Infrapuna noppa -anturi: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Nimeni on Calvin ja näytän sinulle, kuinka tehdä infrapuna -noppa -anturi, ja selitän, miten se toimii.

Olen tällä hetkellä Taylorin yliopiston opiskelija, joka opiskelee tietotekniikkaa, ja minua pyydettiin suunnittelemaan ja rakentamaan mekanismi, jolla voidaan lajitella kaikki esineet, jotka mahtuvat 1 tuuman neliöön. Olisimme voineet valita helpon reitin ja valita lajitella m & m: t yksinkertaisella värianturilla, mutta päätimme mennä yli ja yli ja lajitella nopat näytetyn numeron mukaan. Lukemattomien tuntien yritettyäni löytää oppaan nopan kasvojen lukemisesta törmäsin tähän linkkiin täällä:

makezine.com/2009/09/19/dice-reader-versio…

Tämä linkki ei kuitenkaan antanut minulle paljon muuta kuin ajatus nopan kasvojen lukemisesta, joten tarjotun idean avulla lähdin rakentamaan ja kehittämään anturia, joka voidaan yhdistää Arduinon kanssa helposti ja voi lukea nopan kasvot niin tarkasti kuin mahdollista, jolloin saamme tämän infrapunan noppa -anturin.

Tarvikkeet

Nyt tarvikkeisiin:

Tarvitset:

1 x Arduino Uno

5 x IR -vastaanotinta

5 x IR -lähetintä

www.sparkfun.com/products/241

5 x 270 ohmin vastukset

5 x 10 k ohmin vastukset

1 x 74HC595N siru

erilaisia miesten otsikoita

1 x prototyyppilevy (jos et saa mukautettua jyrsettyä levyä)

Vaihe 1: Ymmärtäminen, miten se toimii

Tämä anturi käyttää 5 pip -kohtaa nopan pintojen lukemiseen. Se käyttää infrapunavaloa pomppiakseen nopan edestä näissä piippupaikoissa ja ilmoittaa ohjaimelle, onko se valkoinen vai musta.

Saatat ihmetellä, miksi sitten vain 5 pip -paikkaa? Eikö sinun tarvitsisi kaikkia 9 lukea noppaa tehokkaasti?

Nopan symmetrian vuoksi 5 nopan sijainnin käyttäminen nopassa voi riittää erottamaan nopan eri numerot suunnasta riippumatta (kuva 1). Tämä tekee noppa -anturista tehokkaamman, koska se etsii vain sitä, mitä se tarvitsee, eikä mitään ylimääräistä.

Lähetin menee täsmälleen vastaanottimen alle anturissa kussakin näistä 5 pip -paikasta, anturi lähettää sitten IR -valoa ja vastaanotin lukee nopan pinnasta pomppivan IR -valon määrän. (kuva 3) Jos vastaanotettu arvo on suurempi kuin määritetyt kalibrointiluvut, anturi näkee kyseisen pisteen pisteenä, jos ei, se on tyhjää tilaa. (kuva 2)

Vaihe 2: Suunnittelu ja suunnittelu

Ensimmäinen askel nopan anturin rakentamisessa on luoda kaaviot, tämä voi olla joko vaikein tai helpoin kehitysvaihe. Tarvitset ensin Autodeskin EAGLE -nimisen ohjelmiston, jota käytin kaavioiden luomiseen.

Olen sisällyttänyt 2 erilaista kaaviota, toisessa kaaviossa on siirtorekisterisiru, joka auttaa tekemään anturista tarkemman, ja toinen on yksi ilman siirtorekisterisirua, tämä kaavio ei kuitenkaan toimi antamani koodin kanssa myöhemmin, joten sinun on kehitettävä jotain itse.

Olen sisällyttänyt myös levyn asettelun anturille, jonka olen suunnitellut siirtorekisterin kanssa.

Jos haluat aloittaa piirilevyn suunnittelun, sinulla on 5 IR -vastaanotinta ja 5 IR -lähetintä, vastaanottimet vaativat 10 k: n vastuksen ja lähettimet 270 ohmin vastuksen, joten kullekin näistä elementeistä valitset:

VCC (5V) -> Vastus -> Analoginen lukunasta -> IR -vastaanotin -> GND

VCC (5V) -> Vastus -> IR -lähetin -> GND

Analoginen lukutappi tulee vastuksen ja IR -vastaanottimen väliin toisena haarana ja menee Arduinon analogiseen nastaan. Sinun on myös varmistettava, että lähetin menee suoraan vastaanottimen alle, tein tämän virheen ensimmäisellä kerralla ja sain erittäin huonoja tuloksia, joten varmista, että vastaanotin menee päälle.

