ทำให้มันเป็นเช่นนั้น! คอมพิวเตอร์วิศวกรรมขนาดเล็ก Star Trek TNG: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ภาพรวม

ฉันโตมากับการดู Star Trek: The Next Generation ฉันต้องการสร้างอุปกรณ์ที่มีธีมของ Star Trek มาโดยตลอด ดังนั้นในที่สุดฉันก็ได้รีมิกซ์หนึ่งในโปรเจ็กต์เก่าของฉันเพื่อสร้างหน้าจอแสดง Star Trek

เทอร์มินัลให้ข้อมูลต่อไปนี้:

• สภาพอากาศ - การใช้บริการสภาพอากาศแห่งชาติ
• อุณหภูมิในร่ม ความชื้น และความแข็งแรงของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC)
• บทความข่าว - จาก News.org
• กำหนดการ (พร้อมฟังก์ชันปลุก) - จาก Microsoft Outlook
• ข้อมูลฟิตเนส (จำนวนก้าว นาทีที่เคลื่อนไหว คะแนนคาร์ดิโอ น้ำหนัก แคลอรี่ที่เผาผลาญ) - จาก Google Fitness
• แผนภูมิรหัสสีตัวต้านทาน
• เครื่องคิดเลขตัวต้านทาน LED (เพื่อกำหนดค่าตัวต้านทานตามกระแสและแหล่งพลังงาน)
• เครื่องมือวัดกำลังและกระแสไฟ

ข้อมูลนี้จัดทำขึ้นโดยใช้ API และเซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์ร่วมกัน ฉันใช้ประโยชน์จาก ESP32 สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ และใช้ประโยชน์จาก AWS Cloud สำหรับการเก็บรวบรวมและการรวมข้อมูลทั้งหมด

ฉันยังรวม "ไข่อีสเตอร์" ไว้ด้วย:

• การแสดงความเคารพของ Ron McNair - ดร. แมคแนร์คือเหตุผลที่ฉันกลายเป็นวิศวกร เขาเติบโตขึ้นมาจากบ้านเกิดของฉัน 45 นาที เขาเสียชีวิตในการระเบิดชาเลนเจอร์

  • ชื่อเรือสตาร์ของฉันคือ "ยูเอสเอส โรนัลด์ อี แมคแนร์"
  • หมายเลขทะเบียนมาจากวันเกิดของ Sr McNair; Prefix Code คือวันที่เขาเสียชีวิต
• การใช้ "รหัสนำหน้า" เป็นการพาดพิงถึง Star Trek: Wrath of Khan (ภาพยนตร์ Star Trek ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล อย่า @ ฉัน)
• จำนวนสิทธิ์ของกรณีปลายทางหมายถึงพี่น้องของฉัน (1906 - Alpha Phi Alpha) และโรงเรียนเก่าและสาขาวิชาของฉัน - (University of Oklahoma, College of Engineering)

คุณมีตัวเลือกในการกำหนดหมายเลข ตัวอักษร และชื่อเรือ ทะเบียน ฯลฯ สำหรับ "ไข่อีสเตอร์" ของคุณเอง

พื้นหลัง

ปีที่แล้ว ฉันต้องการวิธีต้นทุนต่ำในการวัดพลังงานและการระบายแบตเตอรี่สำหรับโครงการที่สวมใส่ได้ ฉันซื้อ Adafruit INA219 Featherwing และใช้ชิ้นส่วนอะไหล่ต่างๆ เพื่อสร้างอุปกรณ์วัดกำลังอย่างง่าย (คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่)

ปีนี้ ฉันตัดสินใจอัปเกรดอุปกรณ์… เพื่อให้ "มีเทคโนโลยี" มากขึ้น เดิมทีฉันวางแผนจะสร้างรถสามล้อ Star Trek ที่ใช้งานได้ (เวอร์ชัน Mark IV TR-590 Mark IX สำหรับผู้ที่ห่วงใย)… แต่ฉันก็ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่าการสร้างสิ่งที่จะวางบนโต๊ะของฉันนั้นสมเหตุสมผลกว่า (ฉันหมายถึง ทำไม ไปที่ปัญหาทั้งหมดนี้เพื่อสร้างอุปกรณ์เจ๋ง ๆ เพียงปิดและใส่ลงในลิ้นชักเมื่อไม่ใช้งาน)

ดังนั้นฉันจึงหันไปสร้างเวอร์ชันของหน้าจอคอมพิวเตอร์ที่คุณเห็นใน Star Trek TNG หรือ Voyager (หรือภาพยนตร์สารพัน) ฉันล้อเล่นด้วยการออกแบบต่างๆ แล้วเจอเวอร์ชันที่สร้างโดย Ruiz Brothers of Adafruit Adafruit ทำงานได้ดีมากในการจัดหาไฟล์ต้นฉบับสำหรับโปรเจ็กต์ที่พิมพ์ 3 มิติ ดังนั้นฉันจึงสามารถใช้เวอร์ชันดั้งเดิมและรีมิกซ์สำหรับฮาร์ดแวร์ ปุ่ม และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ของฉันได้

สิ่งที่ต้องรู้ก่อนดำเนินการ

1. ฉันให้คำแนะนำทีละขั้นตอนในการสร้างเวอร์ชันของโครงการ อย่างไรก็ตาม ฉันไม่ได้ลงรายละเอียดเกี่ยวกับขั้นตอนบางอย่าง (ฉันจะลิงก์ไปยังคำแนะนำหรือเอกสารประกอบ)

2. นี่เป็นโครงการที่ซับซ้อน เป็น "การทำหลายวินัย" ที่ต้องใช้ทักษะดังต่อไปนี้

   • Arduino IDE
   • AWS - คุณจะต้องมีบัญชีและจะต้องเข้าใจ S3, Lambda และ Node JS
   • บัดกรี
   • การพิมพ์ 3 มิติ
3. มีตัวเลือก "เพิ่มเติม" เพื่อปรับปรุงโครงการเพื่อรับข้อมูลปฏิทินและฟิตเนส ฟังก์ชันนี้รวมอยู่ใน codebase อย่างไรก็ตาม คุณจะต้องสร้าง "แอป" ใน Azure และ Google Cloud เพื่อรองรับคุณลักษณะต่างๆ
4. ในที่สุดสิ่งนี้ก็ปรับแต่งได้… คุณสามารถสลับเซ็นเซอร์ปัจจุบันกับปีกขนนกตัวอื่นได้ คุณสามารถใช้ชุดขนนก/wifi อื่นร่วมกันได้

