Radar szemüveg: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Tavaly nyáron, amikor Maine -ben nyaraltunk, találkoztunk egy másik párral: Mike és Linda. Linda vak volt, és vak volt (azt hiszem) első gyermekük születése óta. Nagyon kedvesek voltak, és sokat nevettünk együtt. Miután hazajöttünk, nem tudtam megállni, hogy ne gondoljak arra, milyen lenne vaknak lenni. A vakok látószemű kutyákkal és vesszőkkel rendelkeznek, és biztos vagyok benne, hogy sok más dolog is segít nekik. De ennek ellenére sok kihívásnak kell lennie. Próbáltam elképzelni, hogy milyen lesz, és elektronikai bunkóként azon tűnődtem, hogy tehetek -e valamit.

Egy nyáron megégettem a szemem egy hegesztővel, amikor körülbelül 20 éves voltam (hosszú történet… buta gyerek). Ez az, amit soha nem fogok elfelejteni. Mindenesetre egy napig be volt foltozva a szemem. Emlékszem, anyám megpróbált végigvezetni az utcán. Folyamatosan kérdeztem tőle, hogy megálltak -e az autók. Valami ilyesmit mondott: "Én vagyok az anyád … gondolod, hogy besétálnék a forgalomba?" Visszagondolva arra, hogy milyen hülye voltam tinédzser koromban, azon tűnődtem. De nem tudtam túltenni magam azon, hogy nem tudtam, van -e valami, ami az arcomba ütközik járás közben. Nagyon boldog voltam és megkönnyebbültem, amikor levettük a tapaszokat. Ez az egyetlen dolog, ami közel áll a „tapasztalathoz” az életemben a vaksággal kapcsolatban.

Nemrég írtam egy másik Instructable -t egy munkahelyi fiatal barátomról, aki elvesztette a látását a jobb szemében, és egy eszközről, amelyet neki készítettem, hogy megmondja neki, van -e valami a jobb oldalán. Ha el akarod olvasni, itt van. Ez az eszköz az ST Electronics repülési időérzékelőjét használta. Körülbelül egy perccel a projekt befejezése után úgy döntöttem, hogy készíthetek egy eszközt a vakok megsegítésére. A projektben használt VL53L0X érzékelőnek van egy nagy testvérérzékelője, a VL53L1X. Ez az eszköz nagyobb távolságokat képes mérni, mint a VL53L0X. Volt egy kitörőtábla az Adafruit VL53L0X -hez, a VL53L1X -hez pedig a Sparkfun. Úgy döntöttem, hogy létrehozok egy szemüveget, elöl a VL53L1X -el, és egy haptikus visszajelző eszközzel (rezgő motorral) a szemüveg mögött, az orrnyereg közelében. A motort fordítottan arányosan rezegném a tárgy távolságával, azaz minél közelebb volt egy tárgy a szemüveghez, annál jobban rezegne.

Itt kell megjegyeznem, hogy a VL53L1X nagyon szűk látómezővel rendelkezik (15-27 fok között programozható), ezek NAGYON irányítók. Ez azért fontos, mert jó felbontást biztosít. Az ötlet az, hogy a felhasználó mozgathatja a fejét, mint egy radarantenna. Ez a keskeny látómezővel együtt lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy jobban felismerje a különböző távolságban lévő tárgyakat.

Megjegyzés a VL53L0X és VL53L1X érzékelőkről: repülési időérzékelők. Ez azt jelenti, hogy LÁZER impulzust küldenek (kis teljesítményű és infravörös spektrumú, így biztonságban vannak). Az érzékelő azt mutatja meg, hogy mennyi ideig tart, amíg a visszavert impulzus visszatér. Tehát a távolság megegyezik az X idővel, ahogy mindannyian emlékezünk a matematika/természettudományi órákról, igaz? Tehát ossza fel az időt felére, és szorozza meg a fény sebességével, és megkapja a távolságot. De amint arra egy másik Instructables tag is rámutatott, a szemüveget LiDAR szemüvegnek is lehetett volna nevezni, mivel a LÉZER ilyen módon történő használata fénytávolság és hatótávolság (LiDAR). De mint mondtam, nem mindenki tudja, mi a LiDAR, de azt hiszem, a legtöbb ember ismeri a RADAR -t. És bár az infravörös fény és a rádió az elektromágneses spektrum része, a fény nem tekinthető rádióhullámnak, mint a mikrohullámú frekvenciák. Tehát a címet RADAR -ként hagyom, de most már érted.

Ez a projekt alapvetően ugyanazt a vázlatot használja, mint a másik projekté … ahogy látni fogjuk. A projekt nagy kérdései a következők: hogyan szereljük fel az elektronikát a szemüvegre, és milyen szemüveget használunk?

