Sensor i ndjeshëm ndaj presionit të dyshemesë: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Në këtë Instructable unë do të ndaj një dizajn për një sensoer dyshemeje të ndjeshme ndaj presionit që është në gjendje të zbulojë kur qëndroni mbi të. Ndërsa nuk mund t'ju peshojë saktësisht, mund të përcaktojë nëse qëndroni mbi të me peshën tuaj të plotë ose nëse thjesht kontaktoni me të.

Tapi mat njerëzit duke përdorur Velostat, një material që ndryshon rezistencën e tij elektrike bazuar në sasinë e presionit të ushtruar mbi të. E bëra të gjithë dyshemenë për nën 20 € (pa qilimin).

Hapi 1: Çfarë ju nevojitet

Kjo është ajo që ju nevojitet për të bërë sensorin:

• Velostat: Për të mbuluar sipërfaqe të mjaftueshme nën qilim, kam përdorur 2 sheshe 28 cm (11 ") të blera në një shitës Adafruit.
• Shirit bakri: Kam përdorur 5 mm të gjerë, dhe rreth 6-7m kasetë.
• Një shirit i hollë izolues: Kam përdorur shirit kapton të gjerë 25 mm.
• Tela për të lidhur qilimin me diçka.
• Një hekur bashkues me pak kallaj.
• Një multimetër për testim.

Për ta përdorur në të vërtetë këtë qilim me një mikrokontrollues, do t'ju duhet.:

• Një rezistencë 47ohm (ose vlerë e ngjashme).
• (opsionale, një mosfet me kanal N me rezistencë 10k dhe rezistencë 220ohm).

Hapi 2: (Si të mos aplikoni shirit bakri në Velostat)

Do të filloj duke treguar se si NUK të aplikoni shirit bakri në Velostat.

Fillova duke supozuar se "zam përçues" në kasetë ishte përçues. Kjo dukej një supozim i drejtë, por ose kaseta ime nuk është e këtij lloji "ngjitës përçues", ose pjesa "përcjellëse" është mezi përçuese.

Fillova duke ngjitur 2 katrorët e Velostat së bashku në të dy anët me shirit kapton. Më pas kam prerë shirita prej bakri të gjatë 25 cm dhe i kam aplikuar ato në intervale të barabarta. Shiriti i bakrit në të dyja anët është saktësisht në të njëjtin vend, kështu që ka vetëm një shtresë të hollë Velostat midis bakrit. Në imazhe një pamje skematike e dyshekut me një prerje për një përmbledhje.

Një rrip i gjatë me shirit bakri (rreth 50 cm) përdoret për të lidhur të gjitha rreshtat së bashku në të dyja anët.

Një tel u ngjit në të dyja anët dhe u bë një matje e rezistencës.

Kur u përpoqa ta provoja, vlerat e multimetrit do të lëviznin në mënyrë të egër midis 10k dhe 100ohm. Gjithashtu, qëndrimi në dyshek ose nuk bëri shumë pak ndryshim për matjen. Diçka ishte tmerrësisht e gabuar. Një matje e shpejtë e shiritit tregoi se zamja nuk ishte vërtet aq përçuese. Sanduiçi i materialeve ishte bakri, zam, Velostat, zam, bakër, dhe zam ishte një lloj izolatori.

Morali i historisë, bëni teste në shkallë të vogël nëse nuk jeni të sigurt nëse do të funksionojë.

Hapi 3: Test i Shkallës së Vogël

Kthehuni në tabelën e vizatimit. Ana e ngjitësit të shiritit të bakrit qartë nuk përcjell mjaftueshëm. Ana e përparme është bakër i pastër. Po sikur ta kthej kasetën në mënyrë që ana e bakrit të përballet me Velostat.

Një gjurmë e vetme u përmbys nga të dy anët. Mora shiritin që ishte ngjitës anash dhe e ngjita në një copë shirit kapton. Përdorimi i shiritit të bakrit është i ndërlikuar, por këto gjëra janë pak më të shtrenjta për t'u hedhur. Kjo pjesë e shiritit kapton me bakrin drejtuar nga ana ngjitëse ishte ngjitur në Velostat.

Measurementshtë bërë një matje e re. Kjo menjëherë dha një rezultat të qëndrueshëm. Megjithatë një gjë. Një gjurmë e vetme dukej të ishte 24 ohmë kur ishte e lartë dhe 200 kur ishte e ulët. Kjo ishte duke shtypur vetëm një sasi të vogël me dorën time. Nëse kam 12 gjurmë dhe qëndroj plotësisht mbi të, dysheku mund të bjerë nën 1 Ohm, duke tërhequr shumë rrymë.

