Paineherkkä lattiamattoanturi: 9 vaihetta (kuvilla)

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

Tässä ohjeessa jaan suunnittelun paineherkälle lattiamatolle, joka pystyy havaitsemaan, kun seisot sen päällä. Vaikka se ei voi punnita sinua tarkasti, se voi määrittää, seisotko sen päällä täydellä painollasi vai otatko vain yhteyttä siihen.

Matto mittaa ihmisiä, jotka käyttävät Velostat -materiaalia, joka muuttaa sen sähköistä vastusta siihen kohdistetun paineen määrän perusteella. Tein koko maton alle 20 eurolla (ilman mattoa).

Vaihe 1: Mitä tarvitset

Tämä on mitä tarvitset anturin tekemiseen:

• Velostat: Maton alla olevan alueen peittämiseen käytin 2 Adafruit -jälleenmyyjältä ostettua 28 cm: n (11 ") neliötä.
• Kuparinauha: Käytin 5 mm leveää ja noin 6-7 m teippiä.
• Ohut eristysteippi: Käytin 25 mm leveää kaptoniteippiä.
• Johdotus maton kiinnittämiseksi johonkin.
• Juotin, jossa on hieman tinaa.
• Yleismittari testausta varten.

Tämän maton käyttämiseksi mikrokontrollerilla tarvitset:

• 47 ohmin vastus (tai vastaavasti pieni arvo).
• (valinnainen, N-kanavainen mosfet, jossa on 10 k: n vastus ja 220 ohmin vastus).

Vaihe 2: (Kuinka kuparinauhaa ei kiinnitetä Velostatiin)

Aloitan kertomalla, kuinka EI saa levittää kuparinauhaa Velostatille.

Aloitin olettamalla, että nauhan "johtava liima" oli johtava. Tämä vaikutti kohtuulliselta oletukselta, mutta nauhani ei ole tätä "johtavaa liimaa" tyyppiä tai "johtava" osa on tuskin johtava.

Aloitin teippaamalla Velostatin kaksi neliötä yhteen molemmin puolin kaptoniteipillä. Leikkasin sitten 25 cm pitkät nauhat kuparinauhaa ja levitin ne tasaisin väliajoin. Kummankin puolen kuparinauha on täsmälleen samassa paikassa, joten kuparin väliin jää vain ohut Velostat -kerros. Kuvissa kaavamainen näkymä matosta, jossa on aukko yleiskatsausta varten.

Kaikkia kuparinauhaa (noin 50 cm) käytetään kaikkien rivien yhdistämiseen molemmin puolin.

Johto juotettiin kummallekin puolelle ja vastus mitattiin.

Kun yritin testata sitä, yleismittarin arvot vaihtelivat hurjasti välillä 10k - 100ohm. Myös matolla seisominen tai ei muuttanut mittausta kovin vähän. Jotain oli kauheasti pielessä. Nauhan nopea mittaus osoitti, että liima ei todellakaan ollut niin johtavaa. Materiaalien kerros oli kupari, liima, Velostat, liima, kupari ja liima oli eräänlainen eriste.

Tarinan moraali, tee pienimuotoisia testejä, jos olet epävarma, toimiiko se.

Vaihe 3: Pienikokoinen testi

Takaisin piirustuspöydän ääreen. Kuparinauhan liimapuoli ei selvästikään johda tarpeeksi. Etupuoli on kuitenkin puhdasta kuparia. Mitä jos käännän nauhan ylösalaisin niin, että kuparin puoli osoittaa Velostatia.

Yksi jälki käännettiin molemmin puolin. Otin teipin, joka oli liimapuoli alaspäin, ja kiinnitin sen kaptoninauhan palaan. Kuparinauhan uudelleenkäyttö on hienoa, mutta tämä tavara on hieman liian kallista vain heittää pois. Tämä kaptoniteippi, jossa kupari oli poispäin tahmealta puolelta, tarttui Velostatiin.

Uusi mittaus tehtiin. Tämä antoi heti vakaan tuloksen. Yksi asia kuitenkin. Yksi jälki näytti olevan 24 ohmia korkealla ja 200 matalalla. Tämä oli samalla kun painin vain pientä määrää kädelläni. Jos minulla on 12 jälkeä ja seison täysin sen päällä, matto saattaa pudota alle 1 ohmin, mikä vetää liikaa virtaa.