Lépés: A szemüveg

Úgy döntöttem, hogy valószínűleg tervezek egy egyszerű szemüveget, és kinyomtatom őket a 3D nyomtatómmal. Azt is elhatároztam, hogy csak a szemüveg csontvázát vagy keretét kell 3D -ben kinyomtatnom. Hozzáadnék egy nyomtatott áramköri lapot az alkatrészek forrasztásához. A nyomtatott áramköri lapot (prototáblát) a keretekhez rögzítenék, ami erőt adna az egész szerelvényhez. A keretek 3D -s megjelenítése fent látható.

Az STL fájlok is ehhez a lépéshez vannak csatolva. Három fájl van: left.stl, right.stl (a fülhallgatók/karok) és a szemüveg.stl (a keretek).

2. lépés: A nyomtatott áramkör

Adafruit Perma-Proto teljes méretű kenyértáblát használtam. A kenyeretáblát a poharak elejére helyeztem, és középre helyeztem. A szemüveg felső szélét még a protoboard tetejével készítettem. A szemüveg téglalap alakú része, amely felülről nyúlik ki, az a hely, ahol a repülési idő érzékelőjét végül fel kell szerelni. A keretek ezen részének tetejének jó része felragad a prototábla fölé. Ez rendben van, mivel nem kell semmit forrasztanunk az érzékelő tetejére, csak az alját.

Van egy lyuk a kenyértábla közepén, amely szinte pontosan azon a helyen van, ahol az orrnyereg lesz a szemüvegben. A 4 lyukat, amelyek a keretben vannak, egy finom hegyjelzővel jelöltem a protoboardra. Ezután lyukakat fúrtam a kenyértáblába.

Ezt követően a kereteket M2.5 csavarokkal rögzítettem a kenyérlapra. Az enyém nejlon, és erre a célra egy egész készlet csavart kaptam az Adafruit -tól. Miután a csavarokat rögzítettük, vettem egy jelzőt, és egy vonalat húztam a keretek körül a kenyértáblára. Számomra egyenesen lefelé jelöltem a keretek oldalán lévő bemélyedéseket, ahol a füldarabok elhelyezkednek. Ez az én preferenciám … de talán szeretné, ha a keret fülrészei láthatóak lennének.

3. lépés: Vágja ki

Ezután kivettem a 4 csavart a keretek tartásából a kenyértáblához. Durván eltávolítottam az anyagot az általunk megjelölt vonalon kívül. Vigyáztam, hogy egy kicsit távol maradjak a vonalaktól, mert ezt később finomítom az asztali szalagcsiszolóval. Használhat egy fájlt… de mi magunk vagyunk megelőzve.

Durván vághat a vonal körül bármilyen eszközzel. Talán szalagfűrész? Nos, nekem nincs. Van egy „nibbler” a nyomtatott áramkörökhöz, ezért azt használtam. Valójában elég sok időbe telt, és ez egyfajta húzás. De a nyomtatott áramköri lap anyaga összetörhet és megrepedhet, ezért lassan akartam menni. Körbenéztem, és fel is mentem az orr környékére… de csak nagyjából. A fenti képen láthatod, hogy mit csináltam.

4. lépés: Csiszolás vagy reszelés

Az asztali szalagcsiszolóm segítségével sokkal közelebb távolítottam el az anyagot a vonalhoz. Ismét használhat egy fájlt, ha nincs semmi más. A csiszolásról itt csak annyit mondhatok, hogy a csiszolóanyag szemcséjétől függően ügyeljen arra, hogy mennyi anyagot próbál eltávolítani. Nincs visszaút. Néha egyetlen csúsztatás tönkreteheti a táblát (vagy legalábbis aszimmetrikusnak vagy foltosnak tűnik). Szóval, szánjon rá időt.

Fentebb az előttem és utána képeimet láthatod.

5. lépés: Finomhangolás

Rögzítettem a kereteket a 4 csavarral, és visszamentem a szalagcsiszolóhoz. Nagyon óvatosan lecsiszoltam a keretek széléig. Szükségem volt egy kerek reszelőre az orrrészben, mert egyszerűen nem tudtam ilyen éles fordulatot végezni a csiszológépemben. Lásd fent a végső eredményemet.

6. lépés: Az érzékelő hozzáadása

Ezen a ponton hozzáadtam a VL53L1X érzékelő megszakító kártyát. Először két hosszú M2.5 nejlon csavart adtam hozzá, amelyek átnyomták őket a keretek és a VL53L1X lyukain. Minden csavarhoz hozzáadtam egy nylon anyát, és nagyon óvatosan meghúztam őket. Minden anya tetejére két (összesen négy) nejlon alátétet tettem. Ezekre azért van szükség, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a VL53L1X érzékelő párhuzamosan helyezkedik el a protoboarddal.

