Ultrahangos batgoggles: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Bárcsak denevér lennél? Szeretné megtapasztalni az echolokációt? Szeretnéd a füleddel "látni"? Az első Instructable -ben megmutatom, hogyan lehet saját ultrahangos üvegeket készíteni egy Arduino mikrokontroller klón, Devantech ultrahangos érzékelő és hegesztőszemüveg használatával, körülbelül 60 dollárért, ha már rendelkezik szabványos elektronikai alkatrészekkel. Kihagyhatja az elektronikát is, és elkészíthet egy egyszerű denevérmaszkot, amelyet tökéletesen viselhet a következő Batman-filmben. Ebben az esetben a költségek csak körülbelül 15 dollárba kerülnének. Ezek a szemüvegek lehetővé teszik, hogy megtapasztalják, milyen érzés használni a hallási jelzéseket, mint egy denevér, és a gyermekeknek szánták egy tudományos központban, hogy megismerjék az echolokációt. A cél az volt, hogy a költségeket a lehető legalacsonyabb szinten tartsuk, elkerüljük, hogy az interakció formája általános legyen vagy ne kapcsolódjon oktatási céljához, és biztosítsuk, hogy az eszköz fizikai formája megtestesítse a tárgyat. A tervezés alaposabb megvitatásához kérjük, tekintse meg a projekt weboldalát. A költségek és a méret alacsony szinten tartása érdekében egy Arduino klónt használnak, de ez a projekt ugyanúgy működik, mint az előre beépített Arduino mikrovezérlők. Ezeket a szemüvegeket arra tervezték, hogy " Dinamikus felhasználóközpontú kutatás és tervezés "tanfolyam az Arizona State University Művészetek, Média és Mérnöki Programjában.

1. lépés: Szükséges anyagok

-Arduino vagy hasonló mikrokontroller* (ha van pénze, megvásárolhatja az Arduino mini/nano-t, vagy használhat boarduino-t, különben megmutatom, hogyan készítsen kicsi és olcsó Arduino klónt ehhez a projekthez.)-Hegesztőszemüveg (az enyém "Neiko" márka, és könnyen megtalálhatók az eBay-en "felhajtható hegesztőszemüvegként" 3-10 dollárért szállítva, ez a fajta típus nagyon jól működik) -Devantech SRF05 ultrahangos érzékelő (vagy más hasonló érzékelő-azonban az SRF05 nagyon jó alacsony 4mA energiafogyasztás és nagy felbontás 3 cm-től 4 m-ig, körülbelül 30 USD)-valami, amiből fül készülhet (műanyag kúpokat használtam, lásd még: „Hogyan építsünk jobb denevér jelmezt”)-bizonyos típusú ház elektronikához-3/8 "-os varratú rugalmas fekete tekercselt cső (az összekötő vezetékek elrejtéséhez) -piezo-zümmögő, amely 5v-9v-es vezetékeken is használható-plasztik-szórókanál (fekete) ha előre beépített vezérlőt használ)- Arduino programozott Atmega8 vagy 168 DIP chip.- tartalék Arduin o kártya vagy ArduinoMini USB programozó- Kis PC-kártya (a Radioshack-nál kapható)- 9 V-os elemcsatlakozó (a Radioshack-nál kapható)- 7805 5 V-os feszültségszabályozó- 16 MHz-es kristály (elérhető @ sparkfun)- két 22pF kondenzátor (elérhető @ sparkfun)- 10 microF elektrolit kondenzátor- 1 mikroF elektrolit kondenzátor- 1 k ellenállás és 1 LED (opcionális, de nagyon ajánlott)- 2N4401 tranzisztor (opcionális)- női és férfi fejrészek (opcionális)- 28 tűs DIP aljzat vagy két 14 tűs DIP aljzat (opcionális)- kicsi kenyeretábla prototípus készítéséhez (opcionális) Az elektronikai alkatrészek beszerezhetők a www.digikey.com vagy a www.mouser.com webhelyről is lehúzók stb.

