Radarglas: 14 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Verlede somer tydens vakansie in Maine ontmoet ons nog 'n paartjie: Mike en Linda. Linda was blind en was blind sedert die geboorte van (ek dink) hul eerste kind. Hulle was baie lekker en ons het baie saam gelag. Nadat ons by die huis gekom het, kon ek nie ophou dink oor hoe dit sou wees om blind te wees nie. Die blindes sien ooghonde en kieries, en ek is seker baie ander dinge om hulle te help. Maar tog moet daar baie uitdagings wees. Ek het my probeer voorstel hoe dit sou wees en ek het as elektroniese nerd gewonder of ek iets kon doen.

Ek het my oë een somer met 'n sweismasjien verbrand toe ek ongeveer 20 jaar oud was (lang storie … stom kind). Dit is iets wat ek nooit sal vergeet nie. Ek het in elk geval 'n dag lank my oë laat lap. Ek onthou hoe my ma oor die straat probeer loop het. Ek het haar aanhoudend gevra of die motors stilgehou het. Sy het iets gesê: "Ek is jou ma … dink jy ek sal jou in die verkeer laat loop?" As ek terugdink aan wat 'n ontsaglike ek was toe ek 'n tiener was, het ek gewonder. Maar ek kon nie oor die weg kom nie, sonder om te weet of daar iets op die punt was om my in die gesig te slaan terwyl ek loop. Ek was baie bly en verlig toe ons die kolle verwyder. Dit is die enigste ding wat ek in my lewe met betrekking tot blindheid na aan 'ervaring' gehad het.

Ek het onlangs nog 'n instruksies geskryf oor 'n jong vriend by die werk wat sy sig in sy regteroog verloor het en 'n toestel wat ek vir hom gemaak het om hom te vertel of daar iets aan sy regterkant was. As u dit wil lees, is dit hier. Die toestel het 'n Time-of-Flight-sensor van ST Electronics gebruik. Ongeveer 'n minuut nadat ek die projek voltooi het, het ek besluit dat ek 'n toestel kan maak om blindes te help. Die VL53L0X -sensor wat ek op die projek gebruik het, het 'n groot broer/suster -sensor genaamd die VL53L1X. Hierdie toestel kan groter afstande meet as die VL53L0X. Daar was 'n uitbreekbord vir die VL53L0X van Adafruit en vir die VL53L1X was daar 'n uitbreekbord van Sparkfun. Ek het besluit om 'n bril te maak met die VL53L1X aan die voorkant en 'n haptiese terugvoerapparaat (vibrerende motor) agter die bril naby die neusbrug. Ek sou die motor omgekeerd eweredig aan die afstand tot 'n voorwerp vibreer, dit wil sê hoe nader 'n voorwerp aan die bril was, hoe meer sou dit vibreer.

Ek moet hier daarop let dat die VL53L1X 'n baie smal gesigsveld het (programmeerbaar tussen 15-27 grade), dit is baie rigtinggewend. Dit is belangrik, want dit gee goeie resolusie. Die idee is dat die gebruiker sy kop soos 'n radarantenne kan beweeg. Dit, saam met die smal FOV, stel die gebruiker in staat om voorwerpe op verskillende afstande beter te onderskei.

'N Opmerking oor die VL53L0X- en VL53L1X-sensors: hulle is tydsvlugsensors. Dit beteken dat hulle 'n LASER -pols stuur (lae krag en in die infrarooi spektrum sodat hulle veilig is). Die sensor keer hoe lank dit neem om die gereflekteerde pols te sien terugkom. Dus is afstand gelyk aan koers X -tyd, soos ons almal onthou uit wiskunde-/wetenskapklasse, nie waar nie? Dus, verdeel die tyd in twee en vermenigvuldig met die spoed van lig en u kry afstand. Maar soos 'n ander Instructables -lid opgemerk het, kon die bril LiDAR -bril genoem word, aangesien 'n LASER op hierdie manier Light Distance and Ranging (LiDAR) is. Maar soos ek gesê het, nie almal weet wat LiDAR is nie, maar ek dink die meeste mense ken RADAR. Alhoewel infrarooi lig en radio deel uitmaak van die elektromagnetiese spektrum, word lig nie as 'n radiogolf beskou nie, net soos mikrogolf frekwensies. Dus, ek laat die titel as RADAR, maar nou verstaan u.

Hierdie projek gebruik basies dieselfde skematika as die een vir die ander projek … soos ons sal sien. Die groot vrae vir hierdie projek is: hoe monteer ons die elektronika op 'n bril, en watter bril gebruik ons?

