Tutkalasit: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Viime kesänä Maine -lomalla tapasimme toisen parin: Mike ja Linda. Linda oli sokea ja ollut sokea (mielestäni) heidän ensimmäisen lapsensa syntymästä lähtien. He olivat todella mukavia ja meillä oli paljon naurua yhdessä. Kun tulimme kotiin, en voinut lakata ajattelemasta, millaista olisi olla sokea. Sokeat näkevät silmäkoiria ja keppejä, ja olen varma, että paljon muuta auttaa heitä. Mutta silti haasteita on oltava paljon. Yritin kuvitella, millaista se olisi, ja ihmettelin elektroniikan nörttinä, voisinko tehdä jotain.

Poltin silmäni eräänä kesänä hitsaajalla noin 20 -vuotiaana (pitkä tarina… tyhmä lapsi). Se on jotain, jota en koskaan unohda. Silti silmäni lapattiin joka päivä. Muistan, että äitini yritti kulkea minua kadun toisella puolella. Kysyin häneltä jatkuvasti, olivatko autot pysähtyneet. Hän sanoi jotain: "Olen äitisi… luuletko, että ohjaisin sinut ulos liikenteeseen?" Kun ajattelin taaksepäin, mitä dweebia olin teini -iässä, ihmettelin. Mutta en voinut päästä yli tietämättä, olisiko jotain lyömässä minua kasvoihin kävellessäni. Olin erittäin iloinen ja helpottunut, kun otimme laastarit pois. Se on ainoa asia, joka on lähellä "kokemusta" elämässäni sokeuden suhteen.

Kirjoitin äskettäin toisen Instructable -kirjan nuorestä työkaverista, joka menetti näön oikeassa silmässään, ja laitteesta, jonka tein hänelle kertomaan hänelle, onko hänen oikealla puolellaan jotain. Jos haluat lukea sen, se on täällä. Tämä laite käytti ST Electronicsin aika-anturia. Noin minuutti projektin päätyttyä päätin, että voisin tehdä laitteen sokeiden auttamiseksi. Tässä projektissa käyttämässäni VL53L0X -anturissa on isoveli/sisar -anturi, nimeltään VL53L1X. Tämä laite voi mitata suurempia etäisyyksiä kuin VL53L0X. Adafruutin VL53L0X: lle ja VL53L1X: lle oli Sparkfunin laukaisulauta. Päätin luoda lasit, joiden edessä on VL53L1X ja lasin takana haptinen palautelaite (värisevä moottori) nenäsillan lähellä. Värähtelen moottoria kääntäen verrannollisesti etäisyyteen esineeseen eli mitä lähempänä kohdetta oli lasit, sitä enemmän se värähtelee.

Huomautan tässä, että VL53L1X: llä on erittäin kapea näkökenttä (ohjelmoitava 15-27 asteen välillä), joten ne ovat erittäin suuntaavia. Tämä on tärkeää, koska se antaa hyvän resoluution. Ajatuksena on, että käyttäjä voi liikuttaa päätään tutka -antennin tavoin. Tämä yhdessä kapean FOV: n kanssa antaa käyttäjälle mahdollisuuden havaita paremmin eri etäisyyksillä olevia esineitä.

Huomautus VL53L0X- ja VL53L1X-antureista: ne ovat lentoaikaantureita. Tämä tarkoittaa, että he lähettävät LASER -pulssin (pienitehoinen ja infrapunaspektrissä, joten ne ovat turvassa). Anturi kertoo kuinka kauan kestää, kunnes heijastunut pulssi palaa takaisin. Joten etäisyys on yhtä suuri kuin X -aika, kuten me kaikki muistamme matematiikan/luonnontieteiden tunneilta? Jaa siis aika puoleen ja kerro valon nopeudella ja saat etäisyyden. Mutta kuten toinen Instructables -jäsen huomautti, laseja olisi voitu kutsua LiDAR -lasiksi, koska LASERin käyttö tällä tavalla on Light Distance and Ranging (LiDAR). Mutta kuten sanoin, kaikki eivät tiedä, mitä LiDAR on, mutta luulen, että useimmat ihmiset tietävät RADARin. Ja vaikka infrapunavalo ja radio ovat kaikki osa sähkömagneettista spektriä, valoa ei pidetä radioaallona, kuten mikroaaltotaajuuksia. Joten jätän otsikon RADARiksi, mutta nyt ymmärrät.

Tämä projekti käyttää pohjimmiltaan samaa kaaviota kuin toisessa projektissa … kuten näemme. Tämän projektin suuret kysymykset ovat, kuinka asennamme elektroniikan lasille ja millaisia laseja käytämme?

