Perifere radar vir gesiggestremdes: 14 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

As gevolg van 'n gruwelike ongeluk het 'n vriend van my onlangs sy sig in sy regteroog verloor. Hy was lank sonder werk, en toe hy terugkom, het hy vir my gesê dat een van die mees onaangename dinge waarmee hy te doen het, die gebrek aan weet is wat aan sy regterkant is. Minder perifere visie beteken om op dinge en mense vas te loop. Dit het my gepla. Ek het besluit daar moet iets wees wat ons kan doen.

Ek wou 'n toestel bou wat die afstand tot voorwerpe aan die regterkant van my vriend kon meet. My plan is om 'n haptiese motor te gebruik om die toestel omgekeerd eweredig te vibreer met die afstand tot 'n voorwerp. As voorwerpe ver weg was, sou die motor nie vibreer nie en as 'n voorwerp nader was, sou dit op 'n lae vlak begin tril. As die voorwerp naby was, sou dit op 'n veel hoër vlak (of op watter vlak ook al) tril. Die toestel moet klein genoeg wees om aan die kant van die bril te hang terwyl die sensor na regs wys. My vriend sou die toestel aan die regterkant van sy bril sit, maar natuurlik vir iemand anders kan dit die linkerkant wees.

Ek het onthou dat ek 'n paar akoestiese afstandsensors by die huis het. Maar hulle is 'n bietjie groot en lywig, minder presies en sal waarskynlik te swaar wees vir gebruik op 'n bril. Ek het iets anders begin soek.

Wat ek gevind het, was die ST Electronics VL53L0X Time-of-Flight sensor. Dit is 'n infrarooi laser en infrarooi detektor in 'n enkele pakket. Dit straal 'n polsslag van laserlig buite die menslike sigbare omvang (940 nm) en teken die tyd wat dit neem om die gereflekteerde pols op te spoor, op. Dit deel hierdie tyd met 2 en vermenigvuldig met die ligspoed wat 'n baie akkurate afstand in millimeter lewer. Die sensor kan afstand tot 2 meter bespeur, maar soos ek gesien het, is 1 meter meer optimaal.

Soos dit gebeur, het Adafruit 'n VL53L0X -uitbreekbord. Ek het dus 'n vibrerende motor nodig gehad, wat hulle ook gehad het, en 'n mikrobeheerder om dit alles te bestuur. Ek het toevallig 'n PJRC Teensy 3.2 byderhand gehad. Alhoewel dit groter was as wat ek wou, kon dit teen 'n stadige spoed geklok word. Ek wou die kloksnelheid verlaag om krag te bespaar. En wat 'n kragbron betref, het ek 'n Sparkfun -hupstootreguleerder in my rommelbak saam met 'n AAA -batteryhouer. Ek het omtrent alles wat ek nodig gehad het.

Stap 1: Eerste prototipe

Ek het die onderdele wat ek gehad het, byderhand geneem en 'n handmatige prototipe gemaak van die toestel wat ek voorgestel het. Ek het die handvatsel en die monteerplaat in 3D gedruk en al die elektronika op 'n Adafruit -protobord gesoldeer. Ek het die vibrerende motor met die Teensy verbind via 'n 2N3904 NPN -transistor. Ek het 'n potensiometer bygevoeg om die maksimum afstand te stel waarop die toestel sou reageer.

Ek het dit die volgende naweek laat loop (sien die foto hierbo). Dit was nie mooi nie, maar dit het die beginsel getoon. My vriend kon die toestel aan sy regterkant vashou en toets of die toestel nuttig sou wees, en om te help verfyn wat hy wou vir funksies.

Stap 2: prototipe #2

Na die eerste hand-prototipe het ek 'n kleiner weergawe begin maak. Ek wou nader kom aan my doel om iets te maak wat op 'n bril kan pas. Met die Teensy wat ek in die weergawe van die rekenaar gebruik het, kon ek die horlosie vertraag om krag te bespaar. Maar die grootte sou 'n faktor wees, en ek het oorgeskakel na 'n Adafruit Trinket M0. Die kloksnelheid is 48 MHz, maar die ARM -verwerker waarop dit gebaseer is, kan stadiger geklok word. Deur die interne RC -ossillator te gebruik, kan dit op 8, 4 2 en selfs 1 MHz werk.

