წნევისადმი მგრძნობიარე იატაკის სენსორი: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ამ ინსტრუქციებში მე გაგიზიარებთ წნევისადმი მგრძნობიარე იატაკის სენსორის დიზაინს, რომელსაც შეუძლია აღმოაჩინოს, როდესაც დგახართ მასზე. მიუხედავად იმისა, რომ მას არ შეუძლია ზუსტად დაგწონოს, მას შეუძლია განსაზღვროს დგახარ თუ არა მასზე მთელი შენი წონით, თუ უბრალოდ დაუკავშირდები მას.

ხალიჩა ზომავს ადამიანებს Velostat– ის გამოყენებით, მასალა, რომელიც ცვლის მის ელექტრულ წინააღმდეგობას მასზე ზეწოლის ოდენობის საფუძველზე. მთელი ხალიჩა 20 ევროზე ნაკლებ ფასად (ხალიჩის გამოკლებით).

ნაბიჯი 1: რაც დაგჭირდებათ

ეს არის ის, რაც დაგჭირდებათ სენსორის შესაქმნელად:

• Velostat: ფარდაგის ქვეშ საკმარისი ფართობის დასაფარად, მე გამოვიყენე 2 კვადრატი 28 სმ (11 ") ადაფრუტის გამყიდველთან.
• სპილენძის ლენტი: მე გამოვიყენე 5 მმ სიგანე და დაახლოებით 6-7 მ ფირზე.
• თხელი საიზოლაციო ლენტი: მე გამოვიყენე 25 მმ სიგანის კაპტონის ლენტი.
• გაფორმება, რომ ფარდაგი რაღაცაზე დააკავშიროს.
• Soldering რკინის ზოგიერთი კალის.
• მულტიმეტრი ტესტირებისთვის.

იმისათვის, რომ რეალურად გამოიყენოთ ეს ხალიჩა მიკროკონტროლერთან ერთად, დაგჭირდებათ.:

• 47ohm რეზისტორი (ან მსგავსი მცირე მნიშვნელობა).
• (სურვილისამებრ, N არხის mosfet 10k რეზისტორით და 220ohm რეზისტორით).

ნაბიჯი 2: (როგორ არ გამოვიყენოთ სპილენძის ლენტი Velostat– ზე)

დავიწყებ იმით, თუ როგორ არ გამოვიყენოთ Velostat– ზე სპილენძის ლენტი.

დავიწყე იმით, რომ ფირზე "გამტარი წებო" გამტარი იყო. ეს სამართლიანი ვარაუდი ჩანდა, მაგრამ ან ჩემი ლენტი არ არის ამ ტიპის "გამტარი წებო", ან "გამტარი" ნაწილი ძლივს გამტარია.

დავიწყე კაპტონის ლენტით Velostat– ის 2 კვადრატის ორივე მხრიდან ერთმანეთთან შეხებით. შემდეგ დავჭრა სპილენძის ფირზე 25 სმ სიგრძის ზოლები და ეს თანაბარი ინტერვალებით გამოვიყენე. სპილენძის ლენტი ორივე მხარეს არის ზუსტად იმავე ადგილას, ისე რომ სპილენძს შორის არის ველოსტატის მხოლოდ თხელი ფენა. სურათებში ხალიჩის სქემატური ხედვა მიმოხილვისთვის.

სპილენძის ლენტის გრძელი ზოლი (დაახლოებით 50 სმ) გამოიყენება ყველა რიგის ერთმანეთთან დასაკავშირებლად.

მავთული შეკრული იყო ორივე მხარეს და გაკეთდა წინააღმდეგობის გაზომვა.

როდესაც შევეცადე მისი შემოწმება, მულტიმეტრის მნიშვნელობები მკვეთრად იცვლებოდა 10k და 100ohm შორის. ასევე, ხალიჩაზე დგომამ ან არ გააკეთა ძალიან მცირე სხვაობა გაზომვაში. რაღაც საშინლად აეწყო. ფირის სწრაფმა გაზომვამ აჩვენა, რომ წებო ნამდვილად არ იყო გამტარი. მასალის სენდვიჩი იყო სპილენძი, წებო, ველოსტატი, წებო, სპილენძი და წებო იყო ერთგვარი იზოლატორი.

სიუჟეტის მორალი, ჩაატარეთ მცირე ზომის ტესტები, თუ არ ხართ დარწმუნებული, იმუშავებს თუ არა.

ნაბიჯი 3: მცირე მასშტაბის ტესტი

დავუბრუნდეთ ხატვის დაფას. სპილენძის ფირის წებოვანი მხარე აშკარად არ ატარებს საკმარისად. თუმცა წინა მხარე სუფთა სპილენძია. რა მოხდება, თუ ლენტი გადავაბრუნე ისე, რომ სპილენძის მხარე ველოსტატის წინაშე იყოს.