เสบียง

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

• Adafruit ESP32 Huzzah Feather
• Adafruit Featherwing Tripler Mini Kit
• Adafruit 12-Key Capacitive Touch Sensor Breakout
• Adafruit TFT FeatherWing - หน้าจอสัมผัสขนาด 3.5" 480x320
• Adafruit BME680 - เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความชื้น ความดันและก๊าซ
• DC แผงเมาท์ 2.1 แจ็คบาร์เรล (2)
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลิเมอร์ - 3.7 V 500mAh
• Piezo Buzzer
• สาย Mirco USB และเครื่องชาร์จ 5V (ที่ชาร์จโทรศัพท์ USB ทั่วไปจะใช้งานได้)
• เทปฟอยล์ทองแดงพร้อมกาว
• ทางเลือก - Adafruit INA219 Featherwing
• อุปกรณ์เสริม - ปลั๊กตัวผู้ 2.1 - (สำหรับใช้กับเซ็นเซอร์กระแส INA219)

ลิงก์ไปยังส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ยกเว้นปลั๊ก 2.1:

ส่วนประกอบเส้นใย 3 มิติและส่วนประกอบสี/ขัดเสริม

• โปรโตพาสต้า Conductive PLA
• ฟิลาเมนต์ 3 มิติเพิ่มเติม - ฉันใช้ 4 สี - เทา ดำ น้ำเงิน (ฟ้าอ่อน) และขาว
• หัวฉีด.25 และ 0.4 มม. (ฉันใช้ 0.25 สำหรับรายละเอียดตัวอักษร)

ส่วนประกอบและเครื่องมือประกอบฮาร์ดแวร์

• สกรู M2x5 และ M3x5
• หมุดส่วนหัวตรงและมุมขวา (ดูลิงก์ที่อยากได้ของ Adafruit)
• หัวแร้ง (และหลอดบัดกรี ทินเนอร์ปลาย หัวแร้ง ฯลฯ)
• ชุดไขควงหัวฟิลิปส์
• ฟิล์มหด
• ลวดพันเกลียว 22AWG - ห้าหรือหกสี
• Solid Wire 22AWG - ห้าหรือหกสี
• PCB Vise และ Helping hands (เป็นทางเลือก แต่ทำให้บัดกรีง่ายขึ้น)
• เครื่องตัดลวดในแนวทแยง
• เครื่องปอกสายไฟ
• Xacto Knife (สำหรับถอดส่วนรองรับออกจากชิ้นส่วนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ)
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (หากคุณวางแผนที่จะพิมพ์ด้วยตัวเอง)
• ผงสำหรับอุดรูหรือเทป (สำหรับติดแบตเตอรี่ไว้ด้านในของเคสพิมพ์)
• เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลางดิจิตอล
• Krazy กาว
• อุปกรณ์เสริม - ถุงมือไนไตรแบบใช้แล้วทิ้ง
• อุปกรณ์เสริม - แผ่นรองบัดกรี (อุปกรณ์เสริม แต่ปกป้องพื้นผิว)

หมายเหตุ: หากคุณไม่มีเครื่องมือเหล่านี้ เราขอแนะนำให้คุณตรวจสอบเว็บไซต์ของ Becky Stern เพื่อดูคำแนะนำเกี่ยวกับตัวเลือกที่ดี

ซอฟต์แวร์

Arduino IDE

ตัวแก้ไข Node JS (เช่น Microsoft Code)

บัญชี AWS

ไม่บังคับ - บัญชี Google Cloud (สำหรับข้อมูลฟิตเนส)

ไม่บังคับ - บัญชี Microsoft Azure Cloud (สำหรับข้อมูลปฏิทิน)

ขั้นตอนที่ 1: ดาวน์โหลด แก้ไขไฟล์ และพิมพ์ไฟล์ 3D

คุณสามารถส่งไฟล์ไปยังบริการการพิมพ์ 3 มิติ (เช่น 3D Hubs) หรือคุณจะพิมพ์ด้วยตัวเองก็ได้ ไฟล์มีอยู่ที่ PrusaPrinters.org

กรณีนี้เป็นเพลงรีมิกซ์ของ Py Portal Alarm Clock ที่แสดงบนเว็บไซต์ของ Adafruit โปรเจ็กต์ของฉันใช้ TFT ที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นฉันจึงสามารถลดปริมาณงานออกแบบที่จำเป็นในการทำให้เคสใช้งานได้กับอุปกรณ์เสริมของฉัน

ฉันใช้การตั้งค่าต่อไปนี้ในการพิมพ์:

• ด้านหน้าและด้านหลังพิมพ์ที่ความสูงของชั้น 0.2 มม. พร้อมหัวฉีดขนาด 0.4 มม. ไม่มีส่วนรองรับ
• หมายเลขด้านข้าง - พิมพ์ที่ความสูงเลเยอร์ 0.10 มม. พร้อมหัวฉีด 0.25 มม. ไม่รองรับ
• คีย์ - พิมพ์ที่ความสูงของเลเยอร์ 0.2 มม. พร้อมหัวฉีด 0.4 มม. คุณจะต้องพิมพ์ 7 และคุณจะต้องพิมพ์ด้วย Proto-Pasta Conductive Filament

• ตัวเรือน - พิมพ์ที่ความสูงชั้น 0.2 มม.