2. lépés: Tervezzen néhány fület

Szabadon használhatja fantáziáját a fül építéséhez. A denevér szemüvegek nem lehetnek egyformák! Fizikoterápiához használt műanyag kúpokat használtam, amelyekből véletlenül nagy mennyiségű volt a laborunkban. De ez a bemutató egy másik szép lehetőséget ad a denevérfül számára. Először rajzoltam egy ovált egy éles csíkkal, és kivágtam egy Dremel -lel. A levágott darabot a fül belsejére mentettem.

3. lépés: Vágja le a füleit

A kúp levágott darabjait a Dremellel levágtam, úgy, hogy kisebbek legyenek, és forrón ragasztották a nagyobb kúpdarabok belsejébe. Nem illeszkedtek pontosan, de miután kézzel a helyükön tartották őket, a forró ragasztó egészen jól tartotta a helyén. Ha elegendő helyet hagy magának a fülek alatt, könnyen beágyazhatja az elektronikát a fül belsejébe, egyik fülét a vezérlőhöz, egyet pedig az akkumulátorhoz. Sajnos nem hagytam elég helyet, és külső burkolatot kellett használnom. Kérjük, ügyeljen arra, hogy forró ragasztópisztoly használata közben ne égesse meg magát !!! A műanyag kúpokat is könnyen megolvaszthatja véletlenül.

4. lépés: Készítse elő a szemüveget

A megvásárolt szemüvegek nagyon denevérhez hasonló fényes aqua színűek voltak. Annak érdekében, hogy a védőszemüveg még durvább legyen, vegye ki a lencséket (először távolítsa el az orrdarabot), csiszolja le őket, és permetezze Plasti Dip spray -vel, hogy szép bőrű gumi állagot kapjon. Permetezés előtt maszkolószalaggal elfedtem a szemüveg belsejét és a bőrét érintő részeket. Az orrdarabra sem használtam festéket, mert a festék egy kicsit csökkenti a szemüveg anyagának rugalmasságát, és az orrdarab szükséges ahhoz, hogy a szemüveget összetartsa. A füleket is csiszolni és permetezni kell. A csiszolt műanyag por kellemetlen a tüdő és a szem számára, ezért kérjük, viseljen maszkot és védőszemüveget ezekhez a lépésekhez. Körülbelül 3 réteget szórtam, körülbelül 10-15 perc alatt a rétegek között, hogy egyenletes textúrát kapjak. Nedves állapotban a festék fényesnek tűnik, de matt textúrára szárad.

5. lépés: Az elektronika összeszerelése

Ezek a lépések nem kötelezőek, ha már beépített Arduino mikrokontrollert használ. Mivel azonban csak kis mértékben használja ki képességeit, ésszerűbb egy Arduino csupasz csontvázának elkészítése, amely sokkal kisebb és olcsóbb. Ez a rész kissé nehéz lehet valakinek, aki nem rendelkezik elektronikai tapasztalattal, de könnyűnek kell lennie mindenkinek, aki összeállított egy egyszerű elektronikai készletet. Az elektronika "sematikus" vázlata csatolva van. A vázlat nagymértékben David A. Mellis Atmega8 önálló vázlatából származik. Ha felkeltettük érdeklődésemet, készítek egy erre vonatkozó utasítást. A leválasztott áramkör Tom Igoe Fizikai számítástechnikai könyvéből származik. Referenciaként mellékeltem a PC -kártya verzióját (nincs csatlakoztatva az érzékelő/zümmögő), valamint egy kenyérlapra épített prototípus -verziót. A kenyértábla verzió azt is bemutatja, hogyan lehet csatlakoztatni az Arduino táblát USB programozóként a mikrokontroller chiphez. Mivel DIP aljzatot használtam a chiphez, eltávolíthatom a chipet is, és behelyezhetem egy Arduino kártyára, hogy programozhassam, de bonyolult lehet a chipet kihúzni anélkül, hogy meghajlítanám a csapokat - ezért vettem bele a hüvelybe fejrészek a tx/rx számára. Annak ellenére, hogy a tábla nagyon szűk, láthatja, hogy a vezérlő összes csapján van forrasztópáka, amelyhez csatlakozni lehet. Mivel ezek nem szükségesek ehhez a projekthez, nem forrasztottam női fejléceket a fel nem használt csapokra, de ha igen, akkor rendelkeznie kell egy Arduino Diecimilia teljes képességével, kivéve a fedélzeti USB-t egy nagyon kis csomagban. A tábla szélessége megközelítőleg a Diecimilia tábla fele és körülbelül azonos hosszúságú. (itt egy hasonló beállítás.) Opcionális tranzisztor használata a zümmögő táplálására, az Arduino elegendő áramot tud biztosítani a csapból. A tranzisztor használata azonban lehetővé teszi, hogy a hangjelzőn kívül más hangképző eszközöket is használjon, ha van ilyen.

