Ultrazvukové brýle: 14 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Přejete si, abyste byli netopýři? Chcete zažít echolokaci? Chcete zkusit „vidět“ušima? Pro můj první Instructable vám ukážu, jak vytvořit vlastní ultrazvukové batgoggles pomocí klonu mikrokontroléru Arduino, ultrazvukového senzoru Devantech a svářečských brýlí za zhruba 60 dolarů nebo méně, pokud již máte standardní elektronické součástky. Můžete také přeskočit elektroniku a vytvořit jednoduchou netopýří masku, která se bude hodit do dalšího filmu o Batmanovi. V takovém případě by náklady byly jen asi 15 USD. Tyto brýle vám umožní vyzkoušet si, jaké to je používat sluchové narážky jako netopýr a jsou určeny pro děti v prostředí vědeckých center, kde se učí o echolokaci. Cílem bylo udržet náklady na co nejnižší úrovni, vyhnout se tomu, aby forma interakce byla obecná nebo nesouvisela s jejím vzdělávacím účelem, a zajistit, aby fyzická forma zařízení ztělesňovala předmět. Podrobnější diskusi o jeho designu najdete na webové stránce projektu. Aby se udržely nízké náklady a velikost, je však použit klon Arduino, ale tento projekt funguje stejně dobře s předem připravenými mikrokontroléry Arduino. Tyto brýle byly vytvořeny pro Kurz dynamického výzkumu a designu zaměřeného na uživatele "v programu Arts, Media & Engineering na Arizona State University.

Krok 1: Potřebné materiály

-Arduino nebo srovnatelný mikrokontrolér* (pokud máte peníze, můžete si koupit Arduino mini/nano nebo použít boarduino, jinak vám ukážu, jak pro tento projekt vyrobit malý a levný klon Arduino.)-Svařovací brýle (moje jsou Značka „Neiko“a lze je snadno najít na eBay jako „sklopné svářečské brýle“za 3–10 dolarů, tento konkrétní typ funguje opravdu dobře)-Ultrazvukový senzor Devantech SRF05 (nebo jiný srovnatelný senzor-SRF05 má však velmi nízká spotřeba energie 4mA a skvělé rozlišení od 3 cm do 4 metrů, to je asi 30 $)-něco, z čeho se dělají uši (použil jsem plastové kužely, viz také: „Jak postavit lepší kostým netopýra“)-nějaký typ skříň pro elektroniku-flexibilní 3/8 pružná spletená trubice s děleným švem (pro skrytí propojovacích vodičů)-piezový bzučák, který může běžet na různé dráty 5v-9v-plastová stříkací nádoba (černá) Mikrokontrolér Elektronika (tyto součásti lze přeskočit pokud používáte předem vytvořený ovladač)- Arduino naprogramovaný čip Atmega8 nebo 168 DIP.- náhradní Arduin o deska nebo programátor USB ArduinoMini- malá deska PC (k dispozici u Radioshacku)- konektor 9V baterie (k dispozici u Radioshacku)- 7805 regulátor napětí 5V- krystal 16 MHz (k dispozici u sparkfun)- dva kondenzátory 22pF (k dispozici u sparkfun)- 10 microF elektrolytický kondenzátor- 1 mikroF elektrolytický kondenzátor- 1k odpor a 1 LED (volitelně, ale velmi doporučeno)- 2N4401 tranzistor (volitelně)- zásuvka samice a samec (volitelně)- 28kolíková zásuvka DIP nebo dvě 14kolíková zásuvka DIP s (volitelně)- malá prkénko pro prototypování (volitelně) Elektronické součásti lze získat také na www.digikey.com nebo www.mouser.com Nástroje a spotřební materiál-páječka na železo-horká lepicí pistole-Dremel-novinky papírová maskovací páska-brusný papír striptérky atd.

Krok 2: Navrhněte některé uši

Můžete svobodně použít svou představivost k vybudování uší. Žádné brýle pro netopýry by neměly být stejné! Použil jsem plastové kužely, které se používají k fyzikální terapii, kterých jsme v naší laboratoři náhodou měli velké zásoby. Ale tento tutoriál poskytuje další pěknou možnost pro netopýří uši. Nejprve jsem nakreslil ovál s ostřím a vystřihl ho pomocí Dremel. Uložil jsem odříznutý kus pro použití uvnitř ucha.

Krok 3: Uřízněte uši

Ořezané kusy kužele jsem ořezal Dremelem, aby byly menší a za horka je přilepily na vnitřní stranu větších kuželových kusů. Nepasovaly přesně, ale poté, co je držely na místě ručně, horké lepidlo drželo na svém místě docela dobře. Pokud si necháte dostatek prostoru pod ušima, můžete snadno zasunout elektroniku do ucha, jedno ucho pro ovladač a jedno pro baterii. Bohužel jsem nenechal dostatek místa a musel jsem použít externí kryt. Dávejte pozor, abyste se nespálili při používání horké lepicí pistole !!! Plastové kužely můžete také snadno roztavit náhodou.

