Sunkus ASD nuotolinio valdymo pultas: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

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

1-ojo elektrotechnikos inžinerijos magistro metu studentai turi iššūkį sukurti robotą profesoriaus Bramo Vanderborght'o kurso „Mechatronika“projektui. Būdami trijų merginų komanda, nusprendėme pasinaudoti galimybe dirbti su jaunais suaugusiais, sergančiais sunkiu autizmu. „Padaryk savo pasirinkimą“- tai projektas, bendradarbiaujantis su „Parhélie Brussels“, privačiu institutu vaikams ir suaugusiems, sergantiems autizmu, psichoze ar sunkia neuroze. Tikslas yra sukurti prietaisą, kuris suteiktų jauniems suaugusiesiems, sergantiems sunkiu ASD (autizmo spektro sutrikimu) nuo 12 iki 18 metų, galimybę bendrauti su kompiuteriais. Kadangi jauni suaugusieji nekalba, prietaisas taip pat turėtų padėti jiems bendrauti su žmonėmis. Nuo šiol globėjams nereikės rinktis jaunų suaugusiųjų vardo, bet jauni suaugusieji galės priimti sprendimus savarankiškai. Pagrindinis tikslas yra tai, kad jie gali patys pasirinkti dainą ar vakarienę, rodomą kompiuterio ekranuose.

Kadangi įdomu suteikti galimybę pakartotinai panaudoti projektą kituose būsimuose projektuose, bus atsižvelgiama į pratęsimo galimybę. Kompiuterio programėlės kodavimas bus atliktas taip, kad pasirinkimo galimybes būtų galima išplėsti pagal pageidavimą.

Kuriant dizainą svarbu atsižvelgti į tai, kad vaikai lengvai išsiblaško, neturi labai gerų motorinių įgūdžių ir tikriausiai bandys sugadinti prietaisą. Sukurta dėžutė, kurioje galima laikyti visą elektroniką. Siekiant apsaugoti nuo smūgių, baterija laikoma atskiroje dėžutėje, o elektroniniai komponentai yra lituojami ant PCB.

1 žingsnis: pirmasis dizainas

Prieš pradėdami galvoti apie projekto elektroninius komponentus, gerai sugalvoti pirmąjį dėžutės dizainą. Kadangi elektronika turi tilpti dėžutės viduje, tačiau dėžutė gali tapti ne per didelė, kad būtų naudojama kaip nuotolinio valdymo pultas, tai yra bandymas ir klaida procesą, kad surastumėte tinkamus matmenis. Naudojant programą „Autodesk Inventor Professional 2018“sukurta pirmoji idėja. Tokiu būdu, ieškant internete, galima atsižvelgti į suteiktą vietą visiems reikalingiems komponentams.

Dėžutė veiks kaip nuotolinio valdymo pultas su 3 mygtukais, kad būtų galima pasirinkti iš kompiuterio ekrane rodomų parinkčių. Du išoriniai mygtukai veiks kaip valdymo mygtukai, skirti perjungti jaunuolius, sergančius sunkiu autizmu. Labai svarbu, kad dėžutė nebūtų pernelyg sudėtinga ir blaškanti, ir visada išlaikytų tą pačią spalvų kombinaciją. Akselerometru kairysis RGB LED mygtukas visada rodys mėlyną spalvą, o dešinysis visada rodys raudoną spalvą, nesvarbu, kaip nuotolinio valdymo pultas yra nukreiptas. Spalvos matomos visą laiką ir paspaudus mygtuką išnyks kelias sekundes. Kartu su mygtuko paspaudimu pjezobuzzeris skleis garsą, o vibracijos varikliai leis dėžutei vibruoti vaiko rankose. Norėdami susieti mygtukų veiksmus su kompiuterio programa, signalai į programą siunčiami naudojant „Wi-Fi“ryšį.

Galutinė dėžutė turi paprastą, stačiakampę formą, kurioje yra 3 skylės mygtukams (viršutinė dėžutė), 2 skylės (priekyje ir gale), skirtos prijungti akumuliatoriaus įkroviklį ir „Redbear Duo“, ir 4 labai mažos skylės, paskirstytos iš abiejų pusių, kad pastebimas piezobuzzer garsas. Dėžutės kraštai yra suapvalinti, kad jauni suaugusieji negalėtų pakenkti sau ar kitiems.

2 žingsnis: įsigykite komponentus

Jums reikės:

- 3D spausdintuvas (galima pasiekti viešai FABlab Brussels) Mes naudojome spausdintuvus, kuriuos gali įsigyti VUB elektromechanikos inžinerijos studentai.

- Lituoklis ir lituoklis

- „Colorfabb XT“- skaidri medžiaga 3D spausdinimui

- „Redbear Duo“Informacija: https://redbear.cc/duo Pirkti iš: https://www.antratek.com/redbear-duo Kaina: 30 €, 13 pasirinkti taip, kad jie galėtų dirbti su 3, 3 V.