Egy 6 pozíciós sorkapcsot helyeztem a táblára olyan helyzetben, hogy a VL53L1X tetején lévő lyukak egy vonalban legyenek a két csavarral, amelyeket a keretek tetejére tettem (a nejlon alátétekkel). Hozzáadtam a nylon anyákat a csavarok végéhez, és ismét óvatosan meghúztam. Lásd a fenti képeket.

7. lépés: Vázlatos

Ahogy korábban említettem, a vázlat nagyjából megegyezik a Peripheral Radar projektével. Az egyik különbség az, hogy hozzáadtam egy nyomógombot (monetáris érintkező kapcsoló). Elképzelem, hogy valamikor szükségünk lesz egy üzemmódváltásra vagy valamilyen funkció megvalósítására … tehát jobb, ha most megkapjuk, mint később hozzáadjuk.

Hozzáadtam egy 10K potenciométert is. Az edényt annak a távolságnak a beállítására használjuk, amelyet a szoftver a válaszadási távolságnak tekint. Tekintse úgy, mint egy érzékenységszabályozót.

A vázlat a fent látható.

Az alkatrészlista (amit korábban kellett volna megadnom) a következő:

SparkFun Távolságérzékelő Breakout - 4 Meter, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - Rezgő Mini Motor Disc - TERMÉK ID: 1201Adafruit - Lítium -ion polimer akkumulátor - 3.7v 150mAh - TERMÉK ID: 1317 ID: 1606Taktív kapcsológombok (6 mm vékony) x 20 csomag - TERMÉK ID: 1489Sparkfun - JST derékszögű csatlakozó - 2 -tűs átmenő lyuk - PRT -0974910K ohmos ellenállás - Junkbox (nézd meg a padlón) 10K -100K ohm ellenállás - Junkbox (nézd meg a padlón a 10K ellenállások közelében)

A LiPo akkumulátor feltöltéséhez fel is vettem: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly töltő - v1 - TERMÉK ID: 1304

8. lépés: Alkatrészek elhelyezése

Próbáltam olyan ügyes lenni, amennyire csak tudtam az alkatrészek elhelyezésével kapcsolatban. Általában megpróbálok sorba állítani bizonyos csapokat, például áramot és földet … ha tudok. Próbálom legalább minimalizálni a huzalok hosszát. Biztosan hagynom kellett egy helyet a fölött, ahol az orrnyereg a vibrációs motor számára készült. Végül a fenti képen látható elhelyezéshez érkeztem.

9. lépés: Alapok

Először az összes alkatrészt forrasztottam a táblához az elhatározott pozíciókban. Ezután földi csatlakozásokat adtam hozzá. Kényelmesen az egyik nagy hosszú csík a PWB -n még mindig látható volt, így ezt a közös alapcsíkot készítettem.

A fenti kép a földelés csatlakozásait és a 10K ellenállást mutatja. Nem fogom megmondani, hová helyezze el a vezetékeket, mivel a legtöbb embernek saját elképzelései vannak a dolgok elvégzéséről. Csak megmutatom, mit tettem.

10. lépés: Vezetékek

Hozzáadtam a többi vezetéket a fenti képen látható módon. Hozzáadtam egy darab dupla ragasztószalagot a vibrációs motor alá, hogy biztosítsa a helyét. Az a ragacsos anyag, ami már a motor aljára került, nekem nem tűnt elég erősnek.

A csatlakozásokhoz 22 -es vezetéket használtam. Ha van valami kisebb, használja. 22 mérőt használtam, mert ez a legkisebb, ami a kezemben volt.

11. lépés: Az akkumulátor konzolja

3D -ben kinyomtattam egy konzolot a LiPo akkumulátor tartásához (annak ábrázolása fent látható). Megjelöltem és lyukakat fúrtam a protoboardba, hogy a konzolt a szemüveg ellentétes oldalára szerelhessem az alkatrészektől, a fentiek szerint.

Meg kell jegyeznem, hogy a konzol nagyon vékony és gyenge, és azt támogató anyaggal kell kinyomtatnom (a projekt minden alkatrészéhez ABS műanyagot használtam). Könnyedén eltörheti a tartót, amikor megpróbálja levenni a hordozóanyagot, így nyugodtan.

