ჭკვიანი ბალიში: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს ინსტრუქცია აღწერს როგორ გააკეთოთ ჭკვიანი ბალიში, რომელიც მგრძნობიარეა ხვრინვის მიმართ!

ჭკვიანი ბალიში ეყრდნობა ვიბრაციას, რათა მიუთითოს მძინარემ, როდესაც ის ხვრინავს ძილის დროს. ის ავტომატურად მუშაობს, როდესაც ადამიანი თავს ბალიშზე იდებს.

ხვრინვა სამწუხარო მდგომარეობაა, რადგან ის გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ხვრინვაზე, არამედ ადამიანებზეც, რომლებიც მის ირგვლივ სძინავთ. ხვრინვა შეერთებულ შტატებში განქორწინების ყველაზე დიდ სამედიცინო მიზეზად იქნა მიჩნეული. გარდა ამისა, ძილის აპნოემ შეიძლება გამოიწვიოს ჯანმრთელობის პრობლემების ფართო სპექტრი, რომელთა შემსუბუქება შესაძლებელია იმის უზრუნველყოფით, რომ მძინარე არ აირჩევს იმ პოზიციას, რომელიც იწვევს ხვრინვას.

ამ ინსტრუქციებში, ჩვენ ავაშენებთ სისტემას, რომელსაც შეუძლია აღმოაჩინოს და გააანალიზოს ხმები. როდესაც ის აანალიზებს ხვრინვის ხმას, ის ჩართავს ვიბრაციის ძრავას ისე, რომ მძინარე გაიღვიძებს. როდესაც მძინარე ადამიანი ბალიშს ასწევს, ვიბრაციის ძრავა შეჩერდება. როდესაც მძინარე ცვლის მათ საძილე მდგომარეობას, ისინი უფრო მეტად მოერგებიან სხვა პოზიციას, რაც ხელს შეუშლის ხვრინვას.

ნაბიჯი 1: ბალიშის ამოცანები:

• ბალიშს აქვს შეხების სენსორი ისე, რომ სისტემა ავტომატურად გააქტიურდეს, როდესაც ადამიანი თავს ბალიშზე დებს და უმოქმედოა, როდესაც ის მაღლა ასწევს.
• როდესაც სისტემა ამოიცნობს ხვრინვის ხმას ან სხვა კაკოფონიურ ხმას, ვიბრატორი ჩართულია მძინარე ადამიანის გამოსაღვიძებლად.
• მახასიათებლები 2 მომხმარებლის რეგულირებადი ვიბრაციის რეჟიმები: უწყვეტი ან პულსირებული. სისტემა სასარგებლოა იმ ადამიანებისთვის, რომლებიც განიცდიან ხვრინვას. უსაფრთხოების მიზნით, ადამიანებს, რომლებსაც ძალიან ღრმა ძილი აწუხებთ, ასევე შეუძლიათ გამოიყენონ სისტემა, რადგან მას შეუძლია აღმოაჩინოს კარების ზარები, ტელეფონების რეკვა ან ტირილი ბავშვები.

ჩვენ განვახორციელეთ ეს პროექტი Silego SLG46620V CMIC, ხმის სენსორით, ვიბრაციის ძრავით, ძალის მგრძნობიარე რეზისტორით და ზოგიერთი პასიური კომპონენტით.

ამ დიზაინის კომპონენტების საერთო რაოდენობა საკმაოდ მინიმალურია, მიუხედავად იმისა, რომ არ იყენებთ მიკროკონტროლერს. ვინაიდან GreenPAK CMIC– ები არის დაბალი ღირებულება და აქვთ დაბალი ენერგიის მოხმარება, ისინი იდეალური კომპონენტია ამ გადაწყვეტილებისთვის. მათი მცირე ზომა ასევე საშუალებას მისცემს მათ ადვილად ინტეგრირებული ბალიში შიგნით წარმოების შეშფოთების გარეშე.

