Radari periferik për personat me shikim të kufizuar: 14 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:25

Si rezultat i një aksidenti të tmerrshëm, një miku im kohët e fundit humbi shikimin në syrin e tij të djathtë. Ai ishte pa punë për një kohë të gjatë dhe kur u kthye më tha se një nga gjërat më shqetësuese me të cilën duhet të merret është mosnjohja e asaj që është në anën e tij të djathtë. Më pak vizion periferik nënkupton përplasje me sende dhe njerëz. Kjo më shqetësoi. Vendosa që duhej të kishim diçka që mund të bënim.

Doja të ndërtoja një pajisje që mund të masë distancën nga objektet në anën e djathtë të mikut tim. Plani im është të përdor një motor haptik për të dridhur pajisjen në përpjesëtim të kundërt me distancën nga një objekt. Pastaj nëse objektet ishin larg motori nuk do të dridhej dhe si objekt ishte më afër, ai do të fillonte të dridhej në një nivel të ulët. Nëse objekti ishte afër ai do të dridhej në një nivel shumë më të lartë (ose çfarëdo niveli që dëshironi). Pajisja duhet të jetë aq e vogël sa të varet në anën e syzeve me sensorin drejtuar në të djathtë. Miku im do ta vendoste pajisjen në anën e djathtë të syzeve të tij, por sigurisht për dikë tjetër, mund të jetë ana e majtë.

U kujtova se kisha disa sensorë akustikë të distancës në shtëpi. Por, ato janë pak të mëdha dhe të mëdha, më pak të sakta dhe ka të ngjarë të jenë shumë të rënda për t’u përdorur në syze. Fillova të kërkoja diçka tjetër.

Ajo që gjeta ishte sensori i kohës së fluturimit ST Electronics VL53L0X. Ky është një lazer infra të kuqe dhe detektor infra të kuqe në një paketë të vetme. Ai lëshon një impuls të dritës lazer jashtë kufirit të dukshëm nga njeriu (940 nm) dhe regjistron kohën e kaluar që duhet për të zbuluar pulsin e reflektuar. Ajo e ndan këtë kohë me 2 dhe shumëzohet me shpejtësinë e dritës duke prodhuar distancë shumë të saktë në milimetra. Sensori mund të zbulojë distancën deri në 2 metra, por siç e kam parë, 1 metër është më optimale.

Siç ndodh, Adafruit ka një tabelë shpërthimi VL53L0X. Kështu që më duhej një motor vibrues, të cilin ata gjithashtu e kishin, dhe një mikrokontrollues për t'i drejtuar të gjitha. Më ndodhi që kisha një PJRC Teensy 3.2 në dorë. Ndërsa ishte më i madh se sa doja, ai kishte aftësinë për t'u matur me një shpejtësi të ngadaltë. Doja të ulja shpejtësinë e orës për të kursyer energji. Dhe për sa i përket një burimi energjie, unë kisha një rregullator të rritjes së Sparkfun në kutinë time të hedhurinave së bashku me një mbajtës baterie AAA. Unë kisha pothuajse gjithçka që më duhej.

Hapi 1: Prototipi i parë

Mora pjesët që kisha në dorë dhe bëra një prototip dore të pajisjes që kisha parashikuar. Unë printova 3D dorezën dhe pllakën e montimit dhe bashkova të gjitha pajisjet elektronike në një protoboard të Adafruit. Unë e lidha motorin vibrues me Teensy përmes një tranzistori 2N3904 NPN. Shtova një potenciometër që do të përdoret për të vendosur distancën maksimale në të cilën pajisja do të përgjigjet.

E kisha duke punuar deri në fundjavën tjetër (shiko foton më lart). Nuk ishte e bukur, por demonstroi parimin. Miku im mund ta mbante pajisjen në anën e tij të djathtë dhe të testonte nëse pajisja do të ishte e dobishme apo jo dhe të ndihmonte në përsosjen e asaj që donte për veçoritë.

Hapi 2: Prototipi #2

Pas prototipit të parë të dorës fillova të bëj një version më të vogël. Doja t'i afrohesha qëllimit tim për të bërë diçka që mund të përshtatet në syze. Teensy që përdor në versionin e dorës më lejoi të ngadalësoja orën për të kursyer energji. Por madhësia do të ishte një faktor dhe kështu kalova në një Adafruit Trinket M0. Ndërsa shkalla e saj e orës është 48 MHz, procesori ARM në të cilin bazohet mund të akordohet më ngadalë. Duke përdorur oshilatorin e brendshëm RC mund të funksionojë në 8, 4 2 dhe madje edhe 1 MHz.

