Penggera Sentuh Muka: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Menyentuh wajah kita adalah salah satu cara yang paling biasa kita menjangkiti virus seperti Covid-19. Kajian akademik pada tahun 2015 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) mendapati bahawa kita menyentuh wajah kita rata-rata 23 kali sejam. Saya memutuskan untuk merancang peranti dengan kos rendah dan berkuasa rendah yang akan memberi amaran kepada anda setiap kali anda menyentuh wajah anda. Prototaip kasar ini dapat diperhalusi dengan sangat mudah dan walaupun anda mungkin tidak mahu memakainya sepanjang hari, mungkin cara yang baik untuk melatih anda untuk mengurangkan sentuhan wajah dan oleh itu mengurangkan penyebaran virus.

Sebilangan besar bentuk penginderaan gerakan menggunakan pecutan atau pemprosesan gambar. Ini agak mahal, memerlukan kuasa berterusan dan oleh itu juga bateri yang agak besar. Saya ingin membuat peranti yang hanya menggunakan kuasa apabila tingkah laku mencetuskannya, dan boleh dibuat di rumah dengan harga kurang dari $ 10.

Peranti ini mempunyai tiga bahagian. Kalung dan dua tali elastik kecil di setiap pergelangan tangan. Ia menggunakan prinsip bahawa magnet yang bergerak berhampiran gegelung wayar menghasilkan arus elektrik di wayar. Apabila tangan bergerak ke arah muka, magnet di pergelangan tangan menghasilkan voltan kecil melintasi gegelung. Ini diperkuat dan jika lebih tinggi daripada ambang tertentu, ia akan menghidupkan bel kecil.

Bekalan

• 100 - 200 meter wayar solenoid. Sebilangan besar wayar terlalu tebal. Kawat solenoid dilindungi dengan lapisan pernis yang sangat halus sehingga anda dapat membuat banyak putaran di gegelung sambil tetap menyimpannya agak kecil dan ringan. Saya menggunakan 34 AWG - dengan diameter kira-kira 0.15mm
• Ikatan kabel atau pita jual
• Op-amp kuasa rendah bekalan tunggal. Ia perlu dapat beroperasi pada 3V. Saya menggunakan Microchip MCP601.
• 2 perintang (1M, 2K)
• Perintang perapi 2K
• Buzzer piezo 3 - 5 V
• Sebarang transistor npn asas (saya menggunakan 2N3904)
• Beberapa papan kenyataan
• CR2032 (atau bateri sel duit syiling 3V)
• 2 magnet kecil yang kuat
• 2 gelang getah tebal atau beberapa bahan sokongan mampatan (seperti stoking mampatan)

Langkah 1: Angin Gegelung

Gegelung itu mestilah satu kepingan wayar yang berterusan sehingga sayangnya ia tidak boleh disangkut dan tidak disangkut seperti kalung. Oleh itu, pentingnya diameter gegelung cukup besar untuk anda mendapatkannya di atas kepala. Saya melilit tambang di sekeliling bekas bulat (bakul kertas sampah) dengan diameter sekitar 23 cm (9 inci). Semakin banyak berubah menjadi lebih baik. Saya kehilangan berapa banyak yang saya hasilkan tetapi dengan menguji rintangan elektrik pada akhirnya saya fikir saya berakhir dengan sekitar 150 putaran.

Ambil gegelung dari bekas dengan perlahan, dan pasangkan gegelung dengan ikatan kabel atau pita. Penting untuk tidak memecahkan wayar solenoid yang halus kerana hampir mustahil untuk diperbaiki. Apabila gegelung diikat, cari dua hujung wayar, dan keluarkan varnis dari cm terakhir (setengah inci terakhir) setiap hujungnya. Saya melakukan ini dengan mencairkan pernis dengan besi pematerian (lihat video yang dilampirkan).

Klik di sini untuk melihat video mengenai cara melucutkan wayar solenoid

Hujung-ujung ini dapat disisipkan dengan lembut ke papan litar pengesan anda. Untuk prototaip saya, saya memasangkan ujungnya ke sekeping kecil papan berasingan dengan header soket, supaya saya dapat menggunakan eksperimen dan menggunakan kabel jumper untuk menghubungkannya ke reka bentuk litar yang berbeza.

Langkah 2: Bina Litar Pengesan

Litar skematik dan akhir ditunjukkan di atas.

Saya menggunakan op amp dalam konfigurasi bukan pembalik untuk menguatkan voltan yang sangat kecil yang dihasilkan di gegelung. Keuntungan penguat ini adalah nisbah rintangan R1 dan R2. Ia perlu cukup tinggi untuk mengesan magnet ketika bergerak kira-kira 10cm dari pinggir gegelung secara perlahan (sekitar 20-30cm / s) tetapi jika anda membuatnya terlalu sensitif maka ia boleh menjadi tidak stabil dan bel akan berbunyi terus. Oleh kerana bilangan optimum akan bergantung pada gegelung sebenar yang anda buat dan magnet yang anda gunakan, saya cadangkan anda membina litar dengan perintang berubah-ubah yang boleh diatur ke nilai apa pun hingga 2K. Dalam prototaip saya, saya mendapati bahawa nilai kira-kira 1.5K berfungsi dengan baik.

Oleh kerana gegelung juga akan mengambil gelombang radio sesat dari pelbagai frekuensi, saya memasukkan kapasitor merentasi R1. Ini bertindak seperti penapis lulus rendah. Pada frekuensi yang lebih tinggi daripada beberapa hertz, reaktansi kapasitor ini jauh lebih rendah daripada nilai R1 dan penguatannya hilang.

Oleh kerana keuntungannya begitu tinggi, output op amp hanya akan "on" (3V) atau "off" (0V). Pada mulanya kerana MCP601 dapat menghasilkan 20mA, saya fikir ia dapat menggerakkan piezo buzzer secara langsung (ini hanya memerlukan beberapa mA untuk berfungsi). Walau bagaimanapun, saya mendapati bahawa penguat kuasa itu berusaha untuk menggerakkannya secara langsung, mungkin kerana kapasiti buzzer. Saya menyelesaikannya dengan memasukkan output output melalui perintang ke transistor npn yang bertindak seperti suis. R3 dipilih untuk memastikan bahawa transistor dihidupkan sepenuhnya apabila output dari Op amp adalah 3V. Untuk meminimumkan penggunaan kuasa dengan ideal, ini semestinya setinggi yang anda dapat dan pastikan transistor dihidupkan. Saya telah memilih 5K untuk memastikan litar ini berfungsi dengan hampir semua transistor npn yang popular.

Perkara terakhir yang anda perlukan adalah bateri. Saya berjaya menjalankan prototaip saya dengan bateri sel duit syiling 3V - tetapi ia lebih sensitif dan berkesan pada voltan sedikit lebih tinggi dan jadi jika anda dapat menemui bateri li-poli kecil (3.7V) saya akan mengesyorkan menggunakannya.

Langkah 3: Buat Gelang Pergelangan Tangan

Sekiranya magnet dipakai dekat dengan setiap tangan, tindakan mengangkat tangan ke muka akan mencetuskan bel. Saya memutuskan untuk membuat dua gelang pergelangan tangan dengan bahan stoking sokongan elastik dan menggunakannya untuk menyimpan dua magnet kecil di pergelangan tangan saya. Anda juga boleh bereksperimen dengan cincin magnetik pada satu jari setiap tangan.

Arus yang teraruh mengalir dalam satu arah di sekitar gegelung ketika magnet memasuki kawasan gegelung dan ke arah yang berlawanan ketika ia keluar. Oleh kerana litar prototaip sengaja mudah, hanya satu arah arus yang akan mencetuskan buzzer. Oleh itu, ia akan berdengung ketika tangan menghampiri kalung atau menjauh. Tentunya kita mahu ia berdengung dalam perjalanan ke muka dan kita dapat mengubah kekutuban arus yang dihasilkan dengan membalikkan magnet. Oleh itu, bereksperimenlah dengan cara membuat buzzer berbunyi ketika tangan menghampiri wajah dan tandakan magnet sehingga anda ingat untuk memakainya dengan cara yang betul.

Langkah 4: Uji

Ukuran arus aruhan berkaitan dengan seberapa cepat medan magnet berubah berhampiran gegelung. Oleh itu, lebih mudah untuk mengambil pergerakan pantas berhampiran gegelung daripada pergerakan perlahan yang jauh daripadanya. Dengan sedikit percubaan dan ralat, saya dapat membuatnya berfungsi dengan baik ketika saya menggerakkan magnet pada jarak sekitar 30cm / s (1 kaki / s) pada jarak 15 cm (6 inci). Sedikit penalaan akan memperbaikinya dengan faktor dua atau tiga.

Ini agak kasar pada masa ini kerana prototaip menggunakan komponen "melalui lubang" tetapi semua elektronik dapat dengan mudah menyusut menggunakan komponen permukaan dan ukuran yang membatasi hanya bateri.