6. lépés: Készítse elő a zümmögő és az érzékelő vezetékeket

Az ultrahangos érzékelőnek és a hangjelzőnek hosszú huzalokra van szüksége a szemüvegtől az elektronikáig. Az ultrahangos érzékelő 4 vezetéket (5 V, föld, visszhang, trigger), a zümmögő pedig két vezetéket igényel (digitális kimenet a vezérlőből, föld). Némi tervezés esetén használhat 5 vezetékes szalagkábelt, ha van ilyen, és megosztja a földelést a zümmögő és az érzékelő között. Csak 4 vezetékes szalagom volt, ezért ezt használtam az ultrahangos érzékelőhöz, és kétvezetékes kábelt használtam a zümmögőhöz. Mivel a zümmögő két csatlakozóval rendelkezik, egy sor női fejlécet forrasztottam a két vezetékhez a megfelelő távolságban, így szükség esetén könnyen eltávolíthatom a piezo zümmögőt. Az érzékelőnek van néhány forrasztható lyukja, amelyekhez a fejét használni kell. Ügyeljen arra, hogy a megfelelő oldalt használja, a másik oldalon lévő lyukak az érzékelő programozására szolgálnak, és nem működnek!

7. lépés: Fejezze be a vezetékeket

Következő forrasztó dugófej a vezetékek másik végéhez. (Ezek csatlakoznak a mikrokontrollerhez.)

8. lépés: Töltse fel a kódot

A kód feltöltéséhez csatlakoztassa a PC -kártya 5v -os, földelt, TX, RX csapjait ugyanazokhoz a tűkhöz egy chipről eltávolított Arduino -kártyán néhány vezeték segítségével. Ezután csatlakoztassa a visszaállító csapot a PC -kártyán ahhoz a helyhez, ahol a 13 -as érintkező az Arduino -kártya DIP -aljzatába kerülne. Ha ez zavaró, nézze meg a képet, amelyet ez megismétel, kivéve az Arduino Mini készüléket. Ezután egyszerűen lépjen túl a mellékelt kódon az Arduino szerkesztőben (vagy a letöltés után nyissa meg és nyissa meg a.pde fájlt az Arduino -ban), és válassza ki a megfelelő soros portot és Arduino chipet, majd nyomja meg a feltöltés gombot. A kód sípoló hangokkal és majd a csipogás közötti intervallum megváltoztatása az érzékelő által mért távolság alapján. Tehát, ha közel van egy objektumhoz, a csipogások közötti intervallum csökken, és a hangjelzések gyorsabban jelentkeznek. Ha távol van egy tárgytól, a hangjelzések közötti intervallum megnő, így a visszafutások lassabban történnek. A vezérlő minden 60 ms-ban ellenőrzi a távolságot, így a hangjelzések közötti intervallum dinamikusan változik. Jelenleg skálázott, így 1 hüvelyk 10 ms különbséget jelent a hangjelzések közötti intervallumban. Ezáltal a szemüveg jobban működik közelebbi távolságok esetén, de növelhető, hogy jobban működjön a további távolságoknál. Kipróbáltam egy exponenciális skálázást, amely megnövelte a hatótávolságot a közelebbi távolságoknál (fscale használatával, de úgy tűnt, hogy nem sokat változtat a válaszon a kódokért cserébe, ezért leselejteztem.) Mivel a távolság leolvasásához szükséges idő függ az érzékelt objektum távolsága (az érzékelő legfeljebb 30 ms hosszú impulzusokat ad vissza) a kód méri a leolvasáshoz szükséges időt, és ezzel az összeggel kompenzálja a késleltetési időket. A kód minden sora megjegyzést fűz, és (remélhetőleg) önálló -magyarázó.

