Faites la fête en toute sécurité cet été avec une tasse LED réactive Arduino Blood-Alcohol : 10 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Niveau de difficulté du projet: intermédiaire

Compétences requises:

- Lecture et reproduction d'un schéma

- Soudure si vous choisissez de ne pas acheter de pièces pré-soudées

Présentation du projet

Aux États-Unis et dans le monde, l'alcool constitue une grave menace pour la santé lorsqu'il est consommé de manière irresponsable. La consommation irresponsable d'alcool peut entraîner des décès dus à la conduite avec facultés affaiblies et des dommages au foie, ainsi que des effets à long terme tels que des dommages possibles au cerveau et aux reins. Aux États-Unis seulement, 250 milliards de dollars ont été perdus à cause de l'abus d'alcool (NIAAA, 2010), ainsi que plus de 88 000 personnes, faisant de l'alcool la troisième cause évitable de décès dans le pays. La question pour ce projet est, en tant que créateurs, comment pouvons-nous résoudre ce problème et nous assurer que les célébrations amusantes avec de l'alcool comme les fêtes peuvent rester sûres et amusantes ?

Ma réponse à cette question était de trouver un moyen d'estimer puis de visualiser le taux d'alcoolémie prédit de l'utilisateur pour lui permettre de mieux comprendre dans quel état il se trouvait. Pour ce projet, j'ai utilisé le microcontrôleur Arduino avec un capteur de niveau d'eau, un anneau LED et un écran LCD pour suivre le nombre de boissons consommées par une personne, puis pour trouver un moyen d'estimer la teneur en alcool dans le sang (BAC) de l'utilisateur en fonction du sexe et du poids. Le BAC estimé, en fonction de la plage dans laquelle il se trouvait, détermine l'animation de l'anneau LED ci-dessous. Les fourchettes se situent entre quatre domaines distincts: sans danger, avec facultés affaiblies, en état d'ébriété et mortel. J'espère qu'en créant ce projet, vous aurez non seulement créé un projet Arduino utilisable, mais aurez également acquis une meilleure compréhension de la façon dont nous métabolisons l'alcool et peut-être même une programmation de base si vous choisissez de consulter le code commenté.

Comment la tasse sait-elle combien de verres j'ai bu ?

Si la valeur analogique du capteur de niveau d'eau dépasse 300, une valeur booléenne représentant la tasse sera enregistrée comme ÉLEVÉE (pleine). Si la valeur analogique du capteur est inférieure à 300, la valeur booléenne représentant la tasse sera enregistrée comme LOW (vide). Pour enregistrer une boisson ajoutée à la tasse, cette valeur booléenne doit passer de vide à plein.

Comment avez-vous déterminé le BAC ?

Afin de rendre ce projet aussi précis que possible, j'ai utilisé des données de l'Université Saint Benedict et Saint John's sur l'augmentation du taux d'alcoolémie d'un individu par verre consommé. Ce programme considère non seulement le poids mais aussi le sexe de l'utilisateur dans le calcul du BAC de l'utilisateur. En effet, le BAC est basé sur la vitesse à laquelle un corps est capable de métaboliser l'alcool, ce qui est différent entre les hommes et les femmes et les personnes de poids différents. Les graphiques peuvent être consultés ici.

Pourquoi les plages BAC sont-elles différentes pour différentes personnes ?

Les plages de taux d'alcoolémie sont basées directement sur les données obtenues de l'Université SBSJ, qui considère la quantité d'alcool qu'un utilisateur doit avoir dans son système pour qu'il se situe dans l'une des quatre plages:

- Coffre-fort: La seule plage sûre pour conduire un véhicule (représentée par une animation arc-en-ciel)

- Les facultés affaiblies: Des poursuites pénales peuvent survenir si vous conduisez un véhicule de cette gamme (représenté par une animation orange)

- En état d'ébriété: Des poursuites pénales seront engagées si vous conduisez un véhicule de cette gamme (représenté par des feux rouges)

- Mortel: Si vous ne vous êtes pas encore évanoui, vous êtes en danger médical immédiat dans cette fourchette (représenté par des lumières clignotantes rouges et blanches)

Mais je peux bien prendre de l'alcool, alors cette tasse est-elle inexacte ?

Dans quelle mesure vous êtes capable d'agir après avoir consommé de l'alcool n'aura pas beaucoup d'importance si vous dépassez la limite légale en conduisant. Les données utilisées dans ce projet prennent en compte les plages légales et médicales du taux d'alcoolémie d'un utilisateur, tout en tenant compte également du poids et du sexe de l'utilisateur.

