Alarm Face Touch: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Dodirivanje lica jedan je od najčešćih načina zaraze virusom poput Covid-19. Akademsko istraživanje 2015. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) pokazalo je da dodirujemo lica u prosjeku 23 puta na sat. Odlučio sam dizajnirati jeftin uređaj male snage koji će vas upozoriti svaki put kad namjeravate dodirnuti svoje lice. Ovaj grubi prototip mogao bi se vrlo lako doraditi i iako je malo vjerojatno da ćete ovo htjeti nositi cijeli dan, to bi mogao biti dobar način da vas naučite da smanjite dodirivanje lica i time smanjite širenje virusa.

Većina oblika detekcije pokreta koristi akcelerometre ili obradu slike. Oni su relativno skupi, zahtijevaju kontinuirano napajanje, pa stoga i relativno veliku bateriju. Htio sam napraviti uređaj koji troši energiju samo kada ga ponašanje pokreće, a mogao bi se napraviti kod kuće za manje od 10 USD.

Uređaj ima tri dijela. Ogrlica i dvije male elastične trake na svakom zglobu. Koristi princip da magnet koji se kreće blizu zavojnice žice stvara električnu struju u žici. Kad se ruka pomakne prema licu, magnet na zglobu stvara mali napon na zavojnici. Ovo se pojačava i ako je veće od određenog praga, uključuje mali zujalicu.

Supplies

• 100 - 200 metara magnetske žice. Većina žica je previše debela. Solenoidna žica izolirana je vrlo finim slojem laka tako da možete napraviti mnogo zavoja u zavojnici, a da pritom ostane relativno mala i lagana. Koristio sam 34 AWG - što je promjera oko 0,15 mm
• Kabelske vezice ili selotejp
• Op-pojačalo male snage sa jednim napajanjem. Mora raditi na 3V. Koristio sam Microchip MCP601.
• 2 otpornika (1M, 2K)
• 2K trimer otpornik
• Piezo zujalica od 3 - 5 V
• Bilo koji osnovni npn tranzistor (koristio sam 2N3904)
• Neki veroboard
• CR2032 (ili bilo koja 3V dugmasta baterija)
• 2 mala snažna magneta
• 2 guste gumice ili neki kompresivni materijal (poput kompresijskih čarapa)

Korak 1: Namotajte zavojnicu

Zavojnica mora biti jedan kontinuirani komad žice tako da se nažalost ne može zakačiti i otkačiti poput ogrlice. Stoga je važno da promjer zavojnice bude dovoljno velik da ga možete prenijeti preko glave. Ja sam svoju namotao oko kružnog pretvarača (korpe za otpadni papir) promjera oko 23 cm (9 inča). Što se više okreće, to bolje. Izgubio sam broj koliko sam napravio, ali testiranjem električnog otpora na kraju mislim da sam završio sa oko 150 okretaja.

Lagano izvadite zavojnicu iz prve i pričvrstite zavojnicu kabelskim vezicama ili trakom. Važno je da ne prekinete osjetljivu žicu magneta jer će biti gotovo nemoguće popraviti. Kad zavojnicu učvrstite, pronađite dva kraja žice i uklonite lak sa posljednjih cm (posljednjih pola inča) svakog kraja. To sam učinio topljenjem laka lemilicom (pogledajte video u prilogu).

Kliknite ovdje da biste vidjeli video o tome kako skinuti magnetnu žicu

Ovi se krajevi mogu nježno zalemiti na ploču vašeg detektora. Za svoj prototip lemio sam krajeve na mali komad zasebnog veroboard -a sa zaglavljem utičnice, tako da sam mogao koristiti eksperiment i koristiti kratkospojne kabele za spajanje na različite izvedbe kola.

Korak 2: Izgradite krug detektora

Shematski i završni krug su prikazani gore.

