Ultraskaņas siksnas: 14 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Vai vēlies būt sikspārnis? Vai vēlaties izjust eholokāciju? Vai vēlaties mēģināt "redzēt" ar ausīm? Pirmajā pamācībā es jums parādīšu, kā izveidot savus ultraskaņas batogus, izmantojot Arduino mikrokontrolleru klonu, Devantech ultraskaņas sensoru un metināšanas aizsargbrilles par aptuveni 60 USD vai mazāk, ja jums jau ir standarta elektronikas komponenti. Varat arī izlaist elektroniku un izveidot vienkāršu nūjas masku, kas ir ideāli piemērota nēsāšanai nākamajā Betmena filmā. Tādā gadījumā izmaksas būtu tikai aptuveni 15 ASV dolāri. Šīs brilles ļauj jums izjust, kā ir izmantot dzirdes signālus, piemēram, nūju, un ir paredzēts bērniem zinātnes centra vidē, lai uzzinātu par eholokāciju. Mērķis bija pēc iespējas samazināt izmaksas, izvairīties no tā, ka mijiedarbības forma ir vispārīga vai nesaistīta ar tās izglītojošo mērķi, un nodrošināt, ka ierīces fiziskā forma iemieso priekšmetu. Lai rūpīgāk apspriestu tā dizainu, lūdzu, skatiet projekta tīmekļa vietni. Lai izmaksas un izmēri būtu zemi, tiek izmantots Arduino klons, taču šis projekts darbojas tikpat labi ar iepriekš iebūvētiem Arduino mikrokontrolleriem. Šīs aizsargbrilles tika veidotas, lai " Dinamisks uz lietotāju orientēts pētījums un dizains "kurss Arizonas štata universitātes Mākslas, plašsaziņas līdzekļu un inženierzinātņu programmā.

1. darbība. Nepieciešamie materiāli

-Arduino vai līdzīgs mikrokontrolleris* (ja jums ir nauda, varat iegādāties Arduino mini/nano vai izmantot boarduino, pretējā gadījumā es jums parādīšu, kā šim projektam izgatavot mazu un lētu Arduino klonu.)-Metināšanas brilles (Manas ir "Neiko" zīmols un ir viegli atrodams eBay kā "Flip up metināšanas aizsargbrilles" par piegādātajiem 3-10 dolāriem, šis īpašais veids darbojas patiešām labi) -Devantech SRF05 ultraskaņas sensors (vai cits līdzīgs sensors-tomēr SRF05 ir ļoti zems enerģijas patēriņš 4 mA un lieliska izšķirtspēja no 3 cm līdz 4 metriem, tas ir aptuveni 30 USD)-kaut kas ausīm (es izmantoju plastmasas konusus, skat. arī: "Kā izveidot labāku sikspārņu kostīmu")-dažu veidu korpuss elektronikai-3/8 "šķeltas šuves elastīgas melnas savītas caurules (lai slēptu savienojošos vadus)-pjezo skaņas signāls, kas var darboties ar 5v-9v dažādiem vadiem-plasti iegremdējama smidzināšanas tvertne (melna) Mikrokontrolleru elektronika (šīs sastāvdaļas var izlaist) ja izmanto iepriekš izveidotu kontrolieri)- Arduino ieprogrammēta Atmega8 vai 168 DIP mikroshēma.- rezerves Arduin - tāfele vai ArduinoMini USB programmētājs- Maza datora plate (pieejama vietnē Radioshack)- 9 V akumulatora savienotājs (pieejams vietnē Radioshack)- 7805 5 V sprieguma regulators- 16 MHz kristāls (pieejams @ sparkfun)- divi 22pF kondensatori (pieejami @ sparkfun)- 10 microF elektrolītiskais kondensators- 1 mikroF elektrolītiskais kondensators- 1k rezistors un 1 LED (pēc izvēles, bet ļoti ieteicams)- 2N4401 tranzistors (pēc izvēles)- sieviešu un vīriešu galvenes (pēc izvēles)- 28 kontaktu DIP ligzda vai divas 14 kontaktu DIP ligzdas (pēc izvēles)- mazs maizes dēlis prototipu izveidei (pēc izvēles) Elektronikas komponentus var iegūt arī vietnē www.digikey.com vai www.mouser.com Jums nepieciešamie rīki un piederumi-lodēšanas dzelzs-karstās līmes pistole-Dremel ziņu papīra maskēšanas lente-smilšpapīra stieple noņēmēji utt.