Fournitures

Les fournitures électroniques générales pour ce projet comprennent:

- Deux boutons poussoirs

- Cavaliers

- Potentiomètre 10k

- 2 résistances de 10k

- 1 220 résistance

Pièces/modules spéciaux:

- Un Arduino (j'ai utilisé un Uno pour ce projet, mais de nombreuses alternatives moins chères existent)

- Un capteur de niveau d'eau (REMARQUE: Ces capteurs sont souvent imprécis et se corrodent rapidement, ce qui était une frustration majeure de développer ce projet. Cependant, j'ai pu trouver une solution pour que mes difficultés avec ce projet ne se traduisent pas dans vos difficultés avec ce projet.)

- Un Anneau LED (12 LED)

- Un écran LCD

Outils:

- Fer à souder (uniquement nécessaire si vous achetez un anneau LED sans en-têtes)

- Imprimante 3D (En option)

Étape 1: Téléchargez l'IDE Arduino et copiez le code requis

Aucune programmation informatique n'est requise pour ce projet, tout ce que vous avez à faire est de copier le code d'ici et de le coller dans l'IDE Arduino. Pour télécharger l'IDE Arduino:

Téléchargement et configuration de l'IDE Arduino:

- Visitez le site Web Arduino et choisissez le téléchargement pour votre système

- Une fois le téléchargement terminé, obtenez le numéro de port COM de l'Arduino. Branchez l'Arduino et accédez à votre gestionnaire de périphériques. Sous les ports, recherchez votre Arduino et notez le numéro de port. Cela devrait ressembler à ceci: COMx (où x est un nombre 1-9)

- À l'aide du numéro de port COM, configurez l'IDE pour votre carte et votre port en ouvrant l'IDE Arduino et en sélectionnant "Outils" dans la barre supérieure. Sélectionnez "Board" et choisissez votre modèle. Ensuite, choisissez "Port" et sélectionnez le port que vous avez vu pour votre Arduino dans le Gestionnaire de périphériques.

Obtention du code du projet

- Copiez le code de cette étape et collez-le dans la section blanche de l'IDE Arduino. Assurez-vous d'abord de tout supprimer sur l'esquisse, comme les routines loop() et void(), car elles sont implémentées dans le code que vous copiez et collez.

Étape 2: Téléchargez les bibliothèques requises à partir de l'IDE Arduino

Les bibliothèques utilisées dans ce projet incluent "Wire", "LiquidCrystal" et "Adafruit Neopixel". L'esquisse a besoin de ces bibliothèques pour communiquer avec les composants utilisés dans ce projet. Pour télécharger ces bibliothèques:

- Sélectionnez "Sketch" dans la barre du haut

- Sélectionnez "Inclure la bibliothèque" dans le menu déroulant

- Sélectionnez "Gérer les bibliothèques"

- Recherchez les trois bibliothèques (Wire, cristaux liquides et Adafruit Neopixel) utilisées dans ce projet et téléchargez chacune d'elles.

Veuillez noter que l'échec du téléchargement de ces bibliothèques entraînera une erreur lors de la compilation de l'esquisse. Après cette étape, connectez le câble de votre Arduino à votre ordinateur portable et appuyez sur le bouton fléché dans le coin supérieur gauche de l'IDE. Cela compilera et téléchargera le croquis sur l'Arduino. Maintenant que nous avons terminé toutes les étapes liées à la programmation, passons au câblage !

Étape 3: (Facultatif) Souder les en-têtes sur les pièces

Si vous avez choisi d'acheter des pièces pour ce projet qui n'avaient pas déjà de broches d'en-tête soudées dessus, vous devrez le faire vous-même. Ne vous inquiétez pas trop pour cette partie, la soudure pour ce projet est très simple.

- Créez un environnement aéré pour souder, de préférence avec un ventilateur contenant un filtre. Si vous n'avez pas un tel ventilateur, vous pouvez faire ce que je fais et ouvrir les fenêtres et allumer le ventilateur ou aller au garage pendant qu'il est ouvert.

- Faites chauffer votre fer à souder et assurez-vous d'avoir également une éponge humide pour essuyer l'excès de soudure.

- Configurez les en-têtes et la pièce dans laquelle vous souhaitez attacher les en-têtes à l'aide d'un coup de main ou d'un autre outil qui vous permet de disposer les pièces tout en vous permettant de tenir le fer à souder.

- Touchez la soudure au fer à souder pendant la connexion entre la broche d'en-tête et la partie sur laquelle vous soudez les broches. Retirez le fer lorsque suffisamment de soudure s'est formée pour assurer un contact électrique entre les broches de l'en-tête et la pièce. Essuyez tout excès de soudure sur l'éponge et répétez ce processus pour toutes les broches.

- Une fois toutes les broches soudées, placez le fer à souder dans le support, tournez le bouton sur "off" et débranchez le fer. Attendez que le fer soit complètement refroidi pour le ranger.