ხმების გამოვლენაზე დამოკიდებული პროექტების უმეტესობას აქვს "ცრუ გამომწვევი მაჩვენებელი", რაც აუცილებელია სხვადასხვა სენსორებს შორის შეცდომის შესაძლებლობის გამო. ამ პროექტთან დაკავშირებული სენსორები მხოლოდ ხმის დონის გამოვლენას ახდენენ; ისინი არ ადგენენ ბგერის ტიპს ან მისი წარმოშობის ბუნებას. შესაბამისად, ყალბი გამომწვევი მიზეზი შეიძლება იყოს ისეთი ქმედება, როგორიცაა ტაში, დაკაკუნება ან სხვა ხმაური, რომელიც არ უკავშირდება ხვრინვას, რომელიც შეიძლება გამოვლინდეს სენსორის მიერ.

ამ პროექტში სისტემა იგნორირებას უკეთებს მოკლე ბგერებს, რომლებიც იწვევენ ცრუ გამომწვევ სიჩქარეს, ამიტომ ჩვენ ავაშენებთ ციფრულ ფილტრს, რომელსაც შეუძლია ამოიცნოს ხმის სეგმენტი, როგორც ხვრინვის ხმა.

შეხედეთ გრაფიკულ მრუდს ფიგურაში 1, რომელიც წარმოადგენს ხვრინვის ხმას.

ჩვენ ვხედავთ, რომ იგი შედგება ორი ნაწილისგან, რომლებიც მეორდება და დრო კორელაციაშია. პირველი განყოფილება ამოიცნობს ხვრინვას; ეს არის მოკლე იმპულსების თანმიმდევრობა, რომელიც გრძელდება 0.5 -დან 4 წამამდე, რასაც მოყვება დუმილის პერიოდი, რომელიც გრძელდება 0.4 -დან 4 წამამდე და შეიძლება შეიცავდეს ფონურ ხმაურს.

ამრიგად, სხვა ხმების გასაფილტრავებლად სისტემამ უნდა გამოავლინოს ხვრინვის სეგმენტი, რომელიც გრძელდება 0.5 წამზე მეტ ხანს და იგნორირება გაუკეთოს ხმოვან ხმას. იმისათვის, რომ სისტემა უფრო სტაბილური გახდეს, უნდა განხორციელდეს მრიცხველი, რომელიც ითვლის ხვრინვის სეგმენტებს, რათა დაიწყოს სიგნალიზაცია ორი თანმიმდევრული ხვრინვის სეგმენტის გამოვლენის შემდეგ.

ამ შემთხვევაში, თუნდაც ხმა 0,5 წამზე მეტხანს გაგრძელდეს, სისტემა გაფილტრავს მას, თუ ის არ განმეორდება კონკრეტულ ვადებში. ამ გზით, ჩვენ შეგვიძლია გავფილტროთ ხმა, რომელიც შეიძლება გამოწვეული იყოს მოძრაობით, ხველებით ან თუნდაც მოკლე ხმაურის სიგნალებით.

ნაბიჯი 2: განხორციელების გეგმა

ამ პროექტის დიზაინი შედგება ორი ნაწილისგან; პირველი განყოფილება პასუხისმგებელია ბგერის გამოვლენაზე და აანალიზებს მას ხვრინვის ხმის გამოსავლენად, რათა გააფრთხილოს მძინარე.

მეორე განყოფილება არის შეხების სენსორი; ის არის პასუხისმგებელი სისტემის ავტომატურ ჩართვაზე, როდესაც ადამიანი დებს თავის თავს ბალიშზე და გააუქმებს სისტემას, როდესაც მძინარე ადამიანი ბალიშიდან თავს იწევს.

ჭკვიანი ბალიშის მარტივად გამოყენება შესაძლებელია ერთი GreenPAK კონფიგურირებადი შერეული სიგნალის IC (CMIC) საშუალებით.

