培養好奇心的自動化教育娛樂

創造有趣的農業教育體驗是一項需要創意和科技結合的專業技能。

作者：賈斯汀·希姆斯特拉 (Justin Hiemstra)，Heemer Crafted

在今天，吸引年輕人的興趣可能是一個艱鉅的任務，尤其是考慮到手機和螢幕時間的普及。然而，仍然有重要的機會可以讓下一代參與到科學、技術、藝術，甚至農業等廣泛的主題中。

位於多倫多西方約兩小時車程的Heemer Crafted團隊，在這方面取得了成功，通過應用各種工業自動化技術，創造出觸感和互動性強的展覽和道具。農場主利用這些技術平台，以有趣的方式教育人們，同時應對參觀者的熱情互動。

我擁有機械工程技術的背景，早期的工作經驗是在一家工業系統集成商 (SI) 公司，為包括採礦、食品和飲料、製藥、批量處理等多個行業創造自動化解決方案。擁有設計、開發和調試可編程邏輯控制器 (PLC) 和人機介面 (HMI) 自動化系統的堅實基礎，當新的機會出現時，我已經準備好了。

鼓勵農業旅遊

我的曾祖父是一名養蜂人，直到今天，其他家人和朋友也從事農業和農業相關的工作。雖然這些業務的根本目的是種植和生產，但對於許多在這個領域的組織來說，吸引客人來訪問他們的實體場所是一個重要的方面。這種農業旅遊 (agri-tourism) 是與社區建立聯繫、提供農業業務的見解並增加收入的好方法。

為了使這一切成功，農業組織需要有吸引力的、適合孩子的展覽，將他們的場地變成一個冒險農場，提供觸感和互動的教育娛樂 (edu-tainment) 活動，鼓勵探索。任何參觀過當代博物館的人都會熟悉這些展覽的樣子，以及它們如何以有趣的方式促進參與和學習。

雖然農民通常以資源豐富和實幹著稱，但他們需要開發互動展覽的需求提供了一個理想的商機，因此我創立了Heemer Crafted並開始工作！

科技播下學習的種子

工業自動化所需的產品和設計原則在表演中也非常有效。Heemer成功的關鍵之一是能夠選擇和實施正確的技術，以提供有趣的用戶體驗。我們開發吸引力概念，追求最佳的製造方法（可以包括機械加工、焊接和其他機械方面），然後整合所需的電氣和控制技術。

我們最早的展覽之一就像是一個大型的視聽板，名為“農場聲音” (Farm Sounds) (圖1)，客人可以按下按鈕選擇三種播放模式之一。第一種模式讓客人按下靠近動物圖片的按鈕來聽到它發出的聲音。第二種模式是一個問答遊戲，客人會得到一些關於特定農場動物的事實，並將動物與這些事實匹配。第三種模式像是“西蒙”遊戲，板子會發出一系列農場動物的聲音，客人需要嘗試重複這個序列。如果客人成功了，序列會逐漸變得更長和更複雜。

這個功能需要實施多種技術，根據我們對AutomationDirect產品的熟悉和過去的成功，我們的第一站總是他們的網站，以找到幾乎所有需要的東西。在這種情況下，面向客人的元素是Captron電容式按鈕開關，這些開關沒有活動部件，因此非常耐用——這在無數孩子興奮地操作它們時是一個很好的特點。每個按鈕都有一個LED燈，當按下時或控制器操作時會亮起，這提供了許多選擇來改善用戶互動和引導活動。

在幕後，我們的首選控制器是AutomationDirect CLICK PLUS堆疊式微型模組PLC，用於監控信號和指揮輸出及動畫技術。這個平台提供了許多有用的功能，包括使用免費軟體進行簡單編程。根據選擇的選項，幾乎可以容納任何類型的輸入/輸出 (I/O) 信號，而內建的有線以太網和可用的Wi-Fi提供了方便的連接。Wi-Fi對於農場地點尤其重要，因為它們通常沒有有線基礎設施，並且通常覆蓋大面積。串行通信可用於特殊應用，例如與某些聲音放大器板進行通信。