Étape 4: Suivez l'image et câblez Arduino aux composants

Dans cette étape, vous devrez utiliser des cavaliers pour connecter les pièces nécessaires au projet à l'Arduino. J'ai fourni un fichier Fritzing pour ce faire, qui peut être vu sur cette étape. Veuillez voir ci-dessous une liste de questions courantes que je me pose si je rencontre un problème de câblage:

- Mes rails de masse et d'alimentation sont-ils correctement connectés les uns aux autres et aux broches 5v et GND de l'Arduino ?

- Ai-je manipulé mon potentiomètre si l'écran LCD ne s'affiche pas ? (Essayez de tourner le potentiomètre pour changer la résistance si les caractères blancs n'apparaissent pas correctement)

- Le GND et le VCC sont-ils correctement connectés à chaque partie à la bonne broche ? Le réglage 5 volts est-il utilisé ? (Tous les capteurs et composants de ce projet utiliseront 5 volts, pas 3,3 volts.

- Un fil a-t-il été accidentellement placé à une connexion de l'endroit où il était censé se trouver ?

REMARQUE: Lorsque vous travaillez avec de l'électronique, assurez-vous toujours que le circuit n'est pas alimenté pendant qu'il est en cours de changement. Sinon, des pièces peuvent être endommagées et en travaillant avec des tensions plus élevées, des blessures corporelles peuvent en résulter

Étape 5: Assembler le projet « Coaster »

Vous remarquerez peut-être que les en-têtes de l'anneau LED dépassent et ne vous permettent pas de placer la tasse à plat contre une surface. Pour remédier à ce problème, nous allons attacher l'anneau LED à une pièce imprimée en 3D qui permettra de placer l'anneau à plat sur une table. Le fichier 3D se trouve à cette étape. Si vous n'avez pas d'imprimante 3D, ne vous inquiétez pas, cette impression coûte 1,40 à faire dans ma bibliothèque locale. Si votre bibliothèque locale n'a pas d'imprimante 3D, les autres options incluent Staples et les vendeurs en ligne. Il convient également de noter que la certaine pièce que j'ai attachée n'est pas la seule compatible, c'est juste la façon de faire un modèle pour moi. Donc, si vous êtes doué pour le travail du bois ou d'autres métiers, ceux-ci seraient plus qu'acceptables !

Si vous choisissez d'imprimer la pièce pour ce projet:

- Téléchargez le fichier STL à importer dans un slicer tel que Cura

- Mesurez le diamètre d'un fond de tasse de votre choix

- Ajustez l'échelle du modèle (en millimètres si vous utilisez Cura) à votre mesure

Étape 6: Fixez le sous-verre et le capteur à la tasse de votre choix

Ensuite, prenez votre sous-verre et utilisez un adhésif pour le fixer au fond de la tasse que vous avez mesurée. Désormais, les fils de liaison pourront accéder au capteur de niveau d'eau et à l'anneau LED, et également reposer à plat sur la table. Maintenant, vous devez attacher le capteur. Il est très prudent d'être attentif à l'emplacement du capteur, car ces capteurs, bien que commercialisés comme analogiques, n'émettent en réalité que deux signaux - eau ou pas d'eau. Cela m'a causé de très nombreux problèmes, mais j'ai pu trouver un moyen de le résoudre afin que d'autres ne connaissent pas les mêmes frustrations avec ce projet. La clé est de placer le capteur près du haut de l'endroit où le liquide sera lorsque la tasse est pleine. Cela garantira que le capteur est capable d'enregistrer un état "vide" et donc capable de compter la prochaine boisson versée.

Étape 7: embellir le projet et protéger les fils

À ce stade, vous vous retrouvez probablement avec un groupe de fils et de pièces qui ressemble à la photo ci-jointe. Ce que vous faites pour améliorer l'apparence du projet dépend entièrement de vous, tant que vous gardez ces critères à l'esprit:

- Vous devez être capable de brancher un chargeur pour alimenter l'Arduino

- Vous devez découper des trous ou des espaces de conception pour que l'utilisateur puisse accéder à l'écran LCD, aux boutons, au capteur de niveau d'eau et à l'anneau LED.

- Vous devez protéger les composants électroniques contre l'humidité, car c'est une possibilité puisque le projet se concentre sur les boissons.