Mukautetulla piirilevylläni käytän siirtorekisteriä antamaan virtaa kullekin lähetin- ja vastaanotinparille yksi kerrallaan välttääksesi muiden lähettäjien infrapunavaloa. Tämä antaa minulle vielä tarkemman lukeman jokaisesta pip -paikasta, jos päätät olla käyttämättä vuororekisteriä, se toimii edelleen sinulle, se saattaa olla hieman epätarkempi. Vuororekisterissä voit liittää nastat 3-4 ja 7-8 yhteen, koska ei ole täysin välttämätöntä pitää niitä otsikoina. Jätin ne otsikoiksi ja laitoin puseroita otsikoihin, jos haluaisin kehittää tulevaisuudessa.

Kun olet suunnitellut kaavion, sinun on tehtävä kaaviosta piirros. Tämä osa voi olla hyvin hankala, koska sinun on varmistettava, että polkusi eivät ole päällekkäisiä, ja varmista, että polut ja reiät täyttävät koneesi vaatimukset. Liittämässäni levyasettelussa oli koneen erityiset koot, joita käytin levyn jyrsintään. Vietän muutaman tunnin levyn asettamisessa niin pieneksi kuin pystyin. Tällä levyllä oli vielä parantamisen varaa, mutta se toimi minulle, joten jätin sen sellaisenaan. On olemassa versio, jossa on kuparinen GND, joka yhdistää kaikki Ground -elementit, ja versio ilman kiinnitystä.

Voit myös käyttää kaaviota rakentaaksesi sen leipä- tai prototyyppilevylle, koska nämä ovat paljon helpompia löytää ja ovat halvempi vaihtoehto, koska sinun ei tarvitse jyrsiä mukautettua levyä.

Kun sinulla on levyn suunnittelu, voit siirtyä seuraavaan vaiheeseen!

Vaihe 3: Hallituksen rakentaminen

Tämä osa on täysin riippuvainen siitä, miten haluat hallituksen muodostavan. Luin anturin prototyyppikortille testatakseni, toimiiko konsepti ja kuinka tarkka se on, joten seurasin kaaviota ilman siirtorekisteriä ja loin levyn. Sinun on varmistettava, että asetat kaiken niin, että linjat eivät ole päällekkäisiä ja et vahingossa juota linjoja, joita ei pitäisi yhdistää. Kun teet sen prototyyppitaululla, sinun on oltava erittäin varovainen, joten ota aikaa ja älä kiirehdi. Sinun tulee myös olla varovainen avoimien johtojen suhteen, koska ne voivat liikkua ja aiheuttaa oikosulun järjestelmässä.

Jos valitsit levyn jyrsinnän, tämä prosessi on yksinkertaisempi. Lähetä levytiedosto jyrsijälle, jossa on tietyn myllyn asetukset. Jos teet sen itse, tee ennen kuin otat sen pois, varmista, että kaikki kupari on jauhettu riittävän syvälle.

Varmista, että kaikki on juotettu levylle halutulla asettelulla, ja varmista, että käytät aikaa, ja jos juotat piirilevylle, varmista, että juotat levyn oikealle puolelle.

Kun laitat IR -vastaanottimet ja -lähettimet päälle, varmista, että lähetin on tarkasti vastaanottimen alla. Sinun täytyy leikkiä taivuttamalla IR -komponenttien jalat saadaksesi ne oikeaan paikkaan. Pidä noppaa myös käsilläsi tarkistaaksesi, ovatko piipun sijainnit siellä, missä niiden on oltava.

Kun olet juottanut ja lisännyt kaikki levylle, olet ohjelmoimassa anturia.

Vaihe 4: Hallituksen ohjelmointi

Tämä on hankala osa tehdä anturista mahdollisimman tarkka, ohjelmoida levy. Onneksi olen luonut kirjaston, jota voit käyttää juuri luodun anturin kanssa, jotta sen ohjelmointi olisi paljon helpompaa, sinun on kuitenkin kalibroitava anturi valaistuksen mukaan, jossa tämä anturi sijaitsee.