Tarkistin muotoilua niin, että vain pienet nauhan osat koskettavat Velostatia. Näin toivoin saavani vastustuksen hallittavissa olevaan määrään.

Vaihe 4: Kupariteipin kiinnittäminen Velostatiin

Ammattina tietämyksellä siitä, miten tämä todella tehdään, ryhdyin korjaamaan anturimattoa. Kuvissa näet, että vanha matto muutetaan uuteen.

Ensimmäinen asia, jonka tein, oli lisätä pieniä teippiä eristeenä. Teippi on molemmin puolin. Nauhan rakojen on oltava jonkin verran vakioita ja noin 1-3 cm suuria riippuen siitä, kuinka paljon vastusta haluat. Ero on oltava samassa paikassa molemmin puolin.

Hanki kuparinauha ja kaptoninauha, joka on riittävän pitkä Velostatin kattamiseksi. Kuparinauhan on oltava 1-2 cm pidempi kuin kaptoninauha. Kiinnitä kuparinauha kaptoninauhan tahmealle puolelle siten, että kuparinauhan toinen puoli kulkee kaptoninauhan ohi.

Kiinnitä kokoonpano Velostatiin eristimien päälle. Varmista, että kupari on samassa paikassa molemmin puolin. Varmista myös, että ylimääräinen kupari on aina samalla puolella. Taita ylimääräinen kupari päälle, jotta sinulla on paikka kiinnittää kupariliitos. Yksi neuvo on, että ylimääräinen kupari on eristetyn maton osan päällä, jotta se on helpompi juottaa myöhemmin.

Toista tämä vaihe kaikille riveille.

Lisää ylärivi kuparinauhaa, joka yhdistää kaikki aiemmin asennetut kupariliuskat yhteen. On järkevää eristää tämä rivi Velostatista, jotta vältetään ei -toivotut oikosulut tai vuodot. Ylärivi muodostaa yhteyden taitettuihin välilehtiin, jotka jätettiin edellisissä vaiheissa.

Juotos kaikki lyhyet nauhat varovasti yläliuskaan. Tätä juotosta tarvitaan, koska muuten ylänauha ei kosketa kuparirivejä. Varo lisäämästä kupariin liikaa lämpöä. Kupari on asennettu muoviin (Velostat), ja sulaminen muovin läpi olisi huono.

Juotosjohdot yläriville molemmin puolin. Missä tahansa on hyvä, valitsin kulman.

Testaa matto varmistaaksesi, että se toimii. Kytke yleismittari mattoon ja katso, putoaako vastus, jos painat eristämättömiä osia. Tarkista myös, onko vastus jonkin verran vakaa, jos et tee mitään. Jos näin on, onnittelut, matto toimii nyt.

Viimeisenä vaiheena levitä kaptoniteippi kaikelle paljaalle kuparille. Vaikka se ei todennäköisesti aiheuta shortseja, on huono muoto jättää paljastunut kupari.

(Kaavamaisissa kuvissa kuparin yläriviä ei näytetä. Kuvassa näytetään vain kaptonin ja kuparin kokoonpano tämän maton toimimiseksi.)

Vaihe 5: Maton testaus

Uusi matto kytkettiin yleismittariin testatakseen sen uudelleen. Tällä kertaa ilman kuormaa maton vastus on vakaa 17-20 ohmia.

Kun seison täysin matolla, vastus laskee 4-6 ohmiin. Yksi jalka matolla antaa noin 10 ohmia.

Tämä on hieman pienempi kuin olen tyytyväinen, mutta se on silti toimiva arvo. Kuormittamattoman ja matolla seisovan henkilön välillä on paljon eroa. Havainto on, että paine ei oikeastaan määrittele vastusta. Pinta -ala vaikuttaa. Jos seison useammalla matolla vähemmän painolla, vastus pienenee kuin jos seison koko painoni kanssa yhdessä paikassa. Mihin tarvitsen tätä anturia, tämä on hienoa, mutta pidä se mielessä, jos rakennat sen.

Vaihe 6: Johdotus

Koska matto on vain suuri muuttuva vastus, mittausten tekeminen matolta on melko yksinkertaista.

