Drukgevoelige vloermat sensor: 9 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

In hierdie Instructable deel ek 'n ontwerp vir 'n drukgevoelige vloer matsensor wat kan opspoor wanneer u daarop staan. Alhoewel dit u nie presies kan weeg nie, kan dit bepaal of u met u volle gewig daarop staan of net daarmee kontak maak.

Die mat meet mense wat Velostat gebruik, 'n materiaal wat die elektriese weerstand verander op grond van die hoeveelheid druk wat daarop uitgeoefen word. Ek het die hele mat gemaak vir minder as € 20 (die mat uitgesluit).

Stap 1: wat u benodig

Dit is wat u nodig het om die sensor te maak:

• Velostat: Om genoeg oppervlakte onder die mat te bedek, het ek 2 vierkante van 28 cm (11 ") gebruik wat by 'n Adafruit -handelaar gekoop is.
• Koperband: ek het 5 mm breed en ongeveer 6-7 m band gebruik.
• 'N Dun isolerende band: ek het 'n 25 mm breë kaptonband gebruik.
• Bedrading om die mat aan iets vas te maak.
• 'N Soldeerbout met 'n bietjie blik.
• 'N Multimeter om te toets.

Om hierdie mat met 'n mikrobeheerder werklik te kan gebruik, benodig u:

• 'N Weerstand van 47ohm (of 'n geringe waarde).
• (opsioneel, 'n N-kanaal mosfet met 10k weerstand en 220ohm weerstand).

Stap 2: (Hoe om koperband nie op Velostat aan te bring nie)

Ek sal begin deur te vertel hoe NIE koperband op Velostat aangebring moet word nie.

Ek het begin met die veronderstelling dat die 'geleidende gom' op die band geleidend was. Dit was 'n redelike aanname, maar my band is nie van hierdie tipe 'geleidende gom' nie, of die 'geleidende' gedeelte is skaars geleidend.

Ek het begin deur die 2 vierkante van Velostat aan beide kante aanmekaar te plak met kaptonband. Ek sny dan 25 cm lang repe koperband en pas dit op eweredige tussenposes toe. Die koperband aan weerskante is presies op dieselfde plek, sodat daar slegs 'n dun laag Velostat tussen die koper is. In die beelde 'n skematiese beeld van die mat met 'n uitsny vir 'n oorsig.

'N Lang strook koperband (ongeveer 50 cm) word gebruik om al die rye aan weerskante met mekaar te verbind.

'N Draad is aan weerskante gesoldeer en 'n weerstandsmeting is gedoen.

Toe ek dit probeer toets, swaai die multimeterwaardes baie tussen 10k en 100ohm. Ook om op die mat te staan of nie, het 'n baie klein verskil vir die meting gemaak. Iets was vreeslik verkeerd. 'N Vinnige meting van die band het getoon dat die gom nie so geleidend was nie. Die toebroodjie van materiale was koper, gom, Velostat, gom, koper, en die gom was 'n soort isolator.

Die moraal van die verhaal, doen kleinskaalse toetse as u onseker is of dit sal werk.

Stap 3: toets op klein skaal

Terug na die tekenbord. Die gomkant van die koperband lei duidelik nie genoeg nie. Die voorkant is egter suiwer koper. Wat as ek die band omkeer sodat die koperkant na die Velostat kyk.

'N Enkele spoor is aan beide kante omgekeer. Ek het die band met gom na onder geneem en dit aan 'n stuk kaptonband vasgemaak. Hergebruik van koperband is moeilik, maar hierdie goed is effens te duur om net weg te gooi. Hierdie stuk kapton -band met die koper wat van die klewerige kant af wys, het op die Velostat vasgesteek.

'N Nuwe meting is gemaak. Dit het onmiddellik 'n stabiele resultaat gelewer. Een ding wel. Dit lyk asof 'n enkele spoor 24 ohm was wanneer dit hoog was, en 200 as dit laag was. Dit was terwyl ek net 'n klein hoeveelheid met my hand gedruk het. As ek 12 spore het en heeltemal daarop staan, kan die mat tot minder as 1 ohm val, wat te veel stroom trek.

