Radara brilles: 14 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Pagājušajā vasarā, atvaļinājumā Meinā, mēs satikām vēl vienu pāri: Maiku un Lindu. Linda bija akla un bija akla kopš (manuprāt) viņu pirmā bērna piedzimšanas. Viņi bija patiešām jauki, un mēs kopā daudz smējāmies. Pēc atgriešanās mājās es nevarēju beigt domāt par to, kā būtu būt aklam. Neredzīgajiem ir redzami acu suņi un spieķi, un es esmu pārliecināts, ka viņiem palīdz daudzas citas lietas. Bet tomēr ir jābūt daudziem izaicinājumiem. Es mēģināju iedomāties, kā tas būtu, un es kā elektronikas nerd brīnījos, vai es varētu kaut ko darīt.

Kad es biju apmēram 20 gadus vecs, es sadedzināju acis ar metinātāju (garš stāsts … mēms bērns). Tas ir kaut kas, ko es nekad neaizmirsīšu. Lai vai kā, man uz vienu dienu lāpīja acis. Es atceros, kā mana māte mēģināja mani izstaigāt pāri ielai. Es viņai nepārtraukti jautāju, vai automašīnas nav apstājušās. Viņa teica kaut ko līdzīgu: "Es esmu tava māte … vai tu domā, ka es tevi izlaistu satiksmē?" Domājot par to, kāds es biju pusaudzis, es brīnījos. Bet es nevarēju tikt pāri, nezinot, vai ejot man kaut kas iesitīs pa seju. Es biju ļoti laimīga un atvieglota, kad noņēmām plāksterus. Tā ir vienīgā lieta, kas ir tuvu “pieredzei” manā dzīvē attiecībā uz aklumu.

Nesen es uzrakstīju citu pamācību par jaunu draugu darbā, kurš zaudēja redzi labajā acī, un ierīci, kuru es viņam izveidoju, lai pateiktu, vai labajā pusē ir kaut kas. Ja vēlaties to izlasīt, tas ir šeit. Šī ierīce izmantoja ST Electronics lidojuma laika sensoru. Apmēram minūti pēc šī projekta pabeigšanas es nolēmu, ka varētu izveidot ierīci, kas palīdzētu neredzīgajiem. Šajā projektā izmantotajam VL53L0X sensoram ir liels brāļa/māsas sensors, ko sauc par VL53L1X. Šī ierīce var izmērīt lielākus attālumus nekā VL53L0X. VL53L0X no Adafruit bija sadalīšanas dēlis, bet VL53L1X - no Sparkfun. Es nolēmu izveidot brilles ar VL53L1X priekšpusē un haptisku atgriezeniskās saites ierīci (vibrējošu motoru) aiz brillēm pie deguna tilta. Es vibrētu motoru apgriezti proporcionāli attālumam līdz objektam, ti, jo tuvāk objekts bija brillēm, jo vairāk tas vibrētu.

Šeit jāatzīmē, ka VL53L1X ir ļoti šaurs redzamības lauks (programmējams no 15 līdz 27 grādiem), tie ir ĻOTI virzoši. Tas ir svarīgi, jo tas nodrošina labu izšķirtspēju. Ideja ir tāda, ka lietotājs var pārvietot galvu kā radara antena. Tas kopā ar šauro FOV ļauj lietotājam labāk saskatīt objektus dažādos attālumos.

Piezīme par sensoriem VL53L0X un VL53L1X: tie ir lidojuma laika sensori. Tas nozīmē, ka viņi izsūta LĀZERA impulsu (ar mazu jaudu un infrasarkano staru spektru, lai tie būtu droši). Sensors nosaka laiku, kas nepieciešams, lai redzētu, ka atstarotais impulss atgriežas. Tātad attālums ir vienāds ar X laiku, kā mēs visi atceramies no matemātikas/dabaszinātņu stundām, vai ne? Tātad, sadaliet laiku uz pusi un reiziniet ar gaismas ātrumu, un jūs iegūstat attālumu. Bet, kā norādīja cits Instructables dalībnieks, brilles varēja saukt par LiDAR brillēm, jo LĀZERA izmantošana šādā veidā ir gaismas attālums un diapazons (LiDAR). Bet kā jau teicu, ne visi zina, kas ir LiDAR, bet es domāju, ka lielākā daļa cilvēku zina RADAR. Un, lai gan infrasarkanā gaisma un radio ir daļa no elektromagnētiskā spektra, gaisma netiek uzskatīta par radioviļņu, tāpat kā mikroviļņu frekvences. Tātad, es atstāšu nosaukumu kā RADAR, bet tagad, jūs saprotat.

Šajā projektā pamatā tiek izmantota tāda pati shēma kā citam projektam … kā mēs redzēsim. Šī projekta galvenie jautājumi ir, kā mēs uzstādām elektroniku uz brillēm un kādas brilles mēs izmantojam?