9. lépés: Helyezze az elektronikát egy házba

Vágja le a tekercselt csövet úgy, hogy megfelelő hosszúságú legyen a szemüvegtől valakinek a kezéig vagy a zsebéig. Csatlakoztassa az ultrahangos érzékelőhöz és a piezo -zümmerhez csatlakozó vezetékeket az osztott varratú tekercselt csőbe. Fúrjon lyukat a burkolatába, amely illeszkedik a tekercselt csőhöz. Ezt egy próba -hiba módszerrel tettem, kezdve egy kis mérettel, és növelve az átmérőt, amíg a cső pontosan illeszkedik. Vezesse át a vezetékeket a lyukon, majd nyomja össze a tekercselt csövet. A kábeleim kissé hosszúak, ezért össze kellett hajtogatnom őket. Néhány tépőzár tartja az áramköri lapot a házhoz.

10. lépés: Csatlakoztassa a vezetékeket

Most már használhatja a vezetékek végén lévő dugócsavarokat, és csatlakoztathatja a megfelelő csatlakozókat a PC -kártyán (használja a vázlatot!). Ha saját Arduino -t használ, akkor csak ugyanazokat a tűleképezéseket használja, mint a sematikus ábrán.

11. lépés: Zárja be a házat

Ennek a burkolatnak csavarjai voltak, hogy lezárják, de más burkolatok (altoid ón?) Egyszerűen bepattanhatnak. Mivel nem voltam biztos benne, hogy működik -e, szalagot használtam, hogy egyelőre zárva tartsam.

12. lépés: Csatlakoztassa a füleket

A fülek rögzítéséhez először két függőleges rést kell behelyeznünk a dremellel a fülekbe, hogy a heveder áthaladjon.

13. lépés: A fülek rögzítése Folytatás

Miután a pántokat a füleken keresztülfűztem, tépőzárral rögzítettem a füleket a szemüveghez. Ez végül kissé instabil volt, de nagymértékben állítható, hogy a helyes irányba mutassák őket. A ragasztás tartósabb lett volna, de a tépőzáras több demót is túlélt. Az ultrahangos érzékelő valahogy tökéletesen illeszkedett ahhoz, hogy a zárószerkezetre lehessen tolni a szemüveg felhajthatósága érdekében. Felülről kissé ki kell húzni a gumi védőszemüveg keretet a műanyag lencse darabból, hogy legyen hely, majd az érzékelő pontosan illeszkedik. Az érzékelő néha kiugrik, így egy kis ragasztó javíthatja azt. Sajnos ez a rögzítési módszer lehetetlenné teszi a lencsék felfordítását.

14. lépés: Tapasztalja meg az echolokációt

Csatlakoztassa az akkumulátort, tegye a zsebet a házba, és fedezze fel! Minél közelebb kerül a látómezőben lévő tárgyakhoz, minél gyorsabban sípol, minél tovább halad, annál lassabban sípol. Kérjük, ne viselje ezeket veszélyes környezetben vagy forgalomban! Ezek a szemüvegek csak oktatási célokat szolgálnak, és ellenőrzött környezetben vannak, mivel célja a perifériás látás és a rendszeres látás blokkolása, így jobban támaszkodhat a hallási jelekre. Nem vállalok felelősséget a szemüveg viselése miatt bekövetkezett sérülésekért! Köszönjük! Mivel ez az Arduino -n alapul, könnyen hozzáadhat egy Zigbee vagy blueSMIRF modult ezekhez a számítógépekhez való vezeték nélküli csatlakoztatáshoz. A jövő munkája lehet egy tárcsa hozzáadása az érzékenység beállításához, és egy be/ki kapcsoló hozzáadása.

Második díj az Instructables és RoboGames robotversenyen