- Žalias (pasirenkamas) LED arkados mygtukas Informacija: https://www.adafruit.com/product/3487 Pirkti iš: https://www.sossolutions.nl/ Kaina: 4, 55 €

- 2 RGB LED mygtukai (rezistoriai, naudojami prijungti prie PCB) Pirkti iš: https://www.aliexpress.com/item/ONPOW-22mm… Kaina: 18 €

-Akselerometras ADXL345 Informacija: https://www.sparkfun.com/products/9836 Pirkti iš: https://www.antratek.nl/tri-axis-adxl345-breakout Kaina: 21,75 € nenaudoja daug energijos. Norime, kad baterija tarnautų kuo ilgiau.

-Ličio jonų akumuliatorius, 1200 mAh pasirinkta baterija, nors tai nėra pats saugiausias baterijos tipas, nes nuotolinio valdymo pultas turi būti įkraunamas per „micro-USB“. Priešingu atveju globėjai visada turi atidaryti dėžutę, kad pakeistų baterijas.

-Akumuliatoriaus įkroviklis Informacija: https://www.adafruit.com/product/259 Pirkti iš: https://www.kiwi-electronics.nl/usb-li-ion-lipoly… Kaina: 14, 90 €

Informacija: https://www.adafruit.com/product/1739 Pirkti iš: https://www.adafruit.com/product/1739 Kaina: 1, 25 €

-2 vibraciniai varikliai (prijungti kartu su rezistoriumi ir tranzistoriumi) Informacija: https://www.adafruit.com/product/1201 Pirkti iš: https://www.kiwi-electronics.nl/vibrating-mini-mo…: 2, 50 eurų

- Spausdintinė plokštė (PCB), skirta reguliuoti elektrinius komponentus

4 rezistoriai 150 omų (2 kiekvienam RGB arkados mygtukui) 2 rezistoriai po 4,7 kOhm (akselerometrui) vibraciniams varikliams)

- Varžtai 2 M2, 5x8 varžtai komponentų plokštei 5 M3x8 varžtai dėžutės apačioje (4) ir akumuliatoriaus dėžės apačioje (1) 4 M2, 5x8 varžtai vibracijos dėžių apačioje (2 kiekvienai dėžutei)

Programavimo programai programuoti buvo naudojama „Java“„Eclipse“. „Redbear Duo“buvo užprogramuotas naudojant „Arduino IDE“.

3 žingsnis: Lituokite elektroninius komponentus ant PCB

Norint lituoti visus PCB plokštės komponentus, reikia žinoti ryšius su „Redbear Duo“. Šias jungtis galima pamatyti pirmoje nuotraukoje. Visi projekte naudojami komponentai yra prijungti prie „Redbear Duo“įvesties/išvesties kaiščių. Norint prijungti mygtukus ir vibracinius variklius, reikalingi rezistoriai ir tranzistoriai. Šios dalys gali būti vaizduojamos kitose 3 nuotraukose. Norėdami sužinoti, kurie rezistoriai ir tranzistoriai naudojami ir kur jie yra, šiose nuotraukose pateikiama schema ir papildomos pastabos.

Šoninė pastaba: Nuotraukose nurodyti prievadai yra tie, kurie naudojami projekte. Galima pasirinkti skirtingus uostus. Reikia atsižvelgti tik į kai kuriuos apribojimus: akselerometro SDA ir SCL prievadus reikia atitinkamai prijungti prie „Redbear Duo“kaiščio D0 ir D1. Signalas ir vibracijos varikliai turi būti prijungti prie PWM kaiščio.

Akselerometro prijungimo vadovą rasite „Sparkfun“svetainėje. Naudojamas ryšys yra I2C.

4 žingsnis: 3D spausdinimo nuotolinio valdymo pultas

Patobulinus dizainą, dėžutę galima atspausdinti 3D. Galutiniam produktui turi būti atspausdintos 5 skirtingos dalys:- dėžutės apačia- dėžutės forma- akumuliatoriaus dėžės fiksavimo plokštelė- vibracijos dėžių tvirtinimo plokštės (2)

Prototipas buvo sukurtas naudojant „Ultimaker 2“3D spausdintuvą. Visiems komponentams naudojama medžiaga yra „ColorFabb XT“.

5 veiksmas: užprogramuokite „Redbear Duo“

Kol dėžutės dizainas yra tobulinamas ir spausdinamas, mikrovaldiklį galima užprogramuoti.

Dauguma įvesties/išvesties kaiščių, naudojamų komponentams prijungti prie „Redbear Duo“, jau paaiškinta 3 veiksme. Likusią dalį galite rasti kode.