  จำเป็นต้องมีการรองรับ แต่ไม่จำเป็นทุกที่ (เฉพาะที่ด้านข้างและตรงกลางที่ปุ่มกดอยู่

บางสิ่งที่คุณควรรู้:

1. Prusa MK3 ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนสีที่ความสูงของเลเยอร์ต่างๆ ฉันใช้คุณสมบัตินี้สำหรับชิ้นส่วนหมายเลขด้านข้าง

2. นอกจากนี้ ในส่วนของหมายเลขด้านข้าง:

   • ทีมงานผลิต TNG ของ Star Trek จะโรยไข่อีสเตอร์ลงในอุปกรณ์ประกอบฉาก หากคุณดูแผ่นโลหะและแผงต่างๆ อย่างใกล้ชิด คุณจะเห็นชื่อคน เนื้อเพลง ฯลฯ ฉันต้องการสร้าง "ไข่อีสเตอร์" ของตัวเองสำหรับหมายเลขด้านข้าง ดังนั้นฉันจึงใช้ "06" ซึ่งหมายถึงพี่น้องของฉัน (ก่อตั้งขึ้นในปี 1906) และ "OUCOE" ซึ่งหมายถึงโรงเรียนเก่าของฉัน (มหาวิทยาลัยโอคลาโฮมา วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์)
   • ฉันสร้างชิ้นส่วน side_number ที่ "ว่างเปล่า" ซึ่งคุณสามารถแก้ไขเพื่อสร้างตัวเลขและข้อความที่กำหนดเองได้

ขั้นตอนที่ 2: ประสาน/ประกอบส่วนประกอบ - ส่วน a (ปุ่มกดและหมายเลขด้านข้าง)

ขั้นแรกเราจะติดหมายเลขด้านข้าง ใช้กาวเล็กน้อยทาหมายเลขด้านข้างให้เข้าที่

ต่อไปเราจะประกอบปุ่มกด

1. คุณจะต้องตัดลวดที่เป็นเกลียว 7 ชิ้น โดยแต่ละเส้นมีความยาวระหว่าง 10-12 นิ้ว สิ่งเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับพิน 0-6 ของเซ็นเซอร์สัมผัสแบบ capacitive ฉันแนะนำให้คุณใช้สีที่ต่างกัน (และเขียนการแมปสี/หมุด เนื่องจากคุณจะต้องใช้ข้อมูลนี้ในภายหลัง) ฉันใช้การผสมสีต่อไปนี้:

   • สีเหลือง - พิน 0/ปุ่ม 1
   • สีเทา - พิน 1/ปุ่ม 2
   • แดง - พิน 2 / ปุ่ม 3
   • สีน้ำเงิน - พิน 3 //ปุ่ม 4
   • สีเขียว - พิน 4 //ปุ่ม 5
   • ขาว - พิน 5 // ปุ่ม 6
   • สีดำ - พิน 6 //ปุ่ม 7
2. ดึง 1/2 นิ้วจากปลายแต่ละเส้น
3. ตัดเทปนำไฟฟ้า 7 ชิ้น (แต่ละอันกว้างประมาณ 1/2 นิ้ว) และบัดกรีสายไฟเข้ากับด้านทองแดงของเทป
4. ลอกแถบกาวออกและติดไว้ที่ด้านล่างของปุ่ม คุณอาจต้องตัดเทปทองแดงบางส่วนออก

หมายเหตุ: ปุ่มสามารถติดกาวจากด้านล่าง (เพื่อให้ติดกับด้านบน) หรือติดกาวจากด้านบน (เพื่อให้ "ลอย" จากด้านบนไม่กี่มม.) ฉันเลือกติดกาวของฉันจากด้านบน

เมื่อคุณทำครบทั้ง 7 ข้อแล้ว ให้ใช้กาวเล็กๆ ติดปุ่มบนแป้นพิมพ์ ฉันพบว่ามันง่ายกว่าที่จะ:

• ก่อนอื่น "งู" ลวดผ่านรูกุญแจ
• จากนั้นทากาวเล็กน้อยบนสัน/ขอบของกุญแจ
• วางกุญแจไว้อย่างรวดเร็ว

หมายเหตุ: Krazy Glue ทำงานได้ดีที่สุดที่นี่ คุณอาจต้องการใช้ถุงมือเพื่อจำกัดอุบัติเหตุและโอกาสของการระคายเคืองผิวหนัง

ขั้นตอนที่ 3: ประสาน/ประกอบส่วนประกอบ - ส่วน B (ปีกขนนกและเซ็นเซอร์)

ขั้นตอนต่อไปคือการเตรียมและประกอบส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ ท้ายที่สุด นี่หมายถึงการบัดกรีหมุดและสายไฟของส่วนหัวเพื่อใช้ในภายหลัง คู่มือนี้อนุมานว่าคุณพอใจกับการบัดกรี ถ้าไม่ลองดู "คู่มือการบัดกรีที่ยอดเยี่ยม" จาก Adafruit

ก่อนอื่นเราจะเตรียมวัสดุ สำหรับขั้นตอนนี้ คุณจะต้อง:

• TFT 3.5 เฟเธอร์วิง
• ESP32 Feather
• INA219 เฟเธอร์วิง
• ทริลเลอร์ เฟเธอร์วิง
• MPR121 Capacitive Touch Sensor
• เซ็นเซอร์ BME680
• หมุดหัวตรงและมุมขวา
• ลวดแข็งและควั่น
• เครื่องมือบัดกรีและมือช่วย
• คีมตัดลวดและคีมปอกสายไฟ
• เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลาง

หมายเหตุ: ฉันแนะนำให้คุณอ่านขั้นตอนนี้ก่อน แล้วจึงตัดสายไฟและส่วนหัวทั้งหมดก่อนที่จะเริ่มบัดกรี ด้วยวิธีนี้ คุณจะไม่ต้องหยุดวัด/ตัด

เตรียม TFT 3.5 Featherwing

TFT พร้อมใช้งานทันทีที่แกะออกจากกล่องด้วยการปรับเพียงครั้งเดียว คุณจะต้องบัดกรีลวดระหว่างแผ่น "Lite" กับแผ่นบัดกรีขา รหัสของเราใช้ ESP32 Pin 21 เพื่อควบคุม TFT lite จัดเรียง TFT ในลักษณะ "ยาว" ด้วยปุ่มรีเซ็ตที่ด้านล่าง พิน 21 จะเป็นพินซ้ายล่าง

