Përforcues Miniaturë i Veshur me Kyç (dhe Sistemi Sonar për Veshjet, etj.): 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Ndërtoni një përforcues miniaturë të kyçjes me kosto të ulët që mund të futet në kornizat e syzeve dhe të krijoni një sistem të shikimit sonar për të verbërit, ose një makinë të thjeshtë me ultratinguj që monitoron vazhdimisht zemrën tuaj dhe përdor Mësimin Njerëzor të Makinerisë për të paralajmëruar problemet para se të ndodh.

Një përforcues kyçës është një përforcues që mund të kyçet në një sinjal specifik (hyrja e referencës) duke injoruar gjithçka tjetër. Në një botë të bombardimeve të vazhdueshme me zhurmë dhe shpërqendrim, aftësia për të injoruar diçka (dmth. Injorimi) është një pasuri e vlefshme.

Përforcuesi më i mirë i ndërtuar ndonjëherë në të gjithë historinë e racës njerëzore është PAR124A i bërë në vitin 1961, dhe ndërsa shumë janë përpjekur të tejkalojnë ose barazojnë performancën e tij, asnjë nuk ka arritur [https://wearcam.org/BigDataBigLies.pdf].

Përforcuesit e kyçjes janë themelore për sonarin, radarin, lidarin dhe shumë lloje të tjera të ndijimit, dhe ato të mira zakonisht kushtojnë rreth $ 10, 000 deri në $ 50, 000, në varësi të specifikimeve, etj.

S. Mann, Universiteti Stanford, Departamenti i Inxhinierisë Elektrike, 2017.

Cite Mann, Lu, Werner, IEEE GEM2018 f. 63-70

Hapi 1: Merrni Komponentët

Klubi studentor i kompjuterit WearTech i veshshëm në Universitetin e Torontos i ka dhuruar bujarisht një çantë pjesësh secilit student të regjistruar në ECE516.

Mund të bashkoheni në WearTech dhe të merrni një çantë pjesësh, ose përndryshe, të blini pjesë nga Digikey.

Fatura e materialeve:

• Gjenerator sinjali (të cilin do ta keni akoma nga Lab 1 dhe fillimisht nuk do të keni nevojë për gjenerator sinjali kompleks të plotë, domethënë për pjesën e parë të këtij laboratori, çdo gjenerator sinjali i përshtatshëm me vlerë reale do të bëjë);
• Dekodues i tonit LM567 ose NE567 (çip 8-pin);
• R_T = rezistori i lartë i ndarësit të tensionit të hyrjes referuese: përafërsisht. 5340 Ohm;
• R_B = rezistenca e poshtme e ndarësit të tensionit të hyrjes referuese: përafërsisht. 4660 ohms;
• R_L = rezistencë ndaj ngarkesës për dalje (Pin 3): përafërsisht. 9212 Ohm;
• Tre kondensatorët (kondensatorët bashkues për referencën dhe hyrjen e sinjalit, si dhe kondensatorin e filtrit me kalim të ulët në dalje);
• Ndërprerës opsional;
• Përforcues dalës siç është TL974 (gjithashtu mund të përdorni një përforcues audio mjaft të ndjeshëm ose përforcues kufjesh me një rezistencë mjaft të lartë hyrëse në mënyrë që të mos mbingarkoni kondensatorin e filtrit të daljes);
• Komponentë të tjerë të ndryshëm;
• Breadboard ose qark tjetër për montimin e përbërësve.

Për më tepër, për të bërë diçka të dobishme me përforcuesin e kyçjes, do të dëshironi të merrni:

• Transduktorët tejzanor (sasia dy);
• Kufje audio ose sistem altoparlantësh;
• Sistemi kompjuterik ose procesori ose mikrokontrolluesi (nga Lab 1) për pjesën e mësimit të makinerisë.

R_T, R_B, dhe R_L janë relativisht kritike, pra vlerat që i kemi zgjedhur me kujdes përmes eksperimentimit.

Hapi 2: Lidhni Komponentët

Lidhni përbërësit sipas diagramit të treguar.