Vaihe 1: Lasit

Päätin, että voisin suunnitella yksinkertaisen silmälasin ja tulostaa ne 3D -tulostimellani. Päätin myös, että minun tarvitsee vain tulostaa 3D -lasin runko tai kehys. Lisäisin painetun piirilevyn komponenttien juottamiseen. Painettu piirilevy (protoboard) kiinnitettäisiin kehyksiin, mikä lisäisi lujuutta koko kokoonpanoon. Kehysten 3D -mallinnus on esitetty yllä.

STL -tiedostot on myös liitetty tähän vaiheeseen. Tiedostoja on kolme: left.stl, right.stl (kuulokkeet/käsivarret) ja glasses.stl (kehykset).

Vaihe 2: Piirilevy

Käytin täysikokoista Adafruit Perma-Proto -leipälevyä. Laitoin leipälaudan lasien etupuolelle ja keskitin ne. Lasien yläreunan tein jopa protoboardin yläosan kanssa. Lasien suorakulmainen osa, joka ulottuu ylhäältä, on paikka, jossa aika-anturi asennetaan lopulta. Hyvä osa tämän kehyksen osan yläosasta tarttuu protoboardin yläpuolelle. Tämä on OK, koska meidän ei tarvitse juottaa mitään anturin yläosaan, vain pohjaan.

Leipälaudan keskellä on reikä, joka on melkein täsmälleen sen yläpuolella, jossa nenän silta on lasissa. Merkitsin kehyksessä olevat 4 reikää protoboardiin hienolla kärkimerkillä. Porasin sitten reiät leipälautaan.

Seuraavaksi asensin kehykset leipälautaan M2.5 -ruuveilla. Omani ovat nylonia ja sain Adafruitilta tätä varten koko ruuvisarjan. Kun ruuvit oli kiinnitetty, otin merkin ja vedin viivan kehysten ympärille leipälevylle. Minulle merkitsin suoraan alaspäin kehysten sivujen sisennykset, joissa korvakkeet sijaitsevat. Tämä on minun mieltymykseni… mutta ehkä haluat, että kehyksen korvan osat näkyvät.

Vaihe 3: Leikkaa se pois

Seuraavaksi otin 4 ruuvia takaisin kehysten pitämisestä leipälautaan. Poistin materiaalin karkeasti merkitsemämme linjan ulkopuolelta. Olin varovainen pysymään hieman kaukana linjoista, koska tarkennan tätä myöhemmin pöytälevyn hihnahiomakoneella. Voit käyttää tiedostoa… mutta olemme edellä itseämme.

Voit leikata karkeasti viivan ympärille käyttämällä mitä tahansa keinoja. Ehkä vannesaha? No, minulla ei ole sellaista. Minulla on "nibbler" piirilevyille, joten käytin sitä. Se kesti todella paljon aikaa ja se on tavallaan-a-drag tehdä. Mutta piirilevymateriaali voi murtua ja halkeilla, joten halusin mennä hitaasti. Nipistelin tiesi ympäri ja myös nenän alueelle … mutta vain karkeasti. Yllä olevasta kuvasta näet, mitä tein.

Vaihe 4: Hionta tai viilaus

Poistin materiaalin paljon lähempänä linjaa pöytälevyn hihnahiomakoneella. Jälleen voit käyttää tiedostoa, jos sinulla ei ole muuta. Hionnasta voin sanoa vain sen, että hiomakoneen hiomarakeista riippuen huolehdi siitä, kuinka paljon materiaalia yrität poistaa. Ei ole paluuta. Joskus yksi lipsahdus voi pilata levyn (tai ainakin saada sen näyttämään epäsymmetriseltä tai tahralta). Joten, ota aikaa.

Yllä olevista kuvistani näet ennen ja jälkeen.

Vaihe 5: Hienosäätö

Kiinnitin kehykset takaisin 4 ruuvilla ja palasin hihnahiomakoneeseen. Hioin erittäin huolellisesti kehysten reunaan asti. Minun oli käytettävä pyöreää viilaa nenän osassa, koska en vain voinut tehdä niin terävää käännöstä hiomakoneessani. Katso lopulliset tulokset yllä.

Vaihe 6: Anturin lisääminen

Tässä vaiheessa lisäsin VL53L1X -anturikatkaisukortin. Ensin lisäsin kaksi pitkää M2.5 -nailonruuvia, jotka työnsivät ne kehysten reikien ja VL53L1X: n reikien läpi. Lisäsin nylonmutterin jokaiseen ruuviin ja kiristin niitä varovasti. Jokaisen mutterin päälle lisäsin kaksi (yhteensä neljä) nailonalustaa. Näitä tarvitaan varmistamaan, että VL53L1X -anturi on yhdensuuntainen protoboardin kanssa.

