Sejas pieskāriena modinātājs: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Pieskaršanās sejai ir viens no visizplatītākajiem veidiem, kā mēs inficējam sevi ar tādiem vīrusiem kā Covid-19. Akadēmiskais pētījums 2015. gadā (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) atklāja, ka mēs pieskaramies savām sejām vidēji 23 reizes stundā. Es nolēmu izveidot lētu, zemas jaudas ierīci, kas brīdinātu jūs katru reizi, kad gatavojaties pieskarties sejai. Šo aptuveno prototipu var ļoti viegli uzlabot, un, lai gan jūs, visticamāk, nevēlaties to valkāt visu dienu, tas varētu būt labs veids, kā iemācīt jums samazināt sejas pieskārienu un tādējādi samazināt vīrusa izplatību.

Lielākajā daļā kustību noteikšanas veidu tiek izmantoti akselerometri vai attēlu apstrāde. Tie ir salīdzinoši dārgi, tiem nepieciešama nepārtraukta jauda un līdz ar to arī salīdzinoši liels akumulators. Es gribēju izveidot ierīci, kas patērē enerģiju tikai tad, kad uzvedība to izraisa, un to varētu izgatavot mājās par mazāk nekā 10 ASV dolāriem.

Ierīcei ir trīs daļas. Kaklarota un divas mazas elastīgas lentes uz katras plaukstas locītavas. Tas izmanto principu, ka magnēts, kas pārvietojas pie stieples spoles, rada vadā elektrisko strāvu. Kad roka virzās uz seju, magnēts pie plaukstas locītavas rada nelielu spriegumu visā spolē. Tas tiek pastiprināts, un, ja tas ir augstāks par noteiktu slieksni, tas ieslēdz nelielu skaņas signālu.

Piegādes

• 100 - 200 metru solenoīda stieple. Lielākā daļa stieples ir pārāk bieza. Solenoīda stieple ir izolēta ar ļoti smalku lakas kārtu, lai spolē varētu veikt daudz apgriezienu, vienlaikus saglabājot to salīdzinoši mazu un vieglu. Es izmantoju 34 AWG - diametrs ir aptuveni 0,15 mm
• Kabeļu saites vai pārdošanas lente
• Viena padeves mazjaudas op-amp. Tam jāspēj darboties ar 3 V spriegumu. Es izmantoju mikroshēmu MCP601.
• 2 rezistori (1M, 2K)
• 2K trimmeru rezistors
• 3 - 5 V pjezo skaņas signāls
• Jebkurš pamata npn tranzistors (es izmantoju 2N3904)
• Kāds verbords
• CR2032 (vai jebkura 3 V monētu baterija)
• 2 mazi jaudīgi magnēti
• 2 biezas gumijas lentes vai kāds kompresijas atbalsta materiāls (piemēram, kompresijas zeķes)

1. darbība: uztiniet spoli

Spolei jābūt vienam nepārtrauktam stieples gabalam, tāpēc diemžēl to nevar aizķert un atkabināt kā kaklarotu. Tāpēc ir svarīgi, lai spoles diametrs būtu pietiekami liels, lai to varētu pacelt virs galvas. Es saviju savu ap riņķveida veidni (makulatūras grozu) ar diametru aptuveni 23 cm (9 collas). Jo vairāk pagriezienu, jo labāk. Es pazaudēju skaitu, cik daudz es izdarīju, bet, pārbaudot elektrisko pretestību beigās, es domāju, ka es saņēmu apmēram 150 pagriezienus.

Viegli noņemiet spoli no iepriekšējā un nostipriniet spoli ar kabeļu saitēm vai lenti. Ir svarīgi neplīst neviena smalkā elektromagnētiskā stieple, jo to būs gandrīz neiespējami salabot. Kad spole ir nostiprināta, atrodiet abus stieples galus un noņemiet laku no katra gala pēdējā cm (pēdējās pus collas). Es to izdarīju, izkausējot laku ar lodāmuru (skat. Pievienoto video).

Noklikšķiniet šeit, lai redzētu video par solenoīda stieples noņemšanu

Šos galus var smalki pielodēt pie detektora shēmas plates. Savam prototipam es pielodēju galus uz neliela atsevišķa veroboarda gabala ar ligzdas galveni, lai es varētu izmantot eksperimentu un izmantot džemperu kabeļus, lai to savienotu ar dažādiem shēmu dizainiem.

2. darbība: izveidojiet detektora ķēdi

Shēma un pēdējā shēma ir parādīta iepriekš.