2. solis: noformējiet dažas ausis

Jūs varat brīvi izmantot savu iztēli, lai veidotu ausis. Sikspārņu aizsargbrillēm nevajadzētu būt vienādām! Es izmantoju plastmasas konusus, ko izmanto fiziskajai terapijai, un mūsu laboratorijā mums bija liels piedāvājums. Bet šī apmācība dod vēl vienu jauku iespēju sikspārņu ausīm. Es vispirms uzzīmēju ovālu ar asu un izgriezu to ar Dremel. Es noglabāju nogriezto gabalu, lai to izmantotu auss iekšpusē.

3. darbība: nogrieziet ausis

Ar Dremel nogriezu konusa nogrieztos gabaliņus tā, lai tie būtu mazāki un karsti pielīmēja tos lielāku konusa gabalu iekšpusē. Tie nederēja precīzi, bet pēc tam, kad tos turēja ar rokām, karstā līme to noturēja diezgan labi. Ja atstājat sev pietiekami daudz vietas zem ausīm, jūs varētu viegli iestrādāt elektroniku auss iekšpusē, vienu ausi kontrolierim un otru akumulatoram. Diemžēl es neatstāju pietiekami daudz vietas, un man bija jāizmanto ārējais korpuss. Lūdzu, uzmanieties, lai nedegtu, lietojot karstu līmes pistoli !!! Jūs varat arī viegli izkausēt plastmasas konusus nejauši.

4. solis: sagatavojiet aizsargbrilles

Brilles, kuras es iegādājos, bija ļoti ne-sikspārņu spīdīga ūdens krāsa. Lai aizsargbrilles kļūtu neveiklākas, izņemiet lēcas (vispirms noņemiet deguna gabalu), noslīpējiet tās un izsmidziniet ar Plasti Dip aerosolu, lai iegūtu jauku ādainu gumijas tekstūru. Pirms izsmidzināšanas ar maskēšanas lenti maskēju aizsargbrilles iekšpusi un tās daļas, kas pieskaras ādai. Es arī nelietoju nekādu krāsu uz deguna gabala, jo krāsa nedaudz samazina aizsargbrilles materiāla elastību, un deguna gabals ir nepieciešams, lai aizsargbrilles turētu kopā. Jūs arī vēlaties slīpēt un izsmidzināt ausis. Slīpēti plastmasas putekļi ir nepatīkami jūsu plaušām un acīm, tāpēc, lūdzu, šīm darbībām valkājiet masku un aizsargbrilles. Lai iegūtu vienmērīgu tekstūru, es izsmidzināju apmēram 3 kārtas ar apmēram 10-15 minūtēm. Mitra krāsa šķiet spīdīga, bet izžūst līdz matētai tekstūrai.

5. solis: salieciet elektroniku

Šīs darbības nav obligātas, ja izmantojat jau izveidotu Arduino mikrokontrolleri. Tomēr, tā kā jūs izmantojat tikai nelielu daļu no tā iespējām, ir lietderīgāk izveidot Arduino bezkaulu versiju, kas ir daudz mazāka un lētāka. Šī sadaļa var būt nedaudz grūta kādam, kam nav pieredzes elektronikas jomā, taču tai vajadzētu būt ērtai ikvienam, kurš ir samontējis vienkāršu elektronikas komplektu. Ir pievienota elektronikas "shematiska" skice. Shēma ir ļoti atvasināta no Deivida A. Melisa atsevišķās shēmas Atmega8. Ja būs interese, es šim solim izveidošu īpašu pamācību. Atvienotā strāvas ķēde ir no Toma Igo fiziskās skaitļošanas grāmatas. Iekļauju datora plates versijas attēlu (ar sensoru/skaņas signālu nav pievienots), kā arī prototipu versiju, kas uzbūvēta uz maizes dēļa. Maizes dēļa versija arī parāda, kā savienot Arduino plati kā USB programmētāju mikrokontrollera mikroshēmai. Tā kā mikroshēmai izmantoju DIP ligzdu, es varu arī noņemt mikroshēmu un ievietot to Arduino plāksnē, lai to ieprogrammētu, taču var būt sarežģīti izvilkt mikroshēmu, nesaliekot visas tapas - tāpēc es iekļāvu mātīti galvenes tapas tx/rx. Lai gan tāfele ir ļoti šaura, jūs varat redzēt, ka visām kontroliera tapām ir pieejams lodēšanas spilventiņš, lai izveidotu savienojumu. Tā kā tie nav nepieciešami šim projektam, es nelodēju sieviešu galvenes pie neizmantotajām tapām, bet, ja tās būtu, jums būtu visas Arduino Diecimilia iespējas, izņemot iebūvēto USB ļoti mazā iepakojumā. Dēļa platums ir aptuveni puse no Diecimilia plāksnes un aptuveni vienāds garums. (šeit ir līdzīgs iestatījums.) Nav obligāti izmantot tranzistoru, lai darbinātu skaņas signālu, Arduino var nodrošināt pietiekami daudz strāvas no pašas tapas. Tomēr, izmantojot tranzistoru, varat izmantot citas skaņas radīšanas ierīces, izņemot skaņas signālu, ja tāds ir.