Stap 1: Die bril

Ek het besluit dat ek waarskynlik 'n eenvoudige bril kan ontwerp en dit met my 3D -drukker kan druk. Ek het ook besluit dat ek net die skelet of raam van die bril in 3D moes druk. Ek sou 'n drukplaat by die soldeer van die komponente voeg. Die printplaat (protobord) sou aan die rame geheg word, wat die hele samestelling sterk sou maak. 'N 3D -weergawe van die rame word hierbo getoon.

Die STL -lêers is ook by hierdie stap aangeheg. Daar is drie lêers: left.stl, right.stl (die oorstukke/arms) en bril.stl (die rame).

Stap 2: Die printplaat

Ek het 'n Adafruit Perma-Proto volgrootte broodbord gebruik. Ek het die broodbord oor die voorkant van die glase geplaas en dit sentreer. Die boonste rand van die bril het ek gemaak, selfs met die bokant van die protobord. Die reghoekige deel van die bril wat van bo af strek, is waar die Time-Of-Flight-sensor uiteindelik aangebring sal word. 'N Goeie deel van die bokant van hierdie deel van die rame steek bo die protobord uit. Dit is goed, aangesien ons niks aan die bokant van die sensor hoef te soldeer nie, net aan die onderkant.

Daar is 'n gat in die middel van die broodbord wat amper presies bo -op die neusbrug in die glase is. Ek het die vier gate in die raam op die protobord gemerk met 'n fyn puntmerker. Ek boor toe die gate in die broodbord.

Vervolgens het ek die rame aan die broodbord vasgemaak met M2.5 -skroewe. Myne is van nylon en ek het 'n hele stel skroewe van Adafruit gekry vir hierdie doel. Nadat die skroewe vasgemaak is, het ek 'n merker geneem en 'n streep om die rame op die broodbord getrek. Vir my merk ek reguit die inkepings aan die kante van die rame waar die oorstukke geleë is. Dit is my voorkeur … maar miskien wil u hê dat die oordele van die raam sigbaar is.

Stap 3: Sny dit uit

Daarna het ek die 4 skroewe teruggehaal om die rame teen die broodbord vas te hou. Ek het materiaal verwyder buite die lyn wat ons gemerk het. Ek was versigtig om 'n bietjie weg van die lyne te bly, want ek sou dit later verfyn met die tafelbladgordelskuurder wat ek het. U kan 'n lêer gebruik … maar ons loop onsself vooruit.

U kan die lyn grof sny met die middele wat u het. Miskien 'n bandsaag? Wel, ek het nie een nie. Ek het 'n 'nibbler' vir printplate, so ek het dit gebruik. Dit het eintlik redelik lank geneem en dit is 'n bietjie sleep om dit te doen. Maar materiaal op die printplaat kan breek en kraak, en ek wou stadig gaan. Ek knibbel my rond en ook tot in die neus … maar net rofweg. U kan op die foto hierbo sien wat ek gedoen het.

Stap 4: Skuur of liasseer

Ek het die materiaal baie nader aan die lyn verwyder met my tafelskuurgordel. U kan weer 'n lêer gebruik as u niks anders het nie. Al wat ek hier kan sê oor skuur, is dat, afhangende van die skuurkorrel in die skuurmasjien, sorg vir hoeveel materiaal u probeer verwyder. Daar is geen terugkeer nie. Soms kan 'n enkele strokie die bord verwoes (of dit lyk asimmetries of gebrekkig). So, neem jou tyd.

U kan my voor- en na -foto's hierbo sien.

Stap 5: verfyn

Ek het die rame weer met die 4 skroewe vasgemaak en teruggegaan na die bandskuurder. Ek het baie versigtig tot by die rand van die rame afgeskuur. Ek moes 'n ronde lêer in die neusgedeelte gebruik, want ek kon net nie 'n skerp draai in my skuurmasjien maak nie. Sien my finale uitslae hierbo.

Stap 6: Voeg die sensor by

Op hierdie stadium het ek die VL53L1X sensor -uitbreekbord bygevoeg. Eers het ek twee lang M2.5 -nylonskroewe bygevoeg wat dit deur die gate in die rame en deur die gate in die VL53L1X druk. Ek het 'n nylon moer by elke skroef gevoeg en dit baie saggies vasgedraai. Bo -oor elke moer het ek twee (vier totale) nylon -ringe bygevoeg. Dit is nodig om seker te maak dat die VL53L1X -sensor parallel met die protobord lê.