Prototipe #2 het redelik vinnig bymekaar gekom, aangesien ek die volgende naweek alles bymekaar gehad het. Die stroombane was dieselfde as prototipe #1, behalwe die ARM M0. Ek het 'n klein omhulsel in 3D gedruk en gidse op die agterkant gesit sodat dit op 'n bril gesit kon word. Sien die prent hierbo. Aanvanklik word dit met die 48 MHz -tempo geklok.

Stap 3: prototipe #3

Dus, hierdie Instructable begin regtig hier. Ek het besluit om 'n laaste prototipe te maak. Ek besluit om dit so klein moontlik te maak as om 'n persoonlike PWB te gebruik (dit is waarheen ek seker is). Die res van hierdie instruksies gaan oor hoe om jou te wys hoe om een te maak. Net soos mense met 3D -gedrukte hande maak vir kinders met gestremdhede, is my hoop dat mense dit vir almal met 'n soortgelyke sigverlies in die oog sal maak.

Ek het die onderdeellys dieselfde gehou as prototipe #2, maar ek het besluit om die potensiometer te verwyder. Nadat ek met my vriend gesels het, het ons besluit om die maksimum afstand met behulp van sagteware te bepaal. Omdat ek die aanraaksensor met die Teensy kan gebruik, kan ons altyd die maksimum afstand 'n instelling maak deur aan te raak. Een aanraking stel 'n kort afstand, of meer raak 'n langer afstand, 'n ander raak die langste afstand en draai dan vir nog 'n aanraking terug na die begin. Maar eers gebruik ons 'n vaste afstand om aan die gang te kom.

Stap 4: Onderdele

Vir hierdie prototipe het ek 'n kleiner bord nodig. Ek het 'n Sparkfun-protobord (PRT-12702) aangegaan, want die klein afmetings (ongeveer 1,8 "X 1,3") sou 'n goeie grootte wees om voor te skiet.

Ek moes ook iets anders as 'n AAA -battery as kragbron gebruik. 'N LiPo lyk na die regte keuse, aangesien dit bergingskapasiteit en 'n ligte gewig het. Ek het 'n muntstuk probeer, maar dit het nie genoeg krag gehad om die motor lank te hanteer nie. Ek het 'n klein LiPo gekies met 'n kapasiteit van 150 mAH.

Ek sou by die Trinket M0 en natuurlik die VL53L0X -uitbreekbord bly.

Noudat ons by die besonderhede ingaan, is hier 'n lys met dele vir hierdie prototipe:

Adafruit VL53L0X Tyd van vlugafstandsensor - PRODUCT ID: 3317 Adafruit - vibrerende mini motor skyf - PRODUK ID: 1201 Adafruit - litium ion polimeer battery - 3.7v 150mAh - PRODUCT ID: 1317 SparkFun - soldeerbaar broodbord - Mini - PRT -12702 Sparkfun - JST -hoekaansluiting - 2 -pins deur -gat - PRT -09749 10K ohm -weerstand - Junkbox (kyk op u vloer) 2N3904 NPN Transistor - Junkbox (of bel 'n vriend) 'n Aansluitdraad (ek het 22 gauge gestrand)

Om die LiPo -battery te laai, kry ek ook:

Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly -laaier - v1 - PRODUCT ID: 1304

Stap 5: Skematiese

Die skema vir hierdie toestel word hierbo getoon. Die aanraakinvoer is vir 'n toekomstige weergawe, maar dit word in elk geval in die skematiese weergawe getoon. Die 10K -weerstand tussen die Trinket M0 en die basis van die 2N3904 bied ook net genoeg basis om die motor aan te skakel sonder om dit te hard te slaan.