1. solis: brilles

Es nolēmu, ka es, iespējams, varētu izveidot vienkāršu brilles pāri un izdrukāt tās ar savu 3D printeri. Es arī nolēmu, ka man ir nepieciešams tikai 3D izdrukāt brilles skeletu vai rāmi. Es pievienotu iespiedshēmas plati sastāvdaļu lodēšanai. Drukātās shēmas plates (protoboard) būtu piestiprinātas pie rāmjiem, kas pievienotu spēku visai montāžai. Rāmju 3D atveidojums ir parādīts iepriekš.

Šim solim ir pievienoti arī STL faili. Ir trīs faili: left.stl, right.stl (austiņas/rokas) un brilles.stl (rāmji).

2. darbība: iespiedshēmas plate

Es izmantoju Adafruit Perma-Proto pilna izmēra maizes dēli. Es novietoju maizes dēli virs brilles priekšpuses un centrēju tās. Brilles augšējo malu es izgatavoju pat ar protoboarda augšpusi. Brilles taisnstūra daļa, kas stiepjas no augšas, ir vieta, kur galu galā tiks uzstādīts lidojuma laika sensors. Liela daļa šīs rāmju daļas augšdaļas pielīp virs protoborda. Tas ir labi, jo mums nekas nav jālodē sensora augšpusē, tikai apakšā.

Maizes dēļa centrā ir caurums, kas atrodas gandrīz tieši virs tā, kur deguna tilts būs brillēs. Es atzīmēju 4 caurumus, kas atrodas rāmī, uz protoboarda, izmantojot smalku galu marķieri. Pēc tam es urbju caurumus maizes dēļā.

Tālāk es uzstādīju rāmjus pie maizes dēļa, izmantojot M2.5 skrūves. Manējais ir neilons, un šim nolūkam no Adafruit es saņēmu veselu skrūvju komplektu. Kad skrūves bija piestiprinātas, es paņēmu marķieri un uz rāmja uz maizes dēļa uzzīmēju līniju. Attiecībā uz mani es atzīmēju taisni uz leju rāmju sānos esošos ievilkumus, kur atradīsies ausu gabali. Šī ir mana izvēle … bet varbūt jūs vēlaties, lai rāmja auss daļas būtu redzamas.

3. darbība: izgriešana

Tālāk es izņēmu 4 skrūves no rāmju turēšanas pie maizes dēļa. Es veicu aptuvenu materiāla noņemšanu ārpus līnijas, kuru mēs atzīmējām. Es biju piesardzīgs, lai nedaudz atturētos no līnijām, jo es vēlāk to precizētu ar galda lentes slīpmašīnu, kas man ir. Jūs varat izmantot failu … bet mēs ejam priekšā.

Jūs varat aptuvenu griezumu ap līniju, izmantojot jebkādus līdzekļus. Varbūt lentzāģis? Nu man tādas nav. Man ir iespiedshēmas plates “nibbler”, tāpēc es to izmantoju. Patiesībā tas aizņēma diezgan daudz laika, un tas ir sava veida vilciens. Bet iespiedshēmas plates materiāls var saplīst un saplaisāt, un tāpēc es gribēju iet lēni. Es našķos apkārt un arī deguna zonā … bet tikai aptuveni. Iepriekš redzamajā attēlā varat redzēt, ko es darīju.

4. solis: slīpēšana vai vīlēšana

Es noņemu materiālu daudz tuvāk līnijai, izmantojot manu galda slīpmašīnu. Atkal varat izmantot failu, ja jums nav nekā cita. Viss, ko es šeit varu teikt par slīpēšanu, ir tas, ka atkarībā no slīpmašīnā esošā abrazīvā materiāla smilšu, uzmanieties, cik daudz materiāla mēģināt noņemt. Atpakaļceļa nav. Dažreiz viena slīdēšana var sabojāt dēli (vai vismaz padarīt to asimetrisku vai plankumu). Tātad, nesteidzieties.

Jūs varat redzēt manus attēlus pirms un pēc.

5. darbība: precīza regulēšana

Es atkal piestiprināju rāmjus ar 4 skrūvēm un atgriezos pie lentes slīpmašīnas. Es ļoti ļoti rūpīgi noslīpēju līdz pat rāmju malai. Man tiešām vajadzēja izmantot apaļu vīli deguna daļā, jo es vienkārši nevarēju tik strauji pagriezties savā slīpmašīnā. Skatiet manus galīgos rezultātus iepriekš.

6. darbība: sensora pievienošana

Šajā brīdī es pievienoju VL53L1X sensora sadalīšanas paneli. Vispirms es pievienoju divas garas M2.5 neilona skrūves, izbīdot tās caur rāmju caurumiem un caurumiem VL53L1X. Katrai skrūvei pievienoju neilona uzgriezni un ļoti maigi pievilku. Katra uzgriežņa augšpusē es pievienoju divas (kopā četras) neilona paplāksnes. Tie ir nepieciešami, lai pārliecinātos, ka sensors VL53L1X atrodas paralēli protoboardam.