Egy dolgot teszek, hogy erősebbé tegyem az alkatrészeimet, hogy acetonba mártom őket. Természetesen nagyon óvatosnak kell lennie ezzel. Jól szellőző helyen csinálom, kesztyűt és szemvédőt használok. Ezt a segédanyag eltávolítása után teszem (természetesen). Van egy tartályom acetonnal, és csipesz segítségével teljesen belemártom a részt acetonba egy -két másodpercre. Azonnal leveszem és félreteszem száradni. Általában egy órát vagy tovább hagyom az alkatrészeket, mielőtt hozzáérnék. Az aceton kémiai úton „felolvasztja” az ABS -t. Ez azt eredményezi, hogy lezárja a műanyag rétegeket.

A konzol STL fájlja ehhez a lépéshez csatolva van.

12. lépés: Programozás

Miután minden kapcsolatot ellenőriztem, csatlakoztattam az USB -kábelt a Trinket M0 programozásához.

A szoftver telepítéséhez és/vagy módosításához (ehhez a lépéshez csatolva) szüksége lesz az Arduino IDE -re és a Trinket M0 táblafájljaira, valamint a Sparkfun VL53L1X könyvtárára. Mindez itt és itt.

Ha még nem ismeri, kövesse az Adafruit M0 használatára vonatkozó utasításokat a tanulási oldalon. A szoftver (ehhez a lépéshez hozzáadva) betöltése után az alaplapnak el kell indulnia, és az USB soros csatlakozásból kell árammal működnie. Mozgassa a tábla oldalát a VL53L1X készülékkel közel a falhoz vagy a kezéhez, és éreznie kell, hogy a motor rezeg. A rezgés amplitúdója annál alacsonyabb legyen, minél távolabb van az eszköztől.

Szeretném hangsúlyozni, hogy ez a szoftver a legelső lépés ebben. Két pár poharat készítettem, és mindjárt készítek még kettőt. Mi (én és legalább egy másik személy, aki ezen dolgozik) tovább finomítjuk a szoftvert, és közzétesszük a frissítéseket. Remélem, hogy mások is kipróbálják ezt, és közzéteszik (esetleg a GitHubba) az általuk végrehajtott változtatásokat/fejlesztéseket.

13. lépés: A keretek befejezése

A füldarabokat a poharak mindkét oldalán lévő bevágásba pattintottam, és egy aceton segítségével egy acetont alkalmaztam. Felszívom az acetont, így jó mennyiséget kapok, amikor a sarkokba nyomom. Ha szorosan bepattintják, akkor az acetont kapilláris vonzás útján szállítják. Gondoskodom arról, hogy egyenesen legyenek elhelyezve, és ha szükséges, használok valamit, hogy legalább egy órán keresztül a helyükön tartsam. Néha újra jelentkezem, és várok még egy órát. Az aceton kiváló kötést hoz létre, és a szemüvegem elég erősnek tűnik a keret határán.

Természetesen ezek a szemüvegek csak prototípusok, így a tervezést egyszerűnek tartottam, és ezért nincsenek zsanérok a szemüveg karjaihoz. Amúgy elég jól működnek. De ha akarja, mindig át lehet tervezni őket zsanérokkal.

14. lépés: Utolsó gondolatok

Észrevettem, hogy az érzékelő nem működik jól napfényben. Ennek van értelme, mivel biztos vagyok benne, hogy az érzékelőt telíti az IR a naptól, ami lehetetlenné teszi annak elválasztását az érzékelő által kibocsátott impulzustól. Ennek ellenére jó poharakat készítenének beltéren, éjszakákon és talán felhős napokon. Természetesen további vizsgálatokat kell elvégeznem.

Egy dolgot fogok tenni, hogy megváltoztassam a dizájnt, ha valamilyen gumit adok hozzá az orrnyerget érintő bevágáshoz. Ha lehajtja a fejét, nehéz érezni a rezgést, mivel a szemüveg kissé felemelkedik a bőrről a gravitáció hatására. Úgy gondolom, hogy egy gumi, amely súrlódást okoz, rögzíti a szemüveget az orrhoz, így a rezgés átvihető rá.

Remélem kapok visszajelzést a szemüvegről. Nem tudom, hogy a szemüveg segít -e az embereknek, de csak látnunk kell. A prototípusok erről szólnak: megvalósíthatóság, tanulás és finomítások.

A tervezéshez több érzékelőt is hozzá lehetett adni. Úgy döntöttem, hogy egyet használok ehhez a prototípushoz, mert azt hiszem, több rezgésmotort is nehezebb lesz felismerni a felhasználó számára. De jó ötlet lehetett volna, ha két érzékelő a szeme felé irányul. Ezután két motorral rezeghet a szemüveg mindkét oldala. A rezgés helyett használhatja a fülbe helyezett hangot is. Ismét az ötlet az, hogy kipróbálunk egy prototípust, és tapasztalatokat szerezünk.

Ha idáig eljutott, köszönöm, hogy elolvasta!