Unë rishikova modelin në mënyrë që vetëm pjesë të vogla të kasetës të kontaktojnë me Velostat. Në këtë mënyrë shpresoja të merrja rezistencën në një shumë të menaxhueshme.

Hapi 4: Aplikimi i Shiritit të Bakrit në Velostat

I armatosur me njohuritë se si ta bëj këtë punë në të vërtetë, unë fillova të riparoj dyshemenë e sensorit. Në foto do të shihni dyshekun e vjetër të modifikuar në dyshekun e ri.

Gjëja e parë që bëra ishte shtimi i pjesëve të vogla të shiritit si izolator. Kaseta është në të dy anët. Boshllëqet midis shiritit duhet të jenë disi konstante dhe rreth 1-3cm të mëdha, varësisht nga sa rezistencë dëshironi. Hendeku duhet të jetë në të njëjtin vend nga të dy anët.

Merrni një shirit kasetë bakri dhe një rrip kasetë kapton aq të gjatë sa të kalojë Velostat. Shiriti i bakrit duhet të jetë 1-2 cm më i gjatë se shiriti kapton. Ngjiteni shiritin e bakrit në anën ngjitëse të shiritit kapton, me njërën anë të shiritit të bakrit që kalon shiritin kapton.

Ngjiteni montimin në Velostat, mbi izolatorët. Sigurohuni që bakri të jetë në të njëjtin vend nga të dy anët. Gjithashtu sigurohuni që bakri i tepërt të jetë në të njëjtën anë çdo herë. Paloseni mbi bakrin e tepërt në mënyrë që të keni një vend për të montuar shiritin lidhës të bakrit. Një këshillë është që të keni bakër të tepërt mbi një pjesë të izoluar të dyshekut, kështu që është më e lehtë t'i bashkoni më vonë.

Përsëriteni këtë hap për të gjitha rreshtat.

Shtoni një rresht të lartë të shiritit të bakrit që lidh të gjitha shiritat e bakrit të montuar më parë së bashku. Wiseshtë e mençur të izoloni këtë rresht nga Velostat për të parandaluar pantallona të shkurtra ose rrjedhje të padëshiruara. Rreshti i lartë lidhet me skedat e palosura të lëna në hapat e mëparshëm.

Lidhni me kujdes të gjitha shiritat e shkurtër në shiritin e sipërm. Ky saldim është i nevojshëm sepse përndryshe shiriti i sipërm nuk do të kontaktojë me rreshtat e bakrit. Kini kujdes që të mos i shtoni shumë nxehtësi bakrit. Bakri është montuar në plastikë (Velostat), dhe shkrirja përmes plastikës do të ishte e keqe.

Lidhni telat në rreshtat e sipërm në të dy anët. Kudo është mirë, zgjodha një cep.

Provoni dyshekun për t'u siguruar që funksionon. Lidhni një multimetër me dyshekun dhe shihni nëse rezistenca bie nëse shtypni ndonjë nga pjesët e paizoluara. Gjithashtu kontrolloni nëse rezistenca është disi e qëndrueshme nëse nuk bëni asgjë. Nëse është kështu, urime, mat tani punon.

Si hapin e fundit, aplikoni shirit kapton në të gjithë bakrin e ekspozuar. Ndërsa ndoshta nuk do të shkaktojë pantallona të shkurtra, është një formë e keqe të lini bakër të ekspozuar.

(Në imazhet skematike, rreshti i sipërm i bakrit nuk është treguar. Imazhi shërben vetëm për të treguar konfigurimin e kaptonit dhe bakrit për ta bërë këtë dyshek të funksionojë.)

Hapi 5: Testimi i Matit

Tapi i ri u lidh me një multimetër për ta provuar përsëri. Këtë herë, pa ngarkesë të aplikuar, rezistenca e dyshekut është e qëndrueshme 17-20 Ohm.

Kur qëndroj plotësisht në dyshek, rezistenca bie në 4-6 Ohm. Një këmbë në dyshek jep rreth 10 Ohm.

Kjo është pak më e ulët nga sa jam i kënaqur, por është akoma një vlerë e zbatueshme. Ka shumë dallime midis pa ngarkesës dhe një personi që qëndron në dyshek. Një vëzhgim i bërë është se presioni nuk përcakton vërtet rezistencën. Sipërfaqja bën. Nëse qëndroj në më shumë dyshek me më pak peshë, rezistenca bëhet më e ulët sesa nëse qëndroj me gjithë peshën time në një vend të vetëm. Për çfarë kam nevojë për këtë sensor, ky është i shkëlqyeshëm, por mbajeni në mend nëse ndërtoni një të tillë.

Hapi 6: Instaloni atë

Meqenëse dysheku është vetëm një rezistencë e madhe e ndryshueshme, marrja e matjeve nga mat është mjaft e thjeshtë.

