DIY 3D krmilnik: 8 korakov (s slikami)

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

Naredite 3D vmesnik s šestimi upori, aluminijasto folijo in Arduinom. Vzemite to, Wii. Update: veliko bolj temeljita razlaga tega projekta je na voljo v reviji Make Magazine. Morda bi bilo lažje slediti njihovim navodilom in mislim, da je njihova koda bolj posodobljena. Osnovni cilj tukaj je bil izdelati 3D-sistem zaznavanja položaja roke, ki ga večina ljudi lahko zgradi, hkrati pa ohrani nekaj podobnosti funkcionalnosti. Za predstavitev možnih aplikacij si oglejte predstavitveni video. Če menite, da lahko zgradite enostavnejšo in enako natančno ali nekoliko bolj zapleteno in natančno, delite v komentarjih! DIY 3D vmesnik: Tic Tac Toe od Kyle McDonald na Vimeu.

1. korak: Materiali

Orodja

• Arduino
• Obravnavati
• Rezalniki žice
• Spajkalnik
• Rezalnik za škatle

Materiali

• (3) 270k uporov
• (3) 10k uporov
• Spajkanje
• Žica
• Aluminijasta folija
• Karton

Neobvezno:

• Trak (na primer: škotski)
• Zaščitena žica (npr.: koaksialni kabel, ~ 3 ')
• (3) sponke iz aligatorja
• 3-polna glava
• Zip-tie
• Skrčljive cevke ali vroče lepilo

Korak: Naredite plošče

Ta senzor bo deloval z enostavnimi RC vezji, pri čemer je vsako vezje zaznalo razdaljo v eni dimenziji. Ugotovil sem, da je v ta namen najlažje urediti tri kapacitivne plošče v kotu kocke. Vogal kartonske škatle sem razrezal na 8,5 -palčno kocko, nato pa odrezal nekaj aluminijaste folije, da se prilega nekoliko manjšim kvadratom. Trak na vogalih jih drži na mestu. Ne lepite po celotnem obodu, potrebujemo ga kasneje za pritrditev aligatorskih sponk.

3. korak: Naredite priključke

Za priključitev Arduina na plošče potrebujemo nekaj zaščitene žice. Če žica ni zaščitena, same žice delujejo bolj očitno kot del kondenzatorja. Prav tako sem ugotovil, da aligatorske sponke zelo enostavno povezujejo stvari z aluminijem - verjetno pa obstaja tudi veliko drugih načinov.

• Odrežite tri enake dolžine zaščitenega kabla. Izbral sem približno 12 ". Čim krajši, tem bolje. Koaksialni kabel deluje, vendar lažji/prožnejši, bolje.
• Odstranite zadnjih pol palca, da razkrijete zaščito, in zadnjo četrtino palca, da razkrijete žico.
• Aligatorske sponke privijte na žice na žice in jih spajajte skupaj.
• Dodajte nekaj toplotno skrčljivih cevi ali vroče lepilo, da ostanejo stvari skupaj.

4. korak: Naredite vezje

"Vezje" je samo dva upora na kos aluminija. Če želite razumeti, zakaj so tam, je dobro vedeti, kaj počnemo z Arduinom. Kar bomo zaporedoma naredili z vsakim zatičem, je:

• Nastavite pin na način izhoda.
• Na pin pripišite digitalno "nizko". To pomeni, da sta obe strani kondenzatorja ozemljeni in se bo izpraznil.
• Pin nastavite na način vnosa.
• Preštejte, koliko časa traja, da se kondenzator napolni, tako da počakate, da se pin dvigne. To je odvisno od vrednosti kondenzatorja in dveh uporov. Ker so upori fiksni, bo sprememba kapacitivnosti merljiva. Razdalja od tal (vaša roka) bo primarna spremenljivka, ki prispeva k kapacitivnosti.

270 k upori zagotavljajo napetost za polnjenje kondenzatorjev. Manjša je vrednost, hitreje se bodo zaračunali. 10 k upori vplivajo tudi na čas, vendar ne razumem popolnoma njihove vloge. To vezje bomo naredili na dnu vsake žice.

• Spojite 10k upor na konec žice nasproti aligatorske sponke
• Spajite 270k upor med ščitom in žico (ploščo). Žico bomo zaščitili z istimi 5 V, ki jih uporabljamo za polnjenje kondenzatorjev

5. korak: Dokončajte in pritrdite priključek

Ko so trije konektorji končani, boste morda želeli dodati toplotno skrčljivo cev ali vroče lepilo, da ju izolirate drug od drugega, ker boste med seboj spajkali oklop/5 V točk.