Laitoin 6 -asentoisen riviliittimen levylle niin, että VL53L1X: n yläreunassa olevat reiät osuivat kahdella ruuvilla, jotka laitoin kehysten yläosaan (nailonlevyillä). Lisäsin nylonmuttereita ruuvien päihin ja kiristin ne varovasti uudelleen. Katso yllä olevat kuvat.

Vaihe 7: Kaavio

Kuten aiemmin sanoin, kaavio on suunnilleen sama kuin Peripheral Radar -projektin. Yksi ero on, että lisäsin painikkeen (rahakontaktikytkimen). Kuvittelen, että jossain vaiheessa tarvitsemme yhden vaihtaaksemme tilaa tai ottaaksemme käyttöön jonkin ominaisuuden … joten parempi saada se nyt kuin lisätä se myöhemmin.

Lisäsin myös 10K potentiometrin. Potia käytetään säätämään etäisyyttä, jonka ohjelmisto pitää enimmäismatkana reagoida. Ajattele sitä herkkyyden säätimenä.

Kaavio on esitetty yllä.

Osaluettelo (joka minun olisi pitänyt antaa aiemmin) on seuraava:

SparkFun Distance Sensor Breakout - 4 metriä, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - Värisevä minimoottorilevy - TUOTETUNNUS: 1201Adafruit - Litiumionipolymeeriakku - 3.7v 150mAh - TUOTETUNNUS: 1317 ID: 1606Taktiiviset kytkinpainikkeet (6 mm ohut) x 20 kpl - TUOTETUNNUS: 1489Sparkfun - JST -kulmaliitin - 2 -nastainen läpireikä - PRT -0974910K ohmin vastus - Roskakori (katso lattiallasi) 10K -100K ohmin vastus - Junkbox (katso lattiallasi lähellä 10K vastuksia) 2N3904 NPN Transistor - Junkbox (tai soita kaverillesi) Jotkut kytkentäjohdot (käytin 22 gaugen säikeitä)

LiPo -akun lataamiseen otin myös: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly -laturi - v1 - TUOTENUMERO: 1304

Vaihe 8: Komponenttien sijoittaminen

Yritin olla mahdollisimman fiksu komponenttien sijoittamisessa. Yleensä yritän järjestää tiettyjä nastoja, kuten virtaa ja maata … jos voin. Yritän ainakin minimoida lankojen pituudet. Minun piti varmasti jättää tilaa yläpuolelle, jossa nenän silta on tärinämoottorille. Lopulta pääsin paikkaan, joka näkyy yllä olevassa kuvassa.

Vaihe 9: Perusteet

Juotin ensin kaikki komponentit levylle asentoihin, joista olin päättänyt. Seuraavaksi lisäsin maaliitännät. Kätevästi yksi PWB: n isoista pitkistä nauhoista oli edelleen näkyvissä, joten tein tästä yhteisen maadoitusliuskan.

Yllä oleva kuva esittää maadoitusliitännät ja 10K -vastuksen. En aio kertoa, minne johdot sijoitetaan, koska useimmilla ihmisillä on omat ajatuksensa asioiden tekemisestä. Näytän vain mitä tein.

Vaihe 10: Johdot

Lisäsin loput johdot yllä olevan kuvan mukaisesti. Lisäsin palan kaksoisnauhaa värähtelymoottorin alle, jotta se pysyy paikallaan. Tahmea materiaali, joka jo tuli moottorin pohjalle, ei tuntunut minusta riittävän vahvalta.

Käytin liitäntöihini 22 gaugen johtoa. Jos sinulla on jotain pienempää, käytä sitä. Käytin 22 mittaria, koska se on pienin, joka minulla oli käsillä.

Vaihe 11: Akun kiinnike

I 3D -tulostin pidikkeen LiPo -akun pitämiseksi (sen renderointi on esitetty yllä). Merkitsin ja porasin reiät protoboardiin kiinnittimen kiinnittämiseksi lasien vastakkaiselle puolelle osista edellä esitetyllä tavalla.

Huomautan tässä, että kiinnike on erittäin ohut ja hauras ja minun on tulostettava se tukimateriaalilla (käytin ABS -muovia kaikkiin tämän projektin osiin). Voit helposti rikkoa kannattimen yrittämällä irrottaa tukimateriaalin, joten mene helposti.

Yksi asia, jonka teen vahvistaakseni osiani, on kastaa ne asetoniin. Tietenkin sinun on oltava erittäin varovainen tämän tekemisessä. Teen sen hyvin ilmastoidussa tilassa ja käytän käsineitä ja silmiensuojainta. Teen tämän sen jälkeen, kun olen poistanut tukimateriaalin (tietysti). Minulla on astia asetonia ja upotan pinseteillä osan kokonaan asetoniin ehkä sekunniksi tai kahdeksi. Otan sen heti pois ja asetan sen sivuun kuivumaan. Yleensä jätän osat tunniksi tai pidemmäksi ennen kuin kosketan niitä. Asetoni "sulaa" ABS: n kemiallisesti. Tämä tiivistää muovikerrokset.

