Infraraudonųjų kauliukų jutiklis: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Mano vardas Calvin ir aš jums parodysiu, kaip pasidaryti infraraudonųjų kauliukų jutiklį, ir paaiškinsiu, kaip jis veikia.

Šiuo metu esu Teiloro universiteto studentas, studijuojantis kompiuterių inžineriją, ir mano komandos buvo paprašyta suprojektuoti ir sukurti mechanizmą, galintį surūšiuoti bet kokį objektą, kuris telpa 1 colio kvadrate. Galėjome pasirinkti lengviausią kelią ir pasirinkti rūšiuoti M&M naudodami paprastą spalvų jutiklį, tačiau nusprendėme eiti aukščiau ir toliau ir rūšiuoti kauliukus pagal rodomą skaičių. Po daugybės valandų bandymų rasti vadovą, kaip skaityti kauliukų veidą, čia pateko į šią nuorodą:

makezine.com/2009/09/19/dice-reader-versio…

Tačiau ši nuoroda man nesuteikė daug daugiau nei idėja, kaip skaityti kauliukų veidą, todėl, naudodamas pateiktą idėją, pradėjau kurti ir kurti jutiklį, kurį galima prijungti prie „Arduino“lengvai ir gali kuo tiksliau nuskaityti kauliukų veidą, taip suteikdami mums šį infraraudonųjų kauliukų jutiklį.

Prekės

Dabar prie atsargų:

Jums reikės:

1 x „Arduino Uno“

5 x IR imtuvai

5 x IR spinduoliai

www.sparkfun.com/products/241

5 x 270 omų rezistoriai

5 x 10k omų rezistoriai

1 x 74HC595N lustas

įvairios vyrų antraštės

1 x prototipo lenta (jei negaunate pagal užsakymą frezuotos plokštės)

1 žingsnis: supraskite, kaip tai veikia

Šis jutiklis naudoja 5 pipo vietas, kad nuskaitytų kauliukų veidus. Jis naudoja infraraudonųjų spindulių šviesą, kad atšoktų nuo kauliukų veido šiose pip vietose, ir nurodo valdikliui, ar jis baltas, ar juodas.

Jums gali būti įdomu, kodėl tada tik 5 vamzdžių vietos? Ar jums nereikėtų visų 9, kad galėtumėte efektyviai skaityti kauliukus?

Na, dėl kauliukų simetrijos, pakanka naudoti 5 konkrečias kauliukų vietas, kad būtų galima pasakyti skirtumą tarp skirtingų kauliukų skaičių, neatsižvelgiant į orientaciją (1 paveikslas). Tai daro kauliukų jutiklį efektyvesnį, nes jis ieško tik to, ko jam reikia, ir nieko papildomo.

Skleidėjas eina tiksliai po jutiklio imtuvu kiekvienoje iš šių 5 vamzdžių vietų, tada jutiklis skleidžia IR šviesą, o tada imtuvas nuskaito IR šviesos kiekį, kuris atsimuša į kauliukų veidą. (3 pav.) Jei gauta vertė yra didesnė už nurodytus kalibravimo skaičius, jutiklis matys tą vietą kaip tašką, jei ne, tai yra tarpas. (2 paveikslas)

2 žingsnis: projektavimas ir planavimas

Pirmasis žingsnis kuriant kauliukų jutiklį yra sukurti schemas, tai gali būti sunkiausias arba lengviausias kūrimo žingsnis. Pirmiausia jums reikia programinės įrangos, kurią „Autodesk“pavadino „EAGLE“. Šią programinę įrangą naudojau kurdama schemas.

Įtraukiau 2 skirtingų tipų schemas, vienoje schemoje yra poslinkio registro mikroschema, padedanti padaryti jutiklį tikslesnę, o kita yra viena be poslinkio registro lusto, tačiau ši schema neveiks su mano pateiktu kodu vėliau, todėl turėsite ką nors sukurti patys.

Taip pat įtraukiau savo plokštės išdėstymą jutikliui, kurį sukūriau su pamainų registru.

Norėdami pradėti kurti plokštę, turite 5 IR imtuvus ir 5 IR spinduolius, imtuvams reikalingas 10 k rezistorius, o spinduliuotojams - 270 omų rezistorius, todėl kiekvienam iš šių elementų reikia:

VCC (5V) -> Rezistorius -> Analoginis skaitymo kaištis -> IR imtuvas -> GND

VCC (5V) -> Rezistorius -> IR spinduolis -> GND

Analoginis skaitymo kaištis išeina tarp rezistoriaus ir IR imtuvo kaip kita šaka ir eina į analoginį „Arduino“kaištį. Taip pat turite įsitikinti, kad spinduliuotė eina tiesiai po imtuvu, pirmą kartą tai padariau ir padariau labai blogų rezultatų, todėl įsitikinkite, kad imtuvas yra viršuje.

