ძირითადი ქამრის სუნთქვის სენსორი: 8 ნაბიჯი

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

ბიოსენსიბილიზაციის სამყაროში სუნთქვის გაზომვის მრავალი გზა არსებობს. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ თერმისტორი ცხვირის ღრუს გარშემო ტემპერატურის გასაზომად, მაგრამ შემდეგ კვლავ არ გინდათ რომ უცნაური იარაღი ცხვირზე იყოს მიბმული. აქსელერომეტრის მიმაგრება შესაძლებელია ქამარზე, რომელიც მოძრაობს ზემოთ და ქვემოთ, მაგრამ საგანი ალბათ უნდა იყოს დაწოლილი ან სხვაგვარად არ მოძრაობდეს. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ძირითად, მოქნილ სარტყელ სუნთქვის სენსორს აქვს თავისი ნაკლოვანებები (სიგნალის პასუხი არ არის ისეთი ზუსტი, როგორც სხვა მეთოდები), კარგია, თუ თქვენს სუბიექტს უბრალოდ სურს შეკრა და გააკეთოს ის, რაც მათ სურთ სუნთქვის დროს. იზომება აქ მოცემულია ძირითადი სუნთქვის სენსორის მაგალითი, რომლის მიზანია იცხოვროს მოქნილი ქამრის შიგნით, რომელსაც მკერდზე აკრავთ. როდესაც გულმკერდი ფართოვდება და იკუმშება ფილტვებში ჰაერის ჩასუნთქვით, იცვლება გადაჭიმული რეზინის კაბელის წინააღმდეგობა. კიდევ რამდენიმე კომპონენტის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია თარგმნოთ ეს ანალოგიურ სიგნალად თქვენი Arduino– ს მიერ პირდაპირ ეთერში წაკითხული. ეს კეთდება ძაბვის გამყოფი მიკროსქემის ძალიან მნიშვნელოვანი და ადვილად შესასწავლად.

გაფრთხილება: სანამ დავიწყებთ, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ დაუმოწმებელი და არასტაბილური ბიოსენსიბილიზაციის მოწყობილობა ყოველთვის შეიცავს საფრთხის რისკს! გთხოვთ, შეამოწმოთ და შექმნათ ეს წრე ბატარეის ენერგიის წყაროსთან- მე ყველაფერს გავაკეთებ იმისთვის, რომ გაჩვენოთ, თუ როგორ უნდა გააკეთოთ ეს წრე, რომ დარწმუნდეთ, რომ ზიანი არ მოგაყენებთ, მაგრამ მე არ ვიღებ პასუხისმგებლობას მომხდარ უბედურ შემთხვევებზე. გამოიყენეთ საღი აზრი და ყოველთვის შეამოწმეთ თქვენი წრე მულტიმეტრით, სანამ რამეს მკერდზე მიიკრავთ.

ნაბიჯი 1: რა დაგჭირდებათ

1) ანალოგიური შეყვანის მქონე ნებისმიერი მიკროკონტროლი იმუშავებს, მაგრამ ამ მაგალითში მე გამოვიყენებ Arduino Uno- ს. თუ გჭირდებათ ერთი, შეგიძლიათ მიიღოთ ადაფრუტიდან ან სპარკფუნიდან.

2) გამტარ რეზინის კაბელი. ეს საოცარი კაბელი იმოქმედებს როგორც ცვლადი რეზისტორი და იცვლება წინააღმდეგობის გაწევისას ან გათავისუფლებისას. ხელმისაწვდომია ადაფრუტისგან, ან Robotshop– ს აქვს სიგრძის ლამაზი მრავალფეროვნება წინასწარ მიმაგრებული ლითონის დაბოლოებით

3) მულტიმეტრი

4) LED

5) 1K რეზისტორი

6) ჩამოსაშლელი რეზისტორი (ამას მოგვიანებით გავარკვევთ რა მნიშვნელობა აქვს!)

7) წებოვანი ლენტი

8) ხვრელი ან წყვილი მაკრატელი

9) მხტუნავი მავთულები

10) პურის დაფა

11) 2 ალიგატორის კლიპი

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ როგორც ყველა ბიოსენსორული აღჭურვილობის შემთხვევაში, ეს პროექტი ყველაზე უსაფრთხოა, თუ თქვენი Arduino იკვებება ბატარეებიდან.