Prototipi #2 u bashkua shumë shpejt pasi i kisha të gjitha së bashku deri në fundjavën tjetër. Qarku ishte i njëjtë me prototipin #1 përveç ARM M0. Unë printova 3D një rrethim të vogël dhe vura udhëzues në pjesën e pasme, në mënyrë që të rrëshqiste mbi gota. Shikoni foton më lart. Fillimisht është duke u regjistruar me një shpejtësi prej 48 MHz.

Hapi 3: Prototipi #3

Pra, kjo Udhëzues vërtet fillon këtu. Vendosa të bëj një prototip të fundit. Unë vendos ta shtrydh atë sa më pak që të mund të përdor një PWB me porosi (e cila është vendi ku jam i sigurt se po shkojmë). Pjesa tjetër e këtij udhëzuesi do të jetë për t'ju treguar se si ta bëni një të tillë. Ashtu si njerëzit që bëjnë duar të printuara 3D për fëmijët me aftësi të kufizuara, shpresa ime është që njerëzit do t'i bëjnë ato për këdo që ka një humbje të ngjashme të shikimit në sy.

Mbajta listën e pjesëve të njëjtë me prototipin #2, por vendosa të heq potenciometrin. Pasi biseduam me mikun tim, ne vendosëm të bënim distancën maksimale të caktuar duke përdorur softuer. Për shkak se kam aftësinë për të përdorur një sensor prekje duke përdorur Teensy, ne gjithmonë mund ta bëjmë distancën maksimale një cilësim duke prekur. Një prekje vendos një distancë të shkurtër, ose më shumë prek një distancë më të gjatë, një tjetër prek distancën më të gjatë dhe më pas për një prekje më shumë, mbështilleni përsëri në fillim. Por në fillim, ne do të përdorim një distancë fikse për të vazhduar.

Hapi 4: Pjesët

Për këtë prototip më duhej një dërrasë më e vogël. Shkova me një protoboard Sparkfun (PRT-12702) sepse dimensionet e tij të vogla (rreth 1.8 "X 1.3") do të ishin një madhësi e mirë për të xhiruar.

Më duhej gjithashtu të përdorja diçka tjetër përveç një baterie AAA si burim energjie. Një LiPo dukej si zgjedhja e duhur pasi do të kishte kapacitet magazinimi dhe peshë të lehtë. Provova një qelizë monedhe, por nuk kishte fuqi të mjaftueshme për të trajtuar motorin për shumë kohë. Zgjodha një LiPo të vogël që ka kapacitet 150 mAH.

Unë do të qëndroja me Trinket M0 dhe natyrisht, bordin e prishjes VL53L0X.

Tani që kemi rënë në detaje, këtu është një listë e pjesëve për këtë prototip:

Adafruit VL53L0X Sensori i distancës së kohës së fluturimit - ID e PRODUKTIT: 3317 Adafruit - Mini Motor Vibrues - ID e PRODUKTIT: 1201 Adafruit - Bateri litium -jon polimer - 3.7v 150mAh - ID e produktit: 1317 SparkFun - Breadboard i aftë për saldim - Mini - PRT -1270 Sparkfun - Lidhës me kënd të drejtë JST - Vrimë 2 -Pin - PRT -09749 Rezistencë 10K ohm - Junkbox (shikoni në dyshemenë tuaj) 2N3904 NPN Transistor - Junkbox (ose telefononi një mik) Disa tela lidhës (kam përdorur 22 matës të bllokuar)

Për të ngarkuar baterinë LiPo, unë gjithashtu mblodha:

Adafruit - Micro Lipo - Ngarkues USB LiIon/LiPoly - v1 - ID e PRODUKTIT: 1304

Hapi 5: Skematike

Skema për këtë pajisje është treguar më lart. Hyrja me prekje do të jetë për një version të ardhshëm, por gjithsesi është treguar në skemë. Gjithashtu, rezistenca 10K midis Trinket M0 dhe bazës së 2N3904 siguron një bazë të mjaftueshme për të ndezur motorin pa e përplasur shumë.

Ajo që vijon është një përshkrim hap pas hapi i montimit.

