Nyomásérzékeny padlószőnyeg -érzékelő: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ebben az utasításban megosztom a nyomásérzékeny padlószőnyeg -érzékelő tervezését, amely képes észlelni, amikor rááll. Bár nem tudja pontosan megmérni, meg tudja határozni, hogy teljes súlyával áll -e rajta, vagy egyszerűen kapcsolatba lép vele.

A szőnyeg az embereket a Velostat segítségével méri, amely anyag megváltoztatja elektromos ellenállását a rá gyakorolt nyomás mértéke alapján. Az egész szőnyeget 20 euró alatt készítettem el (a szőnyeg nélkül).

1. lépés: Amire szüksége lesz

Az érzékelő elkészítéséhez a következőkre lesz szüksége:

• Velostat: A szőnyeg alatti elegendő terület lefedéséhez 2 db 28 cm -es (11 ") négyzetet használtam, amelyeket egy Adafruit viszonteladótól vásároltunk.
• Rézszalag: 5 mm széles és körülbelül 6-7 m szalagot használtam.
• Vékony szigetelő szalag: 25 mm széles kaptonszalagot használtam.
• Huzalozás a szőnyeg összekapcsolására valamivel.
• Forrasztópáka némi ónnal.
• Multiméter a teszteléshez.

A szőnyeg mikrokontrollerrel való használatához szüksége lesz:

• 47 ohmos ellenállás (vagy hasonlóan kis érték).
• (opcionális, N-csatornás mosfet 10k ellenállással és 220ohm ellenállással).

2. lépés: (Hogyan ne alkalmazzunk rézszalagot a Velostatra)

Kezdem azzal, hogy elmondom, hogyan NE alkalmazzunk rézszalagot a Velostatra.

Azzal kezdtem, hogy feltételezem, hogy a szalagon lévő "vezető ragasztó" vezetőképes. Ez jogos feltételezésnek tűnt, de vagy a szalagom nem ilyen "vezető ragasztó" típusú, vagy a "vezető" rész alig vezet.

Azzal kezdtem, hogy a Velostat 2 négyzetét mindkét oldalon ragasztószalaggal összeragasztottam. Ezután 25 cm hosszú rézszalagot vágtam és egyenletes időközönként felvettem. A rézszalag mindkét oldalon pontosan ugyanabban a helyen van, így csak egy vékony Velostat réteg van a réz között. A képeken a szőnyeg sematikus nézete kivágással az áttekintéshez.

Egy hosszú rézszalagot (körülbelül 50 cm) használnak az összes sor összekapcsolására mindkét oldalon.

Egy drótot forrasztottak mindkét oldalra, és ellenállásmérést végeztek.

Amikor próbáltam tesztelni, a multiméter értékei vadul ingadoztak 10k és 100ohm között. Ezenkívül a szőnyegen állva vagy nem nagyon változott a mérés. Valami rettenetesen elromlott. A szalag gyors mérése azt mutatta, hogy a ragasztó valójában nem annyira vezetőképes. Az anyagból készült szendvics réz, ragasztó, Velostat, ragasztó, réz volt, és a ragasztó egyfajta szigetelő.

A történet erkölcse, végezzen kis léptékű teszteket, ha bizonytalan, hogy működik -e.

3. lépés: Kisméretű teszt

Vissza a rajztáblához. A rézszalag ragasztó oldala nyilvánvalóan nem vezet eléggé. Az előlapja azonban tiszta réz. Mi van, ha megfordítom a szalagot úgy, hogy a réz oldala a Velostat felé nézzen.

Mindkét oldalon egyetlen nyom fordult meg. Fogtam a ragasztóoldallal lefelé tartó szalagot, és ragasztottam egy darab kaptonszalagra. A rézszalag újrafelhasználása bonyolult, de ez a cucc kissé túl drága ahhoz, hogy egyszerűen kidobja. Ez a kaptonszalag darab, a réz a ragadós oldalával szemben, a Velostatra ragadt.

Új mérés történt. Ez azonnal stabil eredményt adott. Egyet azonban. Egyetlen nyomnak látszott, hogy 24 ohm magas, és 200, ha alacsony. Ez volt, miközben csak kis mennyiséget nyomtam meg a kezemmel. Ha 12 nyomom van, és teljesen ráállok, akkor a szőnyeg 1 ohm alá csökkenhet, túl sok áramot merítve.

Átdolgoztam a kialakítást, hogy a szalag csak kis részei érintkezzenek a Velostat -tal. Így reméltem, hogy kezelhető mennyiségre sikerül elérni az ellenállást.

4. lépés: Rézszalag felhelyezése a Velostatra

A tényleges működés ismereteivel felvértezve nekiláttam az érzékelő szőnyeg javításának. A fotókon látni fogja, hogy a régi szőnyeg új szőnyegre változik.

Az első dolog, amit tettem, apró szalagdarabokat tettem hozzá szigetelőként. A szalag mindkét oldalán van. A szalag közötti réseknek némileg állandónak és körülbelül 1-3 cm nagynak kell lenniük, attól függően, hogy mekkora ellenállást szeretne. A résnek mindkét oldalon ugyanott kell lennie.

Szerezzen egy rézszalagot és egy kaptonszalagot, amely elég hosszú ahhoz, hogy átfedje a Velostat -ot. A rézszalagnak 1-2 cm-rel hosszabbnak kell lennie, mint a kaptonszalag. Ragassza a rézszalagot a kaptonszalag ragadós oldalára úgy, hogy a rézszalag egyik oldala elmenjen a kaptonszalag mellett.

Ragassza a szerelvényt a Velostatra, a szigetelők fölé. Győződjön meg arról, hogy a réz mindkét oldalon ugyanazon a helyen van. Győződjön meg arról is, hogy a felesleges réz mindig ugyanazon az oldalon van. Hajtsa rá a felesleges rézt, hogy legyen helye a réz összekötő szalag felszerelésére. Az egyik tanács az, hogy a felesleges réz legyen a szőnyeg szigetelt részén, hogy később könnyebb legyen forrasztani.

Ismételje meg ezt a lépést minden sornál.

Adjon hozzá egy felső rézszalagot, amely összeköti az összes korábban rögzített rézcsíkot. Bölcs dolog szigetelni ezt a sort a Velostat -tól, hogy megelőzze a nem kívánt rövidzárlatot vagy szivárgást. A felső sor az előző lépésekben maradt fülekhez kapcsolódik.

Óvatosan forrasztja az összes rövid csíkot a felső csíkra. Erre a forrasztásra azért van szükség, mert különben a felső csík nem érintkezik a réz soraival. Ügyeljen arra, hogy ne adjon túl sok hőt a rézhez. A réz műanyagra van szerelve (Velostat), és a műanyagban való olvadás rossz lenne.

Forrasztja a vezetékeket a felső sorokhoz mindkét oldalon. Bárhol rendben van, kiválasztottam egy sarkot.

Tesztelje a szőnyeget, hogy megbizonyosodjon arról, hogy működik. Csatlakoztasson egy multimétert a szőnyeghez, és nézze meg, hogy csökken -e az ellenállás, ha megnyomja a szigetelés nélküli részeket. Ellenőrizze azt is, hogy az ellenállás némileg stabil -e, ha nem tesz semmit. Ha ez így van, akkor gratulálok, a szőnyeg most működik.

Utolsó lépésként ragasztószalagot kell felragasztani minden szabad rézre. Bár valószínűleg nem okoz rövidnadrágot, rossz forma, ha szabad réz marad.

(A sematikus képeken a réz felső sora nem látható. A kép csak a kapton és a réz konfigurációjának bemutatására szolgál, hogy ez a szőnyeg működjön.)

5. lépés: A szőnyeg tesztelése

Az új szőnyeget multiméterre kötötték, hogy újra teszteljék. Ezúttal terhelés nélkül a szőnyeg ellenállása stabil 17-20 ohm.

Amikor teljesen a szőnyegen állok, az ellenállás 4-6 ohmra csökken. Az egyik láb a szőnyegen körülbelül 10 ohmot ad.

Ez egy kicsit alacsonyabb, mint amivel elégedett vagyok, de mégis működőképes érték. Rengeteg különbség van a terhelés és a szőnyegen álló személy között. Egy megfigyelés szerint a nyomás nem igazán határozza meg az ellenállást. A felszín igen. Ha több szőnyegre állok kisebb súllyal, az ellenállás kisebb lesz, mint ha teljes súlyommal egyetlen helyen állok. Amire szükségem van erre az érzékelőre, ez nagyszerű, de ne feledje, ha épít egyet.

6. lépés: Csatlakoztassa

Mivel a szőnyeg csak egy nagy változó ellenállás, a szőnyegről történő mérés meglehetősen egyszerű.

A legegyszerűbb módszer a feszültségosztó használata. Tegyen egy ellenállást a nyomásérzékelő szőnyeg elé (a rajzban R_mat -nak nevezik), és mérje meg az ellenállás és a szőnyeg közötti pontot (MatA1). 47 ohm -ot használtam, de a szőnyegre valami másra lehet szükség. A logikai szintem 3.3V, bármilyen logikai teljesítményszintet használhat.

Hozzáadtam egy opcionális bekapcsolási áramkört a szőnyeghez. Nem akartam az állandó 50 mA -es húzást a szőnyegen. Egyszerűen nem tudom, hogy a Velostat mennyire szereti rajta az állandó áramot, és azt várom, hogy ez rossz lesz a szőnyeg élettartamára nézve. Az áramkör egy N-csatornás mosfetből áll, a szükséges ellenállásokkal. Amikor olvasni akarok, bekapcsolom a mosfet. A fennmaradó időben a mosfet ki van kapcsolva, és a szőnyegnek nincs ereje.

7. lépés: Hogyan kell használni

A szőnyeg használata Arduino -val (vagy bármely más mikrokontrollerrel) egyszerű. Ha csak a feszültségosztó van, egyszerűen csatlakoztassa a szőnyeget egy analóg tüskéhez, állítsa be azt a tűt, amelyhez a szőnyeget csatlakoztatja, és használja az analóg olvasási parancsot. Az ebből kapott érték csökkenni fog attól függően, hogy mennyi súlyt helyeznek a szőnyegre.

Ha a mosfet telepítve van, ne felejtse el magasra állítani a bemenetet, mielőtt mérést végez. Ellenkező esetben egyszerűen megméri a szőnyeghez használt feszültséget (esetemben 3,3 V).

A szőnyegből visszakapott érték nem sokat változik az idő múlásával. Egyszerűen egy küszöbértéket használok annak megállapítására, hogy áll -e valami a szőnyegen, és egy hónapos folyamatos használat után a szőnyeg még mindig jól működik.

8. lépés: Mit csinálnék máskor legközelebb

Az egyik fontos projekthez kapcsolódó dolog az, hogy először megfelelően tesztelném a szőnyeg kis méretű változatát. Valójában csináltam egy apró rézdarabot a Velostaton, számokat láttam a multiméteren, és feltételeztem, hogy minden működik. Ez hiba volt.

A szőnyeggel kapcsolatos pont az, hogy kisebb rézfoltokat használnék. Jelenleg 48 foltom van 2-3 cm rézből. Ez alapjáraton 20 ohmos, míg állva 5 ohm ellenállást ad. Bár ez működőképes szám, könnyebb lenne, ha valamivel alacsonyabb lenne. Ehhez a szőnyeghez több mint elegendő lenne 1 cm kitett réz. Többet nem fogok ilyet csinálni az enyémen, de talán bárki, aki ezt akarja csinálni, profitálhat ebből.

9. lépés: Hogyan kell használni

Miért pont ezt a nyomásérzékeny szőnyeget készítettem? Csináltam egy divatos ESP32 ébresztőórát. A Domoticz rendszeremhez van csatlakoztatva, vissza tudja adni az érzékelő értékeit, például a CO2 -t és a hőmérsékletet, és szabályozhatja a világítást. Azt is jelzi az időt, és van egy riasztó.

Itt jön be az érzékelő szőnyeg. Valójában semmi bajom az ébredéssel. Ébresztőfénnyel ébredek, és általában ébren vagyok, amikor ki kell mennem. Viszont van egy problémám, hogy felkeljek az ágyból. A szőnyeg arra kényszerít, hogy felkeljek az ágyból. Az ébresztő csak akkor kapcsol ki, ha a szőnyegen állok (vagy kihúzom a csatlakozót az ébresztőórából). Ez kényszerít ki az ágyamból, és ha már felkeltem, ritkán kelek vissza. Bár egy kicsit túlzásba vitt megoldás egy olyan problémára, amelynek sok más megoldása is van, elégedett vagyok vele. Eddig körülbelül egy hónapja minden reggel időben felkeltem az ágyból. Mielőtt egy órát feküdtem az ágyban.

20 perccel az ébresztés megszólalása előtt a szőnyeg aktívvá válik. A szőnyeg bekapcsol, feszültségleolvasást igényel, és a szőnyeg újra kikapcsol. Ez minden másodpercben megtörténik. Amikor a szőnyegen állok, akár ébresztés előtt, akár közben, kikapcsolja a riasztót.