Ultrazvučne zaštitne naočare: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Volio bi da si šišmiš? Želite doživjeti eholokaciju? Želite li pokušati "vidjeti" ušima? Za moj prvi Instructable, pokazat ću vam kako izgraditi vlastite ultrazvučne naočare koristeći klon Arduino mikrokontrolera, ultrazvučni senzor Devantech i naočale za zavarivanje za oko 60 USD ili manje ako već imate standardne elektroničke komponente. Mogli biste i preskočiti elektroniku i napraviti jednostavnu masku od šišmiša savršenu za nošenje do sljedećeg filma o Batmanu. U tom slučaju, cijena bi bila samo oko 15 USD. Ove naočale omogućuju vam da iskusite kako je koristiti zvučne znakove poput šišmiša i namijenjene su djeci u naučnom centru da nauče o eholokaciji. Cilj je bio održati troškove što je moguće nižim, izbjeći da oblik interakcije bude općenit ili nepovezan s njegovom obrazovnom svrhom i osigurati da fizički oblik uređaja utjelovljuje predmet. Za detaljniju raspravu o njegovom dizajnu, pogledajte web stranicu projekta. Kako bi troškovi i veličina bili niski, ipak se koristi Arduino klon koji se koristi, ali ovaj projekt jednako dobro funkcionira s već izgrađenim Arduino mikrokontrolerima. Ove naočale su napravljene za " Dinamičko istraživanje i dizajn usmjereno na korisnika "u programu Umjetnost, mediji i inženjering na Državnom univerzitetu Arizona.

Korak 1: Potrebni materijali

-Arduino ili sličan mikrokontroler* (ako imate novca možete kupiti Arduino mini/nano ili koristiti boarduino, inače ću vam pokazati kako napraviti mali i jeftini klon Arduino za ovaj projekt.)-Zaštitne naočale (Moje su Marka "Neiko" i lako se mogu pronaći na eBay-u kao "Preklopne naočare za zavarivanje" za 3-10 dolara, ovaj specifični tip jako dobro funkcionira -Devantech SRF05 ultrazvučni senzor (ili drugi uporedivi senzor-međutim, SRF05 ima vrlo niska potrošnja energije od 4 mA i velika rezolucija od 3 cm do 4 metra, to je oko 30 USD)-nešto od čega se prave uši (koristio sam plastične češere, pogledajte i: "Kako izgraditi bolji kostim šišmiša")-neka vrsta kućište za elektroniku-3/8 "podvojene fleksibilne crne zavojite cijevi (za skrivanje spojnih žica) -piezo zujalica koja može raditi na žicama raznovrsnih 5v-9v-plastična kanta za prskanje (crna) Elektronika mikrokontrolera (ove se komponente mogu preskočiti ako koristite već ugrađeni kontroler)- Arduino programirani Atmega8 ili 168 DIP čip.- rezervni Arduin o ploča ili ArduinoMini USB programator- Mala PC ploča (dostupna na Radioshacku)- 9V konektor za bateriju (dostupan na Radioshacku)- 7805 regulator napona 5V- kristal 16 MHz (dostupan @ sparkfun)- dva kondenzatora od 22 pF (dostupno @ sparkfun)- 10 mikroF elektrolitički kondenzator- 1 mikroF elektrolitski kondenzator- 1 k otpornik i 1 LED (opcionalno, ali se preporučuje)- 2N4401 tranzistor (opcionalno)- ženski i muški zaglavlje (opcionalno)- 28-polna DIP utičnica ili dvije 14-polne DIP utičnice (opcionalno)- male matična ploča za izradu prototipa (opcionalno) Elektroničke komponente se mogu nabaviti i na www.digikey.com ili www.mouser.com Alati i potrošni materijal koji vam mogu zatrebati lemilica za pištolj za vruće ljepilo-Dremel-novine za maskiranje papira-brusni papir-žica striptizete itd.

Korak 2: Dizajnirajte neke uši

Slobodni ste da upotrijebite maštu da izgradite uši. Nikakve naočare za šišmiše ne bi trebale biti iste! Koristio sam plastične češere koji se koriste za fizikalnu terapiju, a koje smo slučajno imali u našoj laboratoriji. Ali ovaj vodič daje još jednu lijepu opciju za uši šišmiša. Prvo sam nacrtao oval sa oštricom i izrezao ga Dremelom. Sačuvao sam odsječeni komad za upotrebu u unutrašnjosti uha.

Korak 3: Izrežite uši

Odrezane komade konusa obrezao sam Dremelom, tako da su bili manji i vruće ih zalijepio na unutrašnjost većih komada stošca. Nisu se točno uklapali, ali nakon što su ih držali ručno, vruće ljepilo ih je dobro držalo na mjestu. Ako sebi ostavite dovoljno prostora ispod ušiju, lako biste mogli ugraditi elektroniku u uho, jedno uho za kontroler i jedno za bateriju. Nažalost, nisam ostavio dovoljno prostora i morao sam koristiti vanjsko kućište. Molimo pazite da se ne opečete dok koristite pištolj za vruće ljepilo !!! Također možete lako slučajno istopiti plastične čepove.