這個“農場聲音”展覽相當簡單，AutomationDirect產品的緊湊外形使我們能夠設計和建造一個小型控制面板 (圖2)。通過監控離散輸入來檢測客人的按鈕按下，PLC邏輯操作離散輸出，指揮MP3音樂播放器發出適當的聲音。

雖然娛樂行業中使用了許多類型的音頻和表演控制器，但大多數僅執行非常特定和專業的任務。AutomationDirect PLC則更具能力和靈活性，提供了所需的連接性和編程，以便與這些專用控制器進行接口，以便創造和整合正確的效果到整體功能中。

培養更多娛樂可能性

隨著Heemer在這些項目上工作的增多，複雜性和精緻度不斷提高。對於一個展覽，我們需要同時播放多個音效。為了實現這一點，我們早期採用了AutomationDirect生產力開放 (ProductivityOpen)，這是一種工業化的Arduino相容控制器，能夠與工業級PLC模組一起工作。特別值得注意的是，這個控制器還可以與Arduino“擴展板”模組一起工作，以提供其他先進功能。

在我們的案例中，這種能力至關重要，因為我們使用了生產力開放P1AM-PROTO原型擴展板，這使我們能夠創建一個雙端口音樂數字介面 (MIDI) 連接，以根據需要操作合成器。MIDI允許同時播放多個聲音（多聲部），這在許多其他介面類型中是無法實現的。

在另一個活動中，客人操作一個風箱來產生煙霧——由霧機產生——類似於養蜂人用來讓蜜蜂保持冷靜的方式 (圖4)。在幕後，一個CLICK PLUS PLC監控風箱的運動並觸發商業霧機的操作。PLC甚至控制一個步進電機阻尼閥，以幫助產生真實的煙霧噴出。PLC還根據需要指揮一個泵，從一個較大的遠程供應箱中為一個小型本地日用水箱補充。AutomationDirect的浮球開關監控水箱的水位，因此PLC可以在需要更多霧化溶液時發送電子郵件給農場工作人員，或者在泵意外運行過長時發送警報，這表明發生故障。

這個“Aeroballs”遊戲鼓勵客人實驗不同大小的泡沫球如何在來自管道的不同氣流中上升、下降或漂浮，演示了伯努利原理 (圖5)。兩個Captron按鈕和其他來自AutomationDirect的元件——例如外殼、定時繼電器、接線端子和M8連接電纜——用於控制一個單一的鼓風機，將空氣同時送到八個管嘴。

AutomationDirect的產品在實現我們越來越複雜的展覽中發揮了關鍵作用。驚人的圓圈遊戲 (Amazing Round-up) 擁有一個主顯示板，提示兩名競爭者在迷宮中找到指定的動物 (圖6a, 6b)。當他們找到動物時按下按鈕，並且他們的分段時間會顯示在上方的ViewMarq信息顯示器上。

快樂如豬在泥中

因為我們的客戶通常沒有能力去排除這些系統的故障，他們很感激這些自動化平台和元件的可靠性。我們還利用控制器內建的遠程連接功能，因此如果需要，我們可以支持客戶，通常無需前往現場。

AutomationDirect的網站提供了一個真正的一站式購物體驗。我們可以一目了然地評估價格和可用性，這幫助我們了解最佳的進行方式。只有幾次我們需要一些現場技術支持，無論是通過聊天還是通話，這兩種互動都反應迅速且一流。

創造這些引人入勝的農業旅遊和教育娛樂道具需要創意、表演、工藝和技術的仔細結合。在整個過程中，AutomationDirect的產品和人員證明是Heemer開發創新展覽的可靠夥伴。

所有照片均由Heemer Crafted提供

關於作者

賈斯汀·希姆斯特拉 (Justin Hiemstra)，Heemer Crafted的創始人和專職員工，結合他的工程和設計專業知識，創造出創新、有趣和吸引人的農業旅遊展覽。賈斯汀擁有機械工程技術的教育背景，專注於機器人和自動化，並將他的職業生涯集中在將工業技術與創造性問題解決相結合上。賈斯汀離開了他在系統集成公司的前職，以進一步追求他創造支持下一代創造力、學習和探索的設計的熱情。