Veido prisilietimo signalas: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Paliesti veidą yra vienas iš labiausiai paplitusių būdų užsikrėsti tokiais virusais kaip Covid-19. Akademinis tyrimas, atliktas 2015 m. (Https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115), parodė, kad mes liečiame veidus vidutiniškai 23 kartus per valandą. Nusprendžiau suprojektuoti nebrangų, mažos galios įrenginį, kuris įspėtų kiekvieną kartą, kai ketinate liesti veidą. Šį grubų prototipą būtų galima labai patobulinti ir nors vargu ar norėsite jį dėvėti visą dieną, tai gali būti geras būdas išmokyti jus sumažinti veido prisilietimą ir taip sumažinti viruso plitimą.

Daugelyje judesio jutimo formų naudojami akselerometrai arba vaizdo apdorojimas. Jie yra gana brangūs, reikalauja nuolatinės energijos, taigi ir palyginti didelės baterijos. Norėjau pagaminti įrenginį, kuris sunaudotų energiją tik tada, kai jį sukelia elgesys, ir kurį būtų galima pagaminti namuose už mažiau nei 10 USD.

Prietaisą sudaro trys dalys. Vėrinys ir dvi mažos elastinės juostos ant kiekvieno riešo. Jis naudoja principą, kad magnetas, judantis šalia vielos ritės, generuoja elektros srovę vieloje. Kai ranka juda link veido, magnetas prie riešo sukuria mažą įtampą per ritę. Tai sustiprinama ir, jei ji yra didesnė už tam tikrą slenkstį, įjungia mažą signalą.

Prekės

• 100–200 metrų solenoidinė viela. Dauguma vielos yra per storos. Solenoidinė viela yra izoliuota labai plonu lako sluoksniu, kad galėtumėte daug kartų pasukti ritę, išlaikydami santykinai mažą ir lengvą. Aš naudojau 34 AWG - tai yra apie 0,15 mm skersmens
• Kabelių ryšiai arba pardavimo juosta
• Vieno maitinimo mažos galios op-amp. Jis turi veikti 3 V įtampa. Aš naudoju „Microchip MCP601“.
• 2 rezistoriai (1M, 2K)
• 2K žoliapjovės rezistorius
• 3–5 V pjezo garsinis signalas
• Bet koks pagrindinis npn tranzistorius (naudojau 2N3904)
• Kažkokia lentelė
• CR2032 (arba bet kuri 3 V monetų elementų baterija)
• 2 maži galingi magnetai
• 2 storos guminės juostos arba tam tikra suspaudimo atraminė medžiaga (pvz., Suspaudimo kojinės)

1 žingsnis: apvyniokite ritę

Ritė turi būti viena ištisinė vielos dalis, todėl, deja, jos negalima užkabinti ir atkabinti kaip karolius. Todėl svarbu, kad ritės skersmuo būtų pakankamai didelis, kad galėtumėte jį perkelti ant galvos. Aš suvyniojau aplink apskritą formuotoją (popieriaus krepšį), kurio skersmuo yra apie 23 cm (9 coliai). Kuo daugiau posūkių, tuo geriau. Aš netekau skaičiaus, kiek aš padariau, bet išbandęs elektros varžą pabaigoje galvoju, kad galų gale padariau apie 150 apsisukimų.

Švelniai nuimkite ritę nuo pirmosios ir užfiksuokite ritę kabelių jungtimis arba juostele. Svarbu nepalaužti jokios subtilios solenoidinės vielos, nes jos beveik neįmanoma pataisyti. Užfiksavę ritę, suraskite du vielos galus ir nuimkite laką nuo kiekvieno galo paskutinio cm (paskutinio pusės colio). Aš tai padariau ištirpdydamas laką lituokliu (žr. Pridėtą vaizdo įrašą).

Spustelėkite čia, kad pamatytumėte vaizdo įrašą, kaip nuimti solenoidinę vielą

Šie galai gali būti švelniai prilituoti prie jūsų detektoriaus plokštės. Savo prototipui galus lituodavau prie nedidelio atskiro skydelio su lizdo antrašte, kad galėčiau naudoti eksperimentą ir naudoti jungiamuosius kabelius, kad prijungčiau jį prie skirtingų schemų.

2 žingsnis: sukurkite detektoriaus grandinę

Schema ir galutinė grandinė yra parodyta aukščiau.