ორივე მხარისგან შემობრუნდა ერთი კვალი. მე ავიღე ლენტი, რომელიც წებოთი იყო ქვემოთ და მივაწებე კაპტონის ფირზე. სპილენძის ფირის ხელახლა გამოყენება ფრიად სახიფათოა, მაგრამ ეს ნივთები ოდნავ ძვირი ღირს იმისათვის, რომ უბრალოდ გადააგდოთ. კაპტონის ფირის ეს ნაჭერი სპილენძით წებოვანი მხრიდან მოშორებული იყო Velostat– ზე.

გაკეთდა ახალი გაზომვა. ამან მყისიერად მისცა სტაბილური შედეგი. თუმცა ერთი რამ. როგორც ჩანს, ერთი კვალი იყო 24 Ohms, როდესაც მაღალი, და 200 როდესაც დაბალი. ეს მაშინ მოხდა, როდესაც მხოლოდ მცირე რაოდენობას ვაჭერდი ჩემი ხელით. თუ მე მაქვს 12 კვალი და სრულად ვდგავარ მასზე, ხალიჩა შეიძლება დაეცემა 1 ომზე დაბლა, რაც ძალიან დიდ დენს გამოიტანს.

მე შევცვალე დიზაინი ისე, რომ ფირის მხოლოდ მცირე ნაწილები დაუკავშირდნენ ველოსტატს. ამ გზით მე ვიმედოვნებდი, რომ მივიღებდი წინააღმდეგობას მართვადი ოდენობით.

ნაბიჯი 4: გამოიყენეთ სპილენძის ლენტი Velostat– ზე

შეიარაღებული ცოდნით, თუ როგორ უნდა გავაკეთოთ ეს რეალურად, მე დავიწყე სენსორული საგნის შეკეთება. ფოტოებში ნახავთ, რომ ძველი ხალიჩა შეიცვალა ახალ ხალიჩაზე.

პირველი რაც გავაკეთე არის მცირე ზომის ფირის დამატება, როგორც იზოლატორი. ფირზე არის ორივე მხარეს. ფირებს შორის ხარვეზები უნდა იყოს გარკვეულწილად მუდმივი და 1-3 სმ-მდე დიდი, ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენი წინააღმდეგობა გსურთ. უფსკრული უნდა იყოს ერთსა და იმავე ადგილას ორივე მხრიდან.

მიიღეთ სპილენძის ფირის ზოლები და კაპტონის ფირის ზოლები საკმარისად გრძელი, რომ გაავლოთ Velostat. სპილენძის ლენტი უნდა იყოს 1-2 სმ-ით გრძელი ვიდრე კაპტონის ფირზე. მიამაგრეთ სპილენძის ლენტი კაპტონის ფირის წებოვან მხარეს, სპილენძის ფირის ერთი მხარე გადის კაპტონის ფირზე.

გამყარებაში ასამბლეის Velostat, მეტი insulators. დარწმუნდით, რომ სპილენძი ერთსა და იმავე ადგილზეა ორივე მხრიდან. ასევე დარწმუნდით, რომ ჭარბი სპილენძი ყოველ ჯერზე ერთსა და იმავე მხარესაა. გადაკეცეთ ჭარბი სპილენძი, ასე რომ თქვენ გაქვთ ადგილი სპილენძის დამაკავშირებელი ზოლის დასაყენებლად. ერთი რჩევაა ჭარბი სპილენძი გქონდეთ ხალიჩის იზოლირებულ ნაწილზე, ასე რომ მოგვიანებით ადვილია მასზე შედუღება.

გაიმეორეთ ეს ნაბიჯი ყველა რიგისთვის.

დაამატეთ სპილენძის ფირის ზედა რიგი, რომელიც ერთმანეთთან აკავშირებს სპილენძის ყველა ადრე დამონტაჟებულ ზოლს. გონივრულია ამ რიგის იზოლაცია Velostat– დან არასასურველი შორტების ან გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად. ზედა რიგი უკავშირდება წინა ნაბიჯებში დარჩენილ ჩანართებს.

ყურადღებით შეაერთეთ ყველა მოკლე ზოლები ზედა ზოლზე. ეს შედუღება საჭიროა, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში ზედა ზოლი არ შეხდება სპილენძის რიგებთან. ფრთხილად იყავით, რომ სპილენძს ზედმეტი სითბო არ დაუმატოთ. სპილენძი დამონტაჟებულია პლასტმასზე (ველოსტატი) და პლასტმასის დნობა ცუდი იქნება.