Krok 4: Připravte si brýle

Brýle, které jsem si koupil, byly velmi netopýří lesklé aqua barvy. Aby byly brýle odolnější, vyjměte čočky (nejprve vyjměte nosní část), obrouste je a nastříkejte sprejem Plasti Dip, abyste získali hezkou koženou gumovou texturu. Před nástřikem jsem maskoval vnitřek brýlí a části, které se dotýkají pokožky, krycí páskou. Také jsem na nosní část nenanášel žádnou barvu, protože barva trochu snižuje pružnost materiálu brýlí a nosní část je nezbytná pro držení brýlí pohromadě. Budete také chtít pískovat a stříkat uši. Broušený plastový prach je ošklivý pro vaše plíce a oči, proto pro tyto kroky noste masku a ochranné brýle. Nastříkal jsem asi 3 vrstvy s asi 10–15 minutami mezi vrstvami, abych získal rovnoměrnou strukturu. Za mokra se barva jeví jako lesklá, ale zasychá do matné struktury.

Krok 5: Sestavte elektroniku

Tyto kroky jsou volitelné, pokud používáte již zabudovaný mikrokontrolér Arduino. Protože však používáte pouze malé množství jeho schopností, dává smysl vytvořit barebone verzi Arduina, která je mnohem menší a levnější pro reprodukci. Tato část může být mírně obtížná pro někoho, kdo nemá zkušenosti s elektronikou, ale měla by být snadná pro každého, kdo sestavil jednoduchou elektronickou sadu. V příloze je „schematický“náčrt elektroniky. Schéma je vysoce odvozeno ze samostatného schématu Atmega8 Davida A. Mellise. Pokud bude zájem, udělám pro tento krok vyhrazený Instructable. Odpojený napájecí obvod je z knihy Tomáše Igoeho Fyzické počítače. Pro referenci jsem přidal obrázek verze desky PC (se senzorem/bzučákem není připojen) a také prototypovou verzi postavenou na prkénku. Verze typu breadboard také ukazuje, jak připojit desku Arduino jako USB programátor pro čip mikrokontroléru. Vzhledem k tomu, že jsem na čip použil zásuvku DIP, mohu čip také vyjmout a vložit na desku Arduino, abych jej naprogramoval, ale může být obtížné vytáhnout čip bez ohnutí všech kolíků - proto jsem zahrnoval samičku kolíky záhlaví pro tx/rx. Přestože je deska velmi stísněná, můžete vidět, že všechny piny ovladače mají k dispozici pájecí podložku. Protože pro tento projekt nejsou nutné, nepájel jsem ženské záhlaví na nepoužité piny, ale kdyby byly, měli byste plné možnosti Arduino Diecimilia kromě integrovaného USB ve velmi malém balení. Šířka desky je přibližně jedna polovina desky Diecimilia a je přibližně stejně dlouhá. (zde je podobné nastavení.) Pro napájení bzučáku je volitelné použít tranzistor, Arduino může zajistit dostatek proudu ze samotného pinu. Použití tranzistoru vám však umožňuje použít jiná zvuková zařízení než bzučák, pokud ho máte.

Krok 6: Připravte si bzučák a dráty senzoru

Ultrazvukový senzor a bzučák potřebují dlouhé dráty, aby vedly z brýlí do elektroniky. Ultrazvukový senzor vyžaduje 4 vodiče (5 V, uzemnění, echo, spoušť) a bzučák vyžaduje dva vodiče (digitální výstup z ovladače, uzemnění). S určitým plánováním můžete použít 5žilový plochý kabel, pokud jej máte, a sdílet uzemnění mezi bzučákem a snímačem. Měl jsem pouze 4vodičovou pásku, takže jsem ji použil pro ultrazvukový senzor a pro bzučák jsem použil dvouvodičový kabel. Vzhledem k tomu, že bzučák má dva konektory, připájel jsem na dva vodiče řadu konektorů ve správném rozestupu, takže v případě potřeby mohu piezo bzučák snadno odstranit. Senzor má několik pájecích otvorů, ke kterým byste měli pájet a používat. Ujistěte se, že používáte správnou stranu, otvory na druhé straně slouží k programování senzoru a nebudou fungovat!

Krok 7: Dokončete dráty

Dále pájíme samčí kolíky záhlaví na druhý konec vodičů. (Ty se připojí k mikrokontroléru.)