Hierna volg 'n stap-vir-stap samestellingbeskrywing.

Stap 6: Die Protoboard

Baie van u wat ervare is, weet dit, maar dit is vir diegene wat nuut is in die soldeer van protoboards:

Die Sparkfun protoboard (PRT-12702) wat hierbo getoon word, het 17 kolomme (groepe) van 5 penne aan elke kant van 'n gaping van drie tiendes van 'n duim. Elke vertikale kolom van 5 penne aan weerskante van die gaping is gemeen met mekaar. Hiermee bedoel ek dat enige verbinding met 'n pen in die groep 'n verbinding met elke ander pen in die groep is. Vir hierdie bord lyk dit nie voor die hand liggend nie, maar u kan dit verifieer as u 'n DVM (Digital Volt Meter) gebruik. As u agterop kyk, kan u net die spore agter die groepe vind.

Stap 7: Plasing van komponente

U moet waarskynlik penstroke aan beide die Trinket M0 en die VL53L0X soldeer. Beide kom met die stroke, maar hulle moet gesoldeer word. Adafruit het instruksies in hul leersentrum vir albei hierdie dele. As u nog nie nuut is nie, gaan dan daarheen (hier en hier) voordat u die stroke aan die planke soldeer. Die penstroke bied 'n laer profiel as 'n voetstuk.

Die eerste ding wat u moet oorweeg wanneer u iets op 'n protobord met beperkte ruimte soldeer, is die plasing van komponente. Ek het die snuistery en die VL53L0X in die posisies geplaas in die figuur hierbo geplaas. Die snuistery het penne aan albei kante van die bord, maar die VL53L0X het 7 penne op een rand van die bord. Die kant van die VL53L0X wat geen penne het nie, sal ons gebruik om 'n paar komponente aan te sluit … soos ons sal sien.

Ek het ook die skuifskakelaar in posisie gesoldeer en ek het die 2N3904 gesoldeer. Ek het die gate waar die dele geplaas is, verduister en vir die 2N3904 het ek opgemerk watter penne die versamelaar, basis en emitter is. As u dit eers soldeer, moet u dit loodreg op die bord laat sodat u ander verbindings kan soldeer. Later sal u dit (versigtig) kan buig, sodat dit nader aan die plank kan kom.

LET WEL: Die JST Battery Breakout word tans nie aan die bord gesoldeer nie. Dit word aan die agterkant van die bord gesoldeer, maar eers nadat ons ons ander verbindings gesoldeer het. Dit sal die laaste ding wees wat ons soldeer.

Stap 8: drade

Die diagram hierbo toon die protobord weer met donker gate waar die komponente geleë sal wees. Ek het die etikette langs die rande bygevoeg om die draad makliker te maak. Let op die trillingsmotor word getoon, maar dit sal aan die agterkant van die bord geleë wees en sal byna laaste verbind word, maar ignoreer dit vir eers. Ek wys ook die JST Battery Breakout met 'n stippellyn. Soos geïdentifiseer in die vorige stap, moet dit nie verbind word nie, maar laat asseblief die 4 gate aan die bokant van die bord oop (dit wil sê, moenie daaraan soldeer nie).

Ek neem aan dat u op hierdie stadium weet hoe u isolasie van 'n draad moet verwyder, die ente met soldeersel en soldeer aan 'n bord moet vasmaak. Indien nie, gaan na een van die instruksies oor soldeer.

Vir hierdie stap, soldeerdrade soos in geel getoon. Die eindpunte is die gate waaraan u dit moet soldeer. U moet ook die 10K ohm -weerstand aan die bord soldeer soos aangedui. Die verbindings wat gemaak word, is:

1. 'n Verbinding vanaf die positiewe pole van die battery na die COMmon (middel) aansluiting van die skuifskakelaar. Die een kant van die skuifskakelaar sal kontak maak met die BAT -invoer na die snuistery. Die boordreguleerder van die Trinket genereer 3.3V uit die BAT-ingangsspanning.