ამ პროექტის დასასრულებლად შეიძლება დაგჭირდეთ:

· გამაგრილებელი რკინა და შესადუღებელი

· ცხელი წებოს იარაღი

· მავთულხლართები

· მავთულის სტრიპტიზიორი

· დამხმარე ხელები

· ვიცე, დამჭკნარი ინსტრუმენტი, ან დიდი წყვილი ქამარი

· 2 ან მეტი Ringed Crimp ტერმინალი

ნაბიჯი 2: გაჭერით კაბელი და მიამაგრეთ გამტარ ტერმინალები

მიუხედავად იმისა, რომ ამ ექსპერიმენტისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი სიგრძის რეზინის კაბელი 2”-8” დიამეტრიდან, რეზინის უფრო მოკლე სიგრძე უფრო იაფია და თქვენ არ გჭირდებათ ძალიან დიდი თანხა სამუშაოს შესასრულებლად. თუ თქვენ იყიდეთ რეზინის გრძელი სიგრძე, მე გირჩევთ 4 დიუმიანი სიგრძის მოჭრას. გაჭერით ეს სიგრძე და მოემზადეთ ორივე ბოლოზე მიამაგროთ გამტარი დასასრული.

აიღეთ ტერმინალური კონექტორი, როგორიც არის ერთ – ერთი მათგანი ზემოთ, და ჩასვით გამტარი რეზინის ერთი ბოლო თქვენი ტერმინალის ერთ – ერთი კონექტორის ბოლოში და დაახურეთ ბოლო ერთად. ამის გასაკეთებლად შეგიძლიათ გამოიყენოთ ვიცე ან მავთულხლართების ბოლოები, მაგრამ ფრთხილად იყავით, რომ ტერმინალი ძალიან მჭიდროდ არ გაანადგუროთ, რომ არ დაგამტვრიოთ ან არ გაჭრათ რეზინი! თუ თქვენ შეძლებთ ამის გაკეთებას და კაბელი გათიშულია, უბრალოდ სცადეთ ხელახლა სხვა ტერმინალის კონექტორით. თქვენ ჯერ კიდევ უნდა გქონდეთ დიდი სიგრძე ამ მიღწევის შესასრულებლად. თუ ის 2 "-ზე მოკლეა, თქვენ ალბათ უბრალოდ უნდა სცადოთ ახალი 4" სიგრძით. არ ინერვიულო, მიიღებ! მას შემდეგ რაც ამას მიაღწევ ერთ მხარეს, ბრწყინვალე! გაიმეორეთ მეორე მხარეს. ახლა თქვენ დაასრულეთ!

ახლა თქვენ გაქვთ გამტარ რეზინის კაბელი, რომელსაც აქვს შესაბამისი ტერმინალი თითოეულ ბოლოზე. მოდით გავზომოთ რა არის ამ კაბელის დიაპაზონი მულტიმეტრით.

ნაბიჯი 3: გაზომეთ თქვენი წინააღმდეგობა

ჩართეთ თქვენი მულტიმეტრის ციფერბლატი ომის სიმბოლოზე (Ω) და ჩასვით თქვენი მულტიმეტრის წითელი და შავი ბოლოები გამტარ კაბელის ორივე მხარეს.

თუ ჯერ კიდევ არ ხართ დარწმუნებული, თუ როგორ გამოიყენოთ თქვენი მულტიმეტრი, შეგიძლიათ განაახლოთ ლედი ადას ამ სახელმძღვანელოთი.

მიუხედავად იმისა, რომ მისი გაზომვისას რიცხვი შეიძლება ოდნავ გადახვიდეს, ეს რიცხვები წარმოგიდგენთ რამდენად გამძლეა ტვინის სიმძიმე დასვენების დროს. თქვენი საუკეთესო გამოცნობის მიზნით, ჩაწერეთ თქვენი ტვინის დასვენების დროს წინააღმდეგობა, შემდეგ დამრგვალეთ იგი 10 – ის უახლოეს ჯერადამდე (მაგ.: 239 = 240, 183 = 180)

ახლა, ფრთხილად იყავით, რომ ერთი ხელით დააფიქსიროთ მულტიმეტრიანი ზონდები, მეორე ხელით ნაზად აწიეთ კაბელი. თქვენ შეგიძლიათ გაჭიმოთ ეს მასალა მანამ, სანამ არ იქნება მისი ორიგინალური სიგრძის დაახლოებით 50% -70%, ასე რომ ძალიან მაგრად ნუ გაიწევთ! დააკვირდით როგორ შეიცვალა წინააღმდეგობის ღირებულებები თქვენს მულტიმეტრზე. გაუშვით და რამდენჯერმე გაიმეორეთ ეს პროცესი, რომ ნახოთ წინააღმდეგობა მისი მინიმალურიდან მაქსიმუმამდე. მისი გაჭიმვისას წინააღმდეგობა იზრდება, რადგან რეზინის ნაწილაკები უფრო შორდება ერთმანეთისგან. მას შემდეგ რაც ძალა გათავისუფლდება, კაუჩუკი უკან დაიკლებს, თუმცა საწყის სიგრძეზე დაბრუნებას ერთი ან ორი წუთი სჭირდება. ამ ფიზიკური შეზღუდვების გამო, ეს გაჭიმული კაბელი არ არის ნამდვილი ხაზოვანი სენსორი, ამიტომ ის არ არის საოცრად ზუსტი, მაგრამ არსებობს გზები, რომლითაც თქვენ შეგიძლიათ იმუშაოთ თქვენი სენსორის კონსტრუქციაში. გაჭიმეთ ტვინი კიდევ ერთხელ მაქსიმალურად და მულტიმეტრის ზონდის თითოეული ბოლო მოათავსეთ თქვენი რეზინის კაბელის ორივე მხარეს, ჩამოწერეთ წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, კიდევ ერთხელ მომრგვალებული 10 – ის უახლოეს ჯერადზე.

ნაბიჯი 4: აქსელ ბენცის ფორმულა

ჩვენ ვაპირებთ გამოვიყენოთ მარტივი ძაბვის გამყოფი წრე, რათა გამოვიყენოთ მონაკვეთის ცვლადი წინააღმდეგობა, როგორც სუნთქვის სენსორი. თუ გსურთ მეტი იცოდეთ ძაბვის გამყოფი სქემების შესახებ, ეს არის სერიული რამოდენიმე რეზისტორი, რომლებიც დიდ ძაბვას უფრო მცირედ აქცევს. თქვენს მიერ გამოყენებული რეზისტორების მნიშვნელობიდან გამომდინარე, შეგიძლიათ თქვენი 5V თქვენი Arduino– დან ამოიღოთ თავისთავად უფრო დიდ ან მცირე ნაწილებად ჩამოსაშლელი რეზისტორით, რაც სასარგებლოა ანალოგური წაკითხვისთვის. თუ გსურთ მეტი გაიგოთ ძაბვის გამყოფი სქემების მიღმა მათემატიკის შესახებ, გადახედეთ სპარკფუნის შესანიშნავი გაკვეთილს.

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ვიცით, რომ მიკროსქემის პირველი რეზისტორის მნიშვნელობა (გაჭიმვის სენსორი) იქნება მუდმივი ნაკადი, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ შესაბამისი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა დასაშლელი რეზისტორისთვის, რათა მივიღოთ რაც შეიძლება ლამაზი და მრავალფეროვანი სიგნალი რა

დასაწყებად გამოიყენეთ Axel Benz ფორმულა:

Pull-Down-Resistor = კვადრატული (Rmin * Rmax)

ასე რომ, თუ თქვენი მონაკვეთის მინიმალური მნიშვნელობაა 130 Ohms, ხოლო მაქსიმალური არის 240 Ohms

ჩამოსაწევი რეზისტორი = კვადრატული (130*240)

ჩამოსაწევი რეზისტორი = კვადრატი (31200)

ჩამოსაწევი რეზისტორი = 176.635217327

ასე რომ, ახლა თქვენ უნდა შეხედოთ თქვენს რეზისტორთა კოლექციას და გაარკვიოთ რა არის თქვენი საუკეთესო საუკეთესო რეზისტორი "ახლა". თუ თქვენ უბრალოდ გაქვთ შემთხვევითი ბიტებისა და ბობების კოლექცია, ეს რეზისტორის ფერადი ზოლების გამომთვლელი შეიძლება თქვენთვის სასარგებლო იყოს. ამ რეზისტორის დაფარვა შეიძლება იყოს კარგი, თქვენ ალბათ არ გაქვთ სრულყოფილი რეზისტორი ხელთ. სანამ თქვენ იყენებთ წრეს, შეიძლება აღმოაჩინოთ, რომ თქვენ მაინც უნდა შეცვალოთ იგი სხვაზე, მაგრამ ეს მოგცემთ შესანიშნავ დაწყებას თამაშის დასაწყებად.

დაბოლოს, რიცხვს ვამრგვალებ 10 – ის უახლოეს ჯერადად.

ჩამოწიეთ ქვემოთ რეზისტორი = 180 Ohms

ნაბიჯი 5: მოამზადეთ თქვენი პურის დაფა

ჯუმბერის მავთულის გამოყენებით, შეუერთეთ Arduino– ს 5v პინი თქვენს კვების ბლოკზე თქვენს პურის დაფაზე და შემდეგ დააკავშირეთ GND პინი თქვენი პურის დაფის მიწის რკინიგზასთან.

მე მომწონს არდუინოდან 5 ვ -ის დახატვა, რადგან ეს უზრუნველყოფს იმას, რომ თქვენ არ ინერვიულოთ იმაზე, რომ ზედმეტი ძაბვა გაგზავნოთ ანალოგურ ქინძისთავებზე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ 3v3 ძაბვის პინი, მაგრამ ვხვდები, რომ უკეთეს სიგნალს ვიღებ 5 ვ -ის გამოყენებისას.

შეაერთეთ თქვენი ჩამოსაშლელი რეზისტორი მიწასთან.

აიღეთ ალიგატორის ორივე დამჭერი და მიამაგრეთ ისინი ტერმინალებზე თქვენი ცვალებადი წინააღმდეგობის გაჭიმვის კაბელის ორივე მხარეს. მიამაგრეთ ამ ალიგატორის სამაგრების ერთი ბოლო 5 ვ სარკინიგზო ხაზზე. დიაგრამაზე ნაჩვენები კონფიგურაციის სხვა ალიგატორის სამაგრს დაუკავშირეთ მავთული.

დარწმუნდით, რომ თქვენი ჩამოსაშლელი რეზისტორის „სხვა“ბოლოები და გამტარი კაბელი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, ახლა დააკავშირეთ ჯამპერის მავთული ანალოგური პინიდან (გამოვიყენოთ A0) ამ ორი დამაკავშირებელი წერტილის ცენტრში.

დაბოლოს, მიამაგრეთ LED 1k რეზისტორით თქვენი Arduino- ს 9 -ზე.

ნაბიჯი 6: დაპროგრამეთ თქვენი არდუინო

შენიშვნა: მე ახლახანს დავინახე, რომ GitHub– ის მომხმარებლებმა Non0Mad გააუმჯობესეს ჩემი კოდი! (მადლობა) სცადეთ ეს კოდი, თუ გირჩევნიათ:

თუ გირჩევნიათ სცადოთ ის, რაც მე გავაკეთე, გაუშვით თანდართული ესკიზი "RespSensorTest.ino" თქვენს არდუინოზე.

ფრთხილად იყავით, რომ არ შეეხოთ გამოვლენილ ლითონს, აიღეთ თქვენი ორი ალიგატორის სამაგრები და გაჭიმეთ რეზინის ბენდი. უყურეთ როგორ ქრებოდა შუქდიოდური შუქი და გარეთ, როდესაც თქვენ გაჭიმავთ. გახსენით თქვენი სერიული მონიტორი და უყურეთ თქვენი ანალოგური ძაბვის ცვლილებას. თუ არ ხართ კმაყოფილი გაცვეთილი მნიშვნელობებით ან თქვენი რიცხვებით, შეგიძლიათ სცადოთ რამდენიმე რამ:

1) სცადეთ შეცვალოთ სხვა ჩამოსაშლელი რეზისტორის მნიშვნელობა, რომელიც წააგავს ბოლო გამოყენებულს. ახდენს თუ არა ეს პოზიტიურ განსხვავებას? (ეს არის საუკეთესო გზა ამის გასაკეთებლად)

2) თუკი მხოლოდ ის გინდათ რომ აანთოთ LED, სცადეთ დაუპირისპირდეთ scaleValue ცვლადს, რომ ნახოთ შეძლებთ თუ არა უკეთეს დიაპაზონს ამ გზით. (ეს შეიძლება იყოს ყველაზე მარტივი გზა)

მას შემდეგ რაც საკმარისად კმაყოფილი დარჩებით თქვენი ციფრებით და LED ნათებით, დროა პროტოტიპი გაუკეთოთ მოდელს მკერდზე! გამორთეთ თქვენი Arduino და გამორთეთ დენის დაფაზე მომდევნო ნაბიჯი.

ნაბიჯი 7: შექმენით სუნთქვის პროტოტიპი

პროტოტიპის ჯგუფის შესაქმნელად ყველაზე სწრაფი გზა არის უბრალოდ რაღაცის გადაღება წებოვანი ლენტით. აიღეთ წებოვანი ლენტის გრძელი ზოლი (დაახლოებით 30”-36” უნდა დაიფაროს უმეტესად, მაგრამ საბოლოო ჯამში ეს მხოლოდ თქვენი გულმკერდის გარშემოწერილობაა) და დაკეცით ისე, რომ წებოვანი მხარეები გამყარდეს. გააკეთეთ ხვრელები თქვენი ფირის ლენტის ორივე მხარეს, ასე რომ ის ჰგავს ქამარს.

გამოიყენეთ ხრახნები, რომ დაიჭიროთ ტერმინალები თქვენს სენსორზე გაკეთებულ ხვრელებში და მჭიდროდ დააკავშიროთ თქვენი გრძელი წებოვანი ლენტი მარყუჟში, რომელსაც ატარებთ მკერდზე. თქვენ გინდათ დარწმუნდეთ, რომ თქვენი "ქამარი" საკმაოდ მოთავსებულია თქვენზე ან თქვენი საგნის მზის წნულზე, მაგრამ დარწმუნდით, რომ საკმარისი ადგილია შემომავალი ამოსუნთქვისთვის, რათა გაჭიმოთ ტვინი.

დაბოლოს, მიამაგრეთ თქვენი ალიგატორის სამაგრები და შეაერთეთ თითოეული მხტუნავი გამტარი კაბელის ბოლოდან ისევ პურის დაფაზე. ჩვენ ახლა მზად ვართ პროტოტიპის შესამოწმებლად!

ნაბიჯი 8: გამოსცადეთ პროტოტიპი

ჩართეთ Arduino და გაუშვით წინა ესკიზი. როგორ მუშაობს ეს ანალოგური ღირებულებები? იღებთ მონაცემების მშვენიერ რეზოლუციას თქვენი ამოსუნთქვით? აქვს LED- ს სინათლის სასიამოვნო განსხვავება, როდესაც სუნთქავთ და ამოსუნთქავთ? თუ არა, ცადეთ თქვენი ჩამოსაშლელი რეზისტორი ახლომდებარე მნიშვნელობით, რომ ნახოთ, რომ თქვენს მიერ წაკითხული მნიშვნელობები უკეთესდება.

როდესაც თქვენ დასახლდებით იდეალურ დასაშლელ რეზისტორზე, გაიხარეთ! თქვენი წრე დასრულებულია, თქვენი სუნთქვა ჩაწერილია და LED სიამოვნებით მიჰყვება თქვენს სუნთქვას.

იდეალურ შემთხვევაში, თქვენ ან ვინმე სხვა საბოლოოდ შეგიკერავთ ბენდს არაგამტარ სინთეზური ქსოვილისგან, მასში ცოტაოდენი დაჭიმვით და D-Ring ქამრის გასამაგრებლად. (Velcro კარგია როგორც შესაკრავი, მაგრამ ეს არის სრული არეულობა ტანსაცმელთან და სვიტერებთან ზოგჯერ.) თქვენ შეგიძლიათ უსაფრთხოდ შეაკეროთ გამტარი კაბელი ამ ზოლში, სინამდვილეში წრიული ტერმინალები შესანიშნავია ქსოვილზე შესაკრავად. რაღაც უფრო მუდმივზე, ვიდრე ალიგატორების სამაგრები, შეიძლება დაგჭირდეთ უბრალოდ მიამაგროთ რამდენიმე ძალიან გრძელი მრავალწლიანი მავთული ტერმინალის კონექტორების ბოლოებზე და მიამაგრეთ ისინი თქვენს წრედზე.