecas, en el IDE de Arduino, en el archivo, ejemplos, encontrará un código de ejemplo que se puede modificar para probar a medida que avanza. Por ejemplo, strandtest y matrixtest fueron muy útiles para probar la cuadrícula de NeoPixel. En línea, también es fácil encontrar pruebas de muestra para el sensor de contaminación del aire.

Antes de que pueda cargar el archivo y ver la cuadrícula de trabajo, aquí hay algunas líneas de código que se pueden modificar:

#define PIN 6

#define SENSOR_PIN A0

El pin 6 debe cambiarse al número de pin que la rejilla NeoPixel está conectada al Arduino con

El pin AO debe cambiarse al número de pin que el sensor está conectado al Arduino con

#define STOP 300

#define NUM_BALLS 8

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

El número 300 define cuántos píxeles del pulmón se degradan para contar como un ciclo de la pantalla. Aumentar el número haría que el ciclo sea más largo (por ejemplo, se degradan más pulmones) y viceversa.

El número 8 define el número de "bolas" (escape) que salen del coche.

Ahora, si siguió las instrucciones para construir la cuadrícula exactamente, la configuración de NeoMatrix debería funcionar. Sin embargo, es bueno tener en cuenta que lo que dice esta configuración es que la coordenada 0, 0 está en la parte superior izquierda, conectamos columnas de tiras y las tiras están conectadas en una formación de S. Por lo tanto, si su cuadrícula se ve perfecta, excepto que está reflejada o con una diferencia de 90 grados, es probable que configure la cuadrícula de manera diferente y deba cambiar el código aquí. Al final de este paso, debería tener algo que se parezca al video, estamos activando la camiseta con una bola de algodón empapada en alcohol isopropílico, el gráfico está reproduciendo un bucle y no se puede volver a activar hasta que el bucle sea completo.

Paso 5: armar la camiseta

¡Hurra! Ahora que tiene la pantalla, el sensor y el código funcionando, es hora de poner todo junto. Al final, tendremos todo el hardware adjunto a la camiseta interior, y luego la camiseta exterior en la parte superior escondiendo todo. Las camisetas eran demasiado grandes, así que cortamos una tira de la parte inferior. Esto nos dio la tela que necesitábamos para coser un bolsillo para ocultar el hardware.

Camisa interior:

1. Comience colocando primero tiras de cinta eléctrica en la parte posterior de la rejilla NeoPixel solo para asegurarla (sabrá que está bien si puede llevar la rejilla en una sola pieza)
2. Pegue la tela de la rejilla NeoPixel en la camiseta interior. Asegúrese de que la cuadrícula esté centrada y sobre el lugar donde realmente se encuentran los pulmones.
3. Deje que el pegamento se seque según sea necesario, asegúrese de que el pegamento no se filtre en la parte posterior de la camisa y pegue la camisa para cerrarla. Una vez que la cuadrícula esté encendida, vea qué tan lejos se puede colocar el Arduino, la batería, etc. Para nosotros, habíamos soldado los cables de puente de modo que nuestros componentes electrónicos estuvieran en la parte posterior de la camiseta.
4. Coser la tira de tela para hacer un pequeño bolsillo para los componentes electrónicos. Puede coser algunos componentes en el bolsillo (por ejemplo, el Arduino) para hacerlo más seguro.
5. Corte una pequeña hendidura para que el sensor se asomara, para nosotros, esto estaba en el centro del cuello en la parte posterior de la camisa.

Camisa exterior: La razón de la camiseta exterior es porque se ve mejor con una camiseta exterior. La camisa exterior oculta la electrónica y difunde la luz de los NeoPixels.

1. Coloque con cuidado la camiseta exterior sobre la camiseta interior
2. Pegue la tela o cosa la camisa interior a la camisa exterior de modo que la cuadrícula se vea enseñada cuando se ilumina (en la imagen, los guiones negros es donde está el pegamento de la tela)

Paso 6: solución de problemas

¡Felicitaciones! Ahora tiene una camiseta que se puede usar que se ilumina según los niveles de contaminación del aire. Si no es así, probablemente tenga un inconveniente (tenemos muchos), así que aquí hay algunas sugerencias para la solución de problemas:

• Las almohadillas de soldadura en las tiras de NeoPixel son increíblemente pequeñas, por lo que es difícil asegurar las conexiones de la red. Usamos soldadura de plomo, cable eléctrico de múltiples hilos y pegamos en caliente las conexiones.
• Como resultado de que NeoPixel está tan cerca en la tira, perdimos al menos 1 píxel cada vez que cortamos la hebra. Usar tijeras fue mejor que usar un cuchillo exacto, simplemente retire la resina plástica y corte.
• Si la pantalla de NeoPixel muestra un color extraño (por ejemplo, un desvanecimiento a rojo, cualquier tono de rojo en lugar de blanco), es probable que la cuadrícula no esté recibiendo suficiente energía. Para cargar el código, desenchufamos todo, cargamos el código, luego desconectamos la computadora, conectamos la batería al Arduino y finalmente conectamos el adaptador de la computadora portátil a la red.
• Si la pantalla de NeoPixel muestra colores completamente aleatorios a intervalos aleatorios, asegúrese de que los motivos sean comunes.
• Cuando uses pegamento para tela, asegúrate de no usar demasiado para que se filtre y pegue la camiseta. Ponemos una tabla de madera entre dos piezas de tela que de otra manera se estarían tocando.

¡Esperamos que hayas disfrutado de este instructivo! El siguiente paso es conectar la red a una batería portátil y dar una vuelta en las calles, donde la contaminación del aire de los automóviles y otros contaminantes activarán la pantalla.