ตัดลวดเกลียวขนาด 40 มม. ดึงปลายออกเพื่อให้มีเส้นลวดสองสามมิลลิเมตรปรากฏที่ปลายแต่ละด้าน ใช้หัวแร้งบัดกรีกับหมุดทั้งสองอย่างระมัดระวัง

หมายเหตุ: คุณต้องการความยาวเพียง 35 มม. เท่านั้น… เพื่อให้คุณสามารถตัดลวดได้ตามต้องการ นอกจากนี้ ฉันพบว่าการเพิ่มการบัดกรีในแพด ต่อด้วยลวด จากนั้นการบัดกรีลวดเข้ากับแพดเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด สุดท้าย - แผ่นอิเล็กโทรดเหล่านี้มีขนาดเล็ก… หากคุณรู้สึกไม่สบายใจ คุณสามารถข้ามขั้นตอนนี้ได้เสมอ: ใช้สำหรับปิด TFT ด้วยปุ่มกดเท่านั้น

เตรียม ESP32 Feather

คุณจะต้องบัดกรีหมุดส่วนหัวของตัวผู้มาตรฐานเข้ากับ ESP32 ESP32 ของคุณควรมาพร้อมกับส่วนหัว แม้ว่าคุณอาจต้องตัดแต่งเพื่อให้มีความยาวที่ถูกต้อง (16 พินที่ด้านยาว 12 พินที่ด้านสั้น) หมุดส่วนหัวทำขึ้นเพื่อ "หนีบออก" คุณจึงสามารถใช้มีดตัดทแยงมุมเพื่อหนีบส่วนหัวให้มีความยาวที่ถูกต้องได้ อีกครั้งที่ Adafruit มีคำแนะนำที่ดีเกี่ยวกับวิธีการทำเช่นนั้น ดังนั้นโปรดตรวจสอบหากคุณต้องการคำแนะนำ

ไม่บังคับ - เตรียม INA219 Featherwing

ขั้นแรก ประสานส่วนหัวของตัวผู้เข้ากับปีกขนนก (โดยใช้คำแนะนำเดียวกับที่ใช้กับ ESP32) ถัดไปตัดลวดเกลียวยาว 20 มม. สี่เส้น ฉันจะทำให้ 2 BLACK และสีอื่น ๆ เป็นสีที่ต่างกัน ฉันใช้สีเทาและสีน้ำเงินเพื่อเลือกสีของฉัน

ดึงปลายลวดออกเพื่อให้ลวดทองแดงขนาด 3-4 มม. ปรากฏที่ปลายแต่ละด้าน คุณจะต้องบัดกรีสายแต่ละเส้นดังนี้:

• สีเทา -> V+ (บวก)
• BLUE -> V- (ลบ)
• สีดำ -> GND (พื้น)
• สีดำ -> GND (พื้น)

ทิ้งปลายสายอีกด้านไว้ในขณะนี้ ในที่สุดเราจะประสานเข้ากับปลั๊ก DC 2.1

แนบ Piezo Buzzer

INA Featherwing มาพร้อมกับพื้นที่สร้างต้นแบบขนาดเล็ก เราจะใช้มันเพื่อแนบเพียโซของเรา Piezo จะทำให้โปรเจ็กต์ของเราสามารถส่งเสียงบี๊บและเสียงเตือน สัญญาณเตือน ฯลฯ

Piezo เชื่อมต่อกับ ESP32 PIN 13; สิ่งนี้สัมพันธ์กับพินถัดจากพิน USB บน Featherwing (ดูภาพสำหรับลูกศร) หมุดเพียโซอีกอันเชื่อมต่อกับกราวด์ หมุดย้ำนั้นยาวพอที่จะประสานเข้ากับปีกขนนกได้โดยตรง… คุณเพียงแค่ต้องดัดหมุดให้เป็นรูป "คนขาโก่ง" (ดูรูป) เมื่อคุณมีหมุดแล้ว ให้ใช้มือช่วย (หรือเทป) จับเพียโซให้เข้าที่ และประสานจากด้านล่างของปีกขนนก

หมายเหตุ - หากคุณไม่ได้ใช้ INA219 คุณจะต้องประสาน piezo เข้ากับบอร์ด Featherwing โดยตรง

เตรียมปีกขนนก Tripler

ขนนกช่วยประหยัดการบัดกรีได้มาก มันสามารถเก็บขนนกได้ 3 อัน/ปีกขนนก… ดังนั้นเราจะใช้มันเพื่อเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่าง TFT, ESP32, INA219 (รวมถึงเพียโซและพิน TFT Lite)

เพื่อให้การเชื่อมต่อถูกต้อง เราจะต้องประสานส่วนหัวแบบเรียงซ้อนสองคู่และส่วนหัวของตัวผู้มาตรฐานหนึ่งคู่

• ส่วนหัวของผู้ชายปกติจะไปที่จุด "บนสุด" แต่จะถูกบัดกรีไปที่ด้านล่างของ Tripler
• ส่วนหัวซ้อนทั้งสองจะถูกบัดกรีในจุดที่ 2 และ 3 ที่ด้านบนของ Tripler

สิ่งนี้ทำให้เกิดความสับสนเล็กน้อย ดังนั้นโปรดดูรูปภาพเพื่อทำความเข้าใจว่าแต่ละส่วนหัววางอยู่ที่ใด นอกจากนี้ การผสมผสานระหว่างคีมจับ PCB และ Helping Hands สามารถช่วยในการบัดกรีส่วนประกอบได้อย่างมาก

เตรียมเซ็นเซอร์ BME 680 และ MPR121 Capacitive Touch Sensor

เซ็นเซอร์สองตัวสุดท้ายเป็นการติดที่ยากที่สุด เราจำเป็นต้องติดหมุดส่วนหัวเข้ากับแผงฝ่าวงล้อมก่อนที่จะประกอบเสร็จ