Aloittaaksesi sinulla on oltava Arduino -liitäntä tämän anturin kanssa. Se käyttää 5 analogista nastaa ja 3 digitaalista nastaa.

Sinulla on mahdollisuus käyttää tekemääni kirjastoa valitaksesi omat analogiset ja digitaaliset nastasi, mutta selitän sen käyttämällä tappeja, jotka tein liittääkseni anturin. Olen merkinnyt kuvan, johon on liitetty nastanumerot ja värilliset laatikot nastasarjan ympärille, jotta voin helposti selittää, mikä tappi kytkeytyy mihin.

Anturissa nastat 1-5 Punainen menevät A0-A4, joten punainen 1 menee kohtaan A0 ja niin edelleen. Nastat 1-8 Valkoinen vaativat hieman enemmän selitystä.

Valkoinen 1 - datanappi, tässä Arduino lähettää tiedot vuororekisteriin. Asetin tämän nastan Arduinon digitaaliseen nastaan 3

Valkoinen 2 - Q0, vanhentunut tässä tapauksessa, lisäsin sen, jos päätin laajentaa ollenkaan

Valkoinen 3 ja 4 - Paritetaan, voit joko juottaa nämä kaksi yhteen tai käyttää hyppyjohtoa kuten minä.

Valkoinen 5 -salpainen tappi, erittäin tärkeä tappi, joka on viimeinen vaihe prosessissa nähdäksesi siemenet päälle ja pois päältä. Asetin tämän nastan nastaan 12 Arduinossa

Valkoinen 6 - Kellotappi, Tämä tarjoaa kellon Arduinosta vuororekisteriin. Asetin tämän digitaaliseen nastaan 13.

Valkoinen 7 ja 8 - Paritetaan, voit joko juottaa nämä kaksi yhdessä tai käyttää hyppyjohtoa kuten minä.

Aivan valkoisen laatikon vieressä on Ground- ja VCC -nastat. Sinun on syötettävä 5 V: n virta Arduinosta tai muusta lähteestä tämän anturin virtalähteeksi.

PIP -paikannumerot löytyvät koodista.

Nyt kun joudut kytkemään sen, meidän on kalibroitava se. Tavoitteeni oli luoda käsikirjoitus, joka voisi kalibroida sen sinulle, mutta aika loppui siihen. Kalibroitaessa sinun on varmistettava, että anturi on valvotussa valaistusympäristössä, jotta se on herkkä ulkopuoliselle valolle. Sinun on saatava arvo jokaisesta pip -paikasta mustalla ja valkoisella pisteellä ja laskettava ero keskiarvoon. Kalibroin vain nopan kahta puolta, sivua 1, sivua 6 ja sivua 6 käännettynä 90 astetta. Kun olet määrittänyt valkoiselle ja mustalle numeron jokaiselle pip -sijainnille, sinun on laskettava keskiarvo ja löydettävä kahden numeron keskikohta. Jos esimerkiksi sain 200 valkoista ensimmäisestä pip -paikasta ja 300 ensimmäisen pip -paikan tummasta arvosta, kalibrointiluku olisi 250. Kun teet tämän kaikille 5 pip -sijainnille, anturi on oikein kalibroitu, voit käyttää noppaa. ReadFace (); saada nopan nykyiset kasvot.

Vaihe 5: Sovellus

Olet nyt luonut noppa -anturin onnistuneesti! Onnittelut! Tämä on ollut minulle pitkä kokeilu- ja erehdysreitti tämän anturin luomisessa, joten tavoitteeni on auttaa kaikkia siellä olevia, jotka haluavat luoda noppa -anturin.

Olen lisännyt muutamia esimerkkejä rakentamastamme projektista, jossa käytettiin tätä anturia. Ensimmäisessä kuvassa käytimme siipipyörää asettamaan nopat oikein anturin päälle joka kerta. Toinen kuva oli projektimme lopputuote, ja pohja pyörii riippuen siitä, mikä noppapinta oli, ja kolmas kuva on näyttölaatikko, jonka suunnittelin ja rakensin näiden antureiden näyttämiseksi.

Tämän anturin mahdollisuudet ovat rajattomat, jos harkitset sitä. Toivottavasti pidät tätä opetusohjelmaa nautinnollisena ja opettavaisena, ja toivon, että yrität tehdä sen itsellesi.

Jumalan siunausta!