Ultrazvočni batgoggles: 14 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Bi si želeli biti netopir? Želite doživeti eholokacijo? Želite poskusiti "videti" z ušesi? Za moj prvi Instructable vam bom pokazal, kako z uporabo klona mikrokrmilnika Arduino, ultrazvočnega senzorja Devantech in varilnih očal zgraditi lastne ultrazvočne batgoggles za približno 60 USD ali manj, če že imate standardne elektronske komponente. Lahko bi tudi preskočili elektroniko in naredili preprosto masko netopirja, ki bi bila kot nalašč za naslednji film o Batmanu. V tem primeru bi bili stroški le približno 15 USD. Ta očala vam omogočajo, da izkusite, kako je z uporabo slušnih znakov, kot je netopir, in so namenjeni otrokom v okolju znanstvenega centra, da spoznajo eholokacijo. Cilj je bil ohraniti čim nižje stroške, izogniti se oblikovanju interakcije splošni ali nepovezani z njenim izobraževalnim namenom in zagotoviti, da fizična oblika naprave pooseblja vsebino. Za podrobnejšo razpravo o njegovem oblikovanju si oglejte spletno stran projekta. Da bi ohranili nizke stroške in velikost, je uporabljen klon Arduino, vendar ta projekt deluje enako dobro z vnaprej vgrajenimi mikrokrmilniki Arduino. Ta očala so bila izdelana za " Dynamic User-centered Research and Design "tečaj na področju umetnosti, medijev in inženiringa na državni univerzi v Arizoni.

1. korak: potrebni materiali

-Arduino ali primerljiv mikrokrmilnik* (če imate denar, lahko kupite Arduino mini/nano ali uporabite boarduino, sicer vam bom pokazal, kako narediti majhen in poceni klon Arduino za ta projekt.)-Varilna očala (Moja so Blagovna znamka "Neiko" in jih zlahka najdete na eBayu kot "Flip up welding očala" za 3-10 dolarjev, ta poseben tip deluje zelo dobro) -Devantech SRF05 ultrazvočni senzor (ali drug primerljiv senzor-vendar ima SRF05 zelo nizka poraba energije 4 mA in velika ločljivost od 3 cm do 4 metre, to je približno 30 USD)-nekaj za izdelavo ušes (uporabil sem plastične stožce, glej tudi: "Kako zgraditi boljši kostum netopirja")-nekatere vrste ohišje za elektroniko-3/8 "razcepljeni šivi fleksibilne črne zvite cevi (za skritje povezovalnih žic) -piezo-brenčalo, ki lahko deluje na žicah, razvrščenih po 5v-9v-plastična brizgalna posoda (črna) Elektronika mikrokrmilnika (te komponente je mogoče preskočiti če uporabljate vnaprej vgrajen krmilnik)- Arduino programiran čip Atmega8 ali 168 DIP.- rezervni Arduin o plošča ali ArduinoMini USB programer- Majhna PC plošča (na voljo na Radioshacku)- 9V priključek za baterijo (na voljo pri Radioshacku)- 7805 5v regulator napetosti- 16 MHz kristal (na voljo @ sparkfun)- dva kondenzatorja 22pF (na voljo @ sparkfun)- 10 mikroF elektrolitski kondenzator- 1 mikroF elektrolitski kondenzator- 1 k upor in 1 LED (neobvezno, vendar zelo priporočljivo)- 2N4401 tranzistor (neobvezno)- ženski in moški priključki (neobvezno)- 28-polna DIP vtičnica ali dve 14-polni DIP vtičnici s (neobvezno)- majhni plošča za izdelavo prototipov (neobvezno) Elektronske komponente lahko dobite tudi na www.digikey.com ali www.mouser.com Orodja in potrebščine, ki jih boste morda potrebovali-spajkalnik z vročo lepilno pištolo-Dremel-novice-lepilni trak za papir-brusni papir-žica striptizete itd.

2. korak: Oblikujte nekaj ušes

Za ustvarjanje ušes lahko uporabite domišljijo. Nobena očala za netopirje ne smejo biti enaka! Uporabil sem plastične stožce, ki se uporabljajo za fizikalno terapijo, ki smo jih v našem laboratoriju imeli veliko. Toda ta vadnica ponuja še eno lepo možnost za ušesa netopirjev: najprej sem z ostrino narisal oval in ga izrezal z Dremelom. Odrezan kos sem shranil za uporabo v notranjosti ušesa.

3. korak: odrežite ušesa

Odrezane koščke stožca sem obrezal z Dremelom, tako da so bili manjši in jih vroče prilepil na notranjo stran večjih kosov stožca. Niso se popolnoma prilegali, a ko jih je držalo z roko, jih je vroče lepilo dobro držalo. Če si pustite dovolj prostora pod ušesi, lahko elektroniko enostavno vstavite v uho, eno uho za krmilnik in eno za baterijo. Žal nisem pustil dovolj prostora in sem moral uporabiti zunanje ohišje. Pazite, da se med uporabo pištole za vroče lepilo ne opečete !!! Plastične stožce lahko tudi preprosto po nesreči stopite.