ติดตั้งเซ็นเซอร์ BME ที่มุม 90 เพื่อให้ฉันสามารถจัดตำแหน่งเซ็นเซอร์ให้ตรงกับรูในเคส (เพื่อให้เซ็นเซอร์สามารถจับอุณหภูมิ ก๊าซ ความชื้น) คุณจะต้องบัดกรีหมุดมุมฉากกับรู ดูภาพเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจัดตำแหน่งอย่างถูกต้อง

เซ็นเซอร์ Capacitive Touch นั้นตรงไปตรงมา - เพียงแค่บัดกรีหมุดตัวเชื่อมต่อตัวผู้ตรงดังที่แสดงไว้ที่นี่ หมายเหตุ: คุณไม่ควรบัดกรีหมุดกับ Capacitive Touch Pins (0 - 11)

ติดเซ็นเซอร์ BME 680 และ MPR121 เข้ากับ Tripler Board

เซ็นเซอร์ทั้งสองสื่อสารผ่าน I2C… ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องทำการเชื่อมต่อ 4 รายการระหว่างบอร์ดฝ่าวงล้อมและ Featherwing เพื่อความง่าย ฉันประสานการเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างกระดาน

บีเอ็มอี 680

สำหรับเซ็นเซอร์นี้ ฉันใช้ Helping Hands และ PCB Vise เพื่อยึดส่วนประกอบทั้งสองเข้าที่ (ดูภาพด้านบน) ควรวางเซ็นเซอร์ BME680 ไว้ที่ส่วนท้ายของปีกขนนก ดูภาพด้านบนเพื่อยืนยันตำแหน่ง

กระบวนการบัดกรีการเชื่อมต่อนั้นน่าเบื่อ ดังนั้นไปอย่างช้าๆ ฉันใช้ลวดแกนแข็งสำหรับการเชื่อมต่อ:

• สีดำ - GND
• สีแดง - วิน
• สีเหลือง - SCL (หมุด SCK บนเซ็นเซอร์ไปที่
• สีส้ม - SDA (หมุด SDA บนเซ็นเซอร์)

หมายเหตุ: ต้องใช้หมุด SCL และ SDA สำหรับเซ็นเซอร์ทั้งสอง ดังนั้นจึงอาจง่ายกว่าที่จะใช้หมุด SCL หรือ SDA ในส่วนอื่นของ Featherwing

MPR121

มือช่วยยังช่วยเมื่อบัดกรีเซ็นเซอร์นี้ให้เข้าที่ (เทปก็ใช้งานได้เช่นกัน) รหัสนี้ใช้ I2C ในการสื่อสารกับ ESP32 ดังนั้นคุณจะเชื่อมต่อพิน SCA และ SDA

ขั้นตอนที่ 4: ประสาน/ประกอบส่วนประกอบ - ส่วนที่ C (ปุ่มกดไปยัง Capacitive Sensor และ Feathewing ในกรณี)

คุณจะบัดกรีสายไฟจากปุ่มกดไปยังเซ็นเซอร์ Capacitive Touch ในขั้นตอนนี้ ใช้การจับคู่สีแบบเดิมจากก่อนหน้านี้ หากคุณทำตามแบบแผนสีของฉัน คุณจะประสานสายไฟสีดังนี้:

• สีเหลือง - พิน 0/ปุ่ม 1
• สีเทา - พิน 1/ปุ่ม 2
• แดง - พิน 2 / ปุ่ม 3
• สีน้ำเงิน - พิน 3 /ปุ่ม 4
• สีเขียว - หมุด 4/ปุ่ม 5
• สีขาว - หมุด 5/ปุ่ม 6
• สีดำ - หมุด 6/ปุ่ม 7

เมื่อบัดกรีเสร็จแล้ว ให้ใช้ผ้าพันเกลียวเพื่อยึดสายไฟให้เข้าที่

ถัดไป ขันสกรูหน้าจอ TFT ไปที่ส่วน "ด้านหน้า" คุณจะใช้สกรู M3 (ทั้งหมดสี่ตัว) เมื่อ TFT เข้าที่แล้ว ให้ขันสกรูส่วน "ด้านหน้า" เข้ากับเคส อีกครั้ง คุณจะต้องใช้สกรู M3 (สองตัว)

ถัดไป เสียบ Featherwing Tripler โดยที่ส่วนประกอบทั้งหมดเสียบเข้ากับ TFT

หมายเหตุ - หากคุณวางแผนที่จะใช้แบตเตอรี่ ต้องแน่ใจว่าได้เสียบแบตเตอรี่เข้ากับพอร์ต ESP32-JST ก่อนใส่ TFT ใช้เทปติดแบตเตอรี่เข้ากับด้านล่างของเคส

ขั้นตอนที่ 5: ตัวเลือก - ประสาน/ประกอบส่วนประกอบ - ส่วน D (ขน INA219)

หากคุณกำลังใช้เซ็นเซอร์ INA219 นี่คือที่ที่คุณต่อสายไฟเข้ากับปลั๊ก DC

1. เสียบปลั๊ก DC เข้ากับฝาครอบด้านหลัง แล้วขันให้เข้าที่

2. ใช้หัวแร้งเพื่อเชื่อมต่อสายไฟ INA219

   • สายสีดำควรไปที่กราวด์สำหรับปลั๊ก DC แต่ละตัว
   • สายสีเทาควรไปที่ปลั๊ก INPUT DC
   • สายสีน้ำเงินควรไปที่ปลั๊ก OUTPUT

ขั้นตอนที่ 6: ขันสกรูที่ฝาหลังและเสียบ USB

ขั้นตอนสุดท้ายในการประกอบฮาร์ดแวร์คือการขันฝาด้านหลังให้เข้าที่ โดยใช้สกรู M2 (4) จากนั้นเสียบสาย USB เชื่อมต่อกับพีซีของคุณและดำเนินการตามขั้นตอนซอฟต์แวร์!