2. 'n Verbinding vanaf die battery se negatiewe (grond) aansluiting na die grond van die snuistery.

3. 'n Verbinding vanaf die battery se negatiewe (grond) terminale na die emitter van die 2N3904

4. 'n Verbinding vanaf die Trinket se 3.3 volt (3V) pen na die VIN van die VL53L0X. Die VL53L0X sal dit verder reguleer tot 2,8 volt vir eie gebruik. Dit bring hierdie spanning ook na 'n speld, maar ons het dit nie nodig nie, sodat dit sonder verbinding bly.

Stap 9: Meer drade

Dus voeg ons nou die volgende groep drade by soos hierbo getoon. Hier is 'n lys van elke verbinding:

1. 'n Verbinding vanaf die pen van die Trinket as 'n 2 met die VL53L0X SCL -pen. Dit is die I2C -kloksein. I2C seriële protokol is wat die Trinket gebruik om met die VL53L0X te kommunikeer.

2. 'n Verbinding vanaf die pen van die snuistery, gemerk as 'n 0 (nul), na die VL53L0X SDA -pen. Dit is die I2C data sein.

3. 'n Verbinding vanaf die VL53L0X GND -pen oor die gaping op die protobord na die emitter van die 2N3904. Dit bied grond aan die VL53L0X.

4. 'n Verbinding vanaf die pen van die Trinket as 'n 4 met die 10K -weerstand. Dit is die aandrywing van die vibrasiemotor. Hierdie draad moet beslis aan die agterkant van die bord gesoldeer word as u my aansluitingspunt kies.

Onthou dat elke vertikale groep van 5 penne bymekaar is, sodat u oral in hierdie groep kan skakel. U sal sien op die foto's van my bord dat ek 'n paar van my verbindingspunte verander het. Solank dit die regte verbinding is, is die pad wat u kies ook goed.

Stap 10: Trillingsmotor

Die vibrasiemotor het 'n plakker aan die agterkant. U trek dit af om 'n klewerige materiaal te onthul waarmee die motor aan die agterkant van die bord kan vassteek (maar sien die kommentaar hieronder voordat u dit plak). Ek het dit links (op die agterkant van die bord) van die JST Battery Breakout -bord geplaas wat ons nog nie aangeheg het nie. Laat dus ruimte vir die JST Battery Breakout -bord. Ek wou ook seker maak dat die metaalkas van die motor geen penne oor die gaping van die protobord kort nie. Ek sny dus 'n klein stukkie dubbelzijdige band en plak dit vas aan die agterkant van die klewerige kant van die vibrasiemotor. Toe druk ek dit op die agterkant van die bord. Dit help om die metaalkas hoog en weg van penne te hou. Maar wees steeds versigtig om dit op 'n manier te plaas wat geen penne kort nie.

Soldeer die rooi draad van die vibrasiemotor aan die 3V -pen van die snuistery. Die swart draad van die vibrasiemotor word aan die versamelaar van die 2N3904 gesoldeer. As die sagteware die 2N3904 (met 'n logika van 1 as 3.3V) pols, skakel die transistor aan om die swart draad van die vibrasiemotor met die aarde te verbind (of naby dit). Dit laat die motor vibreer.

Ek kon 'n bietjie kapasitansie by die vibrasie -motor se rooi draadverbindingspunt bygevoeg het. Maar daar is kapasitansie op die 3.3V -lyn van die Trinket, so ek is seker dat dit goed is, maar as u 'n ander kapasitansie wil byvoeg, kan u dit … solank u dit kan druk. direk na die positiewe kant van die LiPo -battery. Ek het die 3.3V -kant gekies om die spanning konstant te hou. Tot dusver lyk dit asof dit goed werk.