Ek het die ontwerp hersien sodat slegs klein dele van die band met die Velostat in aanraking kom. Op hierdie manier het ek gehoop om die weerstand tot 'n hanteerbare hoeveelheid te kry.

Stap 4: Koperband op Velostat aanbring

Gewapen met die kennis oor hoe om dit werklik te laat werk, het ek die sensormat gaan herstel. Op die foto's sien u hoe die ou mat verander word na die nuwe mat.

Die eerste ding wat ek gedoen het, is om klein stukkies band as isolator by te voeg. Die band is aan beide kante. Die gapings tussen die band moet effens konstant en ongeveer 1-3 cm groot wees, afhangende van hoeveel weerstand u wil hê. Die gaping moet aan beide kante op dieselfde plek wees.

Kry 'n repie koperband en 'n strook kaptonlint wat lank genoeg is om oor die Velostat te strek. Die koperband moet 1-2 cm langer wees as die kaptonband. Plak die koperband aan die klewerige kant van die kaptonband vas, met die een kant van die koperband wat verby die kaptonband gaan.

Plak die eenheid by die Velostat, bo -oor die isolators. Maak seker dat die koper aan beide kante op dieselfde plek is. Maak ook seker dat die oortollige koper elke keer aan dieselfde kant is. Vou die oortollige koper om sodat u die verbindingsstrook koper kan monteer. Een raad is om die oortollige koper oor 'n geïsoleerde deel van die mat te sit, sodat dit later makliker kan soldeer.

Herhaal hierdie stap vir alle rye.

Voeg 'n boonste ry koperband by wat alle voorheen gemonteerde koperstroke met mekaar verbind. Dit is verstandig om hierdie ry van die Velostat te isoleer om ongewenste kortbroek of lekkasies te voorkom. Die boonste ry sluit aan by die gevoude oortjies wat in die vorige stappe oorgebly het.

Soldeer al die kort stroke versigtig aan die boonste strook. Hierdie soldeersel is nodig, want anders sal die boonste strook nie met die rye koper in aanraking kom nie. Wees versigtig om nie te veel hitte by die koper te voeg nie. Die koper is op plastiek (Velostat) gemonteer, en dit sal sleg wees om deur die plastiek te smelt.

Soldeer drade aan die boonste rye aan beide kante. Oral is goed, ek het 'n hoek gekies.

Toets die mat om seker te maak dit werk. Koppel 'n multimeter aan die mat en kyk of die weerstand daal as u op een van die nie -geïsoleerde dele druk. Kyk ook of die weerstand ietwat stabiel is as u niks doen nie. As dit die geval is, geluk, die mat werk nou.

As 'n laaste stap, pas kaptonband toe op alle blootgestelde koper. Alhoewel dit waarskynlik nie 'n kortbroek sal veroorsaak nie, is dit 'n slegte vorm om blootgestelde koper te laat.

(In die skematiese beelde word die boonste ry koper nie getoon nie. Die beeld toon slegs die konfigurasie van kapton en koper om hierdie mat te laat werk.)

Stap 5: Toets die mat

Die nuwe mat is aan 'n multimeter gekoppel om dit weer te toets. Hierdie keer, sonder belasting, is die weerstand van die mat stabiel 17-20 ohm.

As ek heeltemal op die mat staan, daal die weerstand tot 4-6 ohm. Een voet op die mat gee ongeveer 10 ohm.

Dit is 'n bietjie laer as waarmee ek tevrede is, maar dit is steeds 'n werkbare waarde. Daar is baie verskil tussen 'n vrag en 'n persoon wat op die mat staan. 'N Opmerking is dat die druk die weerstand nie regtig definieer nie. Die oppervlakte doen dit. As ek op meer van die mat met minder gewig staan, word die weerstand laer as as ek met my hele gewig op 'n enkele plek staan. Waarvoor ek hierdie sensor nodig het, is dit wonderlik, maar hou dit in gedagte as u een bou.

Stap 6: Verbind dit

Aangesien die mat net 'n groot veranderlike weerstand is, is die metings van die mat redelik eenvoudig.