ขั้นตอนที่ 7: เตรียมสภาพแวดล้อมของ AWS

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ในบทนำ หลักฐานของการแก้ปัญหามีดังนี้:

1. Terminal ซึ่งขับเคลื่อนโดย ESP32 ใช้การเชื่อมต่อ MQTT (ผ่าน Wifi) เพื่อสื่อสารกับ AWS Cloud
2. ระบบคลาวด์ของ AWS ทำการประมวลผลจำนวนมากและทำหน้าที่เป็นตัวส่งต่อระหว่างการตรวจสอบและบริการที่ร้องขอ

มีบางสิ่งที่เราต้องทำในขั้นตอนนี้:

ขั้นแรก คุณต้องตั้งค่าสภาพแวดล้อม AWS ของคุณ หากยังไม่ได้ทำ คำแนะนำนี้อนุมานว่าคุณมีบัญชี AWS ที่ตั้งค่าไว้แล้ว ดังนั้นคำแนะนำในการตั้งค่าบัญชีระบบคลาวด์จะไม่รวมอยู่ด้วย ที่ถูกกล่าวว่าขั้นตอนตรงไปตรงมาและสามารถพบได้ที่นี่

เมื่อคุณผ่านขั้นตอนนั้นแล้ว คุณต้องสร้างบริการบางอย่าง ดังนั้นให้เข้าสู่ระบบคอนโซล AWS

สร้างสิ่งของและดาวน์โหลดคีย์

AWS IoT Core ช่วยอำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่าง AWS Cloud และจอแสดงผล คุณจะต้องสร้าง "สิ่งของ" และดาวน์โหลดใบรับรองเพื่อรองรับการสื่อสาร

[หมายเหตุ: คำแนะนำเหล่านี้ส่วนใหญ่นำมาจากคู่มือที่เขียนโดย Moheeb Zara, AWS Evangelist]

1. เปิดคอนโซล AWS และเลือก AWS IoT Core
2. ในคอนโซล AWS IoT เลือกลงทะเบียนสิ่งใหม่ สร้างสิ่งเดียว
3. ตั้งชื่อสิ่งใหม่ว่า "starTrekESP32" ปล่อยให้ฟิลด์ที่เหลือตั้งค่าเป็นค่าเริ่มต้น เลือกถัดไป
4. เลือกสร้างใบรับรอง เฉพาะใบรับรองของ คีย์ส่วนตัว และการดาวน์โหลด Amazon Root CA 1 เท่านั้นที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อ ESP32 ดาวน์โหลดและบันทึกไว้ในที่ที่ปลอดภัย เนื่องจากจะใช้เมื่อตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ ESP32
5. เลือกเปิดใช้งาน แนบนโยบาย
6. ข้ามการเพิ่มนโยบาย แล้วเลือก Register Thing
7. ในเมนูด้านข้างคอนโซล AWS IoT ให้เลือก ความปลอดภัย นโยบาย สร้างนโยบาย
8. ตั้งชื่อนโยบาย AllowEverything เลือกแท็บขั้นสูง
9. วางในเทมเพลตนโยบายต่อไปนี้
10. { { "เวอร์ชัน": "2012-10-17", "คำสั่ง": [{ "ผล": "อนุญาต", "การดำเนินการ": "iot:*", "ทรัพยากร": "*" }] }
11. เลือกสร้าง (หมายเหตุ: แนะนำให้เริ่มใช้งานเท่านั้น หลังจากที่คุณพอใจกับการทำงานทุกอย่างแล้ว โปรดกลับไปแก้ไขให้เข้มงวดยิ่งขึ้น)
12. ในคอนโซล AWS IoT ให้เลือก Secure, Certification
13. เลือกอันที่สร้างขึ้นสำหรับอุปกรณ์ของคุณและเลือกการดำเนินการแนบนโยบาย
14. เลือก AllowEverything แนบ
15. ก่อนออกเดินทาง ให้คลิกที่ "การตั้งค่า" (ที่เมนูด้านซ้าย) "ปลายทางที่กำหนดเอง" ของคุณจะปรากฏขึ้น บันทึกลงในไฟล์ข้อความ… คุณจะต้องใช้เมื่อกำหนดค่า ESP32

สร้างไฟล์แลมบ์ดาเปล่า

Lambda คือรูปแบบหนึ่งของการประมวลผลแบบไร้เซิร์ฟเวอร์ เราจึงไม่ต้องกังวลกับฮาร์ดแวร์ใดๆ ที่นี่ ท้ายที่สุด นี่คือที่ที่เราจะวางโค้ดที่อัปเดตของเรา (ซึ่งเราจะทำในไม่กี่ขั้นตอน) สำหรับตอนนี้ เราแค่ต้องการสร้างตัวยึดตำแหน่ง ดังนั้น…

1. กลับเข้าสู่ระบบคอนโซล AWS (หากคุณออกจากระบบ) แล้วคลิก Lambda
2. คลิกที่ปุ่ม "สร้างฟังก์ชัน"
3. ในหน้าถัดไป ให้ป้อนชื่อพื้นฐาน เช่น starTrekDisplay
4. เลือก Node.js 12. X

5. ภายใต้การอนุญาต:

   • หากคุณรู้จักเส้นทางของ Lambda และคุ้นเคยกับมัน คุณสามารถเลือกตัวเลือกใดก็ได้ที่เหมาะสม คุณจะต้องมีสิทธิ์ใน CloudWatch, IotCore, S3 (อ่านและเขียน)
   • หากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับสิทธิ์อนุญาต ให้เลือก "สร้างบทบาทใหม่ด้วยการอนุญาตพื้นฐานของ Lambda" เขียนชื่อของบทบาท ต่อไปเราจะแก้ไขการอนุญาต
6. คลิกสร้างฟังก์ชัน
7. หลังจากนั้นสักครู่ คุณจะเข้าสู่หน้าจอใหม่พร้อมข้อมูลโค้ด "hello world" เลื่อนลงไปที่ด้านล่างเพื่อไปที่การตั้งค่าพื้นฐาน แล้วคลิก "แก้ไข"
8. เปลี่ยนการหมดเวลาจาก 3 วินาทีเป็น 2 นาทีและ 0 วินาที หมายเหตุ: รหัสของคุณไม่ควรทำงานนานกว่า 5-10 วินาที… อย่างไรก็ตาม เราจำเป็นต้องหมดเวลานานกว่านี้สำหรับการรับรองความถูกต้องเบื้องต้นของคุณกับ Microsoft (สำหรับฟังก์ชันปฏิทิน) เมื่อคุณตรวจสอบสิทธิ์แล้ว คุณสามารถเปลี่ยนค่านี้เป็น 20 วินาที
9. กดบันทึก

