Mindful Droid – Bewusstseinsbildung und Veränderung der Luftverschmutzungswerte: Teil 3

Der Mindful Droid wurde mit Einstellungen programmiert, die die Luftqualität in Innenräumen und im Freien berücksichtigen und auch dem RS DesignSpark ESDK entsprechen.

Die adressierbaren RGB-LEDs dienen dazu, mithilfe von Pixel-Art lustige und verständliche Animationen zu erstellen, die sich entsprechend den Einstellungen und spezifischen Live-Daten zur Luftqualität ändern. In meinem letzten Artikel habe ich die Bauanleitungen, Bauteile und Ziele beschrieben. Hier beschreibe ich die endgültige Montage des Droid, die Live-Tests, den verwendeten Code und die Quellen, die für die Pixel-Animation verwendet wurden, und auch, was ich hätte besser machen können.

Der Mindful Droid erwacht bei verschiedenen Luftqualitätsstufen durch Animationen zum Leben und zeigt die Ergebnisse der CO2- und CO-Sensoren als gut, mittelmäßig, schlecht und extrem schlecht an. Bei extrem schlechten Werten wird ein trauriges bis weinendes Smiley-Gesicht angezeigt, und es ertönt ein Alarm, der Sie zum Handeln auffordert, z. B. zum Öffnen des Fensters oder zum Wechseln der Umgebung.

Montage des Droid

In meinem letzten Artikel spreche ich über ein Problem, das am Droid auftrat. Ich hatte Probleme mit einem Sensor, der keine genauen Ergebnisse lieferte. Das war der MICS5524 Gassensor (Breakout), der nicht in die Bauteilliste aufgenommen wurde, obwohl er auf der Leiterplatte zu finden ist.

Das war eine echte Herausforderung, denn ich hatte das Gefühl, dass ich viel überarbeiten musste, um einen neuen Sensor unterzubringen und mit dem bestehenden Design der Leiterplatte auszukommen. Mit viel Entschlossenheit, Beharrlichkeit und vielen fehlgeschlagenen 3D-gedruckten Prototypen konnte ich eine Lösung finden. Der neue CO-Sensor rutschte an eine neue Position auf dem Droid und lieferte die gewünschten Ergebnisse.

Die Verdrahtung und Verbindung der Bauteile war ziemlich einfach. Ich vergewisserte mich vor dem Löten, dass die Polarität stimmte, und ersparte mir dadurch Schwierigkeiten bei der Montage und Testphase..

Würde ich das noch einmal machen, würde ich dafür sorgen, dass es weniger Beschränkungen und mehr Flexibilität beim Bau des Droid gibt. Dazu gehört ein Plattendesign, das bewegliche/auswechselbare Bauteile zulässt.

Unten finden Sie ein Video, das zeigt, wie ich die Bauteile und Komponenten zusammenbaue:

Die Entwicklung der Pixel Art Animation

Für die Animation des Droid verwendete ich die Open-Source-Plattform PixelArt. Sobald ich wusste, welche Art von Animation auf dem Droid angezeigt werden sollte, war das ganze recht einfach. Auf der Plattform findet man Anleitungen, wie der gewünschte Designeffekt erzielt wird. Dafür würde ich empfehlen, die Ideen zunächst auf Papier zu skizzieren, um zu verstehen, wie man sie in Pixelkunst umsetzen kann. Ich hatte einige Schwierigkeiten, da ich mit der Größe der Pixel-Leinwand (18 × 10) nicht zurechtkam. Die Erstellung von proportionalen Designs auf dem Droid fiel mir schwer. Ich konnte jedoch etwa 18 Pixel-Muster für den Droid erstellen, und das Lustige daran ist, dass das jeder tun kann, wenn man den Schritten folgt.

Ich würde in Zukunft eventuell eine kleinere Pixelgröße in Betracht ziehen, um die Bilder auf der Pixel-Leinwand leichter zu ändern.
Das folgende Beispiel zeigt ein Pixelmuster mit einem wütenden Gesicht, das in einem stark verschmutzten Raum oder in einer stark verschmutzten Umgebung erscheint.

Sobald ein Entwurf erstellt wurde, bestand die nächste Phase darin, diesen für den Droid zu konvertieren. Dies geschieht mithilfe der Led Matrix Control Software (LMCS) von YouTuber Tyler Jones. Die Software steuert die LEDMatrix in Echtzeit.

Sie hilft bei der Konvertierung der Pixel-Dateien. Das bedeutet, dass ich das Design im .txt-Format speichern kann. Dieses kann der Droid lesen, wenn es auf Arduino hochgeladen wird. Eine weitere coole Funktion von LMCS ist, dass Sie aktuelle Bilder hochladen und mit wenigen Klicks direkt in Pixelkunst umwandeln können.

Sein verlinkter Name oben führt Sie zu seinen YouTube-Videoanleitungen, die Ihnen zeigen, wie Sie das gewünschte Pixel-Art-Design und die Animationen Ihrer Wahl erzielen.

Die Entwicklung von Code und Tests

Ohne die Anleitung von Ahmsville wäre ich an diesem Teil gescheitert. Ich bin sehr dankbar für seine Unterstützung bei diesem Projekt.