Diagrami është një përzierje e bukur midis një diagrami skematik dhe një diagrami të instalimeve elektrike, domethënë tregon paraqitjen e qarkut, si dhe mënyrën se si qarku është i lidhur.

Mënyra në të cilën përdoret dekoduesi i tonit 567 është konsideruar nga disa si një largim krijues nga përdorimi i tij normal konvencional. Normalisht Pin 8 është kunja e daljes, por ne nuk e përdorim fare atë. Normalisht pajisja zbulon një ton dhe ndez një dritë ose një artikull tjetër kur toni të zbulohet.

Këtu ne po e përdorim atë në një mënyrë krejtësisht të ndryshme nga mënyra në të cilën ishte menduar të përdorej.

Në vend të kësaj, ne po marrim daljen në Pin 1 i cili është dalja e një "Detektori Fazor". Ne shfrytëzojmë faktin se një "Detektor i Fazës" është thjesht një shumëzues.

Gjithashtu, Pin 6 normalisht përdoret si lidhje e kondensatorit të kohës.

Në vend të kësaj, në mënyrë krijuese, ne përdorim Pin 6 si hyrje referimi për përdorimin e çipit 567 si një përforcues bllokues. Kjo na lejon të kemi qasje në shumëzuesin në një nga hyrjet e tij.

Për të marrë ndjeshmërinë maksimale ndaj hyrjeve të referencës, ne zbuluam se nëse e anojmë këtë kunj në 46.6% të hekurudhës së furnizimit dhe bashkohemi me të në mënyrë kapacitive, marrim rezultatet më të mira. Ju gjithashtu mund të provoni të ushqeni sinjalin e referencës drejtpërdrejt me të, siç tregohet nga çelësi (thjesht mund të përdorni një tel kërcyes në dërrasën tuaj të bukës në vend të ndërprerësit).

Pina e vetme hyrëse/dalëse që ne përdorim në mënyrë konvencionale (d.m.th. mënyra se si është menduar të përdoret) është Pin 3 i cili supozohet të përdoret si hyrje, të cilin ne me të vërtetë e përdorim si hyrje!

Hapi 3: Vendoseni përforcuesin e kyçjes në përdorim të mirë: Ndihmë për të verbërit

Ne dëshirojmë të përdorim përforcuesin e kyçjes për të krijuar një ndihmë shikimi (ndihmë për shikimin) për të verbërit.

Ideja këtu është që ne ta përdorim atë për sonar, për të krijuar një sistem të ndijimit të sonarit Doppler.

Edhe pse mund të blini një sensor sonar si një shtojcë Arduino, ne zgjedhim ta ndërtojmë sistemin vetë nga parimet e para në këtë Instructable për arsyet e mëposhtme:

1. Studentët do të mësojnë bazat kur të ndërtojnë vetë gjërat;
2. Kjo ju jep akses të drejtpërdrejtë në sinjalet e papërpunuara për kërkime dhe zhvillime të mëtejshme;
3. Sistemi është shumë më i përgjegjshëm dhe i menjëhershëm, në krahasim me sistemet e parapaketuara që thjesht raportojnë informacion të grumbulluar me mjaft vonesë (vonesë).

Montoni të dy transduktorët e ultrazërit në një kufje (kufje), përballë përpara. Ne na pëlqen t'i vendosim ato në të dyja anët në mënyrë që koka të mbrojë transmetuesin nga sinjali i drejtpërdrejtë nga marrësi.

Lidheni ato me përforcuesin e kyçjes sipas diagramit të dhënë.

Lidhni daljen e amplifikatorit me kufjet. Kufjet e tipit "Extra Bass" funksionojnë më së miri, pasi përgjigjja e frekuencës shtrihet deri në frekuencat më të ulëta.

Tani do të jeni në gjendje të dëgjoni objekte në dhomë dhe të ndërtoni një hartë vizuale mendore të objekteve të dhomës në lëvizje.

Hapi 4: Mësimi Njeri-Makinë

"Babai i AI", Marvin Minsky (ai shpiku të gjithë fushën e të mësuarit të makinerisë), së bashku me Ray Kurzweil (Drejtor i Inxhinierisë në Google), dhe unë, shkrova një punim në IEEE ISTAS 2013 (Minsky, Kurzweil, Mann, " Shoqëria e Veillancës Inteligjente ", 2013) mbi një lloj të ri të mësimit të makinerisë, të quajtur Inteligjenca Humaniste.