Korak 4: Pripremite zaštitne naočare

Naočare koje sam kupio bile su vrlo sjajne vodene boje slične šišmišu. Da biste naočare učinili mlačama, izvadite leće (prvo uklonite dio nosa), izbrusite ih i poprskajte sprejom Plasti Dip kako biste dobili lijepu kožnu gumenu teksturu. Prije prskanja, maskirao sam unutrašnjost naočara i dijelove koji dodiruju kožu. Također nisam nanio nikakvu boju na dio nosa jer boja malo smanjuje fleksibilnost materijala za naočare, a dio nosa je neophodan za držanje naočara zajedno. Također ćete htjeti brusiti i prskati uši. Brušena plastična prašina je gadna za vaša pluća i oči, stoga vas molimo da nosite masku i zaštitne naočale za ove korake. Poprskao sam oko 3 sloja s otprilike 10-15 minuta između slojeva da dobijem ujednačenu teksturu. Kada je mokra, boja izgleda sjajno, ali se suši do mat teksture.

Korak 5: Sastavite elektroniku

Ovi su koraci neobavezni ako koristite već izgrađen Arduino mikrokontroler. Međutim, budući da koristite samo mali dio njegovih mogućnosti, ima smisla napraviti barebones verziju Arduina koja je mnogo manja i jeftinija za reprodukciju. Ovaj odjeljak može biti malo težak za nekoga bez iskustva u elektronici, ali trebao bi biti lak za svakoga tko je sastavio jednostavan komplet elektronike. Priložena je "shematska" skica elektronike. Shema je visoko izvedena iz Atmega8 samostalne sheme Davida A. Mellisa. Ako postoji interes, napravit ću namjensku instrukciju za ovaj korak. Odvojeni krug napajanja je iz knjige fizičkog računarstva Toma Igoea. Uključio sam sliku verzije PC ploče (sa senzorom/zujalicom koja nije povezana), kao i verziju prototipa izgrađenu na matičnoj ploči za referencu. Verzija matične ploče također pokazuje kako spojiti Arduino ploču kao USB programator za čip mikrokontrolera. Budući da sam za čip koristio DIP utičnicu, također mogu ukloniti čip i staviti ga na Arduino ploču za programiranje, ali može biti teško izvući čip bez savijanja svih pinova - zato sam uključio ženski pinovi zaglavlja za tx/rx. Iako je ploča jako skučena, možete vidjeti da svi pinovi kontrolera imaju na raspolaganju lemilicu za spajanje. Budući da nisu potrebni za ovaj projekt, nisam lemio ženske zaglavlje na neiskorištene pinove, ali da jesu, imali biste sve mogućnosti Arduino Diecimilie, osim ugrađenog USB-a u vrlo malom pakiranju. Širina ploče je otprilike jedna polovica ploče Diecimilia i približno iste dužine. (ovdje je slična postavka.) Opcionalno je koristiti tranzistor za napajanje zujalice, Arduino može osigurati dovoljno struje iz samog pina. Međutim, korištenje tranzistora omogućuje vam korištenje drugih uređaja za stvaranje zvuka osim zujalice ako je imate.

Korak 6: Pripremite žicu zujalice i senzora

Ultrazvučnom senzoru i zujalici potrebne su dugačke žice za prolazak od naočara do elektronike. Ultrazvučni senzor zahtijeva 4 žice (5v, uzemljenje, eho, okidač), a zujalica zahtijeva dvije žice (digitalni izlaz iz kontrolera, uzemljenje). Uz određeno planiranje, mogli biste koristiti petožilni vrpčani kabel, ako ga imate i dijelite uzemljenje između zujalice i senzora. Imao sam samo 4 -žičnu vrpcu pa sam je koristio za ultrazvučni senzor, a za zvučni signal koristio dvožični kabel. Budući da zujalica ima dva priključka, lemio sam niz ženskih zaglavlja na dvije žice na ispravnom razmaku, na ovaj način mogu lako ukloniti piezo zujalicu ako je potrebno. Senzor ima neke rupe za lemljenje za lemljenje do kojih biste trebali otići i koristiti. Koristite ispravnu stranu, rupice na drugoj strani služe za programiranje senzora i neće raditi!

Korak 7: Završite žice

Sljedeće lemite zatiče muškog zaglavlja na drugi kraj žica. (Oni će se spojiti na mikrokontroler.)