Zusätzlich zu den Animationen und der Anzeige von Reizwörtern auf dem Droid gibt es noch einige andere Funktionen, wie z. B. ein akustisches Signal, wenn der Verschmutzungsgrad einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, eine Uhrzeitanzeige, die als Nachttischuhr dienen kann, und eine mögliche Spielfunktion.

Die oben genannten Funktionen sind mit dem Arduino MKR WIFI 1010-Modul möglich, das WLAN-fähig ist und auf dem ATSAD21-Chip basiert. Der Droid umfasst mehrere Funktionen und führt mehrere Dinge gleichzeitig aus. Das bedeutet, dass ich einen Weg finden musste, um die Funktionen zu steuern und es dem Benutzer zu ermöglichen, persönliche Vorlieben in Bezug auf die überwachte Luftqualität oder die gesundheitlichen Aspekte und Umgebung einzustellen.

Das Programm, das ich auf dieser Platinen ausführen wollte, müsste viele verschiedene Dinge auf einmal tun. Um das ganze verständlicher zu machen, unterteilte ich alles in Schritte und habe diese im Folgenden aufgelistet. Dadurch konnte ich die Hauptfunktionen sicherstellen und kann in Zukunft mögliche Wünsche durch eine Weiterentwicklung der Programmierung erfüllen:

• Test der LED-Funktion auf der Leiterplatte
• Test der Animationen auf der Pixel-Anzeige
• Test der Luftqualitätssensoren durch Überprüfung des seriellen Arduino-Monitors
• Inbetriebnahme von WLAN und MQTT auf dem Droid
• Änderung der Animationen auf dem Droid basierend auf Sensormessungen und -werten
• Übertragung von Droid-Animationen in Frames auf Arduino
• Live-Feed der ESDK-Werte direkt in die Animation des Droid
• Erfassung, Upload und Speicherung von Daten in der Grafana-Cloud

Der Droid erfasst in Innenräumen CO2 und in Außenbereichen CO, außerdem wird der VOC-Sensor angesteuert.

int CO2thresh[4] = {500, 1000, 1500, 5000};

int VOCthresh[4] = {20, 50, 100, 150};

int COthresh[4] = {9, 35, 800, 12,800};

int GENERALAIRQUALITYthresh[4] = {65, 100, 150, 200};

Bei 400 ppm CO2 sollte die Animation einen coolen, fröhlichen Smiley mit Brille zeigen. Bei mehr als 500 ppm sollte in einem normal bewohnten Innenraum mit gutem Luftaustausch eine grüne bis bernsteinfarbene oder gelbe Smiley-Animation zu sehen sein. Bei mehr als 1.200 ppm würde der Benutzer eine traurige Smiley-Animation sehen, die von Grün zu Rot wechselt und deutlich häufiger angezeigt wird. Ab 1.600 ppm gibt der Droid einen intermittierenden Summton wieder und macht mit einem weinenden Gesicht auf sich aufmerksam.

Ich habe auch einen allgemeinen Luftqualitätssensor in den Droid eingebaut, der die Standardeinstellung beim Einschalten des Droid zeigt. Mit den Tasten auf beiden Seiten des Droid kann man zwischen den Luftqualitätssensoren wechseln und auch die Funktionen des Droid programmieren.

Der Code des Droid kann auf etwas Spezielleres umprogrammiert oder mit weiteren Merkmalen und Funktionen ausgestattet werden, um das Bewusstsein für die Luftverschmutzung zu schärfen und diese zu verändern.

Dem Demonstrationsvideo zufolge funktioniert er gut und zeigt genaue Daten, die vom ESDK und auch vom Droid selbst erfasst wurden.

Wenn die Zeit auf meiner Seite gewesen wäre, hätte ich gern die Benutzerschnittstelle und Benutzererfahrung mit dem Droid weiter untersucht, um für eine reibungslose und umfassende Interaktion zu sorgen. Außerdem hätte ich auch gern etwas mehr mit den Animationen gespielt, da ich glaube, dass es Raum für mehr Experimente und bessere Pixel-Art-Designs gibt.

Alles in allem war es ein großartiges Projekt und es hat mich definitiv an meine Grenzen gebracht.  Ich bin mit dem bisherigen Ergebnis zufrieden und kann nur hoffen, dass es weitergeführt wird.

Ich hoffe, dass es in Zukunft einen modularen, kompakten und kleineren Mindful Droid 2.0 geben wird, der für Kinder, Erwachsene, Schulen und Institutionen leicht zugänglich ist, um auf spielerische und interaktive Weise das Bewusstsein für die Auswirkungen von Luftverschmutzung zu schärfen und einen Wandel herbeizuführen.

Unten sehen Sie ein Video, das zeigt, wie der Mindful Droid in Echtzeit und in Verbindung mit dem ESDK funktioniert.

Update zum Funktionsaufbau des Droid

Im Folgenden finden Sie weitere Ergänzungen mit neuen Merkmalen, Funktionen und Anpassungen des bestehenden Codes für den Droid.