6. darbība: sagatavojiet skaņas signālu un sensoru vadus

Ultraskaņas sensoram un skaņas signālam ir vajadzīgi gari vadi, lai tie darbotos no aizsargbrillēm līdz elektronikai. Ultraskaņas sensoram nepieciešami 4 vadi (5 V, zemējums, atbalss, sprūda), un skaņas signālam nepieciešami divi vadi (digitālā izeja no kontroliera, zemējums). Ja plānojat, varat izmantot 5 vadu lentes kabeli, ja tāds ir, un kopīgot zemes savienojumu starp skaņas signālu un sensoru. Man bija tikai 4 vadu lente, tāpēc es to izmantoju ultraskaņas sensoram un skaņas signālam izmantoju divu vadu kabeli. Tā kā skaņas signālam ir divi savienotāji, es lodēju sieviešu vadu rindu pie diviem vadiem ar pareizu atstarpi, šādā veidā es vajadzības gadījumā varu viegli noņemt pjezo skaņas signālu. Sensoram ir daži lodēšanas caurumi lodēšanai, pie kuriem jums vajadzētu doties un izmantot. Pārliecinieties, ka izmantojat pareizo pusi, caurumi otrā pusē ir paredzēti sensora programmēšanai un nedarbosies!

7. solis: pabeidziet vadus

Nākamās lodēšanas tērauda galvenes tapas pie vadu otrā gala. (Tie tiks savienoti ar mikrokontrolleri.)

8. darbība: augšupielādējiet kodu

Lai augšupielādētu kodu, savienojiet 5v, zemes, TX, RX tapas uz datora plates ar tām pašām tapām uz mikroshēmas noņemtajā Arduino plāksnē, izmantojot dažus vadus. Pēc tam pievienojiet datora plates atiestatīšanas tapu pie vietas, kur 13 tapa Arduino plates DIP ligzdā. Ja tas ir mulsinoši, lūdzu, skatiet attēlu, kas tiek atkārtots, izņemot Arduino Mini. Pēc tam vienkārši aizveriet pievienoto kodu Arduino redaktorā (vai pēc lejupielādes pārlūkojiet un atveriet.pde failu Arduino) un atlasiet atbilstošo seriālo portu un Arduino mikroshēmu, ko izmantojat, un nospiediet augšupielādes pogu. Kods darbojas, atskaņojot pīkstienus un pēc tam mainot pīkstienu intervālu, pamatojoties uz sensora izmērīto attālumu. Tātad, ja atrodaties objekta tuvumā, starppīkstienu intervāls samazinās un pīkstieni notiek ātrāk. Ja atrodaties tālu no objekta, pīkstienu intervāls palielinās, tāpēc sitieni notiek lēnāk. Kontrolieris pārbauda attālumu ik pēc 60 ms, tāpēc starppīkstienu intervāls mainās dinamiski. Pašlaik tas ir mērogots, tāpēc 1 collas atšķirība starp pīkstieniem ir 10 ms. Tādējādi aizsargbrilles darbojas labāk tuvākos attālumos, bet to var palielināt, lai labāk darbotos tālākos attālumos. Es mēģināju eksponenciālu mērogošanu, kas palielināja diapazonu tuvākos attālumos (izmantojot fscale, bet šķiet, ka tas daudz nemainīja atbildi apmaiņā pret tonnām koda, tāpēc es to norakstīju.) Tā kā attāluma nolasīšanas laiks ir atkarīgs no uztveramā objekta attālums (sensors atgriež līdz 30 ms garus impulsus) kods mēra laiku, kas vajadzīgs, lai iegūtu nolasījumu, un par šo summu kompensē aizkavēšanās laiku. Katra koda rinda tiek komentēta un (cerams) ir pati -paskaidrojošs.