สร้างกฎ Iot

1. อยู่ในคอนโซล Lambda แล้วเลื่อนขึ้น เลือก "เพิ่มทริกเกอร์"
2. เลือก AWS IoT จากนั้นเลือก "กฎที่กำหนดเอง"

3. เลือก "สร้างกฎใหม่"

   • ชื่อกฎ: การเชื่อมต่อ ESP
   • คำสั่งข้อความค้นหากฎ: "SELECT * FROM 'starTrekDisplay/pub'
4. คลิก "เพิ่ม"

สร้างที่เก็บข้อมูลและโฟลเดอร์ S3

1. ไปที่คอนโซล AWS แล้วเลือก S3
2. คุณจะต้องมีที่เก็บข้อมูลและโฟลเดอร์เพื่อจัดเก็บไฟล์การตรวจสอบสิทธิ์ โฟลเดอร์นี้ควรเป็นแบบส่วนตัว ฉันแนะนำให้คุณใช้ที่เก็บข้อมูลที่คุณมีอยู่แล้วและตั้งชื่อสร้างโฟลเดอร์ชื่อ "starTrekDisplay" หมายเหตุ - หากคุณไม่มีที่เก็บข้อมูล ให้สร้างโดยใช้คำแนะนำที่นี่

อัปเดตสิทธิ์ - หากคุณอนุญาตให้ Lambda สร้างบทบาทให้กับคุณ คุณจะต้องทำตามขั้นตอนนี้

1. เข้าสู่ระบบคอนโซล AWS แล้วเลือก IAM
2. คลิกที่ ROLES จากนั้นเลือกชื่อบทบาทที่คุณสร้างไว้ก่อนหน้านี้

3. คลิกแนบนโยบาย จากนั้นเลือกนโยบายต่อไปนี้:

   • AWSIoTFullAccess
   • AmazonSNSFullAccess
   • CloudWatchFullAccess
   • AmazonS3FullAccess

ขั้นตอนที่ 8: ดาวน์โหลดคีย์ซอฟต์แวร์และตั้งค่าบริการของบุคคลที่สาม

ฉันใช้บริการบุคคลที่สามต่อไปนี้ในโครงการ:

1. Worldtime API - สำหรับเวลา
2. National Weather Service API - สำหรับสภาพอากาศ
3. Microsoft Graph API สำหรับเข้าถึงปฏิทินของฉัน
4. Google Fitness API สำหรับการเข้าถึงข้อมูลการออกกำลังกาย

คุณจะต้องตั้งค่าบัญชีและดาวน์โหลดคีย์เพื่อใช้บริการเดียวกัน

Worldtime API - สำหรับเวลา

API นี้ไม่ต้องการคีย์ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องดำเนินการใดๆ เพื่อให้ใช้งานได้

National Weather Service API - สำหรับสภาพอากาศ

National Weather Service API ฟรีและไม่จำเป็นต้องใช้คีย์ API อย่างไรก็ตาม พวกเขาขอให้คุณส่งข้อมูลติดต่อ (ในรูปแบบอีเมล) ในทุกคำขอ (เป็นส่วนหนึ่งของไฟล์ส่วนหัว) คุณจะต้องเพิ่มข้อมูลติดต่อลงในรหัสในขั้นตอนถัดไป

ไม่บังคับ - Microsoft Graph API และ Google Fitness API

นี่เป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของการตั้งค่าโค้ด อุปกรณ์ของเราไม่มีแป้นพิมพ์เต็มรูปแบบ… ดังนั้นเราจึงใช้สิ่งที่เรียกว่า OAUTH สำหรับอุปกรณ์ที่จำกัดเพื่อเข้าถึงปฏิทินของเรา ขออภัย คุณต้องสร้าง "แอป" ของ Azure และแอป Google เพื่อให้รหัสของคุณใช้ OAUTH สำหรับอุปกรณ์ที่จำกัด

คำแนะนำสำหรับการสร้างแอปอยู่ที่นี่สำหรับ Microsoft fand ที่นี่สำหรับ Google ต่อไปนี้คือบางสิ่งที่คุณควรรู้:

• คุณจะต้องสร้างบัญชี Azure และ Google cloud นี้ฟรีและคุณจะไม่ถูกเรียกเก็บเงินอะไรเลย

• ไมโครซอฟท์:

  • ระบบจะขอให้คุณระบุสิ่งที่ผู้ใช้สามารถใช้แอปได้ ฉันแนะนำให้คุณเลือก "บัญชีในไดเรกทอรีขององค์กรและบัญชี Microsoft ส่วนบุคคล" ซึ่งจะทำให้คุณใช้บัญชี Microsoft ส่วนบุคคลและบัญชีบริษัทได้ (ในกรณีส่วนใหญ่)
  • คุณจะต้องเลือกแอปพลิเคชัน "มือถือและเดสก์ท็อป" แต่คุณไม่จำเป็นต้องกรอกข้อมูลทั้งหมด (เนื่องจากเป็นแอปส่วนตัว) ซึ่งหมายความว่าคุณไม่สามารถทำให้แอปของคุณพร้อมใช้งานกับคนทั้งโลก…. แต่ไม่เป็นไรในกรณีนี้
  • เมื่อตั้งค่าแอปแล้ว คุณจะต้องเลือกการอนุญาตที่จำเป็น ฉันขอสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับโปรไฟล์และปฏิทิน (ดูรูปภาพในแกลเลอรีเพื่อดูรายการสิทธิ์ทั้งหมด) คุณจะต้องเลือกชุดเดียวกันนี้ หากคุณเพิ่มการอนุญาต คุณจะต้องเปลี่ยนขอบเขตอย่างเหมาะสมในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 9: แก้ไขและอัปโหลดโค้ด AWS

