Pengawal 3D DIY: 8 Langkah (dengan Gambar)

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

Buat antara muka 3D menggunakan enam perintang, aluminium foil, dan Arduino. Ambil itu, Wii. Kemas kini: penjelasan yang lebih mendalam mengenai projek ini boleh didapati dari Make Magazine. Mungkin lebih mudah untuk mengikuti arahan mereka, dan saya rasa kod mereka lebih terkini. Tujuan asas di sini adalah untuk membuat sistem penginderaan kedudukan tangan 3D yang dapat dibangun oleh kebanyakan orang, sementara masih mengekalkan beberapa fungsi. Untuk mendapatkan idea mengenai kemungkinan aplikasi, lihat video demo. Sekiranya anda fikir anda boleh membina yang lebih sederhana dan sama tepat, atau sedikit lebih kompleks dan lebih tepat, kongsi komen! Antaramuka 3D DIY: Tic Tac Toe dari Kyle McDonald di Vimeo.

Langkah 1: Bahan

Alat

• Arduino
• Memproses
• Pemotong wayar
• Besi pematerian
• Pemotong kotak

Bahan

• (3) perintang 270k
• (3) perintang 10k
• Pateri
• Kawat
• Kertas aluminium
• Kadbod

Pilihan:

• Pita (cth: scotch)
• Kawat terlindung (mis.: kabel sepaksi, ~ 3 ')
• (3) klip buaya
• Pengepala 3 pin
• Tali leher
• Kecilkan tabung bungkus atau gam panas

Langkah 2: Buat Pinggan

Sensor ini akan berfungsi menggunakan litar RC sederhana, dengan setiap jarak penginderaan litar dalam satu dimensi. Saya dapati bahawa kaedah termudah untuk menyusun tiga plat kapasitif untuk tujuan ini adalah di sudut kubus. Saya memotong sudut kotak kadbod ke dalam kubus 8.5 , dan kemudian memotong beberapa aluminium foil agar sesuai dengan kotak yang sedikit lebih kecil. Pita di sudut menjadikannya tetap di tempat. Jangan pita seluruh perimeter, kita memerlukannya kemudian kerana melekatkan klip buaya.

Langkah 3: Buat Penyambung

Untuk menghubungkan Arduino ke pinggan, kami memerlukan beberapa wayar terlindung. Sekiranya wayar tidak terlindung, wayar itu sendiri bertindak lebih jelas sebagai bahagian kapasitor. Juga, saya dapati bahawa klip buaya menjadikannya sangat mudah untuk menghubungkan sesuatu ke aluminium - tetapi mungkin ada banyak cara lain juga.

• Potong tiga kabel terlindung yang sama panjang. Saya memilih sekitar 12 ". Semakin pendek semakin baik. Kabel sepaksi berfungsi, tetapi lebih ringan / lebih fleksibel semakin baik.
• Jalur setengah inci terakhir untuk menampakkan pelindung, dan seperempat inci terakhir untuk mendedahkan wayar.
• Putar klip buaya ke wayar ke wayar dan pateri bersama.
• Tambahkan sedikit tiub penyusutan haba atau gam panas untuk menyatukan barang.

Langkah 4: Buat Litar

"Litar" hanyalah dua perintang bagi sekeping aluminium. Untuk memahami mengapa mereka berada di sana, ada baiknya untuk mengetahui apa yang kita lakukan dengan Arduino. Apa yang akan kami lakukan dengan setiap pin, secara berurutan, adalah:

• Tetapkan pin ke mod output.
• Tulis digital "rendah" ke pin. Ini bermaksud kedua-dua sisi kapasitor dibumikan dan akan terlepas.
• Tetapkan pin ke mod input.
• Kira berapa masa yang diperlukan untuk kapasitor untuk dicas dengan menunggu pin menjadi "tinggi". Ini bergantung pada nilai untuk kapasitor dan dua perintang. Oleh kerana perintang tetap, perubahan kapasitansi akan dapat diukur. Jarak dari tanah (tangan anda) akan menjadi pemboleh ubah utama yang menyumbang kepada kapasitans.

Perintang 270k memberikan voltan untuk mengisi kapasitor. Semakin kecil nilainya, semakin cepat dikenakan. Perintang 10k mempengaruhi masa juga, tetapi saya tidak sepenuhnya memahami peranannya. Kami akan membuat litar ini di dasar setiap wayar.

• Pateri perintang 10k ke hujung wayar bertentangan dengan klip buaya
• Pateri perintang 270k antara perisai dan wayar (plat). Kami akan melindungi wayar dengan 5 V yang sama yang kami gunakan untuk mengisi kapasitor

Langkah 5: Selesaikan dan Pasang Penyambung

Setelah 3 penyambung selesai, anda mungkin ingin menambahkan tiub penyusut haba atau gam panas untuk melindungi mereka dari satu sama lain, kerana anda akan menyatukan titik pelindung / 5 V bersama-sama.

Bagi saya, adalah paling mudah untuk menyatukan dua penyambung paling luar bersama dan kemudian menambahkan yang ketiga. Setelah menyolder ketiga penyambung, tambahkan wayar keempat untuk membekalkan perisai / 5 V.

Langkah 6: Sambungkan dan Muat Naik Kod

• Pasangkan penyambung ke Arduino (pin 8, 9 dan 10)
• Pasang klip buaya ke piring (8: x: kiri, 9: y: bawah, 10: z: kanan)
• Berikan kuasa dengan memasukkan wayar keempat (wayar merah saya) ke Arduino's 5 V
• Pasang Arduino, mulakan persekitaran Arduino
• Muat naik kod tersebut ke papan kenyataan (perhatikan: jika anda berada di luar Amerika Utara, anda mungkin perlu menukar #define utama menjadi 50 bukannya 60).

Kod Arduino dilampirkan sebagai Interface3D.ino dan kod Pemprosesan dilampirkan sebagai TicTacToe3D.zip

Langkah 7: Lakukan Sesuatu yang Hebat

Sekiranya anda melihat tetingkap bersiri di persekitaran Arduino, anda akan melihat ia mengeluarkan koordinat 3D mentah pada 115200 baud, pada kira-kira 10 Hz = 60Hz / (2 kitaran penuh * 3 sensor). Kod tersebut melakukan pengukuran sebanyak mungkin pada setiap sensor selama dua kitaran frekuensi kuasa utama (yang sangat stabil) untuk membatalkan sebarang gandingan. Perkara pertama yang saya lakukan dengan ini adalah membuat 3D Tic sederhana Antaramuka Tac Toe. Sekiranya anda ingin memulakan dengan demo yang berfungsi, kodnya ada di sini, lepaskan folder "TicTacToe3D" di folder Sketsa pemprosesan anda. Tiga perkara bermanfaat yang ditunjukkan oleh kod Tic Tac Toe:

• Menyelaraskan data mentah. Masa pengecasan sebenarnya mengikut undang-undang kuasa berbanding jarak, jadi anda harus mengambil punca kuasa dua dari satu masa ke semasa (iaitu jarak ~ = sqrt (1 / waktu))
• Menormalkan data. Semasa anda memulakan lakaran, tahan butang tetikus kiri ke bawah sambil menggerakkan tangan anda untuk menentukan sempadan ruang yang ingin anda bekerjasama.
• Menambah "momentum" pada data untuk melancarkan kegelisahan.

Dalam praktiknya, dengan menggunakan persediaan ini dengan aluminium foil, saya dapat memperoleh pelbagai dimensi foil terbesar (bahagian terbesar yang saya uji ialah 1.5 kaki persegi).

Langkah 8: Variasi dan Catatan

Variasi

• Bina sensor besar-besaran
• Optimumkan perintang dan kod untuk benda yang bergetar dengan cepat, dan gunakan sebagai pengambil / mikrofon
• Mungkin ada helah lain untuk mencabut sistem dari hum AC (kapasitor besar antara plat dan tanah?)
• Saya telah bereksperimen dengan melindungi pelat di bahagian bawah, tetapi nampaknya menimbulkan masalah
• Buat pemilih warna RGB atau HSB
• Kawal parameter video atau muzik; urutan rentak atau melodi
• Permukaan yang besar dan sedikit bengkok dengan pelbagai plat + projektor = antara muka "Laporan Minoriti"

Catatan

Taman permainan Arduino mempunyai dua artikel mengenai sensitive touch sensing (CapSense dan CapacitiveSensor). Pada akhirnya, saya menggunakan inversi reka bentuk yang saya temui dalam salinan "Komputer Fizikal" rakan (Sullivan / Igoe) yang menerangkan bagaimana menggunakan RCtime (litar mempunyai kapasitor dan satu perintang tetap, dan mengukur nilai potensiometer). Masa mikrodetik dicapai dengan menggunakan beberapa kod yang sedikit dioptimumkan dari forum Arduino. Sekali lagi: hanya bermula dari banyak skema theremin yang saya tidak faham sepenuhnya, saya sedar ada cara yang lebih baik untuk melakukan penginderaan jarak kapasitif, tetapi saya mahu membuat sesuatu yang semudah mungkin yang masih berfungsi. Sekiranya anda mempunyai reka bentuk yang sama mudah dan berfungsi, tuliskannya di komen! Terima kasih kepada Dane Kouttron kerana bertolak ansur dengan semua soalan asas elektronik saya dan membantu saya memahami bagaimana litar heterodyne theremin mudah berfungsi (pada asalnya, saya akan menggunakannya - dan, jika ditala dengan betul, mungkin lebih tepat).

Hadiah Pertama dalam Peraduan Buku Instructables