Ultragarsiniai batugai: 14 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Norėtum būti šikšnosparnis? Norite patirti echolokaciją? Norite pabandyti „pamatyti“ausimis? Savo pirmajame „Instructable“parodysiu, kaip sukurti savo ultragarso batugalius naudojant „Arduino“mikrovaldiklio kloną, „Devantech“ultragarsinį jutiklį ir suvirinimo akinius už maždaug 60 USD ar mažiau, jei jau turite standartinius elektronikos komponentus. Taip pat galite praleisti elektroniką ir padaryti paprastą šikšnosparnio kaukę, puikiai tinkančią dėvėti kitame Betmeno filme. Tokiu atveju kaina būtų tik apie 15 USD. Šie akiniai leidžia jums patirti, kaip yra naudoti klausos signalus, pavyzdžiui, šikšnosparnį, ir yra skirti vaikams mokslo centre, norintiems sužinoti apie echolokaciją. Tikslas buvo išlaikyti kuo mažesnes išlaidas, vengti, kad sąveikos forma būtų bendra ar nesusijusi su jos švietimo tikslu, ir užtikrinti, kad fizinė prietaiso forma įkūnytų temą. Norėdami išsamiau aptarti jo dizainą, apsilankykite projekto tinklalapyje. Tačiau norint, kad išlaidos ir dydis būtų maži, naudojamas „Arduino“klonas, tačiau šis projektas veikia taip pat gerai, kaip ir iš anksto sukurti „Arduino“mikrovaldikliai. Šie akiniai buvo sukurti „ Dinamiški į vartotoją orientuoti tyrimai ir dizainas “kursas menų, žiniasklaidos ir inžinerijos programoje Arizonos valstijos universitete.

1 žingsnis: būtinos medžiagos

-„Arduino“ar panašus mikrovaldiklis* (jei turite pinigų, galite nusipirkti „Arduino mini/nano“arba naudoti „boarduino“, kitaip aš jums parodysiu, kaip padaryti mažą ir pigų „Arduino“kloną šiam projektui.)-Suvirinimo akiniai (mano „Neiko“prekės ženklas ir yra lengvai randami „eBay“kaip „apverčiami suvirinimo akiniai“už 3–10 dolerių, šis specifinis tipas veikia tikrai gerai) -Devantech SRF05 ultragarso jutiklis (arba kitas panašus jutiklis, tačiau SRF05 turi labai mažas energijos suvartojimas (4 mA) ir puiki skiriamoji geba nuo 3 cm iki 4 metrų, tai yra apie 30 USD)-iš ko padaryti ausis (aš naudoju plastikinius kūgius, taip pat žiūrėkite: „Kaip sukurti geresnį šikšnosparnio kostiumą“)-tam tikros rūšies korpusas elektronikai-3/8 suskaidytos siūlės lankstus juodas susuktas vamzdelis (jungiamiesiems laidams paslėpti)-pjezo garsinis signalas, galintis veikti 5v-9v laidų asortimente-plastiškos purškimo skardinė (juoda) jei naudojate iš anksto sukurtą valdiklį)- „Arduino“užprogramuotas „Atmega8“arba 168 DIP lustas.- atsarginis „Arduin“o plokštė arba „ArduinoMini“USB programuotojas- maža kompiuterio plokštė (galima „Radioshack“)- 9 V akumuliatoriaus jungtis (galima „Radioshack“)- 7805 5 V įtampos reguliatorius- 16 MHz kristalas (galima @ sparkfun)- du 22pF kondensatoriai (galima @ sparkfun)- 10 microF elektrolitinis kondensatorius- 1 mikroF elektrolitinis kondensatorius- 1k rezistorius ir 1 šviesos diodas (pasirinktinai, bet labai rekomenduojama)- 2N4401 tranzistorius (neprivaloma)- moterų ir vyrų antraštės (pasirinktinai)- 28 kontaktų DIP lizdas arba du 14 kontaktų DIP lizdai (neprivaloma)- mažas duonos lenta prototipų kūrimui (neprivaloma) Elektronikos komponentų taip pat galite įsigyti iš www.digikey.com arba www.mouser.com Įrankiai ir reikmenys, kurių jums gali prireikti-lituoklis su karštu klijų pistoletu-„Dremel“naujienų popieriaus maskavimo juosta-švitrinio popieriaus viela nuėmėjai ir kt.

2 žingsnis: suprojektuokite kai kurias ausis

Galite laisvai pasitelkti savo vaizduotę ausims statyti. Jokie šikšnosparnių akiniai neturėtų būti vienodi! Aš naudojau plastikinius kūgius, naudojamus fizinei terapijai, kurių mūsų laboratorijoje buvo daug. Tačiau ši pamoka suteikia dar vieną puikų variantą šikšnosparnių ausims. Pirmiausia nupiešiau ovalą su aštriu ir iškirpiau jį „Dremel“. Išsaugojau nupjautą gabalėlį, kad galėčiau naudoti ausies vidų.

3 žingsnis: nupjaukite ausis

Nupjautas kūgio dalis supjaustiau „Dremel“, kad jos būtų mažesnės ir karštai priklijavo jas prie didesnių kūgio dalių. Jie netiko tiksliai, tačiau, laikydami juos rankoje, karšti klijai gana gerai juos laikė. Jei paliksite sau pakankamai vietos po ausimis, galite lengvai įterpti elektroniką į ausį, vieną ausį į valdiklį ir kitą į akumuliatorių. Deja, aš nepalikau pakankamai vietos ir turėjau naudoti išorinį gaubtą. Būkite atsargūs, kad nesudegtumėte naudodami karštą klijų pistoletą !!! Taip pat atsitiktinai galite lengvai išlydyti plastikinius kūgius.

4 žingsnis: Paruoškite akinius

Akiniai, kuriuos nusipirkau, buvo labai blizgios, blizgios vandens spalvos. Norėdami, kad akiniai taptų labiau nešvarūs, išimkite lęšius (pirmiausia nuimkite nosies gabalėlį), nušlifuokite ir apipurkškite Plasti Dip purškikliu, kad gautumėte gražią odinę gumos tekstūrą. Prieš purškimą maskavimo juosta užmaskavau akinių vidų ir odą liečiančias dalis. Aš taip pat netaikiau dažų ant nosies gabalo, nes dažai šiek tiek sumažina akinių medžiagos lankstumą, o nosies dalis yra būtina akiniams laikyti. Taip pat norėsite šlifuoti ir purkšti ausis. Šlifuotos plastiko dulkės yra bjaurios jūsų plaučiams ir akims, todėl atlikdami šiuos veiksmus, prašome dėvėti kaukę ir apsauginius akinius. Aš purškiau apie 3 sluoksnius, maždaug 10-15 minučių tarp sluoksnių, kad gautumėte tolygią tekstūrą. Kai šlapi, dažai atrodo blizgūs, tačiau jie išdžiūsta iki matinės tekstūros.

5 žingsnis: Surinkite elektroniką

Šie veiksmai yra neprivalomi, jei naudojate jau sukurtą „Arduino“mikrovaldiklį. Tačiau kadangi naudojate tik nedidelę jo galimybių dalį, yra prasmingiau sukurti „Arduino“basų versiją, kuri yra daug mažesnė ir pigesnė. Šis skyrius gali būti šiek tiek sunkus tiems, kurie neturi patirties elektronikos srityje, tačiau turėtų būti lengvas visiems, surinkusiems paprastą elektronikos rinkinį. Pridedamas „scheminis“elektronikos eskizas. Schema yra labai kilusi iš Davido A. Melliso „Atmega8 Standalone“schemos. Jei bus susidomėjimas, aš padarysiu specialų instrukciją šiam žingsniui. Atsieta maitinimo grandinė yra iš Tomo Igoe fizinės kompiuterijos knygos. Pridedu kompiuterio plokštės versijos paveikslėlį (neprijungtas jutiklis/garsinis signalas), taip pat prototipų versiją, sukurtą ant duonos lentos. Duonos lentos versija taip pat parodo, kaip prijungti „Arduino“plokštę kaip USB programuotoją mikrovaldiklio mikroschemai. Kadangi lustui naudoju DIP lizdą, taip pat galiu pašalinti mikroschemą ir įdėti ją į „Arduino“plokštę, kad ją užprogramuotumėte, tačiau gali būti sudėtinga ištraukti mikroschemą, nesulenkiant visų kaiščių - todėl įtraukiau patelę tx/rx antraštės kaiščiai. Nors plokštė yra labai ankšta, galite pamatyti, kad visi valdiklio kaiščiai turi lituoklio kilimėlį, prie kurio galima prisijungti. Kadangi jie nėra būtini šiam projektui, aš nepanaudojau moterų antraščių prie nenaudojamų kaiščių, bet jei jie būtų, jūs turėsite visas „Arduino Diecimilia“galimybes, išskyrus įmontuotą USB labai mažoje pakuotėje. Lentos plotis yra maždaug pusė Diecimilia lentos ir maždaug tokio pat ilgio. (čia yra panaši sąranka.) Neprivaloma naudoti tranzistorių garsiakalbiui įjungti, „Arduino“gali tiekti pakankamai srovės iš paties kaiščio. Tačiau naudojant tranzistorių galite naudoti kitus garso sukūrimo įrenginius, išskyrus garsinį signalą, jei tokį turite.

6 žingsnis: Paruoškite garsinio signalo ir jutiklių laidus

Ultragarso jutikliui ir garsiniam signalui reikia ilgų laidų, kad jie eitų nuo akinių iki elektronikos. Ultragarso jutikliui reikalingi 4 laidai (5 V, įžeminimas, aidas, trigeris), o signalizatoriui - du laidai (skaitmeninis išėjimas iš valdiklio, įžeminimas). Kai planuojate, galite naudoti 5 laidų juostinį kabelį, jei tokį turite, ir bendrinti įžeminimo jungtį tarp garsinio signalo ir jutiklio. Aš turėjau tik 4 laidų juostelę, todėl aš naudoju tai ultragarso jutikliui ir garsui naudojau dviejų laidų kabelį. Kadangi garsinis signalas turi dvi jungtis, aš lituosiu eilę moteriškų antgalių prie dviejų laidų tinkamu atstumu, tokiu būdu, jei reikia, galiu lengvai pašalinti pjezo garsinį signalą. Jutiklyje yra keletas litavimo skylių, prie kurių reikia lituoti, prie kurio turėtumėte eiti ir naudoti. Įsitikinkite, kad naudojate teisingą pusę, angos kitoje pusėje yra skirtos jutikliui programuoti ir neveiks!

7 žingsnis: Užbaikite laidus

Kitas lydmetalis antgalių kaiščių prie kito laidų galo. (Jie bus prijungti prie mikrovaldiklio.)

8 veiksmas: įkelkite kodą

Norėdami įkelti kodą, prijunkite PC plokštės 5v, įžeminimo, TX, RX kaiščius prie tų pačių kaiščių ant lusto pašalintos „Arduino“plokštės, naudodami kai kuriuos laidus. Tada prijunkite kompiuterio plokštės atstatymo kaištį prie tos vietos, kur 13 kaištis patenka į „Arduino“plokštės DIP lizdą. Jei tai painu, peržiūrėkite vaizdą, kurį jis pakartoja, išskyrus „Arduino Mini“. Tada tiesiog praleiskite pridėtą kodą „Arduino“redaktoriuje (arba atsisiųskite ir atidarykite.pde failą „Arduino“) ir pasirinkite atitinkamą naudojamą nuoseklųjį prievadą ir „Arduino“lustą ir paspauskite įkėlimo mygtuką. Kodas veikia skambant pyptelėjimams ir tada kintant tarp pyptelėjimų intervalui, atsižvelgiant į jutiklio išmatuotą atstumą. Taigi, jei esate arti objekto, tarp pyptelėjimų intervalas mažėja ir pyptelėjimai atsiranda greičiau. Jei esate toli nuo objekto, tarp pyptelėjimų intervalas pailgėja, todėl dūžiai vyksta lėčiau. Valdiklis tikrina atstumą kas 60 ms, todėl tarp pyptelėjimų intervalas dinamiškai keičiasi. Šiuo metu jis yra padidintas, todėl 1 colio intervalas tarp pyptelėjimų yra 10 ms. Dėl to akiniai geriau veikia artimesniais atstumais, tačiau juos galima padidinti, kad jie geriau veiktų tolimesnius atstumus. Išbandžiau eksponentinį mastelio keitimą, kuris padidino diapazoną artimesniais atstumais (naudojant „fscale“, bet neatrodė, kad atsakas labai pasikeistų mainais už daugybę kodų, todėl jį pašalinau.) Kadangi laikas, per kurį reikia nuskaityti atstumą, priklauso nuo aptikto objekto atstumas (jutiklis grąžina iki 30 ms ilgio impulsus) kodas matuoja laiką, kurio prireikė, kad gautų rodmenis, ir kompensuoja atidėjimo laiką tokia suma. Kiekviena kodo eilutė yra komentuojama ir (tikiuosi) sava -aiškinamasis.

9 veiksmas: įdėkite elektroniką į korpusą

Nupjaukite susuktą vamzdelį, kad jis būtų tinkamo ilgio nuo akinių iki kieno nors rankos ar kišenės. Įkiškite laidus, jungiančius prie ultragarso jutiklio ir pjezo garsinio signalo, į suskaidytų siūlių susuktų vamzdžių vidų. Gręžkite gaubte skylę, kurioje tilptų susuktas vamzdis. Aš tai padariau naudodamas bandymų ir klaidų metodą, pradėdamas nuo mažo dydžio ir padidindamas skersmenį, kol vamzdžiai tinka. Praleiskite laidus per skylę, tada suspauskite susuktą vamzdelį. Mano kabeliai yra šiek tiek ilgi, todėl turėjau juos sulankstyti, kad tilptų. Kai kurie Velcro laikosi plokštės prie korpuso.

10 veiksmas: prijunkite laidus

Dabar savo laidų galuose galite naudoti antgalius su antgaliais ir prijungti prie atitinkamų kaiščių kompiuterio plokštėje (naudokite schemą!). Jei naudojate savo „Arduino“, naudokite tuos pačius kaiščių atvaizdus, kaip ir schemoje.

11 veiksmas: uždarykite gaubtą

Šis gaubtas turėjo varžtus, kad jį uždarytų, tačiau kiti gaubtai (altoidinės skardos?) Galėjo tiesiog užsifiksuoti. Kadangi aš nebuvau tikras, ar jis veikia, aš naudoju juostą, kad kol kas ji būtų uždaryta.

12 žingsnis: pritvirtinkite ausis

Norėdami pritvirtinti ausis, pirmiausia turime įkišti du vertikalius plyšius su dremel į ausis, kad dirželis praeitų.

13 žingsnis: ausų tvirtinimas tęsinys

Perbraukusi dirželius per ausis, ausis prie akinių pritvirtinau Velcro. Galų gale tai buvo šiek tiek nestabili, tačiau labai reguliuojama, kad jie būtų nukreipti teisingu keliu. Jų klijavimas būtų buvęs pastovesnis, tačiau „Velcro“išgyveno keletą demonstracinių versijų. Ultragarso jutiklis kažkaip puikiai tiko, kad būtų galima įstumti į akinių fiksavimo mechanizmą, kad būtų galima apversti akinius. Turite šiek tiek ištraukti guminį akinių rėmelį iš plastikinio lęšio gabalo iš viršaus, kad atsirastų vietos, o tada jutiklis tinka tiesiai. Jutiklis kartais išlenda, todėl šiek tiek klijų gali jį išspręsti. Deja, dėl šio tvirtinimo būdo nebegalima apversti lęšių.

14 žingsnis: patirkite echolokaciją

Įjunkite bateriją, įdėkite korpusą į kišenę ir tyrinėkite! Kuo arčiau jūsų regėjimo objekto esančių objektų, tuo greičiau jis pypteli, kuo toliau, tuo lėčiau pypsi. Nedėvėkite jų pavojingoje aplinkoje ar eisme! Šie akiniai skirti tik edukaciniams tikslams ir skirti kontroliuojamai aplinkai, nes jie yra skirti blokuoti jūsų periferinį ir įprastą regėjimą, todėl esate labiau priklausomi nuo klausos ženklų. Aš nesu atsakingas už bet kokius sužalojimus dėvint šiuos akinius! Dėkojame! Kadangi tai pagrįsta „Arduino“, galite lengvai pridėti „Zigbee“arba „blueSMIRF“modulį prie šių sąsajų su kompiuteriais belaidžiu būdu. Būsimas darbas gali būti pridėti ratuką jautrumui reguliuoti ir įjungti/išjungti jungiklį.

Antrasis prizas „Instructables“ir „RoboGames“robotų konkurse