Infrarooi dobbelsteen sensor: 5 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

My naam is Calvyn en ek sal jou wys hoe om 'n infrarooi dobbelsteen sensor te maak en verduidelik hoe dit werk.

Ek is tans 'n Taylor -universiteitstudent wat Rekenaaringenieurswese en my span studeer, en ek is gevra om 'n meganisme te ontwerp en te bou wat enige voorwerp wat in 'n vierkant van 1 duim kan pas, kan sorteer. Ons kon die maklike pad gekies het en gekies het om m & m's met 'n eenvoudige kleursensor te sorteer, maar ons het besluit om verder te gaan en die dobbelstene volgens die getal te sorteer. Na talle ure se probeer om 'n gids te vind oor hoe ek die dobbelsteen kan lees, het ek hierdie skakel hier raakgeloop:

makezine.com/2009/09/19/dice-reader-versio…

Hierdie skakel het my egter nie veel meer gegee as die idee hoe ek die dobbelsteen kan lees nie, en met behulp van die idee wat ek verskaf het, het ek voortgegaan om 'n sensor te bou en te ontwikkel wat met 'n Arduino verbind kan word. met gemak en kan die oppervlakte van die dobbelsteen so akkuraat as moontlik lees, sodat ons hierdie infrarooi dobbelsteen sensor kry.

Voorrade

Nou oor die voorraad:

Jy sal nodig hê:

1 x Arduino Uno

5 x IR -ontvangers

5 x IR -emitters

www.sparkfun.com/products/241

5 x 270 ohm weerstande

5 x 10k ohm weerstande

1 x 74HC595N -chip

verskillende manlike opskrifte

1 x prototipe bord (as u nie 'n pasgemaakte bord kry nie)

Stap 1: Verstaan hoe dit werk

Hierdie sensor gebruik 5 pip -liggings om die gesigte van die dobbelsteen te lees. Dit gebruik infrarooi lig om teen hierdie dobbelstene van die dobbelsteen af te weerkaats en vertel die beheerder of dit wit of swart is.

U wonder miskien, hoekom slegs 5 pip -liggings dan? Sou u nie al 9 nodig gehad het om die dobbelsteen effektief te lees nie?

As gevolg van die simmetrie van die dobbelsteen, kan die gebruik van 5 spesifieke plekke op die dobbelsteen genoeg wees om die verskil tussen die verskillende getalle op die dobbelsteen te onderskei, ongeag die oriëntasie (prent 1). Dit maak die dobbelsteen -sensor doeltreffender omdat hy net op soek is na presies wat hy nodig het en niks ekstra nie.

Die sender stuur presies onder die ontvanger op die sensor op elk van hierdie 5 pip -liggings, die sensor gee dan die IR -lig uit en dan lees die ontvanger die hoeveelheid IR -lig wat oor die oppervlak van die dobbelsteen spring. (prent 3) As die waarde wat ontvang is groter is as die gespesifiseerde kalibrasiegetalle, sal die sensor die kol as 'n kolletjie sien, indien nie, is dit 'n wit spasie. (prent 2)

Stap 2: Ontwerp en beplanning

Die eerste stap om 'n dobbelsteen -sensor te bou, is om die skemas op te stel; dit kan die moeilikste of die maklikste stap van die ontwikkeling wees. U benodig eers 'n sagteware genaamd EAGLE van Autodesk; dit was die sagteware waarmee ek die skemas gemaak het.

Ek het 2 verskillende soorte skemas ingesluit; een skematika het 'n skyfregisterskyfie om die sensor akkurater te maak, en die ander een sonder 'n skyfregisterskyfie, maar die skema werk nie met die kode wat ek verskaf nie later, sodat u iets op u eie moet ontwikkel.

Ek het ook my borduitleg vir die sensor wat ek met die skofregister ontwerp het, ingesluit.