Zame je bilo najlažje spajati dva najbolj oddaljena priključka skupaj in nato dodati tretjega. Ko spajate tri priključke, dodajte četrto žico za napajanje ščita/5 V.

6. korak: Povežite in naložite kodo

• Priključite konektor v Arduino (zatiči 8, 9 in 10)
• Aligatorske sponke pritrdite na plošče (8: x: levo, 9: y: spodaj, 10: z: desno)
• Zagotovite moč tako, da priključite četrto žico (mojo rdečo žico) v Arduino 5 V
• Priključite Arduino, zaženite okolje Arduino
• Kodo naložite na tablo (opomba: če ste zunaj Severne Amerike, boste verjetno morali spremeniti #define omrežje na 50 namesto 60).

Koda Arduino je priložena kot Interface3D.ino, koda za obdelavo pa kot TicTacToe3D.zip

7. korak: Naredite nekaj kul

Če pogledate serijsko okno v okolju Arduino, boste opazili, da izpljune surove 3D koordinate pri 115200 baud, pri približno 10 Hz = 60Hz / (2 polna cikla * 3 senzorja). Koda izvede meritve čim večkrat na vsakem senzorju v obdobju dveh ciklov frekvence omrežnega napajanja (kar je presenetljivo stabilno), da prekliče vsako povezavo. Prva stvar, ki sem jo naredil s tem, je bil narediti preprost 3D Tic Tac Toe vmesnik. Če želite začeti z delovno predstavitvijo, je koda na voljo tukaj, samo spustite mapo "TicTacToe3D" v mapo Obdelava skic. Tri koristne stvari, ki jih prikazuje koda Tic Tac Toe:

• Linearizira neobdelane podatke. Čas polnjenja dejansko sledi zakonu moči glede na razdaljo, zato morate skozi čas vzeti kvadratni koren enega (to je razdalja ~ = sqrt (1/čas))
• Normalizira podatke. Ko zaženete skico, med premikanjem roke držite levi gumb miške, da določite meje prostora, s katerim želite delati.
• Podatkom dodamo "zagon", da odpravimo tresenje.

V praksi lahko z uporabo te nastavitve z aluminijasto folijo dobim paleto največjih dimenzij folije (največji kos, ki sem ga preizkusil, je 1,5 kvadratnih čevljev).

8. korak: variacije in opombe

Različice

• Zgradite ogromne senzorje
• Optimizirajte upore in kodo za stvari, ki hitro vibrirajo, in jih uporabite kot sprejemnik/mikrofon
• Verjetno obstajajo še drugi triki za ločevanje sistema od izmeničnega hrupa (velik kondenzator med ploščami in tlemi?)
• Poskusil sem z zaščito zaslonskih plošč na dnu, vendar se zdi, da povzroča le težave
• Naredite izbirnik barv RGB ali HSB
• Nadzirajte video ali glasbene parametre; zaporedje utripa ali melodije
• Velika, rahlo upognjena površina z več ploščami + projektor = vmesnik "Minority Report"

Opombe

Igrišče Arduino ima dva članka o kapacitivnem zaznavanju dotika (CapSense in CapacitiveSensor). Na koncu sem se obrnil na zasnovo, na katero sem naletel v prijateljevi kopiji "Physical Computing" (Sullivan/Igoe), ki opisuje, kako uporabljati RCtime (vezje je imelo kondenzator in en upor pritrjen, in izmeril vrednost mikrosekundni čas je bil dosežen z uporabo nekoliko rahlo optimizirane kode s forumov Arduino. Spet: šele od začetka na tone shem termin, ki jih ne razumem popolnoma, dobro se zavedam, da obstajajo boljši načini za zaznavanje kapacitivne razdalje, hotel pa sem narediti čim bolj preprosto, kar je še funkcionalno. Če imate enako preprosto in funkcionalno zasnovo, jo objavite v komentarjih! Hvala Dane Kouttron, ker je toleriral vsa moja osnovna vprašanja o elektroniki in mi pomagal razumeti, kako deluje preprosto heterodinsko vezje termin (prvotno sem nameraval uporabiti te - in, če bi bil pravilno nastavljen, bi bil verjetno bolj natančen).

Prva nagrada na natečaju za knjigo The Instructables