Es izmantoju op pastiprinātāju neinvertējošā konfigurācijā, lai pastiprinātu ļoti mazo spriegumu, kas rodas visā spolē. Šī pastiprinātāja ieguvums ir R1 un R2 pretestību attiecība. Tam jābūt pietiekami augstam, lai noteiktu magnētu, kad tas salīdzinoši lēni pārvietojas apmēram 10 cm no spoles malas (apmēram 20–30 cm/s), bet, ja to padarīsit pārāk jutīgu, tas var kļūt nestabils un skaņas signāls skanēs nepārtraukti. Tā kā optimālais skaitlis būs atkarīgs no jūsu izveidotās spoles un izmantotā magnēta, es iesaku jums izveidot ķēdi ar mainīgu rezistoru, kuru var iestatīt uz jebkuru vērtību līdz 2K. Savā prototipā es atklāju, ka aptuveni 1,5K vērtība strādāja labi.

Tā kā spole uztvers arī dažādu frekvenču klaiņojošos radioviļņus, es iekļāvu kondensatoru visā R1. Tas darbojas kā zemas caurlaides filtrs. Jebkādās frekvencēs, kas ir augstākas par dažiem herciem, šī kondensatora reaktivitāte ir daudz mazāka par R1 vērtību, tāpēc pastiprinājums samazinās.

Tā kā ieguvums ir tik liels, op pastiprinātāja izeja patiešām būs tikai "ieslēgta" (3V) vai "izslēgta" (0V). Sākotnēji, tā kā MCP601 var izvadīt 20 mA, es domāju, ka tas varētu tieši vadīt pjezo skaņas signālu (to darbībai nepieciešami tikai daži mA). Tomēr es atklāju, ka op pastiprinātājs centās to vadīt tieši, iespējams, skaņas signāla kapacitātes dēļ. Es to atrisināju, izvadot izejas caur rezistoru uz npn tranzistoru, kas darbojas kā slēdzis. R3 tiek izvēlēts, lai pārliecinātos, ka tranzistors ir pilnībā ieslēgts, ja Op pastiprinātāja izeja ir 3 V. Ideālā gadījumā, lai samazinātu enerģijas patēriņu, tam vajadzētu būt tik lielam, cik vien iespējams, un nodrošināt, lai tranzistors būtu ieslēgts. Es esmu izvēlējies 5K, lai nodrošinātu, ka šai shēmai vajadzētu strādāt ar gandrīz jebkuru populāru npn tranzistoru.

Pēdējais, kas jums nepieciešams, ir akumulators. Es varēju veiksmīgi palaist savu prototipu ar 3 V monētu elementu akumulatoru, bet tas bija vēl jutīgāks un efektīvāks pie nedaudz augstāka sprieguma, tāpēc, ja jūs varat atrast nelielu li -poly akumulatoru (3,7 V), es ieteiktu to izmantot.

3. solis: izveidojiet aproces

Ja magnēts tiek nēsāts katras rokas tuvumā, rokas pacelšana pret seju iedarbinās skaņas signālu. Es nolēmu izveidot divas plaukstas saites ar elastīgu atbalsta zeķu materiālu un izmantoju tās, lai pie plaukstas noturētu divus mazus magnētus. Varat arī eksperimentēt ar magnētisko gredzenu uz katras rokas viena pirksta.

Indukcijas strāva plūst vienā virzienā ap spoli, kad magnēts nonāk spoles reģionā, un pretējā virzienā, kad tas iziet. Tā kā prototipa ķēde ir tīši vienkārša, skaņas signālu aktivizēs tikai viens strāvas virziens. Tātad tas buzz vai nu, kad roka tuvojas kaklarotai, vai kad tā attālinās. Acīmredzot mēs vēlamies, lai tas zvana ceļā uz seju, un mēs varam mainīt radītās strāvas polaritāti, pagriežot magnētu. Tāpēc paeksperimentējiet ar to, kādā veidā apkārt atskan skaņas signāls, kad roka pieiet pie sejas, un atzīmējiet magnētu, lai atcerētos to pareizi nēsāt.

4. solis: pārbaudiet

Indukcijas strāvas lielums ir saistīts ar to, cik ātri magnētiskais lauks mainās spoles tuvumā. Tāpēc ir vieglāk uztvert ātras kustības spoles tuvumā nekā lēnas kustības tālu no tās. Ar nelielu izmēģinājumu un kļūdu palīdzību es varēju panākt, lai tas darbotos droši, kad pārvietoju magnētu ar ātrumu aptuveni 30 cm/s (1 pēda/s) 15 cm (6 collu) attālumā. Nedaudz vairāk regulēšanas to uzlabotu par diviem vai trim.

Šobrīd tas viss ir nedaudz neapstrādāts, jo prototips izmanto “caur caurumu” komponentus, bet visu elektroniku var viegli sarukt, izmantojot virsmas montāžas komponentus, un ierobežojošais izmērs būtu tikai akumulators.