Hapi 6: Protoboard

Shumë prej jush me përvojë e dinë këtë, por, kjo është për ata që mund të jenë të rinj në saldimin e protoboardëve:

Protoboardi Sparkfun (PRT-12702) i treguar më sipër ka 17 kolona (grupe) me 5 kunja në secilën anë të një boshllëku prej tre të dhjetave të një inç. Çdo kolonë vertikale prej 5 kunjash në të dyja anët e hendekut janë të përbashkëta me njëra -tjetrën. Me këtë dua të them se çdo lidhje me një pin në grup është një lidhje me çdo pin tjetër në grup. Për këtë tabelë, kjo nuk duket e qartë, por ju mund ta verifikoni këtë nëse përdorni një DVM (Matës Digital i Tensionit). Nëse shikoni nga mbrapa, thjesht mund të dalloni gjurmët që lidhin grupet.

Hapi 7: Vendosja e komponentit

Ju me siguri duhet të lidhni shirita me kunja si në Trinket M0 ashtu edhe në VL53L0X. Të dy vijnë me shirita, por ato duhet të bashkohen. Adafruit ka udhëzime në Qendrën e tyre Mësimore për të dyja këto pjesë. Nëse jeni i ri në këtë, ju lutemi shkoni atje (këtu dhe këtu) para se të bashkoni shiritat në dërrasa. Shiritat e kunjave sigurojnë një profil më të ulët se sa do të kishte një prizë.

Gjëja e parë që duhet marrë parasysh kur bashkoni diçka në një pllakë me hapësirë të kufizuar është vendosja e komponentit. I vendosa xhingël dhe VL53L0X në pozicionet e treguara në figurën e mësipërme. Trinket ka kunja në të dy skajet e tabelës, por VL53L0X ka 7 kunja të gjitha në një skaj të bordit të tij. Ana e VL53L0X që nuk ka kunja do t'i përdorim për të lidhur disa përbërës … siç do ta shohim.

Unë gjithashtu ngjita çelësin e rrëshqitjes në pozicion dhe bashkova 2N3904. Unë i kam errësuar vrimat ku janë vendosur ato pjesë dhe, për 2N3904, kam vënë re se cilat kunja janë Kolektori, Baza dhe Emetuesi. Kur e lidhni për herë të parë, duhet ta lini pingul me dërrasën, në mënyrë që të lidhni lidhjet e tjera. Më vonë do të jeni në gjendje ta përkulni (me kujdes) kështu që është më afër të jeni të skuqur me dërrasën.

SHENIM: JST Battery Breakout NUK bashkohet në tabelë në këtë kohë. Do të ngjitet në pjesën e prapme të tabelës, por vetëm pasi të lidhim lidhjet tona të tjera. Do të jetë gjëja e fundit që do të lidhim.

Hapi 8: Tela

Diagrami i mësipërm tregon sërish protoboardin me vrima të errësuara ku do të vendosen komponentët. Unë kam shtuar etiketat për to përgjatë skajeve për ta bërë më të lehtë lidhjen. Vini re motori i dridhjeve është treguar, por ai do të jetë i vendosur në anën e pasme të tabelës dhe do të lidhet pothuajse i fundit, kështu që tani për tani, thjesht injorojeni atë. Unë gjithashtu tregoj JST Battery Breakout me një vijë të thyer. Siç është identifikuar në hapin e mëparshëm, mos e lidhni atë, por ju lutemi lini 4 vrimat në krye të tabelës të hapura (domethënë mos i lidhni ato).

Unë supozoj në këtë pikë që ju e dini se si ta hiqni izolimin nga një tel, kallajoni skajet me saldim dhe ngjitje në një dërrasë. Nëse jo, ju lutemi shikoni një nga udhëzimet për bashkimin.

Për këtë hap, lidhni telat siç tregohet në të verdhë. Pikat përfundimtare janë vrimat në të cilat duhet t'i lidhni ato. Ju gjithashtu duhet të lidhni rezistencën 10K ohm në tabelë si shfaqje. Lidhjet që po bëhen janë:

1. Një lidhje nga terminali pozitiv i baterisë me terminalin COMmon (qendror) të ndërprerësit. Njëra anë e çelësit të rrëshqitjes do të kontaktojë me hyrjen BAT në xhingël. Rregullatori në bord i Trinket gjeneron 3.3V nga tensioni i hyrjes BAT.

2. Një lidhje nga terminali negativ (tokësor) i baterisë në tokën e xhingël.

3. Një lidhje nga terminali negativ (tokësor) i baterisë me emetuesin e 2N3904

4. Një lidhje nga kunja 3.3 volt (3V) e Trinket me VIN të VL53L0X. VL53L0X do ta rregullojë më tej këtë në 2.8 volt për përdorimin e tij. Ai gjithashtu e nxjerr këtë tension në një kunj, por ne nuk kemi nevojë për të, kështu që do të lihet i palidhur.

