Jak jste vysoký?: 7 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Sledujte růst svého dítěte pomocí digitálního stadiometru

Během mého dětství byla moje matka zvyklá pravidelně měřit svoji výšku a zapisovat si ji do blokových poznámek, aby sledovala můj růst. Samozřejmě, že když nemám doma stadiometr, stál jsem u zdi nebo u dveří, zatímco ona měřila páskou. Nyní mám novorozenou vnučku a když začne chodit, její rodiče budou určitě mít zájem sledovat její růst do výšky. Takže se zrodila myšlenka digitálního stadiometru.

Je vyroben kolem Arduino Nano a senzoru „Time of Flight“, který měří, jak dlouho trvá malému laserovému světlu, aby se odrazilo zpět k senzoru.

Krok 1: Díly a součásti

• Arduino Nano Rev 3
• Laserový senzor CJMCU 530 (VL53L0x)
• Rotační kodér KY-040
• Displej SSD1306 OLED 128x64
• Pasivní bzučák
• Rezistory 2x10KΩ

Krok 2: Senzor

ST Microelectronics VL53L0X je nová generace laserového modulu Time-of-Flight (ToF), který je umístěn v malém balení a poskytuje přesné měření vzdálenosti bez ohledu na odrazivost cíle na rozdíl od konvenčních technologií.

Dokáže měřit absolutní vzdálenosti až 2 m. Interní laser je pro lidské oko zcela neviditelný (vlnová délka 940 nm) a odpovídá nejnovějšímu standardu v oblasti bezpečnosti. Integruje řadu SPAD (single Photon Avalanche Diodes)

Komunikace se senzorem probíhá přes I2C. Jelikož projekt zahrnuje také další nainstalovaný I2C (OLED), jsou na linkách SCL a SDA zapotřebí 2 x 10KΩ stahovací odpory.

Použil jsem CJMCU-530, což je zlomový modul s VL53L0X od ST Microelectronics.

Krok 3: Operace a umístění senzoru

Jakmile bude zařízení postaveno a vyzkoušeno, mělo by být namontováno na střed horní části zárubně; je to proto, že pokud jej namontujete příliš blízko ke zdi nebo překážce, infračervený laserový paprsek bude rušen a vytvoří na měřicí ploše fenomén přeslechu. Další možností by bylo instalovat zařízení přes prodlužovací tyč, aby se přesunulo od zdi, ale je to nepohodlnější.

Opatrně proveďte správné měření délky mezi podlahou a senzorem (nastavte offset) a kalibrujte zařízení (viz další krok). Jakmile je zařízení zkalibrováno, lze jej použít bez nutnosti opětovné kalibrace, pokud jej nepřesunete do jiné polohy.

Zapněte zařízení a postavte se pod něj do rovné a pevné polohy. Opatření bude provedeno, když zařízení detekuje stabilní délku po dobu delší než 2,5 sekundy. V tom okamžiku vydá „úspěšný“hudební zvuk a udrží měřítko na displeji.

Krok 4: Offsetová kalibrace

Jak již bylo zmíněno dříve, musíte nastavit správnou hodnotu (v centimetrech) pro offset, vzdálenost mezi měřicím zařízením a podlahou. Toho lze dosáhnout stisknutím otočného knoflíku kodéru (který má tlačítko). Po aktivaci režimu kalibrace nastavte správnou vzdálenost otáčením knoflíku (ve směru hodinových ručiček přidává centimetry, proti směru hodinových ručiček odečítá). Offset se pohybuje od 0 do 2,55 m.

Až budete hotovi, stačí znovu stisknout knoflík. Interní bzučák vygeneruje dva různé tóny, které vám poskytnou akustickou zpětnou vazbu. Kalibrační režim má časový limit 1 minutu: pokud nenastavíte offset v tomto časovém limitu, zařízení opustí kalibrační režim a přejde zpět do režimu měření, aniž by změnilo uložené offset. Ofset je uložen v paměti EEPROM Arduina, aby byl zachován při následném vypnutí.

Krok 5: Kód

Společnost ST Microelectronics vydala úplnou knihovnu API pro VL53L0X, včetně detekce gest. Pro účely svého zařízení jsem pro Arduino snáze použil knihovnu Pololu VL53L0X. Tato knihovna má poskytnout rychlejší a snadnější způsob, jak začít používat VL53L0X s ovladačem kompatibilním s Arduino, na rozdíl od přizpůsobování a kompilace rozhraní API ST pro Arduino.

Nastavil jsem senzor v režimu VYSOKÁ PŘESNOST a DLOUHÝ ROZSAH, abych měl větší volnost při výšce instalace a nastavení odsazení. To bude mít za následek nižší rychlost detekce, která pro účely tohoto zařízení každopádně stačí.

Offset je uložen v paměti EEPROM Arduina, jejíž hodnoty jsou zachovány i po vypnutí desky.

V sekci smyčky je nová míra porovnána s předchozím a pokud je na stejnou míru předáno 2,5 sekundy (a pokud se nejedná o hodnotu Offrange nebo Timeout), je míra odečtena od offsetu a trvale zobrazena na displeji. „Úspěšná“krátká hudba hraje piezoelektrický bzučák, aby uživatele zvukově upozornila.

Krok 6: Schémata

Krok 7: Kryt/pouzdro a montáž

Protože je moje neschopnost řezat obdélníková okna na komerčních boxech velmi dobře známá, vydal jsem se cestou k návrhu pouzdra s CAD a odeslal ho na 3D tisk. Není to nejlevnější volba, ale stále je to pohodlné řešení, protože nabízí možnost velmi přesného a flexibilního umístění všech komponent.

Malý laserový čip je namontován bez krycího skla, aby se zabránilo přeslechu a nevyrovnaným opatřením. Pokud chcete laser nainstalovat za kryt, budete muset provést složitý postup kalibrace, jak je uvedeno v dokumentaci společnosti ST Microelectronics.