คำแนะนำนี้ถือว่าคุณคุ้นเคยกับการพัฒนา Node.js และแลมบ์ดา ดาวน์โหลดไฟล์ที่เชื่อมโยง และทำการแก้ไขเพื่ออัปเดต:

• ข้อมูลแอป Microsoft และไคลเอ็นต์
• คีย์ Google
• ที่อยู่อีเมลสำหรับการติดตามบริการสภาพอากาศแห่งชาติ
• ชื่อถัง S3
• ชื่อโฟลเดอร์ S3
• ปลายทาง AWS

คุณจะต้องดาวน์โหลดโหนดไลบรารีต่อไปนี้ด้วย:

1. aws-sdk
2. ช่วงเวลา
3. สำเนียง

เมื่อทำการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นแล้ว ให้อัปโหลดโค้ดไปยังตัวยึดตำแหน่ง lambda ที่คุณสร้างไว้ก่อนหน้านี้

ขั้นตอนที่ 10: เตรียม Arduino IDE และดาวน์โหลดไลบรารี่

คู่มือนี้ยังถือว่าคุณคุ้นเคยกับ Arduino คุณจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า IDE ของคุณได้รับการตั้งค่าให้ทำงานร่วมกับ Adafruit ESP32 ทำตามคำแนะนำที่นี่หากคุณต้องการความช่วยเหลือ

เมื่อเสร็จสิ้นแล้ว ให้ดาวน์โหลดไลบรารีต่อไปนี้:

• Adafruit_GFX (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_HX8357 (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• TFT_eSPI (จากตัวจัดการห้องสมุด)
• TFT_eFEX (https://github.com/Bodmer/TFT_eFEX)
• PubSubClient (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• ArduinoJson (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_STMPE610 (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_MPR121 (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_INA219 (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_Sensor (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Adafruit_BME680 (จากผู้จัดการห้องสมุด)
• Tone32 (https://github.com/lbernstone/Tone)

ต่อไปเราจะต้องแก้ไขไลบรารีบางส่วน:

1. เปิดโฟลเดอร์ PubSubClient (ในโฟลเดอร์ Arduino/Library) และเปิด " PubSubClient.h " ค้นหาค่าสำหรับ MQTT_MAX_PACKET_SIZE และเปลี่ยนเป็น 2000
2. ถัดไป เปิดโฟลเดอร์ TFT_eSPI และเปิดไฟล์ " User_Setup_Select.h" แสดงความคิดเห็นในบรรทัด "include users_setup…" และเพิ่มบรรทัดนี้:

#รวม

หลังจากนั้น ดาวน์โหลดไฟล์ Custom_Tricorder.zip ที่เชื่อมโยง และแตกไฟล์ ".h" ไปยังตำแหน่ง "TFT_eSPI / User_Setups" ในโฟลเดอร์ไลบรารี Arduino ของคุณ ผม

ตอนนี้ เราสามารถย้ายไปอัปเดตโค้ด Arduino ได้แล้ว

ขั้นตอนที่ 11: อัปเดตและติดตั้งรหัส Arduino และมีส่วนร่วม

รหัส Arduino

ดาวน์โหลดและแตกไฟล์ที่เชื่อมโยงสำหรับรหัส Arduino ไปที่แท็บ secrets.h คุณจะต้องอัปเดตสิ่งต่อไปนี้:

• WIFI_SSID = อัปเดตด้วย wifi SSID. ของคุณ
• WIFI_PASSWORD = อัปเดตด้วยรหัสผ่าน wifi ของคุณ
• TIMEZONE = อัปเดตด้วยเขตเวลาของคุณจากรายการนี้
• LAT (คุณสามารถใช้บริการเช่น "https://www.latlong.net" เพื่อค้นหาละติจูดและลองจิจูดของคุณ
• LNG
• AWS_IOT_ENDPOINT = คุณควรบันทึกไว้ก่อนหน้านี้ ควรมีลักษณะเป็น "dx68asda7sd.iot.us-east1-amazonaws.com"
• AWS_CERT_CA
• AWS_CERT_CRT
• AWS_CERT_PRIVATE

คุณจะต้องดาวน์โหลดใบรับรองจากขั้นตอนก่อนหน้านี้ด้วย เปิดจากนั้นในตัวแก้ไขบันทึกย่อ (เช่น แผ่นจดบันทึก) และวางข้อความระหว่าง ' R"EOF(' และ ')EOF";'. อย่าลืมใส่ "-----BEGIN CERTIFICATE-----" หรือ "-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----"

ไฟล์ภาพ

ESP32 มาพร้อมกับระบบไฟล์ขนาดเล็ก เราใช้ระบบไฟล์นี้เพื่อบันทึกภาพสำหรับโปรแกรมของเรา คุณจะต้องติดตั้งเครื่องมือที่ให้คุณอัปโหลดไฟล์ได้

1. ขั้นแรก ไปที่บทแนะนำเชิงลึกเกี่ยวกับบทช่วยสอนแบบสุ่มของเนิร์ด
2. เมื่อคุณใช้งานได้แล้ว คุณสามารถอัปโหลดไฟล์ในโฟลเดอร์ข้อมูล (รวมอยู่ในไฟล์ zip ด้วย)

หมั้น

อัปโหลดโค้ด Arduino สุดท้ายแล้วเสร็จ!

หมายเหตุ - ชื่อ Star Trek และรูปภาพ Star Trek เป็นของ CBS/Paramount พวกเขามีนโยบายที่ค่อนข้างหละหลวมเมื่อพูดถึงคอสเพลย์และแฟนฟิค - โปรดอ่านที่นี่หากคุณมีคำถาม

รางวัลชนะเลิศการประกวด Fandom