Die eenvoudigste manier is om 'n spanningsverdeler te gebruik. Voeg 'n weerstand by voor die druksensormat (in die skemas R_mat genoem) en meet die punt tussen die weerstand en die mat (genoem MatA1). Ek het 47 ohm gebruik, maar u mat het dalk iets anders nodig. My logika vlak is 3.3V, u kan gebruik wat u logiese kragvlak ook al is.

Ek het 'n opsionele aan -af -kring by my mat gevoeg. Ek wou nie die konstante 50mA trek op my mat hê nie. Ek weet eenvoudig nie hoe Velostat van 'n konstante stroom hou nie, en ek verwag dat dit sleg is vir die lang lewe van die mat. Die stroombaan bestaan uit 'n N-kanaal-mosfet met die nodige weerstande. Elke keer as ek wil lees, skakel ek die mosfet aan. Die res van die tyd is die mosfet af en die mat het geen krag nie.

Stap 7: Hoe om dit te gebruik

Dit is eenvoudig om die mat met 'n Arduino (of enige ander mikrobeheerder) te gebruik. As u slegs die spanningsverdeler het, koppel u mat eenvoudig aan 'n analoog pen, stel die pen waarop u die mat heg as invoer en gebruik 'n analoog leesopdrag. Die waarde wat u hieruit kry, sal daal, afhangende van hoeveel gewig op die mat aangebring word.

As u die mosfet geïnstalleer het, moet u die insette van die mosfet hoog maak voordat u 'n meting doen. Anders meet u die spanning wat u vir die mat gebruik het (3.3V in my geval).

Die waarde wat u van die mat terugkry, verander mettertyd nie veel nie. Ek gebruik eenvoudig 'n drempelwaarde om vas te stel of iets op die mat staan, en na 'n maand se deurlopende gebruik werk die mat steeds goed.

Stap 8: wat ek volgende keer anders sou doen

Een belangrike projekverwante ding is dat ek eers 'n klein weergawe van die mat eers goed sou toets. Ek het eintlik 'n klein stuk koper op die Velostat gedoen, getalle op die multimeter gesien en aangeneem dat alles werk. Dit was 'n fout.

'N Matverwante punt is dat ek kleiner kopervlekke sou gebruik. Ek het tans 48 kolle van 2-3 cm koper. Dit gee 'n weerstand van 20 ohm as dit ledig is, en ongeveer 5 ohm as ek daarop staan. Alhoewel dit 'n werkbare getal is, sou dit makliker wees as dit 'n bietjie laer was. 1 cm ontblote koper sou meer as genoeg wees vir hierdie mat. Ek gaan dit nie meer op myne doen nie, maar miskien kan enigiemand anders wat daaraan wil baat vind, baat.

Stap 9: Hoe ek dit gebruik

Waarom het ek hierdie drukgevoelige mat spesifiek gemaak? Ek het 'n pragtige ESP32 wekker gemaak. Dit is gekoppel aan my Domoticz -stelsel, dit kan sensorwaardes soos CO2 en temperatuur teruggee en my beligting beheer. Dit gee ook die tyd en 'n alarm.

Dit is waar die sensormat inkom. Ek het geen probleem om wakker te word nie. Ek word wakker met wakker lig, en is gewoonlik wakker as ek moet uitkom. Ek het egter 'n probleem om uit die bed te kom. Die mat dwing my om uit die bed te klim. Die alarm skakel eers af as ek eintlik op die mat staan (of die prop uit die wekker trek). Dit dwing my uit my bed, en sodra ek uit die bed is, kom ek selde weer in. Alhoewel dit 'n bietjie te veel oplossing is vir 'n probleem wat baie ander oplossings het, is ek gelukkig daarmee. Tot dusver het ek elke oggend ongeveer 'n maand betyds uit die bed gekom. Voordat ek tot 'n uur in die bed gebly het.

20 minute voor my alarm afgaan, word die mat aktief. Die mat skakel aan, dit neem 'n spanningslesing en die mat skakel weer af. Dit gebeur elke sekonde. As ek op die mat staan, voor of tydens die alarm, skakel dit die alarm af.