შედუღებული მავთულები ზედა რიგებში ორივე მხრიდან. ყველგან კარგად არის, მე კუთხე შევარჩიე.

შეამოწმეთ ხალიჩა, რომ დარწმუნდეთ რომ მუშაობს. შეაერთეთ მულტიმეტრი ხალიჩაზე და ნახეთ თუ არა წინააღმდეგობა მცირდება თუ რომელიმე დაუზუსტებელ ნაწილს დააჭერთ. ასევე შეამოწმეთ წინააღმდეგობა რამდენადმე სტაბილურია თუ არაფერს აკეთებთ. თუ ეს ასეა, გილოცავთ, ხალიჩა ახლა მუშაობს.

როგორც საბოლოო ნაბიჯი, წაისვით კაპტონის ლენტი მთელ სპილენძზე. მიუხედავად იმისა, რომ ის ალბათ არ გამოიწვევს შორტებს, ცუდი ფორმაა სპილენძის დატოვება.

(სქემატურ სურათებში სპილენძის ზედა რიგი არ არის ნაჩვენები. სურათი მხოლოდ კაპტონისა და სპილენძის კონფიგურაციის ჩვენებას ემსახურება, რათა ეს ხალიჩა იმუშაოს.)

ნაბიჯი 5: ხალიჩის ტესტირება

ახალი ხალიჩა მულტიმეტრზე იყო მიმაგრებული, რომ ხელახლა გამოსცადოს. ამჯერად, დატვირთვის გარეშე, ხალიჩის წინააღმდეგობა სტაბილურია 17-20 ოჰმ.

როდესაც მე სრულად ვდგავარ ხალიჩაზე, წინააღმდეგობა მცირდება 4-6 ოჰმ-მდე. ხალიჩაზე ერთი ფეხი იძლევა დაახლოებით 10 Ohms.

ეს არის ოდნავ დაბალი, ვიდრე მე კმაყოფილი ვარ, მაგრამ მაინც გამოსადეგი ღირებულებაა. ბევრი განსხვავებაა დატვირთვის გარეშე და ხალიჩაზე მდგარ ადამიანს შორის. დაკვირვება არის ის, რომ წნევა რეალურად არ განსაზღვრავს წინააღმდეგობას. ზედაპირის ფართობი აკეთებს. თუ მე დავდგები ხალიჩაზე უფრო ნაკლები წონით, წინააღმდეგობა უფრო დაბალი ხდება, ვიდრე მთელი ჩემი წონის ერთ ადგილზე დგომა. რისთვისაც მჭირდება ეს სენსორი, ეს შესანიშნავია, მაგრამ გაითვალისწინეთ, თუ ააშენებთ მას.

ნაბიჯი 6: გაყვანილობა

ვინაიდან ხალიჩა არის მხოლოდ დიდი ცვლადი რეზისტორი, გაზომვის გაზომვა საკმაოდ მარტივია.

უმარტივესი გზაა ძაბვის გამყოფის გამოყენება. დაამატეთ რეზისტორი წნევის სენსორის ხალიჩამდე (სქემატურად ეწოდება R_mat) და გაზომეთ წერტილი რეზისტორსა და ხალიჩას შორის (ე.წ. MatA1). მე 47 ომი გამოვიყენე, მაგრამ თქვენს ხალიჩას შეიძლება სხვა რამე დასჭირდეს. ჩემი ლოგიკური დონე არის 3.3V, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი თქვენი ლოგიკური დენის დონე.

მე დავამატე სურვილისამებრ გამორთული ჩართვა ჩემს ხალიჩაზე. მე არ მინდოდა მუდმივი 50mA გათამაშება ჩემს ხალიჩაზე. მე უბრალოდ არ ვიცი, როგორ მოსწონს ველოსტატს მისი მუდმივი დენი და ველოდები, რომ ეს ცუდად იქნება ხალიჩის ხანგრძლივობისთვის. წრე შედგება N არხის მოსფეტისგან საჭირო რეზისტენტებით. ყოველთვის, როცა კითხვის აღება მინდა, მოსფეთს ვრთავ. დანარჩენ დროს, მოსფეტი გამორთულია და ხალიჩას არ აქვს ძალა, რომელიც გადის მასში.

ნაბიჯი 7: როგორ გამოვიყენოთ იგი

არტუინოსთან (ან სხვა მიკროკონტროლერთან) ხალიჩის გამოყენება მარტივია. თუ თქვენ გაქვთ მხოლოდ ძაბვის გამყოფი, უბრალოდ მიამაგრეთ თქვენი ხალიჩა ანალოგიურ პინზე, დააყენეთ ის ბუდე, რომელზედაც მიამაგრეთ ხალიჩა, როგორც შესასვლელი და გამოიყენეთ ანალოგური წაკითხვის ბრძანება. ღირებულება, რომელსაც მიიღებთ აქედან, დაეცემა იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად წონაა გამოყენებული ხალიჩაზე.