Aš naudoju neinvertuojančios konfigūracijos stiprintuvą, kad sustiprinčiau labai mažą įtampą, susidarančią ritėje. Šio stiprintuvo padidėjimas yra R1 ir R2 varžų santykis. Jis turi būti pakankamai aukštas, kad aptiktų magnetą, kai jis santykinai lėtai juda apie 10 cm nuo ritės krašto (apie 20–30 cm/s), tačiau jei padarysite jį per jautrų, jis gali tapti nestabilus ir garsinis signalas nuolat skambės. Kadangi optimalus skaičius priklausys nuo faktinės jūsų sukurtos ritės ir naudojamo magneto, aš rekomenduoju sukurti grandinę su kintamu rezistoriumi, kurį galima nustatyti iki 2K vertės. Savo prototipe pastebėjau, kad maždaug 1,5 tūkst.

Kadangi ritė taip pat ims įvairių dažnių klaidinančias radijo bangas, aš įtraukiau kondensatorių per R1. Tai veikia kaip žemo dažnio filtras. Bet kokiu dažniu, didesniu nei keli hercai, šio kondensatoriaus reaktyvumas yra daug mažesnis nei R1, todėl stiprinimas sumažėja.

Kadangi stiprinimas yra toks didelis, operacinio stiprintuvo išėjimas bus tik „įjungtas“(3 V) arba „išjungtas“(0 V). Iš pradžių, kadangi MCP601 gali išvesti 20 mA, aš maniau, kad jis gali tiesiogiai valdyti pjezo garsinį signalą (tam reikia tik kelių mA). Tačiau aš pastebėjau, kad operacinis stiprintuvas stengėsi tiesiogiai jį vairuoti, tikriausiai dėl garsinio signalo talpos. Aš tai išsprendžiau tiekdamas išvesties išėjimą per rezistorių į npn tranzistorių, kuris veikia kaip jungiklis. R3 yra pasirinktas siekiant įsitikinti, kad tranzistorius yra visiškai įjungtas, kai išvestis iš „Op“stiprintuvo yra 3 V. Idealiu atveju, norint sumažinti energijos suvartojimą, jis turėtų būti toks didelis, kokio galite, ir užtikrinti, kad tranzistorius būtų įjungtas. Aš pasirinkau 5K, kad užtikrintų, jog ši grandinė veiktų su beveik bet kokiu populiariu npn tranzistoriumi.

Galutinis dalykas, kurio jums reikia, yra baterija. Man pavyko sėkmingai paleisti savo prototipą su 3 V monetų elementų baterija, tačiau jis buvo dar jautresnis ir efektyvesnis esant šiek tiek aukštesnei įtampai, taigi, jei rasite mažą ličio poli (3,7 V) bateriją, rekomenduočiau ją naudoti.

3 žingsnis: padarykite riešo juostas

Jei magnetas yra nešiojamas šalia kiekvienos rankos, pakėlus ranką į veidą, suveiks garsinis signalas. Aš nusprendžiau sukurti dvi riešo juostas su elastinga atramine kojinių medžiaga ir panaudojau jas, kad laikyčiau du mažus magnetus prie riešo. Taip pat galite eksperimentuoti su magnetiniu žiedu ant vienos rankos piršto.

Indukcinė srovė teka viena kryptimi aplink ritę, kai magnetas patenka į ritės sritį, ir priešinga kryptimi, kai ji išeina. Kadangi prototipo grandinė yra tyčia paprasta, tik viena srovės kryptis suveiks. Taigi jis šurmuliuos arba rankai priartėjus prie karolių, arba tolstant. Akivaizdu, kad mes norime, kad jis skambėtų kelyje į veidą, ir mes galime pakeisti sukurtos srovės poliškumą, vartydami magnetą. Taigi paeksperimentuokite, kokiu keliu skleidžia garsinį signalą, kai ranka priartėja prie veido, ir pažymėkite magnetą, kad nepamirštumėte jį dėvėti teisingai.

4 žingsnis: išbandykite

Indukuotos srovės dydis yra susijęs su tuo, kaip greitai keičiasi magnetinis laukas šalia ritės. Taigi lengviau pastebėti greitus judesius šalia ritės, nei lėtai judėti toli nuo jos. Su šiek tiek bandymų ir klaidų man pavyko patikimai veikti, kai magnetą perkėliau maždaug 30 cm/s (1 pėdų/s) greičiu 15 cm (6 colių) atstumu. Šiek tiek daugiau derinimo tai pagerintų du ar tris kartus.

Šiuo metu viskas yra šiek tiek neapdorota, nes prototipui naudojami „per skylę“komponentai, tačiau visa elektronika gali būti lengvai sutraukta naudojant paviršiaus tvirtinimo komponentus, o ribojamas dydis yra tik akumuliatorius.