Koristim op pojačalo u neinvertirajućoj konfiguraciji za pojačavanje vrlo malog napona generiranog na zavojnici. Dobit ovog pojačala je omjer otpora R1 i R2. Mora biti dovoljno visok da detektira magnet kada se relativno sporo kreće oko 10 cm od ruba zavojnice (oko 20-30 cm/s), ali ako ga učinite previše osjetljivim, može postati nestabilan i zujalica će se neprestano oglašavati. Budući da će optimalan broj ovisiti o stvarnoj zavojnici koju gradite i magnetu koji koristite, preporučujem da sklopite krug s promjenjivim otpornikom koji se može postaviti na bilo koju vrijednost do 2K. U svom prototipu sam otkrio da je vrijednost od približno 1,5K dobro funkcionirala.

Budući da će zavojnica također hvatati zalutale radio valove različitih frekvencija, uključio sam kondenzator preko R1. Ovo djeluje kao niskopropusni filter. Na bilo kojoj frekvenciji većoj od nekoliko herca, reaktansa ovog kondenzatora je mnogo manja od vrijednosti R1, pa pojačanje opada.

Budući da je pojačanje tako veliko, izlaz op pojačala će zaista biti samo "uključeno" (3V) ili "isključeno" (0V). U početku, budući da MCP601 može izlaziti 20mA, mislio sam da bi mogao direktno upravljati piezo zujalicom (za rad je potrebno samo nekoliko mA). Međutim, otkrio sam da se op pojačalo borilo da ga direktno pogoni, vjerovatno zbog kapaciteta zujalice. To sam riješio napajanjem izlaza kroz otpornik na npn tranzistor koji djeluje kao prekidač. R3 je odabran kako bi se osiguralo da je tranzistor potpuno uključen kada je izlaz iz Op pojačala 3V. Da biste smanjili potrošnju energije, idealno bi bilo da ovo bude onoliko visoko koliko možete i da ipak osigurate da je tranzistor uključen. Odabrao sam 5K kako bih osigurao da ovo kolo radi s gotovo svim popularnim npn tranzistorima.

Zadnja stvar koja vam je potrebna je baterija. Uspio sam uspješno pokrenuti svoj prototip s 3V dugmastom baterijom - ali bila je još osjetljivija i učinkovitija pri nešto većem naponu, pa ako nađete malu li -poli bateriju (3.7V), preporučio bih je.

Korak 3: Napravite narukvice

Ako se magnet nosi blizu svake ruke, radnja podizanja ruke prema licu aktivirat će zvučni signal. Odlučio sam stvoriti dvije narukvice s elastičnim potpornim čarapama i upotrijebio ih za držanje dva mala magneta na ručnom zglobu. Možete i eksperimentirati s magnetskim prstenom na jednom prstu svake ruke.

Inducirana struja teče u jednom smjeru oko zavojnice kada magnet uđe u područje zavojnice i u suprotnom smjeru pri izlasku. Budući da je prototipno kolo namjerno jednostavno, samo će jedan smjer struje aktivirati zvučni signal. Tako će zujati ili kada se ruka približi ogrlici ili kad se odmakne. Očigledno želimo da začuje zujanje na putu do lica i možemo promijeniti polaritet generirane struje okretanjem magneta. Dakle, eksperimentirajte na koji način se oglašava zvučni signal kada se ruka približi licu i označite magnet tako da ga se sjetite nositi na pravi način.

Korak 4: Testirajte

Veličina inducirane struje povezana je s brzinom promjene magnetskog polja u blizini zavojnice. Tako je lakše uhvatiti brze pokrete u blizini zavojnice nego sporo kretanje daleko od nje. Uz malo pokušaja i grešaka uspio sam ga natjerati da radi pouzdano kada sam pomaknuo magnet brzinom oko 30 cm/s (1 ft/s) na udaljenosti od 15 cm (6 inča). Malo više ugađanja poboljšalo bi ovo za faktor dva ili tri.

Trenutno je sve pomalo sirovo jer prototip koristi komponente „kroz rupe“, ali sva bi se elektronika mogla lako smanjiti korištenjem komponenti za površinsko montiranje, a ograničavajuća veličina bila bi samo baterija.