თუ თქვენ გაქვთ mosfet დაყენებული, გახსოვდეთ, რომ გაზომვის გაკეთებამდე mosfet- ის შეყვანა მაღალი უნდა იყოს. სხვაგვარად თქვენ უბრალოდ გაზომავთ ძაბვას, რომელიც ხალიჩისთვის გამოიყენეთ (ჩემს შემთხვევაში 3.3V).

ღირებულება, რომელსაც ხალიჩიდან იღებთ, დროთა განმავლობაში დიდად არ იცვლება. მე უბრალოდ ვიყენებ ბარიერის მნიშვნელობას იმის დასადგენად, დგას თუ არა რამე ხალიჩაზე, და ერთი თვის უწყვეტი გამოყენების შემდეგ, ხალიჩა მაინც კარგად მუშაობს.

ნაბიჯი 8: რას გავაკეთებდი სხვაგვარად შემდეგ ჯერზე

პროექტთან დაკავშირებული ერთი მნიშვნელოვანი რამ არის ის, რომ მე სწორად უნდა გამოვცადო ხალიჩის მცირე ზომის ვერსია. მე მართლაც გავაკეთე სპილენძის პატარა ნაჭერი Velostat– ზე, ვნახე რიცხვები მულტიმეტრზე და ვივარაუდე, რომ ყველაფერი მუშაობდა. ეს შეცდომა იყო.

საგნებთან დაკავშირებული წერტილი არის ის, რომ მე გამოვიყენებ სპილენძის უფრო მცირე ზომის ნაჭრებს. ამჟამად მაქვს 48 წვეთი 2-3 სმ სპილენძი. ეს იძლევა 20 ოჰმის წინააღმდეგობას უმოქმედო დროს და დაახლოებით 5 ომის, როდესაც ვდგავარ მასზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის გამოსაყენებელი რიცხვი, უფრო ადვილი იქნებოდა, თუ ის ოდნავ დაბალი იქნებოდა. 1 სმ გამოვლენილი სპილენძი საკმარისი იქნება ამ ხალიჩისთვის. მე აღარ ვაპირებ ამის გაკეთებას ჩემზე, მაგრამ ალბათ ვინმეს, ვისაც ამის გაკეთება სურს, შეუძლია ამით ისარგებლოს.

ნაბიჯი 9: როგორ გამოვიყენო იგი

რატომ გავაკეთე ეს ზეწოლისადმი მგრძნობიარე ხალიჩა? მე გავაკეთე ლამაზი ESP32 მაღვიძარა. ის დაკავშირებულია ჩემს Domoticz სისტემასთან, მას შეუძლია დააბრუნოს სენსორული მნიშვნელობები, როგორიცაა CO2 და ტემპერატურა და შეუძლია გააკონტროლოს ჩემი განათება. ის ასევე მიუთითებს დროს და აქვს სიგნალიზაცია.

ეს არის ის, სადაც სენსორული ხალი შემოდის. მე არ მაქვს რეალური პრობლემა გაღვიძებისთანავე. ვიღვიძებ გაღვიძების შუქით და, როგორც წესი, მეღვიძება, როდესაც გარეთ გასვლა მჭირდება. თუმცა მე მაქვს საწოლიდან წამოდგომის პრობლემა. ხალიჩა მაიძულებს საწოლიდან წამოვდექი. მაღვიძარა გამორთულია მხოლოდ მაშინ, როდესაც მე რეალურად ვდგავარ ხალიჩაზე (ან მაღვიძარადან ამოვიღებ შტეფსელს). ეს მაიძულებს საწოლიდან წამოვდექი და როგორც კი საწოლიდან გამოვდივარ, იშვიათად ვბრუნდები. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის გადაჭარბებული გადაწყვეტა იმ პრობლემისთვის, რომელსაც ბევრი სხვა გამოსავალი აქვს, მე ბედნიერი ვარ ამით. ჯერჯერობით, ყოველ დილით დროულად ვდგები საწოლიდან დაახლოებით ერთი თვის განმავლობაში. ადრე ერთ საათამდე ვიწექი საწოლში.

ჩემი მაღვიძარის ჩაქრობამდე 20 წუთით ადრე ხალიჩა აქტიურდება. ხალიჩა ირთვება, მას სჭირდება ძაბვის კითხვა და ხალიჩა ისევ გამორთულია. ეს ხდება ყოველ წამს. როდესაც ხალიჩაზე ვდგავარ, განგაშის დაწყებამდე ან მის დროს, ის მაღვიძარა გამორთულია.