Korak 8: Otpremite kôd

Za učitavanje koda, spojite 5v, uzemljene, TX, RX pinove na PC ploči s tim istim pinovima na Arduino ploči uklonjenom čipom koristeći neke žice. Zatim spojite pin za resetiranje na PC ploči na mjesto gdje bi pin 13 išao u DIP utičnicu na Arduino ploči. Ako je ovo zbunjujuće, pogledajte sliku koju ovo ponavlja, osim sa Arduino Mini. Zatim jednostavno prođite pored priloženog koda u Arduino uređivaču (ili pregledajte i otvorite.pde datoteku u Arduinu nakon preuzimanja), odaberite odgovarajući serijski port i Arduino čip koji koristite i pritisnite gumb za prijenos. Kôd funkcionira svirajući zvučne signale i zatim mijenjanje inter-bip intervala na osnovu udaljenosti koju mjeri senzor. Dakle, ako ste blizu objekta, interval između zvučnih signala se smanjuje i zvučni signali se javljaju brže. Ako ste daleko od objekta, interval između zvučnih signala se povećava pa se zvučni signali javljaju sporije. Kontroler provjerava udaljenost svakih 60 ms, pa se interval između zvučnih signala dinamički mijenja. Trenutno je skalirano pa 1 inč čini razliku od 10 ms u intervalu zvučnih signala. Zbog toga naočale bolje rade na bližim udaljenostima, ali se mogu povećati kako bi bolje radile na daljim udaljenostima. Pokušao sam s eksponencijalnim skaliranjem koje je povećalo raspon na bližim udaljenostima (koristeći fscale, ali nije izgledalo da je promijenilo odgovor mnogo u zamjenu za tone koda, pa sam ga ukinuo.) Budući da vrijeme potrebno za čitanje udaljenosti ovisi o udaljenost objekta koji se osjeća (senzor vraća impulse duge do 30 ms) kôd mjeri vrijeme potrebno za očitavanje i kompenzira vrijeme kašnjenja za taj iznos. Svaki red u kodu je komentiran i (nadamo se) sam -objašnjenje.

Korak 9: Stavite elektroniku u kućište

Izrežite zavojitu cijev tako da bude odgovarajuće dužine od naočara do nečije ruke ili džepa. Žice koje se povezuju s ultrazvučnim senzorom i piezo zujalicom stavite unutar cijevi sa podijeljenim šavom. Izbušite rupu u svom kućištu koja može stati na zavojitu cijev. To sam učinio primjenom pristupa pokušaja i pogreške, počevši od male veličine i povećavajući promjer dok cijevi ne stanu kako treba. Provucite žice kroz rupu, a zatim utisnite uvijenu cijev. Kablovi su mi malo dugi pa sam ih morao presaviti da stanu. Neki čičak drži ploču do kućišta.

Korak 10: Povežite žice

Sada možete koristiti muške iglice zaglavlja na krajevima žica i spojiti se na odgovarajuće pinove na PC ploči (upotrijebite shemu!). Ako koristite vlastiti Arduino, tada upotrijebite ista preslikavanja pinova kao na shemi.

Korak 11: Zatvorite kućište

Ovo kućište je imalo vijke koji ga drže zatvorenim, ali druga kućišta (altoidni lim?) Su se mogli jednostavno zatvoriti. Budući da nisam bio siguran radi li, za sada sam ga držao zatvorenim.

Korak 12: Pričvrstite uši

Za pričvršćivanje ušiju prvo moramo staviti dva okomita utora s dremelom u uši kako bi remen mogao proći.

Korak 13: Pričvršćivanje ušiju Nastavak

Nakon što sam provukao trake kroz uši, koristio sam čičak za pričvršćivanje ušiju na naočale. Ovo je na kraju bilo pomalo nestabilno, ali vrlo prilagodljivo kako bi ih usmjerili na pravi put. Lijepljenje bi bilo trajnije, ali čičak je preživio nekoliko demonstracija. Ultrazvučni senzor nekako je savršeno pristajao za uguranje na mehanizam za zaključavanje radi podizanja naočara. Morate izvući gumeni okvir naočara iz plastičnog komada leće malo odozgo kako biste oslobodili prostor, a zatim se senzor uklapa. Senzor ponekad iskoči, pa bi ga malo ljepila moglo popraviti zauvijek. Nažalost, ovaj način pričvršćivanja onemogućava više okretanje leća prema gore.

Korak 14: Doživite eholokaciju

Uključite bateriju, stavite kućište u džep i istražite! Što se više približavate objektima u svom vidokrugu, brže se oglašava zvučni signal, što se više približavate, sporiji zvučni signal. Molimo da ih ne nosite u opasnom okruženju ili u prometu! Ove su naočale samo u obrazovne svrhe i namijenjene su kontroliranim okruženjima jer imaju namjeru blokirati vaš periferni vid i redovan vid, tako da se više oslanjate na slušne signale. Ne snosim odgovornost za bilo kakve ozljede nastale nošenjem ovih naočala! Hvala! Budući da je ovo zasnovano na Arduinu, lako biste mogli dodati Zigbee ili blueSMIRF modul na bežično povezivanje s računarima. Budući posao bi mogao biti dodavanje točkića za podešavanje osjetljivosti i dodavanje prekidača za uključivanje/isključivanje.

Druga nagrada na takmičenju robota Instructables i RoboGames