Es novietoju 6 pozīciju spaiļu sloksni uz tāfeles tādā stāvoklī, lai caurumi VL53L1X augšpusē būtu izvietoti ar divām skrūvēm, kuras es ievietoju rāmju augšpusē (ar neilona paplāksnēm). Skrūvju galiem pievienoju neilona uzgriežņus un atkal, uzmanīgi tos pievilku. Skatiet attēlus iepriekš.

7. solis: shematisks

Kā jau teicu iepriekš, shēma ir aptuveni tāda pati kā projekta Peripheral Radar shēma. Viena atšķirība ir tā, ka es pievienoju spiedpogu (monetāro kontaktu slēdzi). Es domāju, ka kādā brīdī mums vajadzēs vienu, lai mainītu režīmus vai ieviestu kādu funkciju … tāpēc labāk to iegūt tagad, nekā pievienot vēlāk.

Es pievienoju arī 10K potenciometru. Pot tiek izmantots, lai pielāgotu attālumu, ko programmatūra uzskatīs par maksimālo attālumu, uz kuru reaģēt. Padomājiet par to kā par jutīguma kontroli.

Shēma ir parādīta iepriekš.

Daļu saraksts (kas man būtu bijis jāsniedz agrāk) ir šāds:

SparkFun attāluma sensora izlaušanās - 4 metri, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - vibrējošs mini motoru disks - PRECES ID: 1201 Adafruit - litija jonu polimēru akumulators - 3.7v 150mAh - PRODUKTA ID: 1317 ID: 1606Taktīlo slēdžu pogas (6 mm plānas) x 20 iepakojumi - PRECES ID: 1489Sparkfun - JST taisnleņķa savienotājs - caurplūdes caurums 2 -pin - PRT -0974910K omu rezistors - Junkbox (skatieties uz grīdas) 10K -100K omu rezistors - Junkbox (skatieties uz grīdas 10K rezistoru tuvumā)

Lai uzlādētu LiPo akumulatoru, es arī ieguvu: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly lādētājs - v1 - PRECES ID: 1304

8. darbība: komponentu izvietošana

Es centos pēc iespējas gudrāk izvietot komponentus. Es parasti mēģinu sakārtot noteiktas tapas, piemēram, jaudu un zemi … ja varu. Es cenšos vismaz samazināt vadu garumu. Man vajadzēja noteikti atstāt atstarpi virs deguna tilta vibrācijas motoram. Beigās es nonācu pie izvietojuma, kas redzams augšējā attēlā.

9. solis: pamatojums

Vispirms es pielodēju visas tāfeles sastāvdaļas pozīcijās, par kurām biju nolēmis. Tālāk es pievienoju zemes savienojumus. Ērti viena no lielajām garajām sloksnēm uz PWB joprojām bija atklāta, tāpēc es izveidoju šo kopējo zemes sloksni.

Augšējā attēlā ir redzami zemes savienojumi un 10K rezistors. Es neteikšu, kur novietot katru vadu, jo lielākajai daļai cilvēku ir savas idejas par to, kā rīkoties. Es tikai parādīšu, ko es izdarīju.

10. solis: vadi

Es pievienoju pārējos vadus, kā parādīts attēlā. Zem vibrācijas motora es pievienoju dubultās līmlentes gabalu, lai nodrošinātu, ka tas tiek turēts vietā. Līmējošais materiāls, kas jau nonāca motora apakšā, man nešķita pietiekami stiprs.

Saviem savienojumiem es izmantoju 22 gabarīta vadu. Ja jums ir kaut kas mazāks, izmantojiet to. Es izmantoju 22 gabarītu, jo tas ir mazākais, kas man bija pie rokas.

11. solis: akumulatora kronšteins

Es 3D izdrukāju kronšteinu, lai turētu LiPo akumulatoru (tā atveidojums ir parādīts iepriekš). Es atzīmēju un izurbju caurumus protoboardā, lai kronšteinu uzstādītu pretējā brilles pusē no komponentiem, kā parādīts iepriekš.

Šeit jāatzīmē, ka kronšteins ir ļoti plāns un vājš, un man tas ir jāizdrukā ar atbalsta materiālu (visām šī projekta detaļām es izmantoju ABS plastmasu). Jūs varat viegli salauzt kronšteinu, mēģinot noņemt atbalsta materiālu, tāpēc ejiet viegli.