Voici quelques choix pour clôturer le projet:

- Une boîte à chaussures ou un carton

- Un boîtier de projet électronique étanche tel que celui que l'on trouve ici

- Un design imprimé en 3D (C'est l'option que je voulais poursuivre, cependant, c'était trop cher d'imprimer un design comme celui-ci dans ma bibliothèque)

Étape 8: Buvez de façon responsable

Après avoir attaché votre tasse au sous-verre et au capteur d'eau, vous êtes prêt à partir ! Vous saurez que tout fonctionne correctement lorsque l'écran LCD vous demandera votre sexe et votre poids. Un bouton correspond au poids, tandis que l'autre correspond au sexe. Vous pouvez cliquer sur chacun pour voir lequel il s'agit avant de l'étiqueter. Après avoir sélectionné votre poids correct (les valeurs sont par étapes de 20) et votre sexe, cliquez sur les deux boutons simultanément. Cela démarrera le reste du programme et vous verrez l'anneau LED clignoter en arc-en-ciel. La tasse est maintenant prête pour que vous puissiez boire un verre. Au fur et à mesure que vous consommez et versez plus de boissons, le programme utilisera le tableau BAC discuté dans l'introduction pour déterminer un BAC. Veuillez noter que ce programme suppose une boisson standard pour chaque tasse, veuillez consulter l'image (University of South Alabama), ou visitez ici pour voir comment votre boisson préférée se traduit. Notez également que le but de ce projet n'est pas d'encourager toute activité illégale, mais de promouvoir une consommation sécuritaire pour les personnes en âge de consommer de l'alcool. De plus, bien que je sois très satisfait de la précision de l'estimation du taux d'alcoolémie en supposant une consommation standard, ce projet est un outil pour vous aider à boire en toute sécurité, mais n'assume aucune responsabilité si vous choisissez de conduire après avoir consommé de l'alcool.

Étape 9: (Facultatif) Dépannage

- Erreur « Problème de téléchargement sur la carte »: lorsque vous essayez de compiler et de télécharger le croquis sur l'Arduino, cette erreur se produira si votre port COM n'est pas correctement configuré (voir la première étape sur la façon de trouver et de définir le bon port COM) ou votre la carte n'est pas branchée.

- L'écran LCD n'affiche pas de caractères blancs: Si le voyant bleu de votre LCD est allumé mais que vous ne voyez aucun caractère blanc après avoir téléchargé le croquis, cela est probablement dû à des problèmes de contraste. Pour remédier à cela, il suffit de tourner votre potentiomètre vers la droite (Tournez vers la gauche si vous voyez des blocs blancs avec vos personnages).

- Le projet ne compte pas correctement les boissons: Cette erreur est un problème de capteur de niveau d'eau. Les modules de capteur de niveau d'eau se corrodent rapidement et sont connus pour être très imprécis. Cependant, cela ne devrait pas vous préoccuper pour ce projet, car j'ai traité le capteur comme un capteur numérique plutôt qu'analogique. Voir l'étape six sur la façon de fixer correctement votre capteur de niveau d'eau.

- Un module est extrêmement chaud et n'envoie pas les valeurs correctes: Ceci est le résultat de la rupture d'une connexion GND ou VCC, probablement en travaillant avec d'autres fils. Assurez-vous que les connexions GND et VCC au capteur sont complètes et suivez-les aux broches GND et 5v du composant, à la planche à pain, à l'Arduino pour rechercher les erreurs.

- J'ai accidentellement dépassé mon poids: ne vous inquiétez pas, le réglage du poids revient à 100 après 240, vous pouvez donc continuer à faire défiler les options pour revenir à votre poids.

Si les problèmes persistent, connectez le câble de l'Arduino à l'ordinateur portable, ouvrez l'IDE et exécutez l'esquisse. Pendant l'exécution de l'esquisse, plusieurs valeurs seront affichées sur le moniteur série, vous permettant de voir ce qui ne fonctionne pas comme prévu. Pour accéder au moniteur série, exécutez le programme et "Outils", puis "Moniteur série" dans le menu déroulant.

Étape 10: Réflexion

Côté programmation, je suis très content du résultat de ce projet. Il m'a fallu un certain temps pour écrire car je suis encore un débutant, mais j'ai pu apprendre de nombreuses nouvelles bibliothèques et atteindre l'objectif de prédire le BAC, et je pense que je n'ai pris aucun raccourci pour estimer le BAC car j'ai utilisé à la fois le sexe et poids (cela constituait la majorité du croquis). Cependant, je dois approuver la conception. Bien que je ne possède pas d'imprimante 3D ou que je ne connaisse pas le travail du bois, je voulais vraiment que mon projet soit mieux présenté. J'ai l'intention d'obtenir bientôt un Ender 3, et la première chose que je vais faire est de revenir à ce même instructable pour améliorer la conception. En tant que tout premier instructable, je pense que le processus s'est bien passé et je suis très heureux de la mesure dans laquelle ce projet a répondu à l'invite que j'ai créée pour le Party Challenge, mais concevez quelque chose sur lequel je voudrais revenir plus tard lorsque j'aurai les ressources.