9. solis: ievietojiet elektroniku korpusā

Izgrieziet izlocītās caurules tā, lai tās būtu pareizajā garumā no aizsargbrillēm līdz kāda cilvēka rokai vai kabatai. Ievietojiet vadus, kas savienojas ar ultraskaņas sensoru un pjezo skaņas signālu, sadalīto šuvju savītās caurules iekšpusē. Izurbiet korpusā caurumu, kurā var ietilpt izlocītās caurules. Es to izdarīju, izmantojot izmēģinājumu un kļūdu pieeju, sākot ar mazu izmēru un palielinot diametru, līdz caurule bija piemērota. Izvelciet vadus caur caurumu, pēc tam saspiediet salocīto cauruli. Mani kabeļi ir nedaudz gari, tāpēc man vajadzēja tos salocīt, lai tie ietilptu. Daži Velcro tur shēmas plati pie korpusa.

10. darbība: pievienojiet vadus

Tagad vadu galos varat izmantot vīriešu galvenes tapas un savienot ar atbilstošajām tapām uz datora plates (izmantojiet shēmu!). Ja jūs izmantojat savu Arduino, tad vienkārši izmantojiet tās pašas tapas kartējumus, kas parādīti shēmā.

11. darbība. Aizveriet korpusu

Šim korpusam bija skrūves, lai to aizvērtu, bet citi korpusi (altoīdi?) Varēja vienkārši aizvērties. Tā kā es nebiju pārliecināts, vai tas darbojas, es izmantoju lenti, lai to pagaidām aizvērtu.

12. solis: pievienojiet ausis

Lai piestiprinātu ausis, mums vispirms jāievieto divas vertikālas spraugas ar dremeli ausīs, lai siksna izietu cauri.

13. darbība. Ausu piestiprināšana Turpinājums

Pēc siksnu izlaišanas caur ausīm es izmantoju Velcro, lai piestiprinātu ausis pie brillēm. Tas bija nedaudz nestabils, bet ļoti pielāgojams, lai norādītu uz pareizo ceļu. To līmēšana būtu bijusi pastāvīgāka, taču Velcro ir izdzīvojis vairākas demonstrācijas. Ultraskaņas sensors kaut kādā veidā bija ideāli piemērots, lai to varētu uzvilkt uz bloķēšanas mehānisma, lai aizsargbrilles varētu pacelt. Jums ir jāizvelk gumijas aizsargbrilles rāmis no plastmasas lēcas gabala nedaudz no augšas, lai būtu brīva vieta, tad sensors iederas tieši iekšā. Sensors dažreiz izlec, tāpēc neliela līme var to labot. Diemžēl šī piestiprināšanas metode vairs neļauj objektīvus apgriezt uz augšu.

14. darbība. Izbaudiet eholokāciju

Pievienojiet akumulatoru, ievietojiet korpusu kabatā un izpētiet! Tuvojoties redzamības objektiem, jo ātrāk tas pīkst, jo tālāk, jo lēnāk pīkst. Lūdzu, nelietojiet tos bīstamā vidē vai satiksmē! Šīs brilles ir paredzētas tikai izglītojošiem mērķiem un ir paredzētas kontrolētai videi, jo tās ir paredzētas, lai bloķētu jūsu perifēro redzi un regulāru redzi, lai jūs vairāk paļautos uz dzirdes signāliem. Es neesmu atbildīgs par jebkādiem ievainojumiem, kas radušies šo brilles nēsāšanas dēļ! Paldies! Tā kā tas ir balstīts uz Arduino, jūs varat viegli pievienot Zigbee vai blueSMIRF moduli, lai savienotu tos ar datoriem bezvadu režīmā. Turpmākais darbs varētu būt ciparnīcas pievienošana jutības regulēšanai un ieslēgšanas/izslēgšanas slēdža pievienošana.

Otrā balva instrukciju un RoboGames robotu konkursā