Ultrasonik Batgoggles: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Adakah anda kelawar? Ingin Mengalami Echolocation? Ingin mencuba "melihat" dengan telinga anda? Untuk Instructable pertama saya, saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana untuk membuat batgoggles ultrasonik anda sendiri menggunakan klon mikrokontroler Arduino, sensor ultrasonik Devantech dan kacamata kimpalan dengan harga sekitar $ 60 atau kurang jika anda sudah mempunyai komponen elektronik standard. Anda juga boleh melewatkan elektronik dan membuat topeng kelawar sederhana yang sesuai untuk dipakai ke filem Batman seterusnya. Dalam kes itu, harganya hanya sekitar $ 15. Kacamata ini membolehkan anda mengalami bagaimana menggunakan isyarat pendengaran seperti kelawar dan ditujukan untuk anak-anak di pusat sains untuk belajar mengenai echolocation. Tujuannya adalah untuk memastikan kos serendah mungkin, mengelakkan menjadikan bentuk interaksi menjadi umum atau tidak berkaitan dengan tujuan pendidikannya dan memastikan bahawa bentuk fizikal peranti merangkumi materi pelajaran. Untuk perbincangan yang lebih mendalam mengenai reka bentuknya, sila lihat halaman web projek. Untuk memastikan kos dan saiznya rendah, klon Arduino dibina namun digunakan, tetapi projek ini berfungsi dengan baik dengan mikrokontroler Arduino yang telah dibina sebelumnya. Kacamata ini dibina untuk " Kursus Penyelidikan dan Reka Bentuk Berpusatkan Pengguna Dinamik dalam program Seni, Media & Kejuruteraan di Arizona State University.

Langkah 1: Bahan yang Diperlukan

-Arduino atau mikrokontroler yang setanding * (jika anda mempunyai wang, anda boleh membeli Arduino mini / nano atau menggunakan boarduino, jika tidak, saya akan menunjukkan kepada anda cara membuat klon Arduino kecil dan murah untuk projek ini.) - Kacamata kimpalan (Tambang adalah Jenama "Neiko" dan mudah didapati di eBay sebagai "Kacamata pengelasan flip up" dengan harga 3-10 dolar yang dihantar, jenis khusus ini berfungsi dengan sangat baik) -Devantech SRF05 Ultrasonik Sensor (atau sensor setanding lain - namun, SRF05 mempunyai penggunaan kuasa rendah 4mA dan resolusi hebat dari 3 cm hingga 4 meter, kira-kira $ 30) -sesuatu yang boleh dibuat telinga (saya menggunakan kon plastik, lihat juga: "Cara membina kostum kelawar yang lebih baik") - beberapa jenis lampiran untuk elektronik-3/8 "jahitan berbelah-bagi tiub berbelit hitam fleksibel (untuk menyembunyikan wayar penyambung) -piezo buzzer yang boleh berjalan pada wayar bermacam-macam 5v-9v-penyembur plasti-dip (hitam) Elektronik Mikrokontroler (komponen ini boleh dilangkau jika menggunakan pengawal pra-binaan) - Arduino diprogramkan cip Atmega8 atau 168 DIP. - Arduin ganti o board atau pengaturcara USB ArduinoMini - Papan PC kecil (tersedia di Radioshack) - penyambung bateri 9V (tersedia di Radioshack) - pengatur voltan 7805 5v- kristal 16 MHz (tersedia @ sparkfun) - dua kapasitor 22pF (tersedia @ sparkfun) - 10 microF kapasitor elektrolitik - 1 kapasitor elektrolitik mikro-perintang 1k dan 1 LED (pilihan tetapi sangat disyorkan) - transistor 2N4401 (pilihan) - tajuk wanita dan lelaki (pilihan) - soket DIP 28 pin atau dua soket DIP 14 pin (pilihan) - kecil papan roti untuk prototaip (pilihan) Komponen elektronik juga boleh didapati dari www.digikey.com atau www.mouser.com Alat dan bekalan yang mungkin anda perlukan-menyolder pistol gam panas-besi-pita pelekat kertas-berita Dremel-kertas-kertas penari telanjang dll.

Langkah 2: Reka Bentuk Telinga

Anda bebas menggunakan imaginasi anda untuk membina telinga. Tidak ada kacamata kelawar yang sama! Saya menggunakan kerucut plastik yang digunakan untuk terapi fizikal, yang kebetulan mempunyai bekalan besar di makmal kami. Tetapi tutorial ini memberikan satu lagi pilihan bagus untuk telinga kelawar. Saya mula-mula menggambar oval dengan sharpie dan memotongnya dengan Dremel. Saya menyimpan bahagian potongan untuk digunakan di bahagian dalam telinga.

Langkah 3: Potong Telinga

Saya memotong potongan kerucut dengan Dremel, supaya lebih kecil dan panas terpaku pada bahagian dalam kerucut yang lebih besar. Mereka tidak betul-betul sesuai tetapi setelah memegangnya di tempat dengan tangan gam panas menahannya di tempat dengan cukup baik. Sekiranya anda mempunyai ruang yang cukup di bawah telinga, anda boleh memasukkan elektronik ke telinga dengan mudah, satu telinga untuk alat kawalan, dan satu lagi untuk bateri. Malangnya, saya tidak meninggalkan ruang yang cukup dan terpaksa menggunakan kandang luaran. Berhati-hatilah untuk tidak membakar diri semasa menggunakan pistol gam panas !!! Anda juga boleh mencairkan kon plastik dengan mudah.

Langkah 4: Sediakan Gogal

Kacamata yang saya beli adalah warna aqua berkilat yang sangat tidak seperti kelawar. Untuk menjadikan kacamata lebih bertenaga, keluarkan lensa (keluarkan bahagian hidung terlebih dahulu), gosokkannya, dan semburkan dengan semburan Plasti Dip untuk memberikan tekstur getah berkulit yang bagus. Sebelum menyembur, saya menutupi bahagian dalam kacamata dan bahagian yang menyentuh kulit dengan pita pelekat. Saya juga tidak menggunakan cat pada bahagian hidung kerana cat mengurangkan kelenturan bahan goggle sedikit dan bahagian hidung diperlukan untuk menahan kacamata itu. Anda juga mahu pasir dan semburkan telinga juga. Habuk plastik yang diampelas sangat menyakitkan untuk paru-paru dan mata anda, jadi sila pakai topeng dan cermin mata keselamatan untuk langkah-langkah ini. Saya menyemburkan kira-kira 3 lapisan dengan kira-kira 10-15 minit antara lapisan untuk mendapatkan tekstur yang sekata. Apabila basah, cat kelihatan berkilat, tetapi kering sehingga tekstur matte.

Langkah 5: Pasang Elektronik

Langkah-langkah ini adalah pilihan jika anda menggunakan mikrokontroler Arduino yang sudah dibina. Namun, kerana anda hanya menggunakan sebilangan kecil kemampuannya, lebih masuk akal untuk membuat versi barebones dari Arduino yang jauh lebih kecil dan lebih murah untuk dihasilkan semula. Bahagian ini mungkin sedikit sukar bagi seseorang yang tidak mempunyai pengalaman elektronik, tetapi mungkin mudah bagi sesiapa sahaja yang telah mengumpulkan alat elektronik ringkas. Lakaran "skematik" untuk elektronik dilampirkan. Skema ini sangat bersumber dari skema Atmega8 Berdiri David A. Mellis. Sekiranya ada minat saya akan membuat Instructable khusus untuk langkah ini. Litar kuasa yang dipisahkan adalah dari buku Tom Igoe's Physical Computing. Saya menyertakan gambar versi papan PC (dengan sensor / buzzer tidak tersambung) serta versi prototaip yang dibina di papan roti untuk rujukan. Versi papan roti juga menunjukkan cara menyambungkan papan Arduino sebagai pengaturcara USB untuk cip mikrokontroler. Oleh kerana saya menggunakan soket DIP untuk cip, saya juga dapat mengeluarkan cip dan memasukkannya ke dalam papan Arduino untuk memprogramnya, tetapi sukar untuk mengeluarkan cip tanpa membengkokkan semua pin - oleh itu saya memasukkan wanita pin pengepala untuk tx / rx. Walaupun papannya sangat sempit, anda dapat melihat bahawa semua pin pengawal mempunyai pad solder yang tersedia untuk disambungkan. Oleh kerana mereka tidak diperlukan untuk projek ini, saya tidak memasukkan header wanita ke pin yang tidak digunakan tetapi jika ya, anda akan mempunyai kemampuan penuh Arduino Diecimilia kecuali USB on-board dalam pakej yang sangat kecil. Lebar papan kira-kira satu setengah papan Diecimilia dan panjangnya hampir sama. (ini adalah persediaan yang serupa.) Adalah pilihan untuk menggunakan transistor untuk memberi kuasa pada buzzer, Arduino dapat memberikan arus yang cukup dari pin itu sendiri. Walau bagaimanapun, menggunakan transistor membolehkan anda menggunakan alat membuat bunyi lain selain daripada buzzer jika anda mempunyai satu.

Langkah 6: Sediakan Wayar Buzzer dan Sensor

Sensor ultrasonik dan buzzer memerlukan wayar panjang untuk berjalan dari kacamata ke elektronik. Sensor ultrasonik memerlukan 4 wayar (5v, ground, echo, trigger) dan buzzer memerlukan dua wayar (output digital dari pengawal, ground). Dengan beberapa perancangan, anda boleh menggunakan kabel pita 5 dawai, jika ada dan berkongsi sambungan arde antara buzzer dan sensor. Saya hanya mempunyai pita 4 wayar jadi saya menggunakannya untuk sensor ultrasonik dan menggunakan kabel dua wayar untuk buzzer. Oleh kerana buzzer mempunyai dua penyambung, saya menyisipkan deretan header wanita ke dua wayar pada jarak yang betul, dengan cara ini saya dapat melepaskan buzzer piezo dengan mudah jika perlu. Sensor mempunyai beberapa lubang solder untuk disolder yang mesti anda gunakan dan gunakan. Pastikan menggunakan sisi yang betul, lubang di sisi lain adalah untuk memprogram sensor dan tidak akan berfungsi!

Langkah 7: Selesaikan Wayar

Pin header lelaki solder seterusnya ke hujung wayar yang lain. (Ini akan disambungkan ke mikrokontroler.)

Langkah 8: Muat naik Kod

Untuk memuat naik kod, sambungkan pin 5v, ground, TX, RX pada papan PC ke pin yang sama pada papan Arduino yang dikeluarkan cip menggunakan beberapa wayar. Kemudian sambungkan pin reset pada papan PC ke tempat pin 13 akan masuk di soket DIP pada papan Arduino. Sekiranya ini membingungkan, lihat gambar yang ditiru ini, kecuali dengan Arduino Mini. Selanjutnya hanya melewati kod yang dilampirkan di editor Arduino (atau buka dan buka fail.pde di Arduino selepas memuat turun) dan pilih port bersiri dan cip Arduino yang sesuai yang anda gunakan dan tekan butang muat naik. Kod ini berfungsi dengan memainkan bip dan kemudian ubah selang antara beep berdasarkan jarak yang diukur oleh sensor. Oleh itu, jika anda berada dekat dengan objek, selang antara bip menurun dan bunyi bip berlaku lebih cepat. Sekiranya anda berada jauh dari objek, selang antara bunyi bip meningkat sehingga bunyi bip berlaku lebih perlahan. Pengawal memeriksa jarak setiap 60ms, jadi selang antara bip berubah secara dinamik. Pada masa ini diskalakan sehingga 1 inci membuat perbezaan 10ms dalam selang antara bip. Ini menjadikan kacamata berfungsi lebih baik untuk jarak yang lebih dekat, tetapi dapat ditingkatkan untuk bekerja lebih baik untuk jarak lebih jauh. Saya mencuba penskalaan eksponensial yang meningkatkan jarak pada jarak yang lebih dekat (menggunakan fscale tetapi nampaknya tidak banyak mengubah tindak balas sebagai ganti banyak kod, jadi saya membuangnya.) Oleh kerana masa yang diperlukan untuk membaca jaraknya bergantung pada jarak objek yang dirasakan (sensor mengembalikan denyutan hingga 30ms panjang) kod mengukur masa yang diperlukan untuk mendapatkan bacaan dan mengimbangi masa kelewatan dengan jumlah itu. Setiap baris pada kod tersebut dikomentari dan (semoga) diri -terjelaskan.

Langkah 9: Letakkan Elektronik dalam Kandang

Potong tiub yang berbelit-belit sehingga panjang yang betul dari kacamata hingga tangan atau poket seseorang. Pasang wayar yang disambungkan ke sensor ultrasonik dan piezo buzzer di dalam tabung berbelit-belit jahitan split. Bor lubang di kandang anda yang boleh memuatkan tiub berbelit. Saya melakukan ini dengan menggunakan pendekatan percubaan dan ralat bermula dengan ukuran kecil dan meningkatkan diameter sehingga tiub sesuai dengan tepat. Jalankan wayar melalui lubang kemudian peras di tiub berbelit. Kabel saya agak panjang sehingga saya terpaksa melipatnya agar sesuai. Beberapa Velcro memegang papan litar ke kandang.

Langkah 10: Sambungkan Wayar

Sekarang anda boleh menggunakan pin header lelaki di hujung wayar anda dan sambungkan ke pin yang sesuai di papan PC (gunakan skema!). Sekiranya anda menggunakan Arduino anda sendiri, gunakan saja pemetaan pin yang sama seperti pada skema.

Langkah 11: Tutup Lampiran

Kandang ini mempunyai skru untuk menahannya tertutup tetapi penutup lain (altoids tin?) Hanya boleh ditutup. Oleh kerana saya tidak pasti sama ada ia berfungsi, saya menggunakan pita untuk menutupnya buat masa ini.

Langkah 12: Pasang Telinga

Untuk memasang telinga kita harus meletakkan dua slot menegak terlebih dahulu dengan dremel di telinga agar tali itu dapat dilalui.

Langkah 13: Melekatkan Telinga Terus

Setelah menjalankan tali melalui telinga, saya menggunakan Velcro untuk melekatkan telinga ke kacamata. Ini akhirnya agak tidak stabil, tetapi sangat disesuaikan untuk membuat mereka menunjuk ke arah yang betul. Melekatkannya akan menjadi lebih kekal, tetapi Velcro telah bertahan dari beberapa demo. Sensor ultrasonik entah bagaimana sangat sesuai untuk ditarik ke mekanisme pengunci untuk keupayaan flip up kacamata. Anda harus menarik bingkai kacamata getah dari kepingan lensa plastik sedikit dari atas untuk membuat ruang kemudian sensor masuk tepat. Sensor kadang-kadang keluar, jadi sedikit gam dapat memperbaikinya dengan baik. Malangnya kaedah penyambungan ini menjadikannya mustahil untuk membalikkan lensa lagi.

Langkah 14: Alami Echolocation

Pasangkan bateri letakkan penutup di poket anda dan jelajah! Semakin dekat anda dengan objek dalam pandangan anda, semakin cepat ia berbunyi, semakin jauh anda semakin perlahan, bunyi semakin perlahan. Jangan memakainya di persekitaran berbahaya atau di lalu lintas! Kacamata ini hanya untuk tujuan pendidikan dan ditujukan untuk lingkungan yang terkawal kerana bertujuan untuk menyekat penglihatan periferal dan penglihatan biasa anda sehingga Anda lebih bergantung pada petunjuk pendengaran. Saya tidak bertanggungjawab atas sebarang kecederaan akibat memakai kacamata ini! Terima kasih! Oleh kerana ini berdasarkan Arduino, anda boleh menambahkan modul Zigbee atau blueSMIRF dengan mudah untuk menghubungkannya dengan komputer secara wayarles. Kerja masa depan mungkin menambahkan dail untuk menyesuaikan kepekaan dan menambahkan suis hidup / mati.

Hadiah Kedua dalam Pertandingan Robot Instructables dan RoboGames