თქვენ შეგიძლიათ გაიაროთ ყველა ნაბიჯი იმის გასაგებად, თუ როგორ არის დაპროგრამებული GreenPAK ჩიპი Smart Pillow– ის გასაკონტროლებლად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მარტივად შექმნათ Smart Pillow ყველა შინაგანი სქემის გააზრების გარეშე, ჩამოტვირთეთ უფასო GreenPAK პროგრამა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული Smart Pillow GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ თქვენი კომპიუტერი GreenPAK განვითარების ნაკრებთან და დააჭირეთ პროგრამას, რომ შექმნათ პერსონალური IC თქვენი Smart Pillow– ის გასაკონტროლებლად. მას შემდეგ, რაც IC შეიქმნება, შეგიძლიათ გამოტოვოთ შემდეგი ნაბიჯი. შემდეგი ნაბიჯი განიხილავს ლოგიკას, რომელიც არის Smart Pillow GreenPAK დიზაინის ფაილის შიგნით მათთვის, ვინც დაინტერესებულია იმის გაგებით, თუ როგორ მუშაობს წრე.

Როგორ მუშაობს?

როდესაც ადამიანი თავს დებს ბალიშზე, შეხების სენსორი აგზავნის აქტივაციის სიგნალს Matrix2– დან Matrix1– მდე P10– ით, რათა ჩართოს წრე და დაიწყოს ხმის სენსორიდან ნიმუშების აღება.

სისტემა იღებს ნიმუშს ხმის სენსორიდან ყოველ 30ms– ში 5 ms დროის ჩარჩოებში. ამ გზით, ენერგიის მოხმარება დაზოგავს და მოკლე ხმის იმპულსები გაფილტრული იქნება.

თუ ჩვენ აღმოვაჩენთ 15 თანმიმდევრულ ხმის ნიმუშს (სიჩუმე 400 მ -ზე მეტხანს არ გრძელდება რომელიმე ნიმუშს შორის), დავასკვნათ, რომ ხმა მუდმივია. ამ შემთხვევაში, ხმის სეგმენტი ჩაითვლება ხვრინვის სეგმენტად. როდესაც ეს მოქმედება მეორდება დუმილის შემდეგ, რომელიც გრძელდება 400 წმ -ზე მეტი და 6 წმ -ზე ნაკლები, გადაღებული ხმა ჩაითვლება ხვრინვად და მძინარე გაფრთხილდება ვიბრაციით.

თქვენ შეგიძლიათ შეაჩეროთ გაფრთხილება ხვრინვის 2 -ზე მეტ სეგმენტზე, რათა გაზარდოთ დიზაინში pipedelay0 კონფიგურაცია, მაგრამ ამან შეიძლება გაზარდოს რეაგირების დრო. 6 წამიანი ჩარჩო ასევე უნდა გაიზარდოს.

ნაბიჯი 3: GreenPAK დიზაინი

პირველი განყოფილება: ხვრინვის გამოვლენა

ხმის სენსორის გამომავალი იქნება დაკავშირებული Pin6– თან, რომელიც კონფიგურირებულია როგორც ანალოგური შეყვანა. სიგნალი მიყვანილი იქნება პინიდან ACMP0– ის შესასვლელთან. ACMP0– ის სხვა შეყვანა კონფიგურირებულია როგორც 300 მვ -იანი მითითება.

ACMP0– ის გამომუშავება შებრუნებულია და შემდეგ უკავშირდება CNT/DLY0– ს, რომელიც დადგენილია როგორც მზარდი ზღვარის დაგვიანებით 400ms– ის ტოლი. CNT0– ის გამომავალი იქნება მაღალი, როდესაც დუმილის გამოვლენა 400 ms– ზე მეტხანს გაგრძელდება. მისი გამომავალი დაკავშირებულია ამომავალი ზღვრის დეტექტორთან, რომელიც გამოიმუშავებს მოკლე გადატვირთვის იმპულსს დუმილის გამოვლენის შემდეგ.

CNT5 და CNT6 პასუხისმგებელნი არიან დროის კარიბჭის გახსნაზე, რომელიც გრძელდება 5ms ყოველ 30ms ხმის ნიმუშების აღებისათვის; ამ 5 წმ -ის განმავლობაში, თუ არსებობს ხმოვანი სიგნალის გამოვლენა, DFF0 გამომავალი იძლევა პულსი მრიცხველს CNT9. CNT9 აღდგება თუ დუმილის გამოვლენა 400 წმ -ზე მეტ ხანს გაგრძელდება, ამ დროს ის ხელახლა დაიწყებს ხმის ნიმუშების ათვლას.

