Kasvojentunnistushälytys: 4 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Kasvojen koskettaminen on yksi yleisimmistä tavoista tartuttaa itsemme viruksille, kuten Covid-19. Vuonna 2015 tehdyssä akateemisessa tutkimuksessa (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) havaittiin, että kosketamme kasvojamme keskimäärin 23 kertaa tunnissa. Päätin suunnitella edullisen, pienitehoisen laitteen, joka varoittaa sinua aina, kun olet koskettamassa kasvojasi. Tämä karkea prototyyppi voidaan hioa erittäin helposti, ja vaikka et todennäköisesti halua käyttää sitä koko päivän, se voi olla hyvä tapa opettaa sinua vähentämään kasvojen koskettamista ja siten vähentämään viruksen leviämistä.

Useimmat liiketunnistusmuodot käyttävät kiihtyvyysanturia tai kuvankäsittelyä. Ne ovat suhteellisen kalliita, vaativat jatkuvaa virtaa ja siksi myös suhteellisen suuren akun. Halusin tehdä laitteen, joka kuluttaa virtaa vain, kun toiminta laukaisee sen, ja joka voitaisiin tehdä kotona alle 10 dollarilla.

Laitteessa on kolme osaa. Kaulakoru ja kaksi pientä kuminauhaa kummassakin ranteessa. Siinä käytetään periaatetta, että magneetti, joka liikkuu lähellä lankakelaa, tuottaa sähkövirtaa lankaan. Kun käsi liikkuu kasvoja kohti, ranteessa oleva magneetti tuottaa pienen jännitteen kelan yli. Tämä vahvistetaan ja jos se on korkeampi kuin tietty kynnys, se kytkee pienen summerin päälle.

Tarvikkeet

• 100-200 metriä magneettivaijeria. Suurin osa langasta on liian paksu. Magneettivaijeri on eristetty erittäin hienolla lakkakerroksella, joten voit tehdä paljon kierroksia kelassa pitäen sen silti suhteellisen pienenä ja kevyenä. Käytin 34 AWG: tä, jonka halkaisija on noin 0,15 mm
• Nippusiteet tai myyntinauha
• Yksittäinen pienitehoinen op-vahvistin. Sen pitää pystyä toimimaan 3V jännitteellä. Käytin Microchip MCP601.
• 2 vastusta (1M, 2K)
• 2K trimmerivastus
• 3-5 V pietsosummeri
• Mikä tahansa perus -npn -transistori (käytin 2N3904)
• Jotkut veroboardit
• CR2032 (tai mikä tahansa 3 V: n nappiparisto)
• 2 pientä tehokasta magneettia
• 2 paksua kuminauhaa tai puristusta tukevaa materiaalia (kuten puristussukat)

Vaihe 1: Kelaa kela

Kelan on oltava yksi jatkuva lanka, joten sitä ei valitettavasti voida kiinnittää ja irrottaa kuin kaulakorua. Siksi on tärkeää, että kelan halkaisija on riittävän suuri, jotta voit saada sen pään yli. Käärin omani pyöreän muodostimen (jätepaperikori) ympärille, jonka halkaisija on noin 23 cm (9 tuumaa). Mitä enemmän kierroksia sen parempi. Menetin laskeni, kuinka monta tein, mutta testaamalla lopussa sähkövastusta mielestäni päädyin noin 150 kierrokseen.

Ota kela varovasti irti ja kiinnitä kela nippusiteillä tai teipillä. On tärkeää olla rikkomatta mitään herkkää magneettivaijeria, koska sen korjaaminen on lähes mahdotonta. Kun kela on kiinnitetty, etsi langan kaksi päätä ja poista lakka kummankin pään viimeisestä sentistä. Tein tämän sulattamalla lakan juotosraudalla (katso liitteenä oleva video).

Napsauta tätä nähdäksesi videon solenoidijohdon irrottamisesta

Nämä päät voidaan juottaa herkästi ilmaisimen piirilevyyn. Prototyypilleni juotin päät pieneen erilliseen veroboard -kappaleeseen, jossa on pistorasia, jotta voisin käyttää kokeilua ja käyttää hyppykaapeleita kytkeäksesi sen eri piirimalleihin.

Vaihe 2: Rakenna ilmaisinpiiri

Kaavamainen ja viimeinen piiri on esitetty yllä.

Käytän op-vahvistinta ei-invertoivassa kokoonpanossa vahvistamaan kelan yli syntyvää hyvin pientä jännitettä. Tämän vahvistimen vahvistus on R1: n ja R2: n vastusten suhde. Sen on oltava riittävän korkea havaitakseen magneetin, kun se liikkuu noin 10 cm: n päässä kelan reunasta suhteellisen hitaasti (noin 20-30 cm/s), mutta jos teet sen liian herkäksi, siitä voi tulla epävakaa ja summeri soi jatkuvasti. Koska optimaalinen luku riippuu todellisesta rakentamastasi kelasta ja käyttämästäsi magneetista, suosittelen rakentamaan piirin muuttuvalla vastuksella, joka voidaan asettaa mihin tahansa arvoon 2K asti. Prototyypissäni havaitsin, että noin 1,5K: n arvo toimi hyvin.

Koska kela vastaanottaa myös eri taajuuksilla kulkevia radioaaltoja, sisällytin kondensaattorin R1: n poikki. Tämä toimii alipäästösuodattimen tavoin. Kaikilla taajuuksilla, jotka ovat korkeampia kuin muutama hertsi, tämän kondensaattorin reaktanssi on paljon pienempi kuin R1: n arvo, joten vahvistin putoaa pois.

Koska vahvistus on niin suuri, op -vahvistimen lähtö on todella vain "päällä" (3V) tai "pois" (0V). Aluksi, koska MCP601 voi tuottaa 20 mA, ajattelin, että se voisi pystyä käyttämään pietsosummeria suoraan (nämä vaativat vain muutaman mA toimiakseen). Kuitenkin huomasin, että op -vahvistin kamppaili ajaa sitä suoraan, luultavasti summerin kapasitanssin vuoksi. Ratkaisin tämän syöttämällä lähdön lähdön vastuksen kautta npn -transistoriin, joka toimii kytkimen tavoin. R3 valitaan sen varmistamiseksi, että transistori on täysin päällä, kun Op -vahvistimen lähtö on 3 V. Virrankulutuksen minimoimiseksi ihannetapauksessa tämän pitäisi olla niin suuri kuin pystyt ja varmistamaan silti, että transistori on päällä. Olen valinnut 5K: n varmistaakseni, että tämä piiri toimii lähes kaikkien suosittujen npn -transistorien kanssa.

Viimeinen asia, jonka tarvitset, on akku. Pystyin käyttämään prototyyppini onnistuneesti 3 V: n nappiparistolla - mutta se oli vielä herkempi ja tehokkaampi hieman korkeammalla jännitteellä, joten jos löydät pienen li -polyakun (3,7 V), suosittelen sen käyttöä.

Vaihe 3: Tee rannekkeet

Jos magneettia käytetään kullakin kädellä, käden nostaminen kasvoja kohti laukaisee summerin. Päätin luoda kaksi ranneketta elastisella tukisukamateriaalilla ja käyttää niitä pitämään kaksi pientä magneettia ranteessani. Voit myös kokeilla magneettirengasta kummankin käden yhdellä sormella.

Indusoitu virta kulkee yhteen suuntaan kelan ympäri, kun magneetti tulee kelan alueelle ja vastakkaiseen suuntaan, kun se lähtee. Koska prototyyppipiiri on tarkoituksellisesti yksinkertainen, vain yksi virran suunta laukaisee summerin. Joten se sumisee joko kun käsi lähestyy kaulakorua tai kun se siirtyy pois. On selvää, että haluamme sen summerin matkalla kasvoihin ja voimme muuttaa syntyvän virran napaisuutta kääntämällä magneettia. Kokeile siis, mistä suunnasta kuuluu summerin ääni, kun käsi lähestyy kasvoja ja merkitse magneetti niin, että muistat käyttää sitä oikein päin.

Vaihe 4: Testaa

Indusoidun virran koko liittyy siihen, kuinka nopeasti magneettikenttä muuttuu kelan lähellä. Joten on helpompi poimia nopeita liikkeitä kelan lähellä kuin hitaita liikkeitä kaukana siitä. Pienellä kokeilulla ja erehdyksellä sain sen toimimaan luotettavasti, kun siirrän magneettia noin 30 cm/s (1 ft/s) 15 cm: n (6 tuuman) etäisyydelle. Hieman enemmän viritystä parantaisi tätä kaksi tai kolme kertaa.

Kaikki on hieman raakaa tällä hetkellä, koska prototyyppi käyttää "läpireikäisiä" komponentteja, mutta kaikki elektroniikka voidaan helposti kutistaa käyttämällä pinta -asennuskomponentteja ja rajoittava koko olisi vain akku.