4. korak: Pripravite očala

Očala, ki sem jih kupila, so bila zelo sijoče vodne barve, podobne netopirjem. Če želite, da so očala bolj napeta, odstranite leče (najprej odstranite nosni del), jih pobrusite in poškropite s pršilom Plasti Dip, da dobite lepo usnjeno gumijasto teksturo. Pred škropljenjem sem notranjost očal in dele, ki se dotikajo kože, zamaskiral z maskirnim trakom. Prav tako nisem nanesel nobene barve na nosni kos, ker barva nekoliko zmanjša prožnost materiala za očala, nosni del pa je potreben za držanje očal skupaj. Prav tako boste želeli pobrusiti in razpršiti ušesa. Brušen plastični prah je neprijeten za pljuča in oči, zato za te korake nosite masko in zaščitna očala. Razpršil sem približno 3 plasti s približno 10-15 minutami med nanosi, da dobim enakomerno teksturo. Ko je mokra, je barva videti sijajna, vendar se posuši do mat teksture.

5. korak: Sestavite elektroniko

Ti koraki so neobvezni, če uporabljate že vgrajen mikrokrmilnik Arduino. Ker pa uporabljate le majhno količino njegovih zmogljivosti, je bolj smiselno narediti barebones različico Arduina, ki je veliko manjša in cenejša za reprodukcijo. Ta razdelek je lahko nekoliko težaven za nekoga brez izkušenj z elektroniko, vendar bi moral biti enostaven za vsakogar, ki je sestavil preprost komplet elektronike. Priložena je "shematska" skica za elektroniko. Shema je zelo izpeljana iz samostojne sheme Atmega8 Davida A. Mellisa. Če obstaja zanimanje, bom za ta korak naredil namensko navodilo. Nevezano napajalno vezje je iz knjige fizičnega računalništva Toma Igoea. Priložil sem sliko različice tiskalne plošče (s senzorjem/zvočnikom, ki ni povezan), kot tudi različico prototipa, zgrajeno na plošči za referenco. Različica matične plošče prikazuje tudi, kako priključiti ploščo Arduino kot programer USB za čip mikrokrmilnika. Ker sem za čip uporabil vtičnico DIP, lahko čip tudi odstranim in ga dam na ploščo Arduino, da ga programiram, vendar je lahko težavno izvleči čip, ne da bi upognil vse zatiče - zato sem vključil žensko zatiči glave za tx/rx. Čeprav je plošča zelo utesnjena, lahko vidite, da imajo vsi zatiči krmilnika na voljo spajkalno ploščo za povezavo. Ker niso potrebni za ta projekt, ženskih glav nisem spajkal na neuporabljene zatiče, če pa bi bili, bi imeli vse zmogljivosti Arduino Diecimilia, razen vgrajenega USB-ja v zelo majhnem paketu. Širina deske je približno polovica plošče Diecimilia in približno enaka dolžina. (tukaj je podobna nastavitev.) Za napajanje brenčal je neobvezno uporabiti tranzistor, Arduino lahko zagotovi dovolj toka iz samega zatiča. Vendar pa uporaba tranzistorja omogoča uporabo drugih zvočnih naprav, razen zvočnikov, če jih imate.

6. korak: Pripravite zvočni signal in žice senzorja

Ultrazvočni senzor in brenčalnik potrebujeta dolge žice za vožnjo od očal do elektronike. Ultrazvočni senzor potrebuje 4 žice (5V, ozemljitev, odmev, sprožilec), zvočni signal pa zahteva dve žici (digitalni izhod iz krmilnika, ozemljitev). Pri določenem načrtovanju lahko uporabite 5 -žični tračni kabel, če ga imate in delite ozemljitveno povezavo med brenčalo in senzorjem. Imel sem samo 4 -žični trak, zato sem ga uporabil za ultrazvočni senzor, za brenčalo pa sem uporabil dvožični kabel. Ker ima zvočnik dva konektorja, sem na dve žici pri pravilnem razmiku spajkal vrsto ženskih glav, tako da lahko po potrebi enostavno odstranim piezo brenčalo. Senzor ima nekaj spajkalnih lukenj za spajkanje, do katerih morate iti in jih uporabiti. Uporabite pravilno stran, luknje na drugi strani so za programiranje senzorja in ne bodo delovale!

7. korak: Dokončajte žice

Naslednji spajkajte moške zatiče glave na drugi konec žic. (Ti se bodo povezali z mikrokrmilnikom.)