CNT9 გამომავალი დაკავშირებულია DFF2– თან, რომელიც გამოიყენება როგორც წერტილი ხვრინვის სეგმენტის გამოსავლენად. როდესაც ხვრინვის სეგმენტი გამოვლინდება, DFF2 გამომავალი ხდის HI- ს CNT2/Dly2- ის გასააქტიურებლად, რომელიც კონფიგურირებულია იმუშაოს როგორც "დაცემის ზღვარზე დაყოვნება" 6 წამის შეფერხებით.

DFF2 გადატვირთული იქნება დუმილის გამოვლენის შემდეგ, რომელიც გრძელდება 400 წმ -ზე მეტი. შემდეგ ის კვლავ დაიწყებს ხვრინვის სეგმენტის გამოვლენას.

DFF2 გამომავალი გადის Pipedelay– ზე, რომელიც დაკავშირებულია pin9– თან LUT1– ით. Pin9 იქნება დაკავშირებული ვიბრაციის ძრავასთან.

Pipedelay– ის გამომავალი გადადის დაბალიდან მაღალზე, როდესაც ის აღმოაჩენს ორ თანმიმდევრულ ხვრინვის სეგმენტს CNT2– ის დროის კარიბჭეში (6 წმ).

LUT3 გამოიყენება Pipedelay– ის გადატვირთვისთვის, ამიტომ მისი გამომუშავება იქნება დაბალი, თუ მძინარემ თავი ბალიშიდან ამოიღო. ამ შემთხვევაში, CNT2– ის დროებითი კარიბჭე დასრულებულია სანამ ხვრინვის ორ თანმიმდევრულ სეგმენტს გამოავლენთ.

Pin3 კონფიგურებულია შეყვანის სახით და უკავშირდება "ვიბრაციის რეჟიმის ღილაკს". Pin3– დან მომდინარე სიგნალი გადის DFF4– ში და DFF5 ახდენს ვიბრაციის ნიმუშის კონფიგურაციას ორიდან ერთ – ერთზე: რეჟიმი 1 და რეჟიმი 2. რეჟიმის 1 შემთხვევაში: როდესაც ხვრინვა გამოვლინდება, უწყვეტი სიგნალი იგზავნება ვიბრაციის ძრავაზე, რაც იმას ნიშნავს, რომ ძრავა უწყვეტად მუშაობს.

რეჟიმის 2 შემთხვევაში: როდესაც ხვრინვა გამოვლენილია, ვიბრაციის ძრავა იმპულსირდება CNT6 გამომავალი დროით.

როდესაც DFF5 გამომავალი მაღალია, რეჟიმი 1 გააქტიურდება. როდესაც ის დაბალია (რეჟიმი 2), DFF4 გამომავალი მაღალია და CNT6 გამომავალი გამოჩნდება pin9– დან LUT1– მდე.

ხმის სენსორისადმი მგრძნობელობა კონტროლდება მოდულში დაყენებული პოტენომეტრით. სენსორი პირველად უნდა იყოს ხელით ინიციალიზებული საჭირო მგრძნობელობის მისაღებად.

PIN10 უკავშირდება ACMP0- ის გამომავალს, რომელიც გარედან არის დაკავშირებული LED- თან. როდესაც ხმის სენსორი დაკალიბრებულია, pin10 გამომავალი უნდა იყოს საკმაოდ დაბალი, რაც იმას ნიშნავს, რომ არ არის ციმციმა გარე LED- ზე, რომელიც დაკავშირებულია ზევით 10. ამგვარად, ჩვენ შეგვიძლია გარანტია, რომ ძაბვა, რომელიც წარმოიქმნება ხმის სენსორის მიერ ჩუმად, არ აღემატება 300 მვ ACMP0 ბარიერს.

თუ ვიბრაციის გარდა გჭირდებათ სხვა სიგნალიზაცია, შეგიძლიათ დაუკავშირდეთ ზუმერს pin9- ს ისე, რომ ხმოვანი სიგნალიც გააქტიურდეს.