Kannattimen STL -tiedosto on liitetty tähän vaiheeseen.

Vaihe 12: Ohjelmointi

Kun olen tarkistanut kaikki liitännät, liitin USB -kaapelin Trinket M0: n ohjelmoimiseksi.

Ohjelmiston asentamiseksi ja/tai muokkaamiseksi (liitetty tähän vaiheeseen) tarvitset Arduino IDE: n ja Trinket M0: n levytiedostot sekä Sparkfunin VL53L1X -kirjastot. Kaikki tämä on täällä ja täällä.

Jos olet uusi aloittelija, noudata Adafruit M0: n käyttöohjeita heidän oppimissivustollaan täällä. Kun ohjelmisto (lisätty tähän vaiheeseen) on ladattu, kortin pitäisi käynnistyä ja käyttää USB -sarjaliitännän virtaa. Siirrä levyn reuna VL53L1X: n lähelle seinää tai kättäsi ja sinun pitäisi tuntea moottorin tärisevän. Värähtelyn amplitudin pitäisi olla sitä pienempi, mitä kauempana esine on laitteesta.

Haluan korostaa, että tämä ohjelmisto on ensimmäinen kerta tässä. Olen tehnyt kaksi paria laseja ja aion tehdä kaksi lisää heti. Me (minä ja ainakin yksi muu tämän asian parissa työskentelevä henkilö) jatkamme ohjelmiston tarkentamista ja päivitysten julkaisemista täällä. Toivon, että muutkin kokeilevat tätä ja julkaisevat (mahdollisesti GitHubiin) tekemänsä muutokset/parannukset.

Vaihe 13: Kehysten viimeistely

Nappasin korvakkeet lasin molemmin puolin olevaan loveen ja levitin asetonia vihjeen avulla. Imeytän asetonin, joten saan hyvän määrän, kun painan sen kulmiin. Jos ne napsautetaan tiukasti, asetoni kuljetetaan ympäri kapillaarivetovoiman kautta. Varmistan, että ne ovat suorassa ja tarvittaessa käytän jotain pitämään ne paikallaan vähintään tunnin ajan. Joskus haen uudelleen ja odotan vielä tunnin. Asetoni muodostaa hyvän siteen ja lasini näyttävät melko vahvoilta kehyksen rajalla.

Tietenkin nämä lasit ovat vain prototyyppejä, joten pidin suunnittelun yksinkertaisena, ja siksi lasien käsivarsia ei ole. Ne toimivat muutenkin aika hyvin. Mutta jos haluat, voit aina suunnitella ne uudelleen saranoilla.

Vaihe 14: Viimeiset ajatukset

Olen huomannut, että anturi ei toimi hyvin auringonvalossa. Tämä on järkevää, koska olen varma, että anturi on kyllästynyt infrapunaauringosta, joten sen erottaminen anturin lähettämästä pulssista on mahdotonta. Silti he tekisivät hyvät lasit sisätiloissa ja öisin ja ehkä pilvisinä päivinä. Tietysti minun on tehtävä lisää testejä.

Yksi asia, jonka teen muuttaakseni muotoilua, on lisätä jonkinlainen kumi loveen, joka koskettaa nenän siltaa. Jos kaatat pään alas, on vaikea tuntea tärinää, kun lasit nousevat iholta hieman painovoiman vaikutuksesta. Luulen, että kitkan aiheuttava kumi pitää lasit kiinnitettyinä nenään, jotta tärinä voidaan siirtää siihen.

Toivottavasti saan palautetta lasista. En tiedä, että lasit ovat hyödyllisiä ihmisille, mutta meidän on vain nähtävä. Siitä prototyypeissä on kyse: toteutettavuus, oppiminen ja parannukset.

Suunnitteluun olisi voitu lisätä enemmän antureita. Päätin käyttää tätä prototyyppiä, koska uskon, että useamman kuin yhden tärinämoottorin on käyttäjän vaikeampi havaita. Mutta ehkä olisi ollut hyvä idea saada kaksi anturia, jotka suuntautuvat silmistä. Sitten voit käyttää kahden moottorin avulla värinää lasien molemmilla puolilla. Voit myös käyttää ääntä, joka syötetään jokaiseen korvaan tärinän sijasta. Jälleen ajatus on kokeilla prototyyppiä ja saada kokemusta.

Jos olet päässyt tähän asti, kiitos lukemisesta!