Krok 8: Nahrajte kód

Chcete -li nahrát kód, připojte 5v, zemní, TX, RX piny na desce PC ke stejným pinům na desce Arduino odstraněné čipem pomocí některých vodičů. Poté připojte resetovací pin na desce PC k místu, kde by šel pin 13 do DIP zásuvky na desce Arduino. Pokud je to matoucí, podívejte se na obrázek, který se replikuje, s výjimkou Arduino Mini. Dále jednoduše vložte připojený kód do editoru Arduino (nebo si po stažení vyhledejte a otevřete soubor.pde v Arduinu) a vyberte příslušný sériový port a čip Arduino, který používáte, a stiskněte tlačítko pro odeslání. Kód funguje tak, že přehrajete pípnutí a poté se mění interval mezi pípnutími na základě vzdálenosti změřené snímačem. Pokud jste tedy blízko objektu, interval mezi pípnutími se sníží a pípnutí se objeví rychleji. Pokud jste daleko od objektu, interval mezi pípnutími se prodlužuje, takže pípání probíhá pomaleji. Ovladač kontroluje vzdálenost každých 60 ms, takže se interval mezi pípnutími dynamicky mění. V současné době je měřítko, takže 1 palec dělá rozdíl 10 ms v intervalu mezi pípnutími. Díky tomu brýle lépe fungují na menší vzdálenosti, ale lze je zvýšit, aby lépe fungovaly na další vzdálenosti. Zkoušel jsem exponenciální škálování, které zvětšovalo dosah na bližší vzdálenosti (pomocí fscale, ale nezdálo se, že by to hodně měnilo odezvu výměnou za tuny kódu, tak jsem to sešrotoval.) Protože čas potřebný ke čtení vzdálenosti závisí na vzdálenost snímaného objektu (snímač vrací pulsy až 30 ms dlouhé) kód měří čas potřebný k získání hodnoty a kompenzuje doby zpoždění o tuto částku. Každý řádek v kódu je komentován a je (doufejme) sám -vysvětlující.

Krok 9: Vložte elektroniku do skříně

Zkraťte spletenou hadičku tak, aby měla správnou délku od brýlí po něčí ruku nebo kapsu. Vložte dráty připojující se k ultrazvukovému senzoru a piezoelektrickému bzučáku do spletité trubice s děleným švem. Do skříně vyvrtejte otvor, do kterého se vejde spletitá hadička. Udělal jsem to pomocí pokusu a omylu, počínaje malou velikostí a zvětšováním průměru, dokud se hadička nevejde přesně. Protáhněte dráty otvorem a poté zmáčkněte spletenou hadičku. Moje kabely jsou mírně dlouhé, takže jsem je musel složit, aby se vešly. Některé suché zipy drží desku s obvody ve skříni.

Krok 10: Připojte dráty

Nyní můžete použít kolíkové zástrčky na koncích vodičů a připojit se k příslušným kolíkům na desce PC (použijte schéma!). Pokud používáte vlastní Arduino, pak použijte stejné mapování pinů jako ve schématu.

Krok 11: Zavřete přílohu

Tato skříňka měla šrouby, které ji držely zavřené, ale ostatní skříně (altónové cínové?) Se mohly jednoduše zacvaknout. Protože jsem si nebyl jistý, jestli to funguje, použil jsem to zatím páskou.

Krok 12: Připojte uši

K uchu musíme nejprve vložit dvě svislé štěrbiny s dremelem do uší, aby popruh procházel.

Krok 13: Uchycení uší pokračování

Poté, co jsem popruhy protáhl uši, jsem pomocí suchého zipu připevnil uši k brýlím. Nakonec to bylo poněkud nestabilní, ale vysoce nastavitelné, aby se ukázalo, že jsou na správné cestě. Jejich lepení by bylo trvalejší, ale suchý zip přežil několik ukázek. Ultrazvukový senzor byl nějakým způsobem vhodný k nasunutí na uzamykací mechanismus pro výklopné brýle. Chcete -li uvolnit místo, musíte lehce vytáhnout gumový rám brýlí z plastového kusu čočky, aby se uvolnil prostor, a pak se snímač vejde přímo dovnitř. Senzor někdy vyskočí, takže trochu lepidla by to mohlo napravit. Tento způsob uchycení bohužel znemožňuje vyklopení čoček.

Krok 14: Zažijte echolokaci

Připojte baterii, vložte kryt do kapsy a prozkoumejte! Čím blíže se dostanete k objektům ve vašem zorném poli, tím rychleji pípne, čím dále se dostanete, tím pomaleji pípá. Nenoste je prosím v nebezpečném prostředí nebo v provozu! Tyto brýle jsou určeny pouze pro vzdělávací účely a jsou určeny pro kontrolovaná prostředí, protože mají blokovat periferní vidění a pravidelné vidění, takže se více spoléháte na sluchové podněty. Nezodpovídám za žádná zranění v důsledku nošení těchto brýlí! Díky! Protože je to založeno na Arduinu, můžete snadno přidat modul Zigbee nebo blueSMIRF a bezdrátově je propojit s počítači. Budoucí práce může být přidání ovladače pro nastavení citlivosti a přidání vypínače.

Druhá cena v soutěži robotů Instructables a RoboGames