მეორე განყოფილება: შეხების სენსორი

შეხების სენსორი, რომელიც ჩვენ ავაშენეთ, იყენებს ძალის მგრძნობიარე რეზისტორს (FSR). ძალის მგრძნობიარე რეზისტორები შედგება გამტარი პოლიმერისგან, რომელიც ცვლის წინააღმდეგობას პროგნოზირებადი ფორმით მის ზედაპირზე ძალის გამოყენების შემდეგ. ზონდირების ფილმი შედგება მატრიცაში შეჩერებული როგორც ელექტროგამტარი, ისე არაგამტარ ნაწილაკებისგან. მგრძნობიარე ფილმის ზედაპირზე ძალის გამოყენება იწვევს ნაწილაკების შეხებას გამტარ ელექტროდებზე, ცვლის ფილმის წინააღმდეგობას. FSR მოდის სხვადასხვა ზომის და ფორმის (წრე და კვადრატი).

წინააღმდეგობა აღემატებოდა 1 MΩ ზეწოლის გარეშე და მერყეობდა დაახლოებით 100 kΩ– დან რამდენიმე ასეულ Ohms– მდე, რადგან წნევა იცვლებოდა მსუბუქიდან მძიმემდე. ჩვენს პროექტში FSR გამოყენებული იქნება, როგორც თავის შეხების სენსორი და ის მდებარეობს ბალიშის შიგნით. ადამიანის თავის საშუალო წონაა 4.5 -დან 5 კგ -მდე. როდესაც მომხმარებელი თავს დებს ბალიშზე, ძალა გამოიყენება FSR– ზე და მისი წინააღმდეგობა იცვლება. GPAK აფიქსირებს ამ ცვლილებას და სისტემა ჩართულია.

რეზისტენტული სენსორის დაკავშირების გზა არის ერთი ბოლო დაკავშირება ენერგიასთან, მეორე კი დასაშლელ რეზისტორთან მიწასთან. შემდეგ წერტილი ფიქსირებულ დაძაბულ რეზისტორსა და ცვლადი FSR რეზისტორს შორის უკავშირდება GPAK– ის (Pin12) ანალოგიურ შეყვანას, როგორც ნაჩვენებია ფიგურაში 7. სიგნალი მიყვანილი იქნება პინიდან ACMP1– ის შესასვლელში. ACMP1– ის სხვა შეყვანა დაკავშირებულია 1200 მვ – ის საცნობარო პარამეტრთან. შედარების შედეგი ინახება DFF6- ში. როდესაც თავს იჩენს შეხება, DFF2 გამომავალი ხდის HI- ს CNT2/Dly2- ის გასააქტიურებლად, რომელიც კონფიგურირებულია იმუშაოს როგორც "დაცემის ზღვარზე დაყოვნება" 1.5 წამის შეფერხებით. ამ შემთხვევაში, თუ მძინარე მოძრაობს ან გადატრიალდება გვერდიდან გვერდზე და FSR შეწყვეტილია 1.5 წამზე ნაკლებ დროზე, სისტემა კვლავ გააქტიურებულია და გადატვირთვა არ ხდება. CNT7 და CNT8 გამოიყენება FSR და ACMP1 50 mS ყოველ 1 წამში ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად.

დასკვნა

ამ პროექტში ჩვენ გავაკეთეთ ჭკვიანი ბალიში, რომელიც გამოიყენება ხვრინვის დასადგენად მძინარე ადამიანის ვიბრაციით გაფრთხილების მიზნით.

ჩვენ ასევე შევადგინეთ სენსორის სენსორი FSR– ის საშუალებით, რომ ბალიშის გამოყენებისას სისტემა ავტომატურად გააქტიურდეს. დამატებითი გაფართოების ვარიანტი შეიძლება იყოს FSR– ის პარალელურად დიზაინი უფრო დიდი ზომის ბალიშებისთვის. ჩვენ ასევე გავაკეთეთ ციფრული ფილტრები, რათა მინიმუმამდე დავიყვანოთ ცრუ განგაში.