Slėgiui jautrus grindų kilimėlio jutiklis: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šioje instrukcijoje aš pasidalinsiu slėgiui jautraus grindų kilimėlio, kuris gali aptikti stovint ant jo, dizainą. Nors jis negali tiksliai jūsų sverti, jis gali nustatyti, ar stovite ant jo visu svoriu, ar tiesiog su juo kontaktuojate.

Kilimėlis matuoja žmones, naudojančius „Velostat“- medžiagą, kuri keičia savo elektrinę varžą, atsižvelgiant į jam taikomą slėgį. Visą kilimėlį padariau už mažiau nei 20 eurų (neskaitant kilimo).

1 žingsnis: ko jums reikės

Norėdami pagaminti jutiklį, jums reikės:

• „Velostat“: kad užtektų pakankamai ploto po kilimu, aš panaudojau 2 kvadratus po 28 cm (11 colių), nupirktus iš „Adafruit“pardavėjo.
• Varinė juosta: naudojau 5 mm pločio ir maždaug 6-7 m juostos.
• Plona izoliacinė juosta: naudojau 25 mm pločio kaptono juostą.
• Laidai, skirti kilimėlį prikabinti prie kažko.
• Lituoklis su tam tikra skarda.
• Multimetras testavimui.

Norėdami iš tikrųjų naudoti šį kilimėlį su mikrovaldikliu, jums reikės:

• 47 omų rezistorius (arba panašiai mažos vertės).
• (neprivaloma, N kanalo „MOSFET“su 10 k rezistoriumi ir 220 omų rezistoriumi).

2 žingsnis: (Kaip netaikyti vario juostos „Velostat“)

Pradėsiu nuo pasakojimo, kaip NEGALIMA uždėti varinės juostos „Velostat“.

Pradėjau darant prielaidą, kad juostos „laidūs klijai“yra laidūs. Tai atrodė teisinga prielaida, tačiau arba mano juosta nėra tokio „laidžiojo klijų“tipo, arba „laidi“dalis yra vos laidi.

Aš pradėjau suklijuoti 2 Velostat kvadratus iš abiejų pusių su kaptono juosta. Tada aš nukirpiau 25 cm ilgio vario juostos juosteles ir jas uždėjau tolygiais intervalais. Vario juosta iš abiejų pusių yra toje pačioje vietoje, todėl tarp vario yra tik plonas Velostat sluoksnis. Paveiksluose schematiškas kilimėlio vaizdas su išpjova, skirta apžvalgai.

Ilga varinės juostos juosta (apie 50 cm) naudojama visų eilučių sujungimui iš abiejų pusių.

Viela buvo lituojama į abi puses ir buvo atliktas varžos matavimas.

Kai bandžiau jį išbandyti, multimetro vertės svyravo nuo 10 iki 100 omų. Be to, stovint ant kilimėlio arba nepadarius labai mažo matavimo skirtumo. Kažkas buvo siaubingai negerai. Greitas juostos matavimas parodė, kad klijai iš tikrųjų nebuvo tokie laidūs. Medžiagų sumuštinis buvo varis, klijai, „Velostat“, klijai, varis, o klijai buvo tarsi izoliatorius.

Istorijos moralė, atlikite nedidelio masto testus, jei nesate tikri, ar tai veiks.

3 žingsnis: mažo masto bandymas

Grįžkime prie piešimo lentos. Vario juostos klijuota pusė akivaizdžiai nepakankamai praleidžia. Tačiau priekinė pusė yra gryno vario. Ką daryti, jei apverčiu juostą taip, kad varinė pusė būtų nukreipta į Velostatą.

Vienas pėdsakas buvo pakeistas iš abiejų pusių. Aš paėmiau juostą, kuri buvo klijuota puse žemyn, ir priklijavau ją prie kaptono juostos gabalo. Vario juostos pakartotinis naudojimas yra sudėtingas, tačiau ši medžiaga yra šiek tiek per brangi, kad ją būtų galima tiesiog išmesti. Šis kaptono juostos gabalas, kurio varis nukreiptas nuo lipnios pusės, buvo įstrigęs ant „Velostat“.

Buvo atliktas naujas matavimas. Tai akimirksniu davė stabilų rezultatą. Tačiau vienas dalykas. Atrodo, kad vienas pėdsakas yra 24 omai, kai aukštas, ir 200, kai žemas. Tai buvo ranka spaudžiant tik nedidelį kiekį. Jei turiu 12 pėdsakų ir visiškai ant jų stoviu, kilimėlis gali nukristi žemiau 1 omo, todėl srovė bus per daug srovė.

Aš peržiūrėjau dizainą, kad tik mažos juostos dalys liestųsi su „Velostat“. Taip tikėjausi sulaukti pasipriešinimo valdomam kiekiui.