Yksinkertaisin tapa on käyttää jännitteenjakajaa. Lisää vastus paineanturimaton eteen (kaaviossa R_mat) ja mittaa vastuksen ja maton välinen piste (nimeltään MatA1). Käytin 47 ohmia, mutta matosi saattaa tarvita jotain muuta. Logiikkatasoni on 3.3V, voit käyttää mitä tahansa logiikkatehotasoa.

Lisäsin mattoon valinnaisen on off -piirin. En halunnut matolle jatkuvaa 50 mA: n vetoa. En yksinkertaisesti tiedä, miten Velostat pitää siitä jatkuvasta virrasta, ja odotan sen olevan huono maton pitkäikäisyyden kannalta. Piiri koostuu N-kanavaisesta mosfetista, jossa on vaaditut vastukset. Aina kun haluan lukea, kytken mosfetin päälle. Muina aikoina mosfet on pois päältä, eikä matolla ole virtaa sen läpi.

Vaihe 7: Kuinka sitä käytetään

Maton käyttäminen Arduinon (tai minkä tahansa muun mikro -ohjaimen) kanssa on yksinkertaista. Jos sinulla on vain jännitteenjakaja, kiinnitä matto analogiseen nastaan, aseta matto liitettäväksi tuloksi ja käytä analogista lukukomentoa. Tästä saamasi arvo laskee riippuen siitä, kuinka paljon painoa matolle kohdistetaan.

Jos olet asentanut mosfetin, muista nostaa mosfetin tulo korkeaksi ennen mittausta. Muuten mitat vain matolle käyttämäsi jännitteen (3,3V minun tapauksessani).

Matosta saamasi arvo ei muutu paljon ajan myötä. Käytän vain kynnysarvoa sen määrittämiseen, seisoiko jokin matolla, ja kuukauden jatkuvan käytön jälkeen matto toimii edelleen hyvin.

Vaihe 8: Mitä tekisin toisin seuraavalla kerralla

Yksi tärkeä projektiin liittyvä asia on, että testasin ensin ensin pienikokoisen version matosta. Tein todella pienen kuparikappaleen Velostatilla, näin numeroita yleismittarilla ja oletin, että kaikki toimi. Tämä oli virhe.

Mattoon liittyvä asia on, että käyttäisin pienempiä kuparilaastareita. Minulla on tällä hetkellä 48 laastaria 2-3 cm kuparia. Tämä antaa vastuksen 20 ohmia tyhjäkäynnillä ja noin 5 ohmia, kun seison sen päällä. Vaikka tämä on toimiva luku, olisi helpompaa, jos se olisi hieman pienempi. 1 cm paljastettua kuparia riittäisi tälle matolle. En aio tehdä tätä enää omallani, mutta ehkä joku muu, joka haluaa tehdä tämän, voi hyötyä tästä.

Vaihe 9: Kuinka käytän sitä

Miksi tein tämän paineherkän maton? Tein hienon ESP32 -herätyskellon. Se on kytketty Domoticz -järjestelmääni, se voi palauttaa anturin arvoja, kuten CO2: n ja lämpötilan, ja voi ohjata valaistustani. Se kertoo myös kellonajan ja sisältää hälytyksen.

Tässä tulee anturimatto sisään. Minulla ei ole todellista ongelmaa heräämisessä. Herään herätysvalolla ja yleensä olen hereillä, kun minun on päästävä ulos. Minulla on kuitenkin ongelma nousta sängystä. Matto pakottaa minut nousemaan sängystä. Herätys sammuu vasta, kun seison matolla (tai vedän pistokkeen herätyskellosta). Tämä pakottaa minut sängystäni, ja kun olen noussut sängystä, pääsen harvoin takaisin sisään. Vaikka se on hieman liioiteltu ratkaisu ongelmaan, johon on monia muita ratkaisuja, olen tyytyväinen siihen. Toistaiseksi olen noussut sängystä ajoissa joka aamu noin kuukauden ajan. Ennen olin sängyssä jopa tunnin.

Matto aktivoituu 20 minuuttia ennen hälytyksen soimista. Matto käynnistyy, se ottaa jännitteen lukeman ja matto sammuu uudelleen. Tämä tapahtuu joka sekunti. Kun seison matolla, joko ennen hälytystä tai sen aikana, se sammuttaa hälytyksen.