Viena lieta, ko es daru, lai stiprinātu savas daļas, ir tās iemērkt acetonā. Protams, jums tas jādara ļoti uzmanīgi. Es to daru labi vēdināmā vietā un lietoju cimdus un acu aizsargus. Es to daru pēc atbalsta materiāla noņemšanas (protams). Man ir konteiners ar acetonu, un, izmantojot pinceti, es pilnībā iemērcu daļu acetonā varbūt uz sekundi vai divām. Es to tūlīt noņemu un nolieku malā, lai nožūtu. Es parasti atstāju detaļas stundu vai ilgāk, pirms tām pieskaros. Acetons ķīmiski “izkausēs” ABS. Tas nodrošina plastmasas slāņu blīvējumu.

Kronšteina STL fails ir pievienots šim solim.

12. solis: programmēšana

Pēc visu savienojumu atkārtotas pārbaudes es pievienoju USB kabeli, lai ieprogrammētu Trinket M0.

Lai instalētu un/vai modificētu programmatūru (pievienota šai darbībai), jums būs nepieciešami Arduino IDE un Trinket M0 tāfeles faili, kā arī bibliotēkas VL53L1X no Sparkfun. Tas viss ir šeit un šeit.

Ja esat jauns lietotājs, izpildiet norādījumus par Adafruit M0 lietošanu viņu mācību vietnē šeit. Kad programmatūra (pievienota šim solim) ir ielādēta, tāfelei jāsāk darboties un jāstrādā no USB seriālā savienojuma. Pārvietojiet dēļa malu ar VL53L1X tuvu sienai vai rokai, un jums vajadzētu sajust motora vibrāciju. Vibrācijas amplitūda jāsamazina, jo tālāk no ierīces atrodas objekts.

Es gribu uzsvērt, ka šī programmatūra ir pati pirmā. Esmu izgatavojis divus brilles pārus, un tūlīt taisīšu vēl divus. Mēs (es un vismaz viena cita persona, kas ar to strādā) turpināsim uzlabot programmatūru un publicēt šeit visus atjauninājumus. Es ceru, ka arī citi to izmēģinās un publicēs (varbūt GitHub) visas veiktās izmaiņas/uzlabojumus.

13. solis: rāmju apdare

Es iesprūdu ausu gabaliņus iecirtumā abās brilles pusēs un uzklāju acetonu, izmantojot norādes galu. Es uzsūcu acetonu, tāpēc, to iespiežot stūros, tiek iegūts labs daudzums. Ja tie ir cieši saspiesti, acetons tiks pārvietots caur kapilāru piesaisti. Es pārliecinos, ka tie ir novietoti taisni, un, ja nepieciešams, es kaut ko izmantoju, lai tos noturētu vismaz stundu. Dažreiz es atkārtoti piesakos un gaidu vēl stundu. Acetons veido lielisku saiti, un manas brilles pie rāmja robežas šķiet diezgan spēcīgas.

Protams, šīs brilles ir tikai prototips, tāpēc es saglabāju vienkāršu dizainu, un tāpēc nav eņģu brilles rokām. Viņi jebkurā gadījumā darbojas diezgan labi. Bet, ja vēlaties, jūs vienmēr varat tos pārveidot ar eņģēm.

14. solis: pēdējās domas

Esmu ievērojis, ka sensors saules gaismā nedarbojas labi. Tam ir jēga, jo esmu pārliecināts, ka sensors ir piesātināts ar IR no saules, tādēļ nav iespējams to nošķirt no sensora izstarotā impulsa. Tomēr viņi gribētu izgatavot labas brilles telpās, naktīs un varbūt mākoņainās dienās. Protams, man ir jāveic vairāk testu.

Viena lieta, ko es darīšu, lai mainītu dizainu, pievienošu kaut kādu gumiju iecirtumam, kas skar deguna tiltu. Noliekot galvu uz leju, ir grūti sajust vibrāciju, jo brilles smaguma ietekmē nedaudz paceļas no ādas. Es domāju, ka dažas gumijas, lai radītu berzi, saglabās brilles pie deguna, lai vibrāciju varētu pārnest uz to.

Es ceru saņemt atsauksmes par brillēm. Es nezinu, ka brilles būs noderīgas cilvēkiem, bet mums tas būs tikai jāredz. Tieši par to ir domāti prototipi: iespējamība, mācīšanās un uzlabojumi.

Dizainam varēja pievienot vairāk sensoru. Šim prototipam es izvēlējos izmantot vienu, jo domāju, ka lietotājam būs grūtāk atpazīt vairāk nekā vienu vibrācijas motoru. Bet varētu būt bijusi laba ideja, ja divi sensori būtu vērsti no acīm. Tad, izmantojot divus motorus, jūs varat vibrēt katrā brilles pusē. Vibrācijas vietā varat izmantot arī audio, kas tiek padots katrai ausij. Atkal ideja ir izmēģināt prototipu un iegūt pieredzi.

Ja esat tik tālu, paldies, ka lasījāt!