4 žingsnis: Varinės juostos uždėjimas „Velostat“

Apsiginklavęs žiniomis, kaip iš tikrųjų atlikti šį darbą, ėmiausi remontuoti jutiklio kilimėlį. Nuotraukose matysite, kaip senas kilimėlis pakeistas į naują.

Pirmas dalykas, kurį padariau, pridėjau mažus juostos gabalus kaip izoliatorių. Juosta yra iš abiejų pusių. Tarpai tarp juostos turi būti šiek tiek pastovūs ir maždaug 1–3 cm dideli, atsižvelgiant į tai, kokio pasipriešinimo norite. Tarpas turi būti toje pačioje vietoje iš abiejų pusių.

Gaukite vario juostos ir kaptono juostos juostelę, pakankamai ilgą, kad apimtų „Velostat“. Varinė juosta turi būti 1-2 cm ilgesnė nei kaptono juosta. Vario juostą priklijuokite prie lipnios kaptono juostos pusės, o viena vario juostos pusė eina pro kaptono juostą.

Pritvirtinkite mazgą prie „Velostat“virš izoliatorių. Įsitikinkite, kad varis yra toje pačioje vietoje iš abiejų pusių. Taip pat įsitikinkite, kad vario perteklius kiekvieną kartą yra toje pačioje pusėje. Sulenkite vario perteklių, kad turėtumėte kur pritvirtinti vario jungiamąją juostelę. Vienas patarimas yra, kad vario perteklius būtų ant izoliuotos kilimėlio dalies, kad vėliau būtų lengviau lituoti.

Pakartokite šį veiksmą visoms eilutėms.

Pridėkite viršutinę vario juostos eilę, jungiančią visas anksčiau sumontuotas vario juosteles. Išmintinga šią eilutę izoliuoti nuo „Velostat“, kad būtų išvengta nepageidaujamų šortų ar nuotėkio. Viršutinė eilutė jungiasi prie sulankstytų skirtukų, paliktų ankstesniuose veiksmuose.

Atsargiai lituokite visas trumpas juosteles prie viršutinės juostelės. Šis lydmetalis reikalingas, nes priešingu atveju viršutinė juostelė nesiliestų su vario eilėmis. Būkite atsargūs, kad varis nebūtų pridėtas per daug šilumos. Varis yra sumontuotas ant plastiko („Velostat“), ir lydytis per plastiką būtų blogai.

Lituokite laidus prie viršutinių eilučių iš abiejų pusių. Visur gerai, pasirinkau kampą.

Išbandykite kilimėlį, kad įsitikintumėte, jog jis veikia. Prijunkite multimetrą prie kilimėlio ir pažiūrėkite, ar pasipriešinimas sumažėja, jei paspausite kurią nors neizoliuotą dalį. Taip pat patikrinkite, ar pasipriešinimas yra šiek tiek stabilus, jei nieko nedarote. Jei taip yra, sveikinu, dabar kilimėlis veikia.

Paskutiniame etape užtepkite kaptono juostą ant viso vario. Nors tai greičiausiai nesukels šortų, bloga forma palikti atvirą varį.

(Scheminiuose vaizduose viršutinė vario eilutė nerodoma. Vaizdas skirtas tik parodyti kaptono ir vario konfigūraciją, kad šis kilimėlis veiktų.)

5 žingsnis: kilimėlio testavimas

Naujas kilimėlis buvo prijungtas prie multimetro, kad būtų galima jį dar kartą išbandyti. Šį kartą, nenaudojant apkrovos, kilimėlio varža yra stabili 17-20 omų.

Kai visiškai atsistosiu ant kilimėlio, varža sumažės iki 4-6 omų. Viena pėda ant kilimėlio sukuria apie 10 omų.

Tai yra šiek tiek mažiau, nei esu patenkinta, tačiau vis tiek tai yra įgyvendinama vertybė. Yra daug skirtumų tarp be apkrovos ir ant kilimėlio stovinčio žmogaus. Pastebėta, kad slėgis iš tikrųjų neapibrėžia pasipriešinimo. Paviršiaus plotas daro. Jei stoviu ant daugiau kilimėlio su mažesniu svoriu, pasipriešinimas tampa mažesnis nei tuo atveju, jei visą svorį stoviu vienoje vietoje. Kam man reikalingas šis jutiklis, jis yra puikus, tačiau nepamirškite, jei jį pastatysite.

6 žingsnis: prijunkite

Kadangi kilimėlis yra tik didelis kintamasis rezistorius, išmatuoti iš kilimėlio yra gana paprasta.