Savo pasirinktinėje plokštėje aš naudoju pamainų registrą, kad galėčiau maitinti kiekvieną emiterio ir imtuvo porą po vieną, kad išvengčiau kitų spinduliuotės spindulių. Tai suteikia man dar tikslesnį kiekvienos „pip“vietos nuskaitymą. Jei nuspręsite nenaudoti pamainų registro, jis vis tiek veiks jums, tik gali būti šiek tiek mažiau tikslus. Pamainų registre galite sujungti 3-4 kaiščius ir 7-8, nes nebūtina, kad jie būtų antraštės. Palikau juos kaip antraštes ir uždėjau trumpiklius ant antraščių, jei norėčiau plėtoti ateityje.

Sukūrę schemą, turite sudaryti lentos schemą. Ši dalis gali būti labai sudėtinga, nes turite įsitikinti, kad jūsų keliai nesutampa, ir įsitikinkite, kad jūsų keliai ir skylės atitinka jūsų mašinos specifikacijas. Lentos išdėstymas, kurį pridėjau, turėjo konkrečius mašinos dydžius, kuriuos naudojau lentai frezuoti. Kelias valandas skiriu lentą, kad ji būtų kuo mažesnė. Šioje lentoje dar buvo kur tobulėti, bet man tai pavyko, todėl palikau tokią, kokia yra. Yra versija su vario GND, jungiančia visus „Ground“elementus, ir versija be pritvirtinimo.

Taip pat galite naudoti savo schemą, kad ją pastatytumėte ant duonos lentos ar prototipo plokštės, nes jas lengviau rasti ir tai yra pigesnis pasirinkimas, nes jums nereikia frezuoti pasirinktinės plokštės.

Sukūrę lentos dizainą, galite pereiti prie kito žingsnio!

3 žingsnis: valdybos kūrimas

Ši dalis visiškai priklauso nuo to, kaip norite sukurti lentą. Aš sukūriau jutiklį ant prototipo plokštės, norėdamas patikrinti, ar koncepcija veikia ir kiek ji tiksli, todėl sekiau schemą be pamainų registro ir sukūriau plokštę. Turite įsitikinti, kad viską išdėstėte taip, kad linijos nesutaptų, ir netyčia nelituosite linijų, kurios neturėtų būti sujungtos. Darydami tai ant prototipo lentos, turite būti labai atsargūs, todėl neskubėkite ir neskubėkite. Taip pat turėtumėte saugotis atvirų laidų, nes jie gali judėti ir sukelti sistemos trumpinius.

Jei pasirinkote frezuoti plokštę, šis procesas yra paprastesnis. Siųskite lentos failą malūnininkui su konkrečiais malūnėlio nustatymais. Jei tai darote patys, prieš išimdami pasidarykite, įsitikinkite, kad visas varis yra pakankamai frezuotas pakankamai giliai.

Įsitikinkite, kad viskas yra prilituota prie plokštės norimu išdėstymu ir būtinai neskubėkite, o jei lituosite ant PCB, įsitikinkite, kad lituosite tinkamoje plokštės pusėje.

Uždėdami IR imtuvus ir skleidėjus įsitikinkite, kad spinduliuotė yra tiksliai po imtuvu. Turėsite žaisti sulenkdami IR komponentų kojas, kad jos būtų tinkamoje vietoje. Taip pat laikykite kauliuką po ranka, kad patikrintumėte, ar pipų vietos yra ten, kur reikia.

Kai viskas bus sulituota ir pridėta prie plokštės, pradėsite programuoti jutiklį.

4 žingsnis: valdybos programavimas

Tai sudėtinga, kad jutiklis būtų kuo tikslesnis, programuojant plokštę. Laimei, sukūriau biblioteką, kurią galėsite naudoti su naujai sukurtu jutikliu, kad būtų daug lengviau jį programuoti, tačiau turėsite kalibruoti jutiklį, atsižvelgdami į apšvietimą, kuriame šis jutiklis yra.

Norėdami pradėti, turite turėti „Arduino“sąsają su šiuo jutikliu. Jis naudoja 5 analoginius ir 3 skaitmeninius kaiščius.