Hapi 9: Më shumë tela

Pra, tani shtojmë grupin tjetër të telave siç tregohet më sipër. Këtu është një listë e secilës lidhje:

1. Një lidhje nga kunja e xhingël e etiketuar si një 2 në pinin VL53L0X SCL. Ky është sinjali i orës I2C. Protokolli serik I2C është ajo që përdoret nga Trinket për të komunikuar me VL53L0X.

2. Një lidhje nga kunja e xhingël e etiketuar si 0 (zero) me kunjin SDLVL53L0X. Ky është sinjali i të dhënave I2C.

3. Një lidhje nga kunja VL53L0X GND përtej hendekut në protoboard me Emetuesin e 2N3904. Kjo siguron terren për VL53L0X.

4. Një lidhje nga kunja e xhingël e etiketuar si një rezistencë 4 me 10K. Ky është nxitësi për motorin e dridhjeve. Ky tel duhet të ngjitet patjetër në anën e pasme të tabelës nëse zgjidhni pikën time të lidhjes.

Mos harroni se, çdo grup vertikal prej 5 kunjash janë të zakonshëm me njëri -tjetrin, kështu që ju mund të lidheni kudo në këtë grup që është i përshtatshëm. Ju do të vini re në fotot e tabelës sime që kam ndryshuar disa nga pikat e mia të lidhjes. Për sa kohë që ato janë lidhja e duhur, atëherë cilindo bllok që zgjidhni është i mirë.

Hapi 10: Motori i dridhjeve

Motori i dridhjeve vjen me një afishe të aftë për lëkurë në anën e pasme. Ju e tërhiqni këtë për të zbuluar një material ngjitës që lejon që motori të ngjitet në pjesën e pasme të tabelës (por, shihni komentin më poshtë para se ta ngjitni). E vendosa në të majtë (duke parë pjesën e pasme të tabelës) të tabelës JST Battery Breakout të cilën nuk e kemi bashkangjitur ende. Pra, lini pak hapësirë për tabelën JST Battery Breakout. Unë gjithashtu doja të sigurohesha që kutia metalike e motorit të mos shkurtonte asnjë kunj nëpër hendekun e protoboardit. Kështu, unë preva një pjesë të vogël të shiritit të dyanshëm dhe e ngjita atë në pjesën e pasme të anës ngjitëse të motorit të dridhjeve. Pastaj e shtyva atë në pjesën e pasme të tabelës. Ndihmon për ta mbajtur kutinë metalike lart dhe larg çdo kunja. Por prapëseprapë, kini kujdes ta vendosni në një mënyrë që NUK shkurton asnjë kunj.

Ngjitni tela të kuq të motorit të dridhjes në kunjin 3V të xhingël. Teli i zi i motorit të dridhjes është ngjitur në kolektorin e 2N3904. Kur softueri pulson 2N3904 (siguron një logjikë 1 si 3.3V), tranzistori ndizet duke lidhur tela të zezë të motorit të dridhjes me tokën (ose afër tij). Kjo e bën motorin të dridhet.

Mund të kisha shtuar një kapacitet në pikën e lidhjes së telit të kuq të Vibration Motor. Por ka kapacitet në linjën 3.3V të xhingël, kështu që unë jam i sigurt se është mirë, por nëse doni të shtoni një kapacitet tjetër ju mund … për aq kohë sa ju mund ta shtrydhni atë. Për këtë çështje tela e kuqe mund të lidhet drejtpërdrejt në anën pozitive të baterisë LiPo. Zgjodha anën 3.3V për të mbajtur tensionin konstant. Deri më tani, duket se funksionon mirë.

Hapi 11: I fundit por jo më pak…

Së fundmi ne lidhim bordin e shpërthimit të baterisë JST në anën e pasme të protoboardit. Unë bashkova kunjat në tabelë dhe vendosa tabelën e shpërthimit të Baterisë JST me anën e saj të sipërme përballë protoboardit siç tregohet më sipër. Sigurohuni që i keni ngjitur telat për bateri pozitive dhe tokëzoni në kunjat e djathtë kur vendosni këtë pjesë. Nëse e keni gabim, do të ndryshoni polaritetin në pjesë dhe ka të ngjarë t'i shkatërroni të gjitha. Prandaj, ju lutemi, kontrolloni dhe rishikoni para se të bashkoni dhe lidhni baterinë.

Hapi 12: Softuer

Për të instaluar dhe/ose modifikuar softuerin do t'ju duhet Arduino IDE dhe skedarët e bordit për Trinket M0 si dhe bibliotekat për VL53L0X. E gjithë kjo është këtu, këtu dhe këtu.

Ndiqni udhëzimet për përdorimin e Adafruit M0 në faqen e tyre të mësimit këtu.

Pasi të jetë ngarkuar programi, bordi duhet të fillojë dhe të funksionojë në lidhjen serike USB. Lëvizni anën e tabelës me VL53L0X afër një muri ose dorës tuaj dhe duhet të ndjeni që motori dridhet. Dridhja duhet të ulet në amplitudë sa më larg pajisjes të jetë një objekt.

Një sjellje e parë në pajisje shpjegohet disi në komentet në kodin burimor. Por grafiku i bashkangjitur duhet ta bëjë mirë këtë pikë. Pajisja nuk duhet të fillojë të dridhet deri në rreth 863 mm nga një objekt. Do të arrijë nivelin e tij maksimal të dridhjeve në 50 mm nga një objekt. Nëse lëvizni më afër një objekti se 50 mm, pajisja nuk do të prodhojë më shumë dridhje sesa në 50 mm.

Hapi 13: Mbyllja

Unë projektova një rrethim dhe e printova 3D në plastikë ABS. Mund ta printoni në PLA ose ABS ose çfarëdo materiali që dëshironi. Unë përdor ABS sepse mund të bashkoj copa acetoni në tabelë nëse është e nevojshme. Bordi që kam projektuar është i thjeshtë dhe ka një vrimë për portën USB në xhingël dhe një vrimë për ndërprerësin e energjisë. I bëra dy dërrasat të kapen së bashku me krahë të vegjël në anët e kutisë. Nuk më pëlqen shumë, kështu që ka të ngjarë ta ndryshoj. Sigurisht, ju mund të bëni çfarëdo ndryshimi që dëshironi të shihni.

Tani për tani për këtë version, kutia duhet të hapet për të shkëputur baterinë LiPo për ta rimbushur atë. Nëse krijoj një tabelë qarkore për këtë projekt, do të shtoj një lidhës tjetër për ta bërë baterinë të arritshme pa e hapur kutinë. Mund të jetë e mundur ta bëni këtë në këtë model protoboard dhe të bëni një vrimë për lidhësin për karikim. Nëse dëshironi ta provoni këtë, ju lutemi ndani rezultatet tuaja.

Arrita të krijoj një kuti që nuk e urreja plotësisht. Ne do ta përdorim këtë për të testuar sistemin. Unë kam bashkangjitur pjesën e sipërme dhe të poshtme të kutisë si skedarë STL, si dhe kllapa/udhëzues që kam shtuar pjesën e poshtme. Shtova një palë udhëzues duke përdorur aceton për të bashkuar pjesët kimike së bashku. Nëse e bëni këtë, kini kujdes. Ju mund ta shihni asamblenë më lart.

Hapi 14: Tani çfarë?

Më kontrolloni … Unë jam i moshuar dhe mund të kem harruar diçka ose të jetë ngatërruar. Po e rilexoj dhe kontrolloj këtë, por, akoma mund të më mungojnë gjërat. Mos ngurroni të më tregoni çfarëdo që kam bërë/bërë gabim.

Dhe, tani që keni ndërtuar bordin e Radarit Periferik dhe e keni ngarkuar atë dhe bateria LiPo është në një kuti të bukur të printuar 3D (kur ta përfundoj ose, nëse e keni bërë tuajin), çfarë bëni tjetër? Unë mendoj se ju duhet të keni përvojë me mënyrën se si funksionon dhe të bëni modifikime në softuer. Marrëveshja e licencës në softuer thotë se mund ta përdorni, por nëse bëni ndonjë ndryshim, kërkohet t'i ndani ato. Unë nuk jam duke thënë se softueri për këtë projekt është i ndërlikuar ose i mahnitshëm në një farë mënyre. Ai i arrin objektivat e tij, por ka vend për përmirësim. Ndihmoni ta bëni këtë pajisje më të mirë dhe ndani atë me të gjithë ne. Mos harroni, ky projekt ka të bëjë me ndihmën e njerëzve. Pra, ndihmë!