Paprasčiausias būdas yra naudoti įtampos skirstytuvą. Pridėkite rezistorių prieš slėgio jutiklio kilimėlį (schemoje vadinamas R_mat) ir išmatuokite tašką tarp rezistoriaus ir kilimėlio (vadinamas MatA1). Aš naudojau 47 omus, bet jūsų kilimėliui gali prireikti ko nors kito. Mano loginis lygis yra 3.3V, galite naudoti bet kokį jūsų loginės galios lygį.

Prie savo kilimėlio pridėjau neprivalomą įjungimo grandinę. Aš nenorėjau, kad ant mano kilimėlio būtų nuolatos 50 mA. Aš tiesiog nežinau, kaip „Velostat“mėgsta nuolatinę srovę, ir tikiuosi, kad tai kenkia kilimėlio ilgaamžiškumui. Grandinę sudaro N kanalo mosfetas su reikiamais rezistoriais. Kai tik noriu skaityti, įjungiu „mosfet“. Likusį laiką „mosfet“yra išjungtas, o kilimėlis neturi galios.

7 žingsnis: kaip juo naudotis

Naudoti kilimėlį su „Arduino“(ar bet kuriuo kitu mikrovaldikliu) paprasta. Jei turite tik įtampos skirstytuvą, tiesiog pritvirtinkite kilimėlį prie analoginio kaiščio, nustatykite kaištį, prie kurio pritvirtinate kilimėlį, kaip įvestį ir naudokite analoginio skaitymo komandą. Vertė, kurią gausite, sumažės priklausomai nuo to, kiek kilimėlio bus priaugta.

Jei turite „Mosfet“, prieš atlikdami matavimą, nepamirškite padidinti „Mosfet“įvesties. Priešingu atveju jūs tiesiog išmatuosite įtampą, kurią naudojote kilimėliui (mano atveju - 3.3V).

Vertė, kurią gaunate iš kilimėlio, laikui bėgant labai nesikeičia. Aš tiesiog naudoju slenkstinę vertę, kad nustatyčiau, ar kažkas stovi ant kilimėlio, o po mėnesio nepertraukiamo naudojimo kilimėlis vis tiek veikia gerai.

8 žingsnis: ką kitą kartą daryčiau kitaip

Vienas svarbus su projektu susijęs dalykas yra tai, kad pirmiausia aš tinkamai išbandyčiau nedidelio dydžio kilimėlio versiją. Aš iš tikrųjų padariau mažą vario gabalą „Velostat“, matiau skaičius multimetre ir maniau, kad viskas veikia. Tai buvo klaida.

Su kilimėliu susijęs dalykas yra tas, kad naudočiau mažesnius vario pleistrus. Šiuo metu turiu 48 pleistrus 2-3 cm vario. Tai suteikia 20 omų pasipriešinimą tuščiąja eiga ir apie 5 omus, kai stoviu ant jo. Nors tai yra tinkamas skaičius, būtų lengviau, jei jis būtų šiek tiek mažesnis. Šiam kilimėliui užtektų 1 cm atskleisto vario. Aš neketinu to daryti savo, bet galbūt bet kas kitas, norintis tai padaryti, gali turėti naudos.

9 žingsnis: kaip jį naudoti

Kodėl aš specialiai padariau šį slėgiui jautrų kilimėlį? Aš padariau išgalvotą žadintuvą ESP32. Jis prijungtas prie mano „Domoticz“sistemos, gali grąžinti jutiklių vertes, tokias kaip CO2 ir temperatūra, ir gali valdyti mano apšvietimą. Jis taip pat nurodo laiką ir turi žadintuvą.

Čia atsiranda jutiklio kilimėlis. Aš neturiu jokių rimtų problemų pabusti. Pabundu su žadinimo šviesa ir dažniausiai pabundu, kai reikia išeiti. Tačiau turiu problemų išlipti iš lovos. Kilimėlis verčia mane išlipti iš lovos. Žadintuvas išsijungia tik tada, kai aš iš tikrųjų stoviu ant kilimėlio (arba ištraukiu kištuką iš žadintuvo). Tai priverčia mane išlipti iš lovos, o kai atsikeliu iš lovos, retai grįžtu į ją. Nors tai yra šiek tiek per didelis problemos sprendimas, turintis daug kitų sprendimų, aš esu juo patenkintas. Kol kas maždaug mėnesį kiekvieną rytą laiku atsikeliu iš lovos. Anksčiau gulėjau lovoje iki valandos.

Likus 20 minučių iki mano žadintuvo išjungimo, kilimėlis tampa aktyvus. Kilimėlis įsijungia, reikia nuskaityti įtampą ir kilimėlis vėl išsijungia. Tai atsitinka kas sekundę. Kai aš stoviu ant kilimėlio prieš žadintuvą arba jo metu, jis išjungia signalą.