Om die bord te begin ontwerp, het u 5 IR -ontvangers en 5 IR -emitters, die ontvangers benodig 'n 10k -weerstand en die emitters benodig 'n weerstand van 270 ohm, dus vir elk van hierdie elemente gaan u van:

VCC (5V) -> Weerstand -> Analoog leespen -> IR -ontvanger -> GND

VCC (5V) -> Weerstand -> IR -emitter -> GND

Die analoog leespen kom tussen die weerstand en die IR -ontvanger uit as 'n ander tak en gaan na die analoog pen op die Arduino. U moet ook seker maak dat die sender direk onder die ontvanger val. Ek het hierdie fout gemaak toe ek dit die eerste keer gedoen het en ek het baie slegte resultate gekry, dus maak seker dat die ontvanger bo -op is.

In my pasgemaakte bord gebruik ek die skofregister om elk van die emitter- en ontvangerpare een vir een krag te gee om te voorkom dat IR -ligbloeding deur die ander emitters voorkom. Dit gee my 'n nog meer akkurate lesing van elk van die pip -liggings; as u besluit om nie die skofregister te gebruik nie, sal dit steeds vir u werk; dit kan net 'n bietjie minder akkuraat wees. Op die skofregister kan u penne 3-4 en 7-8 saamvoeg, aangesien dit nie heeltemal nodig is om dit as opskrifte te hê nie. Ek het dit as kopstukke gelaat en springers op die kopstukke gesit vir ingeval ek in die toekoms wil ontwikkel.

Nadat u die skematika ontwerp het, moet u 'n borduitleg van u skematika maak. Hierdie deel kan baie moeilik raak, want u moet seker maak dat u paaie nie oorvleuel nie en dat u paaie en gate aan die spesifikasies van u masjien voldoen. Die borduitleg wat ek aangeheg het, het die spesifieke groottes vir die masjien waarmee ek my bord gefrees het. Ek spandeer 'n paar uur om die bord so klein as moontlik te maak. Daar was nog ruimte vir verbetering op hierdie bord, maar dit het vir my gewerk, so ek het dit gelaat soos dit is. Daar is 'n weergawe met 'n koper GND wat al die grondelemente verbind, en 'n weergawe sonder aangeheg.

U kan u skema ook gebruik om dit op 'n broodbord of prototipe te bou, aangesien dit baie makliker is om te kry en 'n goedkoper opsie is, aangesien u nie 'n pasgemaakte bord hoef te frees nie.

Sodra u die bordontwerp gekry het, kan u na die volgende stap gaan!

Stap 3: Bou die bord

Hierdie deel is heeltemal afhanklik van hoe u die bord wil skep. Ek het die sensor op 'n prototipe -bord geskep om te kyk of die konsep werk en hoe akkuraat dit is, so ek het die skema sonder die skofregister gevolg en ek het die bord geskep. U moet seker maak dat alles so uitgelê is dat die lyne nie oorvleuel nie en dat u nie per ongeluk lyne soldeer wat nie verbind moet word nie. As u dit op 'n prototipe doen, moet u baie versigtig wees, dus neem u tyd en moenie haastig wees nie. U moet ook versigtig wees vir oop drade, want dit kan beweeg en kan kortbroek in die stelsel veroorsaak.

As u gekies het om die bord te laat frees, is hierdie proses eenvoudiger. Stuur die bordlêer na die meulenaar met die spesifieke meulenaarinstellings. As u dit self doen, maak dan voordat u dit uithaal, sorg dat al die koper behoorlik diep genoeg gemaal is. Die eerste bord wat ek gemaak het, die koper was nie diep genoeg nie en ek moes nog een maal.

Maak seker dat alles op die bord gesoldeer is in die gewenste uitleg en neem u tyd, en as u op die printplaat soldeer, moet u aan die regte kant van die bord soldeer.

As u die IR -ontvangers en -senders aanbring, moet u seker maak dat die emitter presies onder die ontvanger is. U moet die bene van die IR -komponente buig om dit op die regte plek te kry. Hou ook 'n dobbelsteen byderhand om te kyk of die liggings die plek is waar dit moet wees.

Sodra u alles gesoldeer en op die bord aangebring het, is u besig om die sensor te programmeer.

Stap 4: Die programmering van die raad

Dit is die moeilike deel om die sensor so akkuraat as moontlik te maak en die bord te programmeer. Gelukkig het ek 'n biblioteek vir u saamgestel met u nuutgemaakte sensor om die programmering soveel makliker te maak, maar u moet die sensor egter kalibreer, afhangende van die beligting waar die sensor geleë is.

