مینیاتور تقویت کننده قفل پوشیدنی (و سیستم سونار برای پوشیدنی ها و غیره): 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

یک تقویت کننده مینیاتوری کم هزینه قفل دار که می تواند در قاب عینک تعبیه شود و یک سیستم سونار بینایی برای نابینایان ایجاد کند ، یا یک دستگاه سونوگرافی ساده که به طور مداوم قلب شما را کنترل می کند و با استفاده از یادگیری ماشین-انسان از مشکلات قبل از هشدار استفاده می کند. به وقوع پیوستن.

تقویت کننده قفل کننده یک تقویت کننده است که می تواند روی یک سیگنال خاص (ورودی مرجع) قفل شود در حالی که از سایر موارد چشم پوشی می کند. در جهان بمباران مداوم با سر و صدا و حواس پرتی ، توانایی نادیده گرفتن چیزی (یعنی نادیده گرفتن) یک دارایی ارزشمند است.

بهترین تقویت کننده ای که تا کنون در کل تاریخ نسل بشر ساخته شده است PAR124A ساخته شده در سال 1961 است و در حالی که بسیاری سعی کرده اند از عملکرد آن پیشی بگیرند یا مساوی کنند ، هیچ کدام موفق نشده اند [https://wearcam.org/BigDataBigLies.pdf].

تقویت کننده های قفل کننده برای سونار ، رادار ، لیدار و بسیاری دیگر از انواع حسگرها ضروری هستند و بسته به مشخصات و غیره معمولاً حدود 10 تا 000 دلار تا 50 هزار دلار هزینه دارند.

S. Mann ، دانشگاه استنفورد ، گروه مهندسی برق ، 2017.

Cite Mann، Lu، Werner، IEEE GEM2018 pp. 63-70

مرحله 1: اجزاء را بدست آورید

باشگاه دانشجویی پوشیدنی WearTech در دانشگاه تورنتو به هر دانشجویی که در ECE516 ثبت نام کرده است ، سخاوتمندانه یک کیت قطعات اهدا کرده است.

می توانید به WearTech بپیوندید و یک کیت قطعات تهیه کنید ، یا قطعات دیگر را از Digikey خریداری کنید.

بیانیه مواد:

• تولید کننده سیگنال (که هنوز از آزمایشگاه 1 در اختیار خواهید داشت و در ابتدا نیازی به مولد سیگنال پیچیده ندارید ، یعنی برای اولین قسمت این آزمایشگاه ، هر مولد سیگنال با ارزش واقعی مناسب انجام می دهد) ؛
• رمزگشای LM567 یا NE567 (تراشه 8 پین) ؛
• R_تی = مقاومت بالا تقسیم کننده ولتاژ ورودی مرجع: تقریبا. 5340 اهم ؛
• R_ب = مقاومت پایین تقسیم کننده ولتاژ ورودی مرجع: تقریبا 4660 اهم ؛
• R_ال = مقاومت بار برای خروجی (پین 3): تقریبا 9212 اهم ؛
• سه خازن (خازن های اتصال برای ورودی مرجع و سیگنال ، و همچنین خازن فیلتر پایین گذر در خروجی) ؛
• سوئیچ های اختیاری ؛
• تقویت کننده خروجی مانند TL974 (همچنین می توانید از تقویت کننده صوتی حساس یا تقویت کننده هدفون با امپدانس ورودی به اندازه کافی استفاده کنید تا خازن فیلتر خروجی بیش از حد بارگیری نشود) ؛
• سایر اجزای متفرقه ؛
• تخته نان یا سایر مدارهای مونتاژ قطعات.

علاوه بر این ، برای انجام کار مفید با تقویت کننده قفل ، می خواهید موارد زیر را بدست آورید:

• مبدلهای اولتراسونیک (مقدار دو) ؛
• هدست صوتی یا سیستم بلندگو ؛
• سیستم کامپیوتری یا پردازنده یا میکروکنترلر (از آزمایشگاه 1) برای قسمت یادگیری ماشین.

R_تی، آر_ب، و R_ال نسبتاً بحرانی هستند ، یعنی مقادیری که از طریق آزمایش با دقت انتخاب کرده ایم.

مرحله 2: کامپوننت کردن قطعات

مطابق نمودار نشان داده شده ، قطعات را وصل کنید.

نمودار ترکیبی خوب بین نمودار شماتیک و نمودار سیم کشی است ، یعنی طرح مدار و همچنین نحوه اتصال مدار را نشان می دهد.

برخی از افراد به روشی که از رمزگشای 567 استفاده می کند به عنوان یک خلاقیت عادی از استفاده معمولی از آن در نظر گرفته شده است. به طور معمول پین 8 پین خروجی است ، اما ما به هیچ وجه از آن استفاده نمی کنیم. به طور معمول دستگاه یک صدا را تشخیص می دهد و هنگامی که صدا تشخیص داده می شود ، چراغ یا مورد دیگری را روشن می کند.

در اینجا ما از آن به نحوی استفاده می کنیم که کاملاً متفاوت از روشی است که در آن استفاده می شد.

در عوض ، ما خروجی را در پین 1 که خروجی "آشکارساز فاز" است ، می گیریم. ما از این واقعیت استفاده می کنیم که "آشکارساز فاز" به سادگی یک ضرب است.

همچنین ، پین 6 معمولاً به عنوان اتصال خازن زمان بندی استفاده می شود.

در عوض ، خلاقانه ، از پین 6 به عنوان ورودی مرجع برای استفاده از تراشه 567 به عنوان تقویت کننده قفل استفاده می کنیم. این به ما امکان می دهد تا در یکی از ورودی های آن به ضرب دسترسی پیدا کنیم.

برای به دست آوردن حداکثر حساسیت نسبت به ورودی های مرجع ، متوجه شدیم که اگر این پین را به 46.6 درصد از ریل منبع متمایل کنیم و به صورت خازنی به آن متصل شویم ، بهترین نتایج را بدست می آوریم. همچنین می توانید سیگنال مرجع را مستقیماً به آن وارد کنید ، همانطور که توسط سوئیچ نشان داده شده است (فقط می توانید به جای سوئیچ از سیم جامپر روی تخته نان خود استفاده کنید).

تنها پین ورودی/خروجی که ما معمولاً از آن استفاده می کنیم (یعنی نحوه استفاده از آن) پین 3 است که قرار است به عنوان ورودی مورد استفاده قرار گیرد ، که ما در واقع از آن به عنوان ورودی استفاده می کنیم!

مرحله 3: تقویت کننده Lock-in را برای استفاده مناسب: کمک بینایی برای نابینایان قرار دهید

ما می خواهیم از تقویت کننده قفل کننده برای ایجاد کمک بینایی (کمک بینایی) برای نابینایان استفاده کنیم.

ایده اینجا این است که ما از آن برای سونار ، برای ایجاد یک سیستم حسگر سونار داپلر استفاده می کنیم.

اگرچه می توانید سنسور سونار را به عنوان یک ضمیمه آردوینو خریداری کنید ، اما ما دلایل زیر را بر اساس اصول اولیه این دستورالعمل انتخاب می کنیم:

1. وقتی دانش آموزان اصول اولیه را بسازند ، اصول اولیه را یاد می گیرند.
2. این به شما امکان می دهد برای تحقیق و توسعه بیشتر به سیگنال های خام دسترسی مستقیم داشته باشید.
3. این سیستم در مقایسه با سیستم های از پیش بسته شده که صرفاً اطلاعات جمع آوری شده را با کمی تاخیر (تأخیر) گزارش می دهند ، بسیار پاسخگو و آنی است.

دو مبدل سونوگرافی را روی هدست (هدفون) ، رو به جلو نصب کنید. ما دوست داریم آنها را در دو طرف قرار دهیم تا سر فرستنده را از سیگنال مستقیم گیرنده محافظت کند.

مطابق نمودار ارائه شده ، آنها را به تقویت کننده قفل وصل کنید.

خروجی تقویت کننده را به هدست وصل کنید. نوع هدست "Extra Bass" بهترین عملکرد را دارد ، زیرا پاسخ فرکانس تا کمترین فرکانس گسترش می یابد.

اکنون می توانید اجسام را در اتاق بشنوید و یک نقشه بصری ذهنی از اشیاء اتاق در حال حرکت بسازید.

مرحله 4: یادگیری ماشین-انسان

"پدر هوش مصنوعی" ، ماروین مینسکی (او کل زمینه یادگیری ماشین را اختراع کرد) ، به همراه ری کورزویل (مدیر مهندسی در گوگل) ، و من ، مقاله ای در IEEE ISTAS 2013 (مینسکی ، کورزویل ، مان ، ") نوشتیم. انجمن حجاب هوشمند "، 2013) در مورد نوع جدیدی از یادگیری ماشینی ، به نام هوش انسانی.

این امر ناشی از یادگیری ماشینی بر روی فناوری های پوشیدنی است ، به عنوان مثال "HuMachine Learning" ، که در آن سنسورها به یک گسترش واقعی ذهن و بدن تبدیل می شوند.

سعی کنید خروجی های سونار داپلر را تهیه کرده و آنها را به ورودی آنالوگ سیستم رایانه ارائه دهید و برخی از یادگیری ماشین را روی این داده ها اجرا کنید.

این ما را یک قدم به چشم انداز سیمون هایکین در زمینه رادار یا سیستم سونار با قابلیت تشخیص نزدیک می کند.

استفاده از شبکه عصبی LEM (Logon Expectation Maximization) را در نظر بگیرید.

به https://hi.eecg.toronto.edu/chirplet/adaptive_chir… مراجعه کنید

در اینجا برخی از مقالات اضافی در مورد یادگیری ماشین و تغییر chirplet آمده است:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16830941

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

www.researchgate.net/publication/22007368…

مرحله 5: سایر تغییرات: مانیتور قلب

علت شماره 1 مرگ و میر بیماری قلبی است و ما می توانیم یک سیستم پوشیدنی ایجاد کنیم که به رفع این مشکل کمک کند. از دو هیدروفون یا ژئوفون برای "دیدن" در قلب خود استفاده کنید. همان فناوری که به نابینایان کمک می کند "ببینند" ، اکنون می تواند به داخل تبدیل شود تا به درون بدن شما نگاه کند.

چنین مانیتور قلب ، همراه با ECG سنتی و همچنین ویدئوی نمای بیرونی برای زمینه ، به شما یک مانیتور قلب قابل پوشیدن برای سلامت و ایمنی شخصی می دهد.

یادگیری ماشین می تواند به پیش بینی مشکلات قبل از بروز آنها کمک کند.

مرحله 6: تنوع دیگر: سیستم ایمنی دوچرخه

برنامه دیگر یک سیستم دید عقب برای دوچرخه است. مبدل های رو به عقب را روی یک کلاه دوچرخه قرار دهید.

در اینجا ما می خواهیم بی نظمی زمین و به طور کلی همه چیز را که از شما دور می شوند نادیده بگیریم ، اما فقط چیزهایی را ببینید که به نفع شما هستند.

برای این منظور شما می خواهید از یک سیستم سونار پیچیده استفاده کنید ، همانطور که در نمودار سیم کشی بالا نشان داده شده است.

خروجی ها (واقعی و تخیلی) را در مبدل AtoD 2 کاناله (آنالوگ به دیجیتال) وارد کرده و تبدیل فوریه را محاسبه کنید ، سپس فقط فرکانس های مثبت را در نظر بگیرید. وقتی اجزای فرکانس مثبت قوی وجود داشته باشد ، چیزی برای شما به دست می آید. این می تواند بزرگنمایی خوراک دوربین عقب شما را فعال کند تا توجه خود را به اشیاء پشت سر خود جلب کند.

برای نتایج بهتر ، ترانسفورماتور chirplet را محاسبه کنید. حتی بهتر: از Adaptive Chirplet Transform (ACT) استفاده کنید و از شبکه عصبی LEM استفاده کنید.

به فصل 2 کتاب درسی "پردازش تصویر هوشمند" ، جان ویلی و پسران ، 2001 مراجعه کنید.

منابع اضافی:

wearcam.org/all.pdf

wearcam.org/chirplet.pdf

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1991/

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1992/…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1127523…

مرحله 7: تنوع دیگر: کمک دو طرفه برای نابینایان

برای ارائه صدای استریوسکوپی ، با خروجی های واقعی و خیالی به دو کانال استریو صدا ، از تقویت کننده قفل با ارزش پیچیده فوق استفاده کنید.

به این ترتیب شما می توانید ماهیت پیچیده جهان پیرامون خود را بشنوید ، زیرا شنوایی انسان بسیار منطبق با تغییرات فازی جزئی است و این در یادگیری درک تغییرات ظریف بین کانالهای مرحله ای و چهارگانه بازگشت داپلر بسیار ماهر است.