Ուլտրաձայնային գավազան. 14 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:52

Երանի չղջիկ լինեիր? Wantանկանում եք զգալ Echolocation: Ուզու՞մ եք փորձել «տեսնել» ականջներով: Իմ առաջին Instructable- ի համար ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես կարելի է կառուցել ձեր սեփական ուլտրաձայնային մարտկոցները `օգտագործելով Arduino միկրոկոնտրոլերի կլոն, Devantech ուլտրաձայնային տվիչ և եռակցման ակնոցներ մոտ $ 60 կամ ավելի ցածր գնով, եթե արդեն ունեք էլեկտրոնիկայի ստանդարտ բաղադրիչներ: Կարող եք նաև բաց թողնել էլեկտրոնիկան և կատարել պարզ չղջիկ-դիմակ, որը կատարյալ է Բեթմենի հաջորդ ֆիլմին կրելու համար: Այդ դեպքում արժեքը կարժենա ընդամենը 15 դոլար: Այս ակնոցները թույլ են տալիս զգալ, թե ինչ է նշանակում չղջիկի պես լսողական ազդանշաններ օգտագործել և նախատեսված է գիտական կենտրոնի երեխաների համար ՝ էխոլոկացիայի մասին սովորելու համար: Նպատակն էր `հնարավորինս ցածր պահել ծախսերը, խուսափել փոխազդեցության ձևը ընդհանրական կամ իր կրթական նպատակին չհամապատասխանելուց և ապահովել, որ սարքի ֆիզիկական ձևը մարմնավորի առարկան: Դրա դիզայնի առավել մանրակրկիտ քննարկման համար տես նախագծի կայքը: costsախսերն ու չափը ցածր պահելու համար, սակայն, օգտագործվում է Arduino- ի կլոնը, սակայն այս նախագիծը նույնքան լավ է աշխատում նախապես կառուցված Arduino միկրոկոնտրոլերների հետ: Այս ակնոցները կառուցվել են « Դինամիկ օգտագործողի վրա հիմնված հետազոտություն և ձևավորում »դասընթացը Արիզոնայի պետական համալսարանում ՝ արվեստի, մեդիայի և ճարտարագիտության ծրագրում:

Քայլ 1: Անհրաժեշտ նյութեր

-Arduino կամ համեմատելի միկրոկառավարիչ* (եթե փող ունեք, կարող եք գնել Arduino մինի/նանո կամ օգտագործել boarduino, հակառակ դեպքում ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես պատրաստել այս նախագծի համար փոքր և էժան Arduino կլոն):-Եռակցման ակնոցներ (իմն են «Neiko» ապրանքանիշը և eBay- ում հեշտությամբ հանդիպում են որպես «Flip up welding ակնոցներ» առաքվող 3-10 դոլարով, այս տեսակն իսկապես լավ է աշխատում) -Devantech SRF05 ուլտրաձայնային տվիչ (կամ այլ համադրելի սենսոր, սակայն, SRF05- ն ունի շատ ցածր էներգիայի սպառումը ՝ 4 մԱ և մեծ լուծաչափը ՝ 3 սմ-ից 4 մետր, դա մոտ 30 դոլար է)-ականջներ պատրաստելու ինչ-որ բան (ես օգտագործել եմ պլաստմասե կոններ, տես նաև ՝ «Ինչպես կառուցել ավելի լավ չղջիկի զգեստ») պարիսպ էլեկտրոնիկայի համար -3/8 ճեղքված կարի ճկուն սև խճճված խողովակ (միացնող լարերը թաքցնելու համար)-պիեզո ազդանշան, որը կարող է աշխատել 5v-9v լարերի տեսականու վրա, պլաստիկ-թաթախող սփրեյով (սև) Microcontroller Electronics (այս բաղադրիչները կարող են բաց թողնվել) եթե օգտագործում եք նախապես կառուցված վերահսկիչ)- Arduino- ն ծրագրավորել է Atmega8 կամ 168 DIP չիպ:- պահեստային Arduin o տախտակ կամ ArduinoMini USB ծրագրավորող- Փոքր համակարգչի տախտակ (հասանելի է Radioshack- ում)- 9 Վ մարտկոցի միակցիչ (հասանելի է Radioshack- ում)- 7805 5 վ լարման կարգավորիչ- 16 ՄՀց բյուրեղյա (հասանելի է @ sparkfun)- երկու 22pF կոնդենսատոր (առկա է @ sparkfun)- 10 microF էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատոր- 1 microF էլեկտրոլիտային կոնդենսատոր- 1 կ ռեզիստոր և 1 LED (ըստ ցանկության, բայց խորհուրդ է տրվում)- 2N4401 տրանզիստոր (ըստ ցանկության)- իգական և արական վերնագրեր (ըստ ցանկության)- 28 փին DIP վարդակից կամ երկու 14 փին DIP վարդակից (ըստ ցանկության)- փոքր տախտակ նախատիպավորման համար (ըստ ցանկության) Էլեկտրոնիկայի բաղադրիչները կարելի է ձեռք բերել նաև www.digikey.com կամ www.mouser.com գործիքներից և պարագաներից, որոնք ձեզ կարող են անհրաժեշտ լինել `երկաթե տաք սոսինձ ատրճանակ-Dremel- նորությունների թուղթ-դիմակավորման ժապավեն-հղկաթուղթ-մետաղալար մերկապարուհիներ և այլն:

Քայլ 2. Նախագծեք որոշ ականջներ

Դուք ազատ եք օգտագործել ձեր երևակայությունը ՝ ձեր ականջները կառուցելու համար: Ոչ մի չղջիկ-ակնոց չպետք է լինի նույնը: Ես օգտագործել եմ պլաստմասե կոններ, որոնք օգտագործվում են ֆիզիոթերապիայի համար, որոնցից մենք ստացանք մեծ պաշար մեր լաբորատորիայում: Բայց այս ձեռնարկը տալիս է չղջիկների ականջների ևս մեկ գեղեցիկ տարբերակ: Սկզբում ես օվալ նկարեցի սուրով և կտրեցի այն Dremel- ով: Ես պահեցի կտրված հատվածը ականջի ներքին մասի համար օգտագործելու համար:

Քայլ 3: Կտրեք ականջները

Ես կտրեցի կոնի կտրված կտորները Dremel- ով, այնպես որ դրանք ավելի փոքր էին և տաք սոսնձեցին դրանք ավելի մեծ կոն կտորների ներսից: Նրանք ճիշտ չէին տեղավորվում, բայց դրանք ձեռքով բռնելուց հետո տաք սոսինձը այն բավականին լավ էր պահում տեղում: Եթե ինքներդ ձեզ բավականաչափ տարածք եք թողնում ականջների տակ, կարող եք հեշտությամբ տեղադրել էլեկտրոնիկան ականջի ներսում, մեկ ականջը վերահսկիչի համար, իսկ մեկը `մարտկոցի: Unfortunatelyավոք, ես բավականաչափ տարածք չեմ թողել և ստիպված էի օգտագործել արտաքին պարիսպ: Խնդրում ենք հոգ տանել, որ տաք սոսինձ ատրճանակ օգտագործելիս ինքներդ ձեզ չայրեք !!! Դուք կարող եք նաև հեշտությամբ հալեցնել պլաստիկ կոնները պատահաբար:

Քայլ 4: Պատրաստեք ակնոցներ

Ակնոցները, որոնք ես գնել էի, շատ անհավանական փայլուն ջրային գույն էին: Ակնոցներն ավելի պայծառ դարձնելու համար հանեք ոսպնյակները (նախ հանեք քթի կտորը), մանրացրեք դրանք և ցողեք Plasti Dip սփրեյով ՝ նրանց տալով կաշվե ռետինե գեղեցիկ հյուսվածք: Սփրվելուց առաջ ես դիմակավոր ժապավենով դիմակավորեցի ակնոցների ներքին հատվածը և մաշկին դիպչող հատվածները: Ես նաև ոչ մի ներկ չեմ քսել քթի կտորի վրա, քանի որ ներկը փոքր -ինչ նվազեցնում է ակնոցի նյութի ճկունությունը, և քթի կտորը անհրաժեշտ է ակնոցները միասին պահելու համար: Դուք նաև կցանկանաք ավազել և ականջները ցողել: Մանրացված պլաստիկ փոշին տհաճ է ձեր թոքերի և աչքերի համար, ուստի խնդրում ենք այս քայլերի համար կրել դիմակ և անվտանգության ակնոցներ: Ես հավասարաչափ հյուսվածք ստանալու համար մոտ 3 շերտ ցողեցի վերարկուների միջև `մոտ 10-15 րոպե: Թաց վիճակում ներկը փայլուն է թվում, բայց այն չորանում է մինչև փայլատ հյուսվածք:

Քայլ 5: Էլեկտրոնիկայի հավաքում

Այս քայլերը պարտադիր չեն, եթե օգտագործում եք արդեն կառուցված Arduino միկրոկոնտրոլեր: Այնուամենայնիվ, քանի որ դուք օգտագործում եք դրա հնարավորությունների միայն փոքր մասը, ավելի իմաստալից է դարձնել Arduino- ի մերկացած տարբերակը, որը շատ ավելի փոքր է և ավելի էժան է վերարտադրվել: Այս բաժինը կարող է փոքր -ինչ դժվար լինել այն մարդկանց համար, ովքեր չունեն էլեկտրոնիկայի փորձ, բայց պետք է հեշտ լինի յուրաքանչյուրի համար, ով հավաքել է էլեկտրոնիկայի պարզ հավաքածու: Կցված է էլեկտրոնիկայի «սխեմատիկ» ուրվագիծը: Սխեման մեծապես բխում է Դեյվիդ Ա. Մելիսի Atmega8 Standalone սխեմատիկայից: Եթե հետաքրքրություն լինի, ես պատրաստելու եմ հատուկ հրահանգ այս քայլի համար: Անջատված հոսանքի միացումը Թոմ Իգոյի Ֆիզիկական հաշվողական գրքից է: Ես ներառեցի համակարգչի տախտակի տարբերակի նկարը (սենսորը/ազդանշանը միացված չէ), ինչպես նաև նախատիպի տարբերակը, որը կառուցված է սեղանի վրա `հղման համար: Գրատախտակի տարբերակը նաև ցույց է տալիս, թե ինչպես միացնել Arduino- ի տախտակը ՝ որպես USB ծրագրավորող միկրոկոնտրոլերի չիպի համար: Քանի որ ես օգտագործել եմ DIP վարդակից չիպի համար, կարող եմ նաև հեռացնել չիպը և դնել Arduino- ի տախտակի վրա ՝ այն ծրագրավորելու համար, բայց չիպը դժվար է դուրս հանել առանց բոլոր կապումներն թեքելու, այդ պատճառով ես ներառեցի էգին վերնագրի կապում tx/rx- ի համար: Չնայած այն բանին, որ տախտակը շատ սեղմված է, դուք կարող եք տեսնել, որ վերահսկիչի բոլոր կապում առկա է զոդման պահոց `միանալու համար: Քանի որ դրանք անհրաժեշտ չեն այս նախագծի համար, ես վերնագրեր չկպցրեցի չօգտագործված կապումներին, բայց եթե դրանք լինեին, դուք կունենայիք Arduino Diecimilia- ի լիարժեք հնարավորությունները, բացառությամբ ներկառուցված USB- ի, շատ փոքր փաթեթում: Տախտակի լայնությունը կազմում է Diecimilia տախտակի մոտավորապես կեսը և մոտավորապես նույն երկարությունը: (ահա նմանատիպ տեղադրում:) Բազզորի հզորացման համար կամընտիր է տրանզիստորի օգտագործումը, Arduino- ն կարող է ինքնին բավականաչափ հոսանք ապահովել քորոցից: Այնուամենայնիվ, տրանզիստորի օգտագործումը թույլ է տալիս օգտագործել ձայնային ազդանշանից բացի այլ սարքեր, եթե դրանք ունեք:

Քայլ 6. Պատրաստեք ազդանշանային և սենսորային լարեր

Ուլտրաձայնային տվիչին և ազդանշանին անհրաժեշտ են երկար լարեր `ակնոցներից մինչև էլեկտրոնիկա աշխատելու համար: Ուլտրաձայնային սենսորը պահանջում է 4 լար (5 վ, հող, արձագանք, ձգան), իսկ ազդանշանը `երկու լար (վերահսկիչից թվային ելք, հող): Որոշ պլանավորման դեպքում կարող եք օգտագործել 5 մետաղալար ժապավենային մալուխ, եթե ունեք մեկը և կիսել գետնին կապը ազդանշանի և տվիչի միջև: Ես ունեի միայն 4 մետաղալար ժապավեն, այնպես որ ես դա օգտագործեցի ուլտրաձայնային տվիչի համար և օգտագործեցի երկու մետաղալար մալուխ `ազդանշանի համար: Քանի որ ազդանշանը ունի երկու միակցիչ, ես մի վերնաշապիկի տող եմ միացրել երկու լարերին ճիշտ հեռավորության վրա, այսպիսով, անհրաժեշտության դեպքում, կարող եմ հեշտությամբ հեռացնել պիեզո ազդանշանը: Սենսորն ունի զոդման որոշ անցքեր, որոնց վրա պետք է գնալ և օգտագործել: Համոզվեք, որ օգտագործեք ճիշտ կողմը, մյուս կողմի անցքերը նախատեսված են սենսորի ծրագրավորման համար և չեն աշխատի:

Քայլ 7: Ավարտեք լարերը

Հաջորդ զոդման արական գլուխը կապում է լարերի մյուս ծայրին: (Սրանք միանալու են միկրոկառավարիչին):

Քայլ 8: Վերբեռնեք ծածկագիրը

Կոդը վերբեռնելու համար համակարգչի տախտակի վրա միացրեք 5v, ground, TX, RX կապումներն այդ նույն կապում մի Arduino տախտակի վրա տեղադրված չիպի միջոցով, օգտագործելով որոշ լարեր: Այնուհետև միացրեք համակարգչի տախտակի վերակայման քորոցը Arduino տախտակի վրա գտնվող DIP վարդակից 13 -րդ պին: Եթե սա շփոթեցնող է, տեսեք այն պատկերը, որը կրկնում է, բացառությամբ Arduino Mini- ի: Հաջորդը պարզապես անցեք կցված կոդը Arduino խմբագրիչում (կամ ներբեռնելուց հետո հպեք և բացեք.pde ֆայլը Arduino- ում) և ընտրեք համապատասխան սերիական պորտը և Arduino չիպը, որն օգտագործում եք, և սեղմեք բեռնման կոճակը: Կոդն աշխատում է ազդանշաններ և այնուհետև փոխելով ազդանշանային միջակայքը ՝ սենսորով չափված հեռավորության հիման վրա: Այսպիսով, եթե դուք մոտ եք ինչ-որ առարկայի, ապա ազդանշանների միջակայքը նվազում է, և ազդանշանները տեղի են ունենում ավելի արագ: Եթե դուք գտնվում եք ինչ-որ օբյեկտից հեռու, ապա ձայնային ազդանշանի միջակայքը մեծանում է, ուստի բլիպերն ավելի դանդաղ են տեղի ունենում: Կառավարիչը ստուգում է հեռավորությունը յուրաքանչյուր 60ms- ում, այնպես որ միջազային ազդանշանի միջակայքը դինամիկորեն փոխվում է: Ներկայումս այն մասշտաբավորված է, այնպես որ 1 դյույմը 10 մփ տարբերություն է տալիս միջմեկային ազդանշանի միջակայքում: Սա ստիպում է ակնոցներն ավելի լավ աշխատել ավելի մոտ տարածությունների համար, բայց կարող են ավելացվել `ավելի լավ աշխատելու համար: Ես փորձեցի մի էքսպոնենցիալ մասշտաբավորում, որն ավելի մեծ հեռավորությունների տիրույթն ավելացրեց (օգտագործելով fscale, բայց կարծես թե այն շատ չէր փոխի պատասխանը տոննա կոդի դիմաց, ուստի այն ջնջեցի): Քանի որ հեռավորությունը կարդալը կախված է օբյեկտի հեռավորությունը (սենսորը վերադարձնում է իմպուլսները մինչև 30 մ երկարություն) ծածկագիրը չափում է ընթերցումը ստանալու ժամանակը և փոխհատուցում է հետաձգման ժամանակը այդ չափով: Կոդի յուրաքանչյուր տող մեկնաբանվում է և (հուսանք) ինքն է -բացատրական:

Քայլ 9: Տեղադրեք էլեկտրոնիկան պատյանում

Կտրտված խողովակը կտրեք այնպես, որ ակնոցից ճիշտ երկարությունը լինի ինչ -որ մեկի ձեռքին կամ գրպանին: Ուլտրաձայնային սենսորին և պիեզո ազդանշանին միացնող լարերը դրեք պառակտված կարի խճճված խողովակի ներսում: Ձեր պատյանում մի անցք հորատեք, որը կարող է տեղավորել խճճված խողովակը: Ես դա արեցի ՝ օգտագործելով փորձարկման և սխալի մոտեցում ՝ սկսած փոքր չափերից և մեծացնելով տրամագիծը, մինչև խողովակները ճիշտ տեղավորվեն: Անցեք լարերը անցքի միջով, այնուհետև սեղմեք խճճված խողովակի մեջ: Մալուխներս մի փոքր երկար են, ուստի ստիպված էի դրանք ծալել ՝ տեղավորվելու համար: Որոշ Velcro- ն տպատախտակը պահում է պարիսպին:

Քայլ 10: Միացրեք լարերը

Այժմ կարող եք օգտագործել ձեր լարերի ծայրերում գտնվող արական վերնագրի կապումներն ու միանալ ԱՀ -ի տախտակի համապատասխան կապումներին (օգտագործեք սխեմատիկ պատկերը): Եթե դուք օգտագործում եք ձեր սեփական Arduino- ն, ապա պարզապես օգտագործեք նույն կապի քարտեզագրումները, ինչպես սխեմատիկայում:

Քայլ 11: Փակել պարիսպը

Այս պարիսպն ուներ պտուտակներ ՝ այն փակ պահելու համար, սակայն այլ պարիսպներ (ալտոիդներ թիթեղյա՞) կարող էին ուղղակի փակվել: Քանի որ ես համոզված չէի, որ այն աշխատում է, ես առայժմ փակ ժապավեն օգտագործեցի:

Քայլ 12: Կցեք ականջները

Ականջները ամրացնելու համար մենք պետք է սկզբում երկու ուղղահայաց անցք դնենք դրեմելով ականջների մեջ, որպեսզի ժապավենը անցնի:

Քայլ 13: Ականջների ամրացումը շարունակվում է

Straապավենները ականջների միջով անցկացնելուց հետո ես Velcro- ի միջոցով ականջները ամրացրեցի ակնոցների վրա: Սա ավարտվեց ինչ -որ չափով անկայուն, բայց խիստ կարգավորելի `դրանք ճիշտ ուղու վրա ցույց տալու համար: Դրանք սոսնձելը ավելի մշտական կլիներ, բայց Velcro- ն մի քանի ցուցադրում է վերապրել: Ուլտրաձայնային տվիչը ինչ -որ կերպ կատարյալ տեղավորվում էր, որպեսզի գցվեր կողպման մեխանիզմին `ակնոցների շրջվելու հնարավորության համար: Պլաստիկ ոսպնյակի կտորից ռետինե ակնոցի շրջանակը պետք է փոքր -ինչ հանել վերևից, որպեսզի տարածք ունենաք, այնուհետև սենսորը տեղավորվում է: Սենսորը երբեմն դուրս է գալիս, այնպես որ մի փոքր սոսինձ կարող է այն վերջնականապես ամրացնել: Unfortunatelyավոք, ամրացման այս մեթոդը անհնար է դարձնում ոսպնյակների վերև շուռ տալը:

Քայլ 14: Փորձեք Echolocation- ը

Միացրեք մարտկոցը, գրպանը դրեք պատյանը և ուսումնասիրեք: Ինչքան մոտենաք ձեր տեսադաշտի օբյեկտներին, այնքան արագ այն ազդանշան է տալիս, որքան առաջ եք գնում, այնքան դանդաղ է հնչում: Խնդրում ենք մի կրեք դրանք վտանգավոր միջավայրում կամ երթևեկի ժամանակ: Այս ակնոցները նախատեսված են միայն կրթական նպատակների համար և նախատեսված են վերահսկվող միջավայրերի համար, քանի որ դրանք նախատեսված են արգելափակելու ձեր ծայրամասային տեսողությունը և կանոնավոր տեսողությունը, այնպես որ դուք ավելի շատ ապավինում եք լսողական ազդանշաններին: Ես պատասխանատվություն չեմ կրում այս ակնոցներ կրելու հետևանքով ստացած վնասվածքների համար: Շնորհակալություն: Քանի որ սա հիմնված է Arduino- ի վրա, դուք կարող եք հեշտությամբ ավելացնել Zigbee կամ blueSMIRF մոդուլ `դրանք անլար համակարգիչներին միացնելու համար: Հետագա աշխատանքը կարող է լինել զգայունությունը կարգավորելու համար ժամացույցի ավելացում և միացման/անջատման անջատիչի ավելացում:

Երկրորդ մրցանակ Instructables և RoboGames ռոբոտների մրցույթում