Om te begin, moet u 'n Arduino hê om met hierdie sensor te koppel. Dit gebruik 5 analoog penne en 3 digitale penne.

U kan die biblioteek wat ek gemaak het, gebruik om u eie analoog en digitale penne te kies, maar ek sal dit verduidelik met behulp van die penne wat ek gedoen het om met die sensor te koppel. Ek het die prentjie gemerk wat gekoppel is aan speldnommers en gekleurde bokse om die stel penne, om maklik te verduidelik watter pen dit insteek.

Op die sensor gaan penne 1-5 Rooi na A0-A4, so Rooi 1 gaan na A0 ensovoorts. Spelde 1-8 Wit benodig 'n bietjie meer verduideliking.

Wit 1 - Dataspeld, dit is waar die Arduino die data na die skofregister stuur. Ek stel hierdie pen op digitale pen 3 op die Arduino

Wit 2 - Q0, verouderd in hierdie geval, ek het dit ingesluit as ek besluit om enigsins uit te brei

Wit 3 & 4 - Sal gekombineer word; u kan hierdie twee saam soldeer of 'n trui gebruik soos ek.

Wit 5 -grendelpen, 'n baie belangrike pen, wat die laaste stap in die proses is om die pitte aan en af te sien draai. Ek stel hierdie pen op pen 12 op die Arduino

Wit 6 - klokpen, dit bied die klok van die Arduino na die skofregister. Ek stel dit op digitale pen 13.

Wit 7 & 8 - Sal gekoppel word; u kan hierdie twee saam soldeer of 'n trui gebruik soos ek.

Reg langs die wit boks het u die grond- en VCC -penne. U moet 5v van die Arduino of 'n ander bron voorsien om hierdie sensor aan te dryf.

PIP -liggingsnommers kan in die kode gevind word.

Noudat u dit moet aansluit, moet ons dit kalibreer. My doel was om 'n script te skep wat dit vir u kan kalibreer, maar ek het nie genoeg tyd om dit te doen nie. As u kalibreer, moet u seker maak dat die sensor in 'n beheerde beligtingsomgewing is, omdat dit sensitief is vir afgeleide lig van buite. U moet 'n waarde van elke pip -ligging kry met 'n swart kolletjie en 'n wit kolletjie en die verskil gemiddeld. Ek het slegs twee kante van die dobbelsteen gebruik om te kalibreer, ek het kant 1, kant 6 en kant 6 90 grade gedraai. Sodra u 'n nommer vir wit en swart vir elke ligging het, moet u dit gemiddeld maak en die middel van die twee getalle vind. As ek byvoorbeeld 200 vir wit van die eerste pip -plek kry, en 300 vir die donker waarde van die eerste pip -ligging, dan is die kalibrasienommer 250. As u dit vir al 5 pip -plekke gedoen het, is u sensor reg gekalibreer, dan kan u dice. ReadFace () gebruik; om die huidige vlak van die dobbelsteen te kry.

Stap 5: Toepassing

U het nou 'n dobbelsteen sensor suksesvol geskep! Baie geluk! Dit was 'n lang pad van toets en fout vir my om hierdie sensor te skep, so dit is my doel om almal daar buite te help wat 'n dobbelsteen sensor wil skep.

Ek het 'n paar voorbeelde van die projek wat ons gebou het, gebruik wat hierdie sensor gebruik het. Die eerste prentjie, ons gebruik 'n spaanwiel om elke keer die dobbelsteen van die sensor behoorlik te plaas. Die tweede prentjie was die finale produk van ons projek, en die basis sal draai, afhangende van wat die dobbelsteen is, en die derde prentjie is 'n vertoonkas wat ek ontwerp en gebou het om hierdie sensors te vertoon.

Die moontlikheid vir hierdie sensor is eindeloos as u daaraan dink. Ek hoop dat u hierdie tutoriaal aangenaam en leersaam vind, en ek hoop dat u dit self probeer maak.

God seën!