التراسونیک Batgoggