ულტრაბგერითი სათვალე: 14 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:21

გინდოდა ღამურა იყო? გსურთ განიცადოთ ექოლოკაცია? გსურთ სცადოთ "დანახვა" თქვენი ყურებით? ჩემი პირველი ინსტრუქციისთვის, მე გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა ააწყოთ თქვენი საკუთარი ულტრაბგერითი სამაჯურები Arduino მიკროკონტროლის კლონის, Devantech ულტრაბგერითი სენსორის და შედუღების სათვალეების გამოყენებით დაახლოებით $ 60 ან ნაკლები, თუ უკვე გაქვთ სტანდარტული ელექტრონიკის კომპონენტები. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოტოვოთ ელექტრონიკა და გააკეთოთ უბრალო ღამურა-ნიღაბი სრულყოფილი ბეტმენის შემდგომ ფილმში. ამ შემთხვევაში, ღირებულება მხოლოდ $ 15 იქნება. ეს სათვალეები საშუალებას მოგცემთ გაეცნოთ როგორია მოსასმენ სიგნალების გამოყენება ღამურას მსგავსად და განკუთვნილია ბავშვებისათვის სამეცნიერო ცენტრში, რომ ისწავლონ ექოლოკაციის შესახებ. მიზანი იყო რაც შეიძლება დაბალი ხარჯების შენარჩუნება, თავიდან აცილების მიზნით, ურთიერთქმედების ფორმა იყოს ზოგადი ან არ უკავშირდებოდეს მის საგანმანათლებლო მიზანს და უზრუნველყოს, რომ მოწყობილობის ფიზიკური ფორმა განასახიერებს საგნებს. მისი დიზაინის უფრო საფუძვლიანი განხილვისთვის, გთხოვთ იხილოთ პროექტის ვებ გვერდი. ხარჯების და ზომის დაბალი შესანარჩუნებლად გამოიყენება Arduino კლონი, მაგრამ ეს პროექტი ისევე კარგად მუშაობს წინასწარ აგებული Arduino მიკროკონტროლებთან. ეს სათვალეები აშენდა " დინამიური მომხმარებელზე ორიენტირებული კვლევა და დიზაინი "კურსი ხელოვნების, მედიისა და ინჟინერიის პროგრამაში არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტში.

ნაბიჯი 1: საჭირო მასალები

-არდუინო ან შესადარებელი მიკროკონტროლერი* (თუ ფული გაქვთ შეგიძლიათ შეიძინოთ Arduino მინი/ნანო ან გამოიყენოთ ბოარდუინო, წინააღმდეგ შემთხვევაში მე გაჩვენებთ როგორ გააკეთოთ პატარა და იაფი არდუინოს კლონი ამ პროექტისთვის.)-შედუღების სათვალე (ჩემია "ნეიკოს" მარკა და ადვილად მოიძებნება eBay- ში, როგორც "გადაატრიალეთ შედუღების სათვალე" 3-10 დოლარად, ეს კონკრეტული ტიპი მართლაც კარგად მუშაობს) -Devantech SRF05 ულტრაბგერითი სენსორი (ან სხვა შესადარებელი სენსორი-თუმცა, SRF05– ს აქვს ძალიან დაბალი ენერგიის მოხმარება 4mA და დიდი გარჩევადობა 3 სმ-დან 4 მეტრამდე, ეს არის დაახლოებით $ 30)-რაღაცის გაკეთება ყურისგან (მე გამოვიყენე პლასტიკური კონუსები, აგრეთვე იხილეთ: "როგორ ავაშენოთ უკეთესი ღამურას კოსტუმი")-ზოგიერთი სახის დანართი ელექტრონიკისთვის -3/8 "გაყოფილი ნაკერი მოქნილი შავი ჩახლართული მილები (დამაკავშირებელი მავთულის დამალვა) თუ იყენებთ წინასწარ აშენებულ კონტროლერს)- Arduino დაპროგრამებულია Atmega8 ან 168 DIP ჩიპი.- სათადარიგო Arduin o დაფა ან ArduinoMini USB პროგრამისტი- მცირე ზომის კომპიუტერის დაფა (ხელმისაწვდომია Radioshack– ში)- ბატარეის 9V კონექტორი (ხელმისაწვდომია Radioshack– ში)- 7805 5v ძაბვის რეგულატორი- 16 MHz ბროლი (ხელმისაწვდომია @ sparkfun)- ორი 22pF კონდენსატორი (ხელმისაწვდომია @ sparkfun)- 10 microF ელექტროლიტური კონდენსატორი- 1 microF ელექტროლიტური კონდენსატორი- 1k რეზისტორი და 1 LED (სურვილისამებრ, მაგრამ რეკომენდირებულია)- 2N4401 ტრანზისტორი (სურვილისამებრ)- ქალი და მამაკაცი სათაურები (სურვილისამებრ)- 28 პინიანი DIP სოკეტი ან ორი 14 პინიანი DIP სოკეტი (სურვილისამებრ)- პატარა პურის დაფა პროტოტიპისთვის (სურვილისამებრ) ელექტრონიკის კომპონენტები ასევე შეგიძლიათ მიიღოთ www.digikey.com ან www.mouser.com ინსტრუმენტები და მარაგები, რომლებიც შეიძლება დაგჭირდეთ-შედუღება რკინის ცხელი წებოს იარაღი-დრემელი-საინფორმაციო ქაღალდი სტრიპტიზატორები და ა.

ნაბიჯი 2: შეიმუშავეთ ყურები

თქვენ თავისუფლად შეგიძლიათ გამოიყენოთ თქვენი ფანტაზია ყურების ასაშენებლად. ღამურა-სათვალე არ უნდა იყოს იგივე! მე გამოვიყენე პლასტიკური კონუსები, რომლებიც გამოიყენება ფიზიოთერაპიისთვის, რაც ჩვენ გვქონდა დიდი ლაბორატორიაში. მაგრამ ეს მეცადინეობა იძლევა კიდევ ერთ სასიამოვნო ვარიანტს ღამურის ყურებისთვის. მე პირველად დავხატე ოვალური ბასრი და გავწყვიტე დრემელთან ერთად. მე შევინახე მოწყვეტილი ნაჭერი ყურის შიგნითა გამოყენებისთვის.

ნაბიჯი 3: მოჭრილი ყურები

კონუსის მოჭრილი ნაჭრები დრემელთან ერთად დავამტვრიე, ისე რომ ისინი უფრო პატარა და ცხელი იყო, უფრო დიდი კონუსის ნაჭრების შიგნით. ისინი ზუსტად არ ჯდებოდნენ, მაგრამ მას შემდეგ რაც ხელით ჩავკიდეთ ცხელი წებო საკმაოდ კარგად დაიჭირეს. თუ თქვენ დატოვებთ საკმარის ადგილს ყურების ქვეშ, შეგიძლიათ მარტივად ჩადოთ ელექტრონიკა ყურის შიგნით, ერთი ყური კონტროლერისთვის და ერთი ბატარეისთვის. სამწუხაროდ, მე არ დავტოვე საკმარისი ადგილი და მომიწია გარე გარსაცმის გამოყენება. გთხოვთ იზრუნოთ, რომ არ დაწვათ თავი ცხელი წებოს იარაღის გამოყენებისას !!! თქვენ ასევე შეგიძლიათ მარტივად გაადნოთ პლასტიკური კონუსები შემთხვევით.

ნაბიჯი 4: მოამზადეთ სათვალე

სათვალეები, რომლებიც მე შევიძინე, იყო არაჩვეულებრივი, მბზინავი წყლის მბზინავი ფერი. იმისათვის, რომ სათვალე უფრო გაბრწყინებული იყოს, ამოიღეთ ლინზები (ამოიღეთ ცხვირის ნაჭერი ჯერ), გააპრიალეთ ისინი და შეასხურეთ Plasti Dip სპრეი, რათა მიანიჭოთ ტყავის რეზინის სასიამოვნო ტექსტურა. შესხურების წინ მე ნიღაბით დავიფარე სათვალეების ინტერიერი და ის ნაწილები, რომლებიც კანს ეხება. მე ასევე არ გამოვიყენე რაიმე საღებავი ცხვირის ნაჭერზე, რადგან საღებავი ამცირებს სათვალეების მასალის მოქნილობას და ცხვირის ნაჭერი აუცილებელია სათვალეების ერთმანეთთან დასაკავშირებლად. თქვენ ასევე მოისურვებთ ქვიშის და ყურძნის ყურებსაც. გაპრიალებული პლასტმასის მტვერი უსიამოვნოა თქვენი ფილტვებისა და თვალებისთვის, ასე რომ გთხოვთ აცვიათ ნიღაბი და უსაფრთხოების სათვალეები ამ ნაბიჯებისთვის. მე შევასხურე დაახლოებით 3 ქურთუკი ქურთუკებს შორის დაახლოებით 10-15 წუთის განმავლობაში, თანაბარი ტექსტურის მისაღებად. როდესაც სველია, საღებავი გამოიყურება პრიალა, მაგრამ აქრობს ლორწოს ტექსტურას.

ნაბიჯი 5: შეიკრიბეთ ელექტრონიკა

ეს ნაბიჯები არჩევითია, თუ იყენებთ უკვე აშენებულ Arduino მიკროკონტროლერს. თუმცა, ვინაიდან თქვენ მხოლოდ მცირე რაოდენობით იყენებთ მის შესაძლებლობებს, უფრო აზრიანია შექმნათ არდუინოს შიშველი ვერსია, რომელიც გაცილებით პატარა და იაფია რეპროდუცირებისთვის. ეს განყოფილება შეიძლება ოდნავ რთული იყოს მათთვის, ვისაც არ აქვს ელექტრონიკის გამოცდილება, მაგრამ ადვილი უნდა იყოს მათთვის, ვინც შეიკრიბა მარტივი ელექტრონიკის ნაკრები. თან ერთვის ელექტრონიკის "სქემატური" ესკიზი. სქემა უაღრესად გამომდინარეობს დევიდ ა. მელისის Atmega8 Standalone სქემატურიდან. თუ არსებობს ინტერესი, მე გავაკეთებ სპეციალურ ინსტრუქციას ამ ნაბიჯისათვის. გათიშული დენის წრე არის ტომ იგოეს ფიზიკური გამოთვლითი წიგნიდან. მე ჩავრთე კომპიუტერის დაფის ვერსიის სურათი (სენსორით/ზუზერთან არ არის დაკავშირებული), ასევე პროტოტიპის ვერსია, რომელიც აგებულია პურის დაფაზე მითითებისათვის. პურის დაფის ვერსია ასევე გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა დაუკავშიროთ Arduino დაფა, როგორც USB პროგრამისტი მიკროკონტროლის ჩიპისთვის. ვინაიდან ჩიპისთვის გამოვიყენე DIP სოკეტი, ასევე შემიძლია ჩიპი ამოვიღო და ჩავდო Arduino დაფაზე, რომ დაპროგრამდეს, მაგრამ შეიძლება ძნელი იყოს ჩიპის ამოღება ყველა ქინძისთავის მოხრის გარეშე - ამიტომაც შევიყვანე ქალი სათაურის ქინძისთავები tx/rx– ისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ დაფა ძალიან მჭიდროა, თქვენ ხედავთ, რომ კონტროლერის ყველა ქინძისთავს აქვს შესაკრავი ბალიში დასაკავშირებლად. ვინაიდან ისინი არ არიან საჭირო ამ პროექტისათვის, მე არ ჩავამაგრე ქალი სათაურები გამოუყენებელ ქინძისთავებზე, მაგრამ ისინი რომ ყოფილიყვნენ, თქვენ გექნებოდათ Arduino Diecimilia– ს სრული შესაძლებლობები, გარდა ბორტ USB– ისა ძალიან მცირე პაკეტში. დაფის სიგანე არის დიეციმილიას დაფის დაახლოებით ნახევარი და დაახლოებით იგივე სიგრძე. (აქ არის მსგავსი კონფიგურაცია.) არჩევითია ტრანზისტორის გამოყენება ზუზერის გასააქტიურებლად, Arduino– ს შეუძლია უზრუნველყოს საკმარისი დენი პინიდან. თუმცა, ტრანზისტორის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ სხვა ხმოვანი მოწყობილობები ზუზერის გარდა, თუ გაქვთ.

ნაბიჯი 6: მოამზადეთ ბუზერის და სენსორის მავთულები

ულტრაბგერითი სენსორი და ზუზუნი საჭიროებს გრძელ მავთულებს სათვალეებიდან ელექტრონიკამდე გასაშვებად. ულტრაბგერითი სენსორი მოითხოვს 4 მავთულს (5 ვ, მიწა, ექო, ტრიგერი) და ზუმერს ორი მავთული (კონტროლერის ციფრული გამომავალი, მიწა). გარკვეული დაგეგმვისას შეგიძლიათ გამოიყენოთ 5 მავთულის ლენტიანი კაბელი, თუ გაქვთ ერთი და გააზიაროთ მიწის კავშირი ზუზერსა და სენსორს შორის. მე მხოლოდ 4 მავთულის ლენტი მქონდა, ასე რომ ვიყენებდი ულტრაბგერითი სენსორისთვის და ვიყენებდი ორი მავთულის კაბელს ზუზერისთვის. ვინაიდან ზუზერს აქვს ორი კონექტორი, მე გავამახვილე ქალთა სათაურების რიგი ორ მავთულზე სწორი ინტერვალით, ამ გზით მე შემიძლია ადვილად ამოიღო პიეზო ზუმერი საჭიროების შემთხვევაში. სენსორს აქვს ჩასასხამი ხვრელები, რომლითაც უნდა მიდიხართ და გამოიყენოთ. დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ სწორი მხარე, მეორე მხარეს ხვრელები არის სენსორის პროგრამირებისთვის და არ იმუშავებს!

ნაბიჯი 7: დაასრულეთ მავთულები

შემდეგი solder მამრობითი header ქინძისთავები მეორე ბოლოს მავთულები. (ესენი დაუკავშირდებიან მიკროკონტროლერს.)

ნაბიჯი 8: ატვირთეთ კოდი

კოდის ასატვირთად, დაუკავშირეთ კომპიუტერის დაფაზე 5v, ground, TX, RX ქინძისთავები იმავე ქინძისთავებს Arduino დაფაზე ამოღებული ჩიპით ზოგიერთი მავთულის გამოყენებით. შემდეგ დააკავშირეთ გადატვირთვის პინი კომპიუტერის დაფაზე, სადაც პინ 13 მიდის DIP სოკეტში არდუინოს დაფაზე. თუ ეს დამაბნეველია, გთხოვთ ნახოთ სურათი, რომელსაც იგი იმეორებს, გარდა Arduino Mini- ს. შემდეგ უბრალოდ ჩაწერეთ თანდართული კოდი Arduino– ს რედაქტორში (ან გადმოტვირთეთ და გახსენით.pde ფაილი Arduino– ში გადმოტვირთვის შემდეგ) და შეარჩიეთ შესაბამისი სერიული პორტი და Arduino ჩიპი, რომელსაც იყენებთ და დააჭირეთ ატვირთვის ღილაკს. კოდი მუშაობს სიგნალების დაკვრით და შემდეგ იცვლება შუალედური სიგნალის ინტერვალი სენსორის მიერ გაზომული მანძილის მიხედვით. ასე რომ, თუ ახლოს ხართ ობიექტთან, სიგნალის შუალედი მცირდება და სიგნალები უფრო სწრაფად ხდება. თუ თქვენ შორს ხართ ობიექტისგან, შუალედური სიგნალის ინტერვალი იზრდება, ასე რომ ჩხუბი ხდება უფრო ნელა. კონტროლერი ამოწმებს მანძილს ყოველ 60 ms- ში, ამიტომ შუალედური სიგნალის ინტერვალი დინამიურად იცვლება. ამჟამად ის მასშტაბირებულია, ასე რომ 1 ინჩი 10 წმ განსხვავებას ახდენს სიგნალის შუალედში. ეს აიძულებს სათვალეებს უკეთესად იმუშაონ ახლო მანძილზე, მაგრამ შეიძლება გაიზარდოს, რათა უკეთ იმუშაოს შემდგომ დისტანციებზე. მე შევეცადე ექსპონენციალური სკალირება, რომელმაც გაზარდა დიაპაზონი უფრო ახლო მანძილზე (fscale- ის გამოყენებით, მაგრამ როგორც ჩანს, მას არ შეუცვლია საპასუხოდ ტონა კოდის სანაცვლოდ, ამიტომ მე გავაფორმე იგი.) მას შემდეგ, რაც მანძილი წაკითხვის დრო სჭირდება ობიექტის მანძილი (სენსორი აბრუნებს იმპულსებს 30 მმ სიგრძემდე) კოდი ზომავს დროს, რაც დასჭირდა კითხვის მისაღებად და ანაზღაურებს დაგვიანებულ დროს ამ ოდენობით. კოდზე თითოეული სტრიქონი არის კომენტარი და (იმედია) თვით -განმარტებითი.

ნაბიჯი 9: ჩადეთ ელექტრონიკა დანართში

გაჭედილი მილები გაჭერით ისე, რომ ეს იყოს სწორი სიგრძე სათვალეებიდან ვიღაცის ხელამდე ან ჯიბემდე. მოათავსეთ მავთულები ულტრაბგერითი სენსორთან და პიეზო ზუზერთან გაყოფილი ნაკერის ჩახლართულ მილში. გაბურღეთ ხვრელი თქვენს კორპუსში, რომელიც მოერგება ჩახლართულ მილს. მე ეს გავაკეთე საცდელი და შეცდომის მიდგომის გამოყენებით, დაწყებული მცირე ზომით და დიამეტრის გაზრდით, სანამ მილები ზუსტად არ ჯდება. გაუშვით მავთულები ხვრელში, შემდეგ ჩაასხით ჩახლართულ მილში. ჩემი კაბელები ოდნავ გრძელია, ამიტომ მომიწია მათი შემოხვევა, რომ მოერგო. ზოგიერთი Velcro უჭირავს მიკროსქემის დაფას დანართში.

ნაბიჯი 10: შეაერთეთ მავთულები

ახლა თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მამრობითი სათაურის ქინძისთავები თქვენი მავთულის ბოლოებში და დაუკავშირდეთ კომპიუტერის დაფის შესაბამის ქინძისთავებს (გამოიყენეთ სქემატური!). თუ თქვენ იყენებთ თქვენს საკუთარ Arduino- ს, მაშინ გამოიყენეთ იგივე pin mappings როგორც სქემატურში.

ნაბიჯი 11: დახურეთ დანართი

ამ კორპუსს ჰქონდა ხრახნები, რომ დაეჭირა იგი, მაგრამ სხვა შიგთავსებს (ალტოიდები თუნუქით?) შეეძლო უბრალოდ დახურულიყო. ვინაიდან დარწმუნებული არ ვიყავი, მუშაობდა თუ არა, მე გამოვიყენე ფირზე, რომ ახლავე დავხურო.

ნაბიჯი 12: მიამაგრეთ ყურები

ყურების დასამაგრებლად ჯერ უნდა ჩავდოთ ორი ვერტიკალური სლოტი დრემელთან ერთად ყურებში, რათა თასმა გაიაროს.

ნაბიჯი 13: ყურების მიმაგრება გრძელდება

მას შემდეგ, რაც თასმები ყურებში გავატარე, მე Velcro გამოვიყენე ყურები სათვალეზე. ეს დასრულდა გარკვეულწილად არასტაბილური, მაგრამ მეტად რეგულირებადი, რათა მიემართათ მათ სწორ გზაზე. მათი შეხება უფრო მუდმივი იქნებოდა, მაგრამ Velcro გადარჩა რამდენიმე დემო. ულტრაბგერითი სენსორი რატომღაც იყო სრულყოფილი მორგებული, რათა ჩაეფლო ჩაკეტვის მექანიზმზე სათვალეების გადასატანად. თქვენ უნდა ამოიღოთ რეზინის სათვალის ჩარჩო პლასტმასის ლინზის ნაჭერიდან ზემოდან ოდნავ ისე, რომ ადგილი დაიკავოს, შემდეგ სენსორი ზუსტად ჯდება. სენსორი ხანდახან გამოდის, ასე რომ პატარა წებოს შეუძლია მისი სამუდამოდ დაფიქსირება. სამწუხაროდ, მიმაგრების ეს მეთოდი შეუძლებელს ხდის ლინზების ამოტრიალებას.

ნაბიჯი 14: განიცადეთ ექოლოკაცია

შეაერთეთ ბატარეა და ჩადეთ ჯიბე ჯიბეში და გამოიკვლიეთ! რაც უფრო ახლოს მიდიხართ თქვენი მხედველობის ხაზის ობიექტებთან, მით უფრო სწრაფად ისმის სიგნალი, რაც უფრო შორს მიდიხართ, მით უფრო ნელა ისმის სიგნალი. გთხოვთ არ აცვიათ ეს სახიფათო გარემოში ან მოძრაობაში! ეს სათვალეები მხოლოდ საგანმანათლებლო მიზნებისთვისაა და განკუთვნილია კონტროლირებადი გარემოსთვის, რადგან ისინი გამიზნულია თქვენი პერიფერიული ხედვისა და რეგულარული მხედველობის დაბლოკვის მიზნით, ასე რომ თქვენ უფრო მეტად დაეყრდნობით აუდიტორულ მინიშნებებს. მე არ ვარ პასუხისმგებელი რაიმე სახის დაზიანებაზე ამ სათვალეების ტარების შედეგად! გმადლობთ! ვინაიდან ის ემყარება Arduino- ს, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად დაამატოთ Zigbee ან blueSMIRF მოდული კომპიუტერებთან უკაბელო ინტერფეისისთვის. მომავალი სამუშაო შეიძლება იყოს ციფერბლატის დამატება მგრძნობელობის შესაცვლელად და ჩართვის/გამორთვის გადამრთველის დამატება.

მეორე პრიზი Instructables და RoboGames Robot კონკურსში