8. korak: Naložite kodo

Če želite naložiti kodo, priključite 5v, ozemljitvene, TX, RX nožice na tiskalniški plošči z istimi zatiči na plošči Arduino, odstranjeni s čipom, z nekaj žicami. Nato priključite pin za ponastavitev na tiskalniški plošči na mesto, kamor bi šel pin 13 v vtičnico DIP na plošči Arduino. Če je to zmedeno, si oglejte sliko, ki se ponavlja, razen z Arduino Mini. Nato preprosto mimo priložene kode v urejevalniku Arduino (ali po prenosu poiščite in odprite datoteko.pde v Arduinu), izberite ustrezna serijska vrata in čip Arduino, ki ga uporabljate, in pritisnite gumb za nalaganje. nato spremenite interval med piski glede na razdaljo, ki jo meri senzor. Torej, če ste blizu predmeta, se interval med piski zmanjša in piski se pojavijo hitreje. Če ste daleč od predmeta, se interval med piski poveča, zato se piski pojavljajo počasneje. Krmilnik preverja razdaljo vsakih 60 ms, zato se interval med piski dinamično spreminja. Trenutno je pomanjšana, tako da 1 cm naredi 10 ms razlike v intervalu med piski. Zaradi tega očala bolje delujejo na bližnjih razdaljah, vendar jih je mogoče povečati, da bolje delujejo na nadaljnjih razdaljah. Poskusil sem z eksponentnim skaliranjem, ki je povečalo doseg na bližjih razdaljah (z uporabo fscale, vendar se mi ni zdelo, da bi odziv veliko spremenil v zameno za tone kode, zato sem ga odpravil.) Ker je čas, potreben za branje razdalje, odvisen od razdalja do zaznanega predmeta (senzor vrne impulze do 30 ms) koda meri čas, potreben za odčitavanje, in za to količino kompenzira zakasnitve. Vsaka vrstica na kodi je komentirana in (upajmo), -pojasnjevalno.

9. korak: Postavite elektroniko v ohišje

Prerežite zvite cevi tako, da so ustrezne dolžine od očal do nečije roke ali žepa. Žice, ki so povezane z ultrazvočnim senzorjem in piezo brenčalnikom, vstavite v cev z zavojem. V ohišju izvrtajte luknjo, ki se lahko prilega zvijani cevi. To sem naredil s pristopom poskusov in napak, začenši z majhnostjo in povečanjem premera, dokler se cevi ne prilegajo ravno prav. Vodite žice skozi luknjo in nato stisnite zvite cevi. Moji kabli so rahlo dolgi, zato sem jih moral zložiti, da se prilegajo. Nekaj Velcro drži vezje na ohišju.

10. korak: Priključite žice

Zdaj lahko uporabite moške zatiče glave na koncih žic in se povežete z ustreznimi zatiči na plošči PC -ja (uporabite shemo!). Če uporabljate svoj Arduino, uporabite le enake preslikave pin kot na shemi.

11. korak: zaprite ohišje

To ohišje je imelo vijake, ki so ga držali zaprto, druga ohišja (altoidna pločevina?) Pa so se lahko preprosto zaprla. Ker nisem bil prepričan, ali deluje, sem zaenkrat uporabil trak, da je bil zaprt.

12. korak: pritrdite ušesa

Za pritrditev ušes moramo najprej postaviti dve navpični reži z dremelom v ušesa, da lahko trak prehaja.

13. korak: Pritrditev ušes Nadaljevanje

Potem ko sem trakove spel skozi ušesa, sem z Velcro pritrdil ušesa na očala. Na koncu je bilo to nekoliko nestabilno, a zelo prilagodljivo, da so jih usmerili na pravo pot. Lepljenje bi bilo trajnejše, vendar je Velcro preživel več predstav. Ultrazvočni senzor je nekako bil popolnoma primeren za pritrditev na zaklepni mehanizem za zvijanje očal. Gumijasti okvir za očala morate izvleči iz plastičnega kosa leče rahlo od zgoraj, da naredite prostor, nato pa se senzor takoj prilega. Tipalo včasih popade, zato bi ga lahko malo lepila dokončno popravilo. Žal ta način pritrditve onemogoča več dvigovanja leč.

Korak 14: Doživite eholokacijo

Priključite baterijo, ohišje postavite v žep in raziščite! Ko se približate predmetom v vidnem polju, hitreje zapisuje, dlje ko se približate, počasneje piska. Prosimo, da jih ne nosite v nevarnem okolju ali v prometu! Ta očala so samo za izobraževalne namene in so namenjena nadzorovanim okoljem, saj naj bi blokirala vaš periferni vid in redni vid, zato ste bolj odvisni od slušnih znakov. Ne nosim odgovornosti za poškodbe zaradi nošenja teh očal! Hvala! Ker to temelji na Arduinu, lahko preprosto dodate modul Zigbee ali blueSMIRF v brezžično povezavo z računalniki. Prihodnje delo bo morda dodajanje številčnice za prilagoditev občutljivosti in dodajanje stikala za vklop/izklop.

Druga nagrada na tekmovanju robotov Instructables in RoboGames