Radaro akiniai: 14 žingsnių (su nuotraukomis)

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

Praėjusią vasarą atostogaudami Meine sutikome kitą porą: Mike ir Linda. Linda buvo akla ir buvo akla nuo (manau) pirmagimio gimimo. Jie buvo tikrai malonūs ir kartu daug juokėmės. Kai grįžome namo, negalėjau nustoti galvoti, koks būtų aklas. Aklieji mato akių šunis ir lazdeles, ir aš tikiu, kad jiems gali padėti daug kitų dalykų. Bet vis tiek turi būti daug iššūkių. Bandžiau įsivaizduoti, kaip tai atrodys, ir aš, kaip elektronikos meilužis, galvojau, ar galiu ką nors padaryti.

Vieną vasarą sudeginau akis suvirintoju, kai man buvo maždaug 20 metų (ilga istorija… kvailas vaikas). Tai kažkas, ko niekada nepamiršiu. Šiaip ar taip, man dieną buvo lopomos akys. Prisimenu, kaip mama bandė mane nuvesti per gatvę. Vis klausiau jos, ar automobiliai nesustojo. Ji pasakė kažką panašaus: „Aš tavo mama… ar manai, kad aš tave išvesčiau į eismą? Galvodamas apie tai, koks aš buvau paauglys, aš susimąsčiau. Bet aš negalėjau atsikratyti nežinodamas, ar einant man kažkas trenks į veidą. Buvau labai laimingas ir palengvėjęs, kai nuėmėme pleistrus. Tai vienintelis dalykas, artimas „patirčiai“, kurį aš turėjau savo gyvenime dėl aklumo.

Neseniai parašiau dar vieną „Instructable“apie jauną draugą darbe, kuris prarado regėjimą dešine akimi, ir prietaisą, kurį jam padariau, kad pasakyčiau, ar jo dešinėje pusėje yra kažkas. Jei norite tai perskaityti, tai čia. Šiame įrenginyje buvo naudojamas „ST Electronics“skrydžio laiko jutiklis. Praėjus maždaug minutei po to, kai baigiau projektą, nusprendžiau, kad galėčiau sukurti prietaisą, padedantį akliesiems. Šiame projekte naudojamas VL53L0X jutiklis turi didžiojo brolio/sesers jutiklį, vadinamą VL53L1X. Šis prietaisas gali išmatuoti didesnius atstumus nei VL53L0X. Buvo „Adafruit“VL53L0X ir VL53L1X „Sparkfun“pertraukimo lenta. Aš nusprendžiau sukurti akinių porą su VL53L1X priekyje ir haptinio grįžtamojo ryšio įtaisą (vibracinį variklį) už akinių šalia nosies tilto. Aš vibruosiu variklį, atvirkščiai proporcingą atstumui iki objekto, ty kuo arčiau objektas buvo prie akinių, tuo labiau jis vibruos.

Turėčiau atkreipti dėmesį į tai, kad VL53L1X turi labai siaurą regėjimo lauką (programuojamas nuo 15 iki 27 laipsnių), jie yra labai kryptingi. Tai svarbu, nes tai suteikia gerą skiriamąją gebą. Idėja yra ta, kad vartotojas gali judinti galvą kaip radaro antena. Tai kartu su siauru FOV leidžia vartotojui geriau atpažinti objektus skirtingais atstumais.

Pastaba apie jutiklius VL53L0X ir VL53L1X: jie yra skrydžio laiko jutikliai. Tai reiškia, kad jie siunčia lazerinį impulsą (mažos galios ir infraraudonųjų spindulių spektre, todėl jie yra saugūs). Jutiklis nustato, kiek laiko užtrunka, kol atspindėtas impulsas grįžta. Taigi atstumas yra lygus X laiko rodikliui, kaip mes visi prisimename iš matematikos/gamtos mokslų pamokų? Taigi, padalykite laiką per pusę ir padauginkite iš šviesos greičio ir gausite atstumą. Tačiau, kaip pažymėjo kitas „Instructables“narys, akiniai galėjo būti vadinami „LiDAR“akiniais, nes tokiu būdu naudojant LASER yra šviesos atstumas ir diapazonas (LiDAR). Bet kaip sakiau, ne visi žino, kas yra LiDAR, bet manau, kad dauguma žmonių žino RADAR. Ir nors infraraudonųjų spindulių šviesa ir radijas yra elektromagnetinio spektro dalis, šviesa nelaikoma radijo banga, kaip yra mikrobangų dažniai. Taigi, pavadinimą paliksiu kaip RADARĄ, bet dabar jūs suprantate.

Šis projektas iš esmės naudoja tą pačią schemą kaip ir kito projekto schema… kaip matysime. Didžiausi šio projekto klausimai yra, kaip montuoti elektroniką ant akinių ir kokius akinius naudoti?

1 žingsnis: akiniai

Nusprendžiau, kad tikriausiai galėčiau sukurti paprastą akinių porą ir atspausdinti jas savo 3D spausdintuvu. Taip pat nusprendžiau, kad man reikia tik 3D spausdinti akinių skeletą ar rėmą. Prie komponentų litavimo pridėčiau spausdintinę plokštę. Spausdintinė plokštė (protoboard) būtų pritvirtinta prie rėmų, o tai padidintų viso mazgo tvirtumą. 3D kadrų atvaizdavimas parodytas aukščiau.

Prie šio veiksmo taip pat pridedami STL failai. Yra trys failai: left.stl, right.stl (ausinės/rankos) ir glasses.stl (rėmeliai).

2 žingsnis: spausdintinė plokštė

Aš naudojau „Adafruit Perma-Proto“viso dydžio duonos lentą. Padėjau duonos lentą virš akinių priekio ir sucentravau. Viršutinį akinių kraštą padariau net su protoboardo viršumi. Stačiakampė akinių dalis, kuri tęsiasi iš viršaus, yra ta vieta, kurioje galiausiai bus sumontuotas skrydžio laiko jutiklis. Didelė šios rėmų dalies viršutinės dalies dalis pakyla virš protobooto. Tai gerai, nes mums nereikia nieko lituoti prie jutiklio viršaus, tik apačioje.

Duonos lentos centre yra skylė, kuri beveik tiksliai yra viršuje, kur nosies tiltas bus akiniuose. Aš pažymėjau 4 skyles, esančias rėmelyje, ant protobooko naudodamas smulkaus antgalio žymeklį. Tada aš išgręžiau skyles į duonos lentą.

Tada aš pritvirtinau rėmus prie duonos lentos, naudodamas M2.5 varžtus. Mano yra nailonas ir šiam tikslui iš „Adafruit“gavau visą varžtų komplektą. Kai varžtai buvo pritvirtinti, paėmiau žymeklį ir nubrėžiau liniją aplink rėmus ant duonos lentos. Man tiesiai į apačią pažymėjau įlenkimus rėmelių šonuose, kur bus ausų gabalai. Tai mano pasirinkimas … bet galbūt norėsite, kad rėmo ausų dalys būtų matomos.

3 žingsnis: iškirpkite

Tada aš ištraukiau 4 varžtus nuo rėmų laikymo prie duonos lentos. Grubiai pašalinau medžiagą už pažymėtos linijos. Aš buvau atsargus, kad šiek tiek nenutolčiau nuo linijų, nes vėliau tai patikslinsiu turėdamas stalinį diržo šlifuoklį. Galite naudoti failą … bet mes einame pirmyn.

Galite grubiai pjauti liniją naudodami bet kokias turimas priemones. Gal juostinis pjūklas? Na, aš neturiu. Turiu spausdinimo plokštėms skirtą „nibblerį“, todėl jį naudojau. Tiesą sakant, tai užtruko gana daug laiko ir tai padaryti yra labai sunku. Tačiau spausdintinės plokštės medžiaga gali sudužti ir įtrūkti, todėl norėjau eiti lėtai. Aš sukandžiojau aplinkui ir į nosies sritį … bet tik apytiksliai. Aukščiau esančioje nuotraukoje galite pamatyti, ką aš dariau.

4 žingsnis: šlifavimas arba padavimas

Aš pašalinau medžiagą daug arčiau linijos, naudodami stalviršio šlifuoklį. Vėlgi, galite naudoti failą, jei neturite nieko kito. Viskas, ką galiu pasakyti apie šlifavimą, yra tai, kad, priklausomai nuo šlifuoklio abrazyvumo smėlio, pasirūpinkite, kiek medžiagos bandote pašalinti. Kelio atgal nėra. Kartais vienas paslydimas gali sugadinti lentą (arba bent jau padaryti ją asimetrišką ar dėmėtą). Taigi, neskubėkite.

Aukščiau galite pamatyti mano nuotraukas prieš ir po.

5 žingsnis: tikslus derinimas

Aš vėl pritvirtinau rėmus 4 varžtais ir grįžau prie juostinio šlifuoklio. Aš labai labai atsargiai nušlifavau iki pat rėmų krašto. Man reikėjo naudoti apvalią dildę nosies skyriuje, nes tiesiog negalėjau staigiai pasukti šlifuoklio. Žiūrėkite mano galutinius rezultatus aukščiau.

6 veiksmas: jutiklio pridėjimas

Šiuo metu aš pridėjau VL53L1X jutiklio pertraukimo plokštę. Pirmiausia pridėjau du ilgus M2.5 nailoninius varžtus, stumiančius juos per rėmų skyles ir per skylutes VL53L1X. Į kiekvieną varžtą pridėjau nailoninę veržlę ir labai švelniai priveržiau. Virš kiekvieno veržlės pridėjau dvi (iš viso keturias) nailonines poveržles. Tai reikalinga norint įsitikinti, kad VL53L1X jutiklis yra lygiagretus protoboardui.

Aš uždėjau 6 pozicijų gnybtų juostą ant plokštės taip, kad skylės VL53L1X viršuje būtų išlygintos dviem varžtais, kuriuos uždėjau rėmų viršuje (su nailoninėmis poveržlėmis). Į varžtų galus pridėjau nailonines veržles ir vėl švelniai priveržiau. Žiūrėkite aukščiau esančias nuotraukas.

7 žingsnis: schema

Kaip jau minėjau anksčiau, schema yra maždaug tokia pati kaip projekto „Peripheral Radar“schema. Vienas skirtumas yra tas, kad pridėjau mygtuką (piniginio kontakto jungiklį). Aš įsivaizduoju, kad tam tikru momentu mums reikės vieno, kad pakeistume režimus arba įdiegtume kokią nors funkciją … taigi, geriau ją turėti dabar, nei pridėti vėliau.

Aš taip pat pridėjau 10K potenciometrą. Puodas naudojamas atstumui, kurį programinė įranga laikys maksimaliu atsaku, sureguliuoti. Pagalvokite apie tai kaip apie jautrumo valdiklį.

Schema parodyta aukščiau.

Dalių sąrašas (kurį turėjau pateikti anksčiau) yra toks:

„SparkFun“atstumo jutiklio pertrauka - 4 metrai, VL53L1X - SEN -14722 „Adafruit“- vibruojantis mini variklio diskas - PRODUKTO ID: 1201 „Adafruit“- ličio jonų polimerinė baterija - 3.7v 150mAh - PRODUKTO ID: 1317 ID: 1606Taktilinio jungiklio mygtukai (plonas 6 mm) x 20 pakuočių - PRODUKTO ID: 1489 „Sparkfun“- JST stačiakampė jungtis - per 2 skylutes - PRT -0974910K omų rezistorius - „Junkbox“(žiūrėkite ant grindų) 10K -100K omų rezistorius - „Junkbox“(žiūrėkite į savo grindis šalia 10K rezistorių) 2N3904 NPN tranzistorius - „Junkbox“(arba paskambinkite draugui) Kažkoks prijungimo laidas (aš naudoju 22 matuoklį)

Norėdami įkrauti „LiPo“akumuliatorių, taip pat surinkau: „Adafruit“- „Micro Lipo“- USB „LiIon/LiPoly“įkroviklis - v1 - PRODUKTO ID: 1304

8 žingsnis: komponentų išdėstymas

Stengiausi kuo sumaniau išdėstyti komponentus. Aš paprastai stengiuosi sujungti tam tikrus kaiščius, tokius kaip galia ir žemė … jei galiu. Stengiuosi bent sumažinti laidų ilgį. Turėjau būtinai palikti erdvę virš ten, kur yra vibracijos variklio nosies tiltas. Galų gale aš pasiekiau vietą, kurią galima pamatyti aukščiau esančioje nuotraukoje.

9 žingsnis: pagrindai

Pirmiausia visus komponentus lituodavau prie lentos tose pozicijose, kurias nusprendžiau. Tada pridėjau antžemines jungtis. Patogiai viena iš didelių ilgų juostelių ant PWB vis dar buvo atidengta, todėl padariau tai bendrą žemės juostą.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta įžeminimo jungtys ir 10K rezistorius. Aš nesakysiu, kur dėti kiekvieną laidą, nes dauguma žmonių turi savo idėjų, kaip tai padaryti. Aš tik parodysiu, ką padariau.

10 žingsnis: laidai

Pridėjau likusius laidus, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Po vibraciniu varikliu pridėjau dvigubos lipnios juostos gabalėlį, kad įsitikintumėte, jog jis laikomas vietoje. Lipni medžiaga, kuri jau buvo ant variklio dugno, man nesijautė pakankamai stipri.

Savo jungtims naudojau 22 skersmens laidą. Jei turite ką nors mažesnio, naudokite jį. Aš naudojau 22 matuoklį, nes tai yra mažiausias, kurį turėjau po ranka.

11 veiksmas: akumuliatoriaus laikiklis

Aš 3D atspausdinau laikiklį LiPo akumuliatoriui laikyti (jo atvaizdavimas parodytas aukščiau). Aš pažymėjau ir išgręžiau skyles protoboate, kad laikiklis būtų pritvirtintas priešingoje stiklų pusėje nuo komponentų, kaip parodyta aukščiau.

Turėčiau atkreipti dėmesį į tai, kad laikiklis yra labai plonas ir silpnas, todėl turiu jį atspausdinti su pagalbine medžiaga (visoms šio projekto dalims naudojau ABS plastiką). Galite lengvai sulaužyti laikiklį, bandydami nuimti atraminę medžiagą, todėl neskubėkite.

Vienas dalykas, kurį darau, kad sustiprinčiau savo dalis, yra panardinti jas į acetoną. Žinoma, tai atlikdami turite būti labai atsargūs. Aš tai darau gerai vėdinamoje vietoje ir naudoju pirštines bei akių apsaugą. Aš tai darau pašalinus pagalbinę medžiagą (žinoma). Turiu indą su acetonu ir, naudodamas pincetą, pilnai sekundei ar dviem panardinu dalį į acetoną. Iš karto nuimu ir padedu į šalį, kad išdžiūtų. Aš paprastai palieku dalis valandai ar ilgiau, prieš jas paliesdamas. Acetonas chemiškai „išlydys“ABS. Dėl to plastikiniai sluoksniai užsandarinami.

Prie šio veiksmo pridedamas laikiklio STL failas.

12 žingsnis: programavimas

Dar kartą patikrinęs visus savo ryšius, prijunkite USB kabelį, kad užprogramuotumėte „Trinket M0“.

Norėdami įdiegti ir (arba) modifikuoti programinę įrangą (pridedamą prie šio veiksmo), jums reikės „Arduino IDE“ir „Trinket M0“lentos failų, taip pat „Sparkfun“VL53L1X bibliotekų. Visa tai yra čia ir čia.

Jei dar nesate naujokas, vadovaukitės „Adafruit M0“naudojimo instrukcijomis jų mokymosi svetainėje čia. Įkėlus programinę įrangą (pridėtą prie šio veiksmo), plokštė turėtų paleisti ir veikti iš USB nuoseklaus ryšio. Perkelkite plokštės šoną su VL53L1X prie sienos ar rankos ir pajusite, kaip variklis vibruoja. Kuo toliau nuo prietaiso yra objektas, vibracijos amplitudė turėtų mažėti.

Noriu pabrėžti, kad ši programinė įranga yra pats pirmasis. Aš padariau dvi poras akinių ir tuoj padarysiu dar dvi. Mes (aš ir dar bent vienas asmuo, dirbantis šiuo klausimu) toliau tobulinsime programinę įrangą ir paskelbsime čia visus atnaujinimus. Tikiuosi, kad kiti taip pat tai išbandys ir paskelbs (galbūt į „GitHub“) visus jų atliktus pakeitimus/patobulinimus.

13 žingsnis: Rėmelių apdaila

Aš įkišau ausų gabalėlius į įpjovą abiejose stiklų pusėse ir užtepiau acetoną, naudodami antgalį. Aš sugeriu acetoną, kad gaučiau gerą kiekį, kai įspaudžiu jį į kampus. Jei jie sandariai užsifiksuos, acetonas bus pernešamas aplink kapiliarus. Aš įsitikinu, kad jie yra tiesiai ir, jei reikia, naudoju kažką, kad juos laikyčiau bent valandą. Kartais kreipiuosi iš naujo ir laukiu dar valandą. Acetonas sukuria puikų ryšį, o mano akiniai atrodo gana stiprūs ties rėmo riba.

Žinoma, šie akiniai yra tik prototipas, todėl aš išlaikiau paprastą dizainą, todėl nėra vyrių, skirtų akinių rankoms. Šiaip jie veikia gana gerai. Bet jei norite, visada galite juos pertvarkyti vyriais.

14 žingsnis: paskutinės mintys

Pastebėjau, kad jutiklis blogai veikia saulėje. Tai prasminga, nes esu tikras, kad jutiklis yra prisotintas IR nuo saulės, todėl neįmanoma atskirti jo nuo pulso, kurį skleidžia jutiklis. Vis dėlto jie gamintų gerus akinius patalpose, naktimis ir galbūt debesuotomis dienomis. Žinoma, man reikia atlikti daugiau bandymų.

Vienas dalykas, kurį aš padarysiu, norėdamas pakeisti dizainą, pridėsiu tam tikrą gumą prie išpjovos, kuri liečia nosies tiltelį. Jei nuleisite galvą žemyn, sunku pajusti vibraciją, nes akiniai šiek tiek pakyla nuo odos veikiant sunkio jėgai. Manau, kad tam tikra guma trinčiai sukurti laikys akinius pritvirtintus prie nosies, kad vibracija galėtų būti perkelta į ją.

Tikiuosi sulaukti atsiliepimų apie akinius. Nežinau, ar akiniai žmonėms bus naudingi, bet mes tiesiog turėsime pamatyti. Būtent tai yra prototipai: įgyvendinamumas, mokymasis ir tobulinimas.

Prie dizaino galėjo būti pridėta daugiau jutiklių. Šiam prototipui pasirinkau naudoti vieną, nes manau, kad vartotojui bus sunkiau atskirti daugiau nei vieną vibracinį variklį. Tačiau galėjo būti gera idėja turėti du jutiklius, nukreiptus iš akių. Tada, naudojant du variklius, galite vibruoti kiekvieną stiklo pusę. Vietoj vibracijos taip pat galite naudoti garsą, tiekiamą į kiekvieną ausį. Vėlgi, idėja yra išbandyti prototipą ir įgyti patirties.

Jei pavyko taip toli, ačiū, kad perskaitėte!