Kaip minėta anksčiau, išorinių mygtukų spalvas reikia pritaikyti priklausomai nuo dėžutės orientacijos. Štai kodėl naudojamas akselerometras. Kode spalva pasikeičia, kai akselerometro x koordinatė yra didesnė nei 50. Tai priklauso nuo to, kaip akselerometras įdėtas į dėžutę. Būtinai patikrinkite savo prietaiso x koordinatės reikšmę ir, jei reikia, pritaikykite kodą. Akselerometro reikšmėms skaityti reikalingą biblioteką rasite 3 veiksme minimoje „Sparkfun“svetainėje.

Norėdami taupyti akumuliatorių, kai prietaisas nenaudojamas, galima išjungti „Wi-Fi“ir LED lemputes. Kai dėžutė dedama ant dešinės pusės ir paspaudžiami abu išoriniai mygtukai, dėžutė išsijungia. Norėdami pažadinti dėžutę, reikia paspausti išorinius mygtukus (orientacija šiam veiksmui nesvarbi). Šiam žingsniui geriausia patikrinti y koordinatės vertę, kai dėžutė yra dešinėje pusėje, ir prireikus pritaikyti.

6 veiksmas: sukurkite programą

Kad nuotolinio valdymo pultą būtų lengva naudoti, „Java“buvo sukurta programa. Programa gali bendrauti su nuotolinio valdymo pultu per „WiFi“ryšį. Naudodama iš nuotolinio valdymo pulto gautą informaciją, programa peržiūrės parinktis ir tokiu būdu pasirinks paveikslėlius arba leis dainas. Kadangi programą reikia išplėsti, galima pridėti pavadinimus ir kategorijas.

Pirmajame skydelyje reikia pasirinkti jauno suaugusiojo, kuris naudos nuotolinio valdymo pultą, vardą. Naudodami teksto lauką ir mygtukus skydelio apačioje, galite pridėti arba ištrinti pavadinimus.

Pasirinkus jauno suaugusiojo vardą, reikia pasirinkti kategoriją. Jei pasirinkta kategorija „Muzika“, patvirtinus pasirinkimą, grojama daina.

Paskutinis ekranas yra vienintelis ekranas, kurį matys jaunas suaugęs, ir tai yra vienintelis skydelis, kurį galima valdyti nuotolinio valdymo pultu. Galite slinkti per paveikslėlius eidami į kairę arba į dešinę. Jei pasirinkimas patvirtinamas paspaudus vidurinį nuotolinio valdymo pulto mygtuką, aplink vaizdą atsiranda žalias rėmelis. Šiuo metu neįmanoma pereiti prie skirtingų parinkčių. Dar kartą paspaudus patvirtinimo mygtuką, pasirinkimas panaikinamas.

Vaizdams pridėti ir ištrinti galima naudoti langus „Pridėti failą“ir „Ištrinti failą“. Pridedant failus muzikos kategorijoje, reikia atlikti du veiksmus. Pirmajame iššokančiajame lange galima pasirinkti vaizdą, kuris turi būti rodomas ekrane. Antrame iššokančiajame lange turi būti pasirinkta su šiuo įvaizdžiu susijusi daina. Pasirinkta daina turi būti mp3 formato.

Norėdami ištrinti failą, sąraše turite pasirinkti paveikslėlio pavadinimą, kuris pasirodo paspaudus mygtuką „Ištrinti failą“.

7 žingsnis: Surinkite dėžutę

Paskutiniame etape dėžutė turi būti surinkta. - Norėdami suteikti dėžutei papildomo tvirtumo, viduje tarp mygtukų naudojama putplastis. Turėkite omenyje, kad mygtukų laidams taip pat reikia šiek tiek vietos!- Baterija įdedama į akumuliatoriaus dėžutę ir ant jos prisukama baterija. - Vibraciniuose varikliuose yra plonas klijų sluoksnis, kuris gali būti naudojamas juos pritvirtinti vibracinių variklių dėžių viduje. Kadangi dėžutės yra mažos, liniuotę ar mažą daiktą galima naudoti, kad varikliai būtų šiek tiek geriau prispausti prie dėžutės šonų. Kai varikliai yra pritvirtinti, dėžes taip pat galima uždaryti fiksatoriais ir varžtais. - Mygtukų ir vibracinių variklių laidai prijungti prie PCB.- PCB galima prijungti prie 3D spausdintų šoninių stulpų varžtais. PCB surinkimas turi būti atliktas taip, kad „Redbear Duo“ir akumuliatoriaus įkroviklis būtų teisingai išdėstyti dėžutėje (šalia skylių).- Galiausiai dėžutės apačia pritvirtinta prie stulpų kampuose varžtų priemonės.

Sveikinu! Baigę šį žingsnį, jums pavyko perdaryti nuotolinio valdymo pultą jauniems suaugusiems, sergantiems sunkiu autizmu. Šiame projekto etape rekomenduojama išbandyti, ar viskas veikia taip, kaip norėta. Sėkmės ir linksmybių!