Kjo lind nga mësimi i makinerisë në teknologjitë e veshshme, dmth "HuMachine Learning", në të cilën sensorët bëhen një shtrirje e vërtetë e mendjes dhe trupit.

Provoni të merrni kthimet e sonarit Doppler dhe t'i furnizoni ato me hyrjen analoge të një sistemi kompjuterik, dhe të përdorni pak mësim makinerie mbi këto të dhëna.

Kjo do të na çojë një hap më pranë vizionit të Simon Haykin për një sistem radari ose sonari të aftë për njohje.

Konsideroni përdorimin e rrjetit nervor LEM (Logim Expectation Maximization).

Shihni

Këtu janë disa dokumente shtesë mbi mësimin e makinerisë dhe transformimin e cicërimave:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16830941

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

www.researchgate.net/publication/22007368…

Hapi 5: Variacione të tjera: Monitor i zemrës

Shkaku numër 1 i vdekjes është sëmundja e zemrës, dhe ne mund të krijojmë një sistem të veshshëm që ndihmon në adresimin e kësaj. Përdorni dy hidrofone ose gjeofone për të "parë" në zemrën tuaj. E njëjta teknologji që ndihmon të verbërit të "shohin" tani mund të kthehet brenda për të parë brenda trupit tuaj.

Një monitor i tillë i zemrës, i kombinuar me EKG tradicionale, si dhe video me pamje të jashtme për kontekstin, ju jep një monitor zemre të veshur me kontekstin për shëndetin dhe sigurinë personale.

Mësimi i makinerisë mund të ndihmojë në parashikimin e problemeve para se të shfaqen.

Hapi 6: Ndryshime të tjera: Sistemi i Sigurisë së Biçikletave

Një aplikim tjetër është një sistem i shikimit të pasmë për një biçikletë. Vendosni transmetuesit që shikojnë nga prapa në një përkrenare biçikletash.

Këtu dëshirojmë të injorojmë rrëmujën e tokës dhe në përgjithësi çdo gjë që largohet nga ju, por vetëm "të shohim" gjërat që po fitojnë mbi ju.

Për këtë qëllim ju do të dëshironi të përdorni një sistem sonar me vlerë komplekse, siç tregohet në diagramin e instalimeve elektrike më lart.

Futni daljet (reale dhe imagjinare) në një konvertues AtoD (Analog në dixhital) me 2 kanale dhe llogaritni transformimin Furier, pastaj merrni parasysh vetëm frekuencat pozitive. Kur ka komponentë të fortë të frekuencës pozitive, diçka po fiton mbi ju. Kjo mund të aktivizojë një zgjerim të ushqimit të kamerës tuaj të pasme, për të tërhequr vëmendjen ndaj objekteve pas jush që po fitojnë mbi ju.

Për rezultate më të mira, llogaritni transformimin e cicërimës. Edhe më mirë: përdorni Adaptive Chirplet Transform (ACT) dhe përdorni rrjetin nervor LEM.

Shih Kapitullin 2 të tekstit mësimor "Përpunimi Inteligjent i Imazhit", John Wiley dhe Sons, 2001.

Referenca shtesë:

wearcam.org/all.pdf

wearcam.org/chirplet.pdf

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1991/

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1992/…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1127523…

Hapi 7: Ndryshime të tjera: Ndihmë për shikimin binurale për të verbërit

Përdorni amplifikatorin e kyçjes me vlerë komplekse të mësipërme për të siguruar tingull stereoskopik, me dalje reale dhe imagjinare në dy kanalet stereo të audios.

Në këtë mënyrë ju mund të dëgjoni natyrën komplekse të botës përreth jush, pasi dëgjimi njerëzor është shumë i përshtatur me ndryshimet e vogla të fazës, dhe a është kjo shumë e aftë për të mësuar të kuptojë ndryshimet delikate midis kanaleve në fazë dhe kuadraturës së kthimit të Dopplerit.