Stap 11: Laaste maar nie die minste nie …

Laastens verbind ons die JST Battery breakout board aan die agterkant van die protobord. Ek het penne op die bord gesoldeer en die uitbreekbord van die JST Battery geplaas met die boonste kant na die protobord, soos hierbo getoon. Maak seker dat u die drade vir 'n positiewe battery gesoldeer het en aan die regte penne vasgemaak het as u hierdie deel plaas. As u verkeerd is, sal u die polariteit van die dele omkeer en dit waarskynlik vernietig. Kontroleer en kontroleer dit weer voordat u die battery soldeer en aansluit.

Stap 12: sagteware

Om die sagteware te installeer en/of aan te pas, benodig u die Arduino IDE en die boordlêers vir die Trinket M0 sowel as die biblioteke vir die VL53L0X. Dit alles is hier, hier en hier.

Volg die instruksies vir die gebruik van die Adafruit M0 op hul leerarea hier.

Sodra die sagteware gelaai is, moet die bord begin en op die USB -seriële verbinding werk. Beweeg die kant van die bord met die VL53L0X 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.

'N Gedrag wat op die toestel gesien word, word ietwat verduidelik in die kommentaar in die bronkode. Maar die aangehegte grafiek behoort hierdie punt goed te maak. Die toestel moet eers ongeveer 863 mm van 'n voorwerp begin vibreer. Dit sal sy maksimum vibrasievlak bereik op 50 mm van 'n voorwerp. As u nader aan 'n voorwerp as 50 mm beweeg, sal die toestel nie meer vibrasie veroorsaak as by 50 mm nie.

Stap 13: Omhulsel

Ek het 'n omhulsel ontwerp en dit in 3D -plastiek gedruk. U kan dit in PLA of ABS of enige ander materiaal druk. Ek gebruik ABS omdat ek asetoon stukke op die bord kan sweis indien nodig. Die bord wat ek ontwerp het, is eenvoudig en het 'n gat vir die USB -poort op die snuistery en 'n gat vir die aan / uit -skakelaar. Ek het die twee plankies met die arms aan die kante van die boks laat klap. Ek hou nie baie daarvan nie, so ek sal dit waarskynlik verander. U kan natuurlik veranderings aanbring wat u wil sien.

Vir hierdie weergawe moet die boks oopgemaak word om die LiPo -battery te ontkoppel om dit te herlaai. As ek 'n kringbord vir hierdie projek skep, sal ek 'n ander aansluiting byvoeg om die battery toeganklik te maak sonder om die boks oop te maak. Dit is moontlik moontlik om dit op hierdie protobord -ontwerp te doen en 'n gaatjie te maak vir die aansluiting vir laai. As u dit wil probeer, deel asseblief u resultate.

Ek het daarin geslaag om 'n boks te ontwerp wat ek nie heeltemal haat nie. Ons sal hierdie een gebruik om die stelsel te toets. Ek het die bokant en onderkant van die boks as STL -lêers aangeheg, sowel as die hakie/gids wat ek aan die onderkant bygevoeg het. Ek het 'n paar gidse bygevoeg met asetoon om die dele chemies aan mekaar te sweis. Wees versigtig as u dit doen. U kan die vergadering hierbo sien.

Stap 14: Wat nou?

Check my … ek is oud en het dalk iets vergeet of 'n deurmekaarspul. Ek lees dit weer en kyk, maar ek kan dinge nog steeds mis. Vertel my gerus wat ek verkeerd gedoen/gedoen het.

En noudat u die Peripheral Radar -bord gebou het en dit gelaai het, en die LiPo -battery in 'n mooi 3D -gedrukte omhulsel is (as ek klaar is, of as u dit self gedoen het), wat doen u dan? Ek dink u moet ervaring opdoen met hoe dit werk en die sagteware aanpas. Die lisensie -ooreenkoms in die sagteware sê dat u dit kan gebruik, maar as u enige veranderinge aanbring, moet u dit deel. Ek sê nie dat die sagteware vir hierdie projek op een of ander manier ingewikkeld of wonderlik is nie. Dit bereik sy doelwitte, maar daar is ruimte vir verbetering. Help om hierdie toestel beter te maak en deel dit met ons almal. Onthou, hierdie projek gaan oor die hulp van mense. So, help!