Mënyra më e thjeshtë është përdorimi i një ndarësi të tensionit. Shtoni një rezistencë para dyshekut të sensorit të presionit (i quajtur R_mat në skemat) dhe matni pikën midis rezistencës dhe dyshekut (e quajtur MatA1). Kam përdorur 47 Ohm, por dysheku juaj mund të ketë nevojë për diçka tjetër. Niveli im logjik është 3.3V, ju mund të përdorni cilindo që të jetë niveli juaj i fuqisë logjike.

Shtova një qark opsional të fikur në dyshekun tim. Unë nuk doja barazimin konstant 50mA në dyshekun tim. Unë thjesht nuk e di se si Velostat pëlqen një rrymë konstante përmes saj, dhe pres që ajo të jetë e keqe për jetëgjatësinë e dyshekut. Qarku përbëhet nga një mosfet me kanal N me rezistorët e kërkuar. Sa herë që dua të lexoj, ndez mosfet. Pjesën tjetër të kohës, mosfet janë të fikura dhe dysheku nuk ka fuqi të kalojë nëpër të.

Hapi 7: Si ta përdorni

Përdorimi i dyshekut me një Arduino (ose ndonjë mikrokontrollues tjetër) është i thjeshtë. Nëse keni vetëm ndarësin e tensionit, thjesht lidhni dyshekun tuaj me një kunj analog, vendosni pinin në të cilin e lidhni mat si hyrje dhe përdorni një komandë leximi analoge. Vlera që merrni nga kjo do të bjerë në varësi të peshës që aplikohet në dyshek.

Nëse e keni mosfetin të instaluar, mos harroni të bëni hyrjen e mosfetit të lartë para se të bëni një matje. Përndryshe, thjesht do të matni tensionin që keni përdorur për dyshekun (3.3V në rastin tim).

Vlera që merrni nga dysheku nuk ndryshon shumë me kalimin e kohës. Unë thjesht përdor një vlerë pragu për të përcaktuar nëse diçka qëndron në dyshek, dhe pas një muaji përdorimi të vazhdueshëm, mat ende punon mirë.

Hapi 8: Çfarë do të bëja ndryshe herën tjetër

Një gjë e rëndësishme e lidhur me projektin është që unë së pari do të testoja siç duhet një version të shkallës së vogël të dyshekut. Unë në fakt bëra një copë të vogël bakri në Velostat, pashë numra në multimetër dhe supozova se gjithçka po funksiononte. Ky ishte një gabim.

Një pikë e lidhur me mat është se unë do të përdorja copa më të vogla bakri. Unë aktualisht kam 48 arna prej 2-3cm bakër. Kjo jep një rezistencë prej 20 Ohm kur është boshe, dhe rreth 5 Ohm kur qëndroj mbi të. Ndërsa ky është një numër i zbatueshëm, do të ishte më e lehtë nëse do të ishte pak më e ulët. 1 cm bakër i ekspozuar do të ishte më se i mjaftueshëm për këtë dyshek. Unë nuk do ta bëj më këtë në timen, por ndoshta dikush tjetër që dëshiron ta bëjë këtë mund të përfitojë nga kjo.

Hapi 9: Si ta përdor

Pse e bëra në mënyrë specifike këtë dyshek të ndjeshëm ndaj presionit? Bëra një orë alarmi të zbukuruar ESP32. Shtë i lidhur me sistemin tim Domoticz, mund të kthejë vlerat e sensorit si CO2 dhe temperaturën dhe mund të kontrollojë ndriçimin tim. Gjithashtu tregon kohën dhe ka një alarm.

Këtu hyn mati i sensorit. Unë nuk kam asnjë problem të vërtetë të zgjohem. Zgjohem me dritë zgjimi dhe zakonisht jam zgjuar kur më duhet të dal. Sidoqoftë, kam një problem kur ngrihem nga shtrati. Tapi më detyron të dal nga shtrati. Alarmi fiket vetëm kur unë në të vërtetë qëndroj në dyshek (ose heq prizën nga ora e alarmit). Kjo më detyron të dal nga shtrati, dhe sapo të jem jashtë shtratit, rrallë kthehem. Ndërsa është pak e tepërt një zgjidhje për një problem që ka shumë zgjidhje të tjera, unë jam i kënaqur me të. Deri më tani, unë jam ngritur nga shtrati në mëngjes çdo mëngjes për rreth një muaj. Më parë qëndroja në shtrat deri në një orë.

20 minuta para se të më bjerë alarmi, tapeti bëhet aktiv. Tapi ndizet, Duhet një lexim i tensionit, dhe mat fiket përsëri. Kjo ndodh çdo sekondë. Kur qëndroj në dyshek, para ose gjatë alarmit, ai fik alarmin.