Jūs turite galimybę pasinaudoti mano sukurta biblioteka, kad pasirinktumėte savo analoginius ir skaitmeninius kaiščius, bet aš tai paaiškinsiu naudodamas smeigtukus, kuriuos padariau sąsajai su jutikliu. Aš pažymėjau vaizdą, susietą su kaiščių numeriais ir spalvotais langeliais aplink kaiščių rinkinį, kad būtų galima lengvai paaiškinti, kuris kaištis įkišamas į kur.

Jutiklyje 1-5 raudoni kaiščiai pereina prie A0-A4, taigi raudonas 1 eina į A0 ir pan. 1-8 balti kaiščiai reikalauja šiek tiek daugiau paaiškinimo.

Balta 1 - duomenų smeigtukas, čia „Arduino“siunčia duomenis į pamainų registrą. Aš nustatiau šį kaištį į „Arduino“3 skaitmeninį kaištį

Balta 2 - Q0, šiuo atveju pasenusi, įtraukiau, jei apskritai nusprendžiau plėstis

Balta 3 ir 4 - bus suporuotas, galite lituoti šiuos du kartu arba naudoti trumpiklį, kaip aš.

Baltas 5 fiksavimo kaištis, labai svarbus kaištis, kuris yra paskutinis žingsnis norint pamatyti, kaip kaiščiai įsijungia ir išsijungia. Aš nustatiau šį kaištį į 12 kaištį „Arduino“

Balta 6 - laikrodžio kaištis, tai suteikia laikrodį nuo „Arduino“iki pamainų registro. Aš nustatiau tai į skaitmeninį kaištį 13.

Balta 7 ir 8 - bus suporuota, galite lituoti šiuos du kartu arba naudoti trumpiklį, kaip aš.

Šalia baltos dėžutės turite įžeminimo ir VCC kaiščius. Norėdami maitinti šį jutiklį, turite tiekti 5 V įtampą iš „Arduino“ar kito šaltinio.

PIP vietos numerius galima rasti kode.

Dabar, kai turite jį prijungti, turime jį sukalibruoti. Mano tikslas buvo sukurti scenarijų, kuris galėtų jį sukalibruoti, bet man pritrūko laiko tai padaryti. Kalibruodami turite įsitikinti, kad jutiklis yra kontroliuojamo apšvietimo aplinkoje, kad jis būtų jautrus iš išorės daromai šviesai. Turite gauti vertę iš kiekvienos pipo vietos su juodu ir baltu tašku ir apskaičiuoti skirtumą. Kalibravimui naudojau tik dvi kauliukų puses, naudojau 1 pusę, 6 pusę ir 6 pusę, pasuktas 90 laipsnių kampu. Kai kiekvienai pipo vietai turite baltos ir juodos spalvos numerį, turite juos vidurkinti ir rasti dviejų skaičių vidurį. Pavyzdžiui, jei aš gavau 200 baltos spalvos iš pirmosios vamzdžio vietos, o 300 - tamsią pirmosios vamzdžio vietos vertę, tada kalibravimo skaičius būtų 250. Kai tai padarysite visose 5 vamzdžių vietose, jūsų jutiklis bus tinkamai kalibruotas, tada galite naudoti kauliukus. ReadFace (); kad gautum dabartinį kauliuko veidą.

5 žingsnis: taikymas

Dabar sėkmingai sukūrėte kauliukų jutiklį! Sveikinu! Man buvo ilgas bandymų ir klaidų kelias kuriant šį jutiklį, todėl mano tikslas yra padėti visiems, norintiems sukurti kauliukų jutiklį.

Pateikiau keletą mūsų sukurto projekto, kuriame buvo naudojamas šis jutiklis, pavyzdžių. Pirmame paveikslėlyje mes naudojome irklą, kad kiekvieną kartą tinkamai uždėtume kauliukus virš jutiklio. Antrasis paveikslas buvo galutinis mūsų projekto produktas, o pagrindas suksis priklausomai nuo to, koks buvo kauliukų veidas, o trečioji nuotrauka yra ekrano dėžutė, kurią aš suprojektavau ir pastatiau, kad šie jutikliai būtų rodomi.

Šio jutiklio galimybė yra begalinė, jei viską apgalvojate. Tikiuosi, kad ši pamoka jums bus maloni ir lavinanti, ir tikiuosi, kad pabandysite ją sukurti patys.

Telaimina Dievas!