Ek het 'n aansluitstrook met 6 posisies op die bord geplaas sodat die gate aan die bokant van die VL53L1X in lyn was met die twee skroewe wat ek aan die bokant van die rame (met die nylon ringe) aangebring het. Ek het nylon moere by die punte van die skroewe gevoeg en dit weer saggies vasgedraai. Sien die prente hierbo.

Stap 7: Skematiese

Soos ek vroeër gesê het, is die skema ongeveer dieselfde as die vir die Peripheral Radar -projek. Een verskil is dat ek 'n drukknop ('n monetêre kontakskakelaar) bygevoeg het. Ek verbeel my dat ons op 'n stadium een nodig het om van modus te verander of 'n funksie te implementeer … dus, beter om dit nou te hê as om dit later by te voeg.

Ek het ook 'n 10K potensiometer bygevoeg. Die pot word gebruik om die afstand wat die sagteware sal oorweeg, aan te pas as die maksimum afstand om op te reageer. Beskou dit as 'n sensitiwiteitsbeheer.

Die skema word hierbo getoon.

Die onderdele lys (wat ek vroeër moes gegee het) is soos volg:

SparkFun Distance Sensor Breakout - 4 meter, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - Vibrerende mini -motordisk - PRODUK ID: 1201Adafruit - Lithium -ion -polimeerbattery - 3.7v 150mAh - PRODUCT ID: 1317Adafruit Perma -Proto volgrootte paneelbord - enkel - PRODUCT ID: 1606 Knoppies vir skakelaars (6 mm skraal) x 20 pakke - PRODUCT ID: 1489Sparkfun - JST -reghoekige aansluiting - Deurgat 2 -pins - PRT -0974910K ohmweerstand - Junkbox (kyk op u vloer) 10K -100K ohm weerstand - Junkbox (kyk op u vloer naby die 10K -weerstande) 2N3904 NPN Transistor - Junkbox (of bel 'n vriend) 'n Aansluitdraad (ek het 22 gauge gestrand)

Om die LiPo -battery te laai, het ek ook die volgende opgedoen: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly -laaier - v1 - PRODUK -ID: 1304

Stap 8: Plasing van komponente

Ek het probeer om so slim as moontlik te wees om die komponente te plaas. Ek probeer gewoonlik sekere penne soos krag en grond in lyn bring … as ek kan. Ek probeer om die draadlengtes tot 'n minimum te beperk. Ek moes seker maak dat ek 'n spasie daarbo laat waar die neusbrug is vir die vibrasiemotor. Uiteindelik het ek by die plek gekom wat op die foto hierbo gesien kan word.

Stap 9: Gronde

Ek het eers al die komponente aan die bord gesoldeer in die posisies waarop ek besluit het. Vervolgens het ek grondverbindings bygevoeg. Gerieflik was een van die groot lang stroke op die PWB nog blootgestel, so ek het dit die gewone strook gemaak.

Die prent hierbo toon die grondverbindings en die 10K -weerstand. Ek gaan jou nie vertel waar om elke draad te plaas nie, aangesien die meeste mense hul eie idees het oor hoe om dinge te doen. Ek gaan jou net wys wat ek gedoen het.

Stap 10: drade

Ek het die res van die drade bygevoeg soos op die foto hierbo getoon. Ek het 'n stuk dubbelband onder die vibrasiemotor bygevoeg om te verseker dat dit vasgehou word. Die taai materiaal wat al onder op die motor gekom het, het vir my nie sterk genoeg gevoel nie.

Ek het 22 gauge draad gebruik vir my verbindings. As jy iets kleiner het, gebruik dit. Ek het 22 gauge gebruik, want dit is die kleinste wat ek byderhand gehad het.

Stap 11: Batteryhouer

I 3D het 'n hakie gedruk om die LiPo -battery te hou ('n weergawe daarvan word hierbo getoon). Ek het gate in die protobord gemerk en geboor om die bracket aan die teenoorgestelde kant van die bril te monteer vanaf die komponente soos hierbo getoon.

Ek moet hier daarop let dat die hakie baie dun en dun is, en ek moet dit met ondersteuningsmateriaal druk (ek het ABS -plastiek vir al die onderdele vir hierdie projek gebruik). U kan die hakie maklik breek deur die ondersteuningsmateriaal af te haal, so gaan maklik.

Een ding wat ek doen om my onderdele sterker te maak, is om dit in asetoon te doop. U moet natuurlik baie versigtig wees om dit te doen. Ek doen dit in 'n goed geventileerde omgewing en ek gebruik handskoene en oogbeskerming. Ek doen dit nadat ek die ondersteuningsmateriaal (natuurlik) verwyder het. Ek het 'n houer asetoon, en met 'n pincet doop ek die onderdeel vir 'n sekonde of twee heeltemal in asetoon. Ek verwyder dit dadelik en sit dit eenkant om droog te word. Ek laat gewoonlik dele vir 'n uur of langer voordat ek daaraan raak. Die asetoon sal die ABS chemies 'smelt'. Dit het die effek van die verseëling van die lae plastiek.

Die STL -lêer vir die hakie is by hierdie stap aangeheg.

Stap 12: Programmering

Nadat ek al my verbindings nagegaan het, het ek die USB -kabel aangesluit om die Trinket M0 te programmeer.

Om die sagteware te installeer en/of te verander (aangeheg aan hierdie stap), benodig u die Arduino IDE en die boordlêers vir die Trinket M0 sowel as die biblioteke vir die VL53L1X van Sparkfun. Dit alles is hier, en hier.

As u nog nie nuut is nie, volg die instruksies vir die gebruik van die Adafruit M0 op hul leerarea hier. Sodra die sagteware (wat by hierdie stap gevoeg is) gelaai is, moet die kaart begin en met die USB -seriële verbinding werk. Beweeg die kant van die bord met die VL53L1X naby 'n muur of u hand, en u moet voel hoe die motor vibreer. Die vibrasie moet laer word in amplitude, hoe verder weg van die toestel 'n voorwerp is.

Ek wil beklemtoon dat hierdie sagteware die eerste keer is. Ek het twee glase gemaak en ek sal dadelik nog twee maak. Ons (ek en ten minste een ander persoon wat hieraan werk) sal aanhou om die sagteware te verfyn en enige opdaterings hier te plaas. Ek hoop dat ander dit ook sal probeer en enige veranderinge/verbeterings wat hulle aanbring (miskien na GitHub) plaas.

Stap 13: Maak die rame klaar

Ek het die oorstukke aan albei kante van die glase in die kerf ingedruk en asetoon aangebring met 'n leidraad. Ek suig die asetoon op sodat ek 'n goeie hoeveelheid kry as ek dit in die hoeke druk. As hulle styf vasgeknyp word, word die asetoon via kapillêre aantrekkingskrag vervoer. Ek sorg dat hulle reguit is, en as dit nodig is, gebruik ek iets om hulle ten minste 'n uur lank vas te hou. Soms doen ek weer aansoek en wag nog 'n uur. Die asetoon maak 'n goeie band en my bril lyk redelik sterk aan die raamgrens.

Hierdie bril is natuurlik net 'n prototipe, so ek het die ontwerp eenvoudig gehou en daarom is daar geen skarniere vir die arms van die bril nie. Hulle werk in elk geval redelik goed. Maar as u wil, kan u dit altyd met skarniere herontwerp.

Stap 14: Laaste gedagtes

Ek het opgemerk dat die sensor nie goed doen in sonlig nie. Dit is logies, want ek is seker dat die sensor deur IR van die son versadig is, wat dit onmoontlik maak om dit te skei van die pols wat die sensor uitstraal. Tog maak hulle 'n goeie bril binne en in die nag en miskien bewolkte dae. Natuurlik moet ek meer toetse doen.

Een ding wat ek sal doen om die ontwerp te verander, is om 'n soort rubber by die kerf te voeg wat die neusbrug raak. As jy jou kop kantel, is dit moeilik om die vibrasie te voel terwyl die bril effens van die vel af onder die swaartekrag val. Ek dink dat 'n bietjie rubber om wrywing te skep, die bril aan die neus sal hou sodat die vibrasie daarheen oorgedra kan word.

Ek hoop om terugvoer te kry oor die bril. Ek weet nie dat die bril mense sal help nie, maar ons sal maar moet sien. Dit is waaroor prototipes gaan: haalbaarheid, leer en verfyning.

Meer sensors kon by die ontwerp gevoeg gewees het. Ek het gekies om een vir hierdie prototipe te gebruik, want ek dink dat meer as een vibrasie -motor vir die gebruiker moeiliker sal wees. Maar dit sou miskien 'n goeie idee gewees het om twee sensors uit die oë te wys. Deur twee motors te gebruik, kan u aan elke kant van die bril vibreer. U kan ook klank wat aan elke oor gevoer word, gebruik in plaas van vibrasie. Weereens, die idee is om 'n prototipe te probeer en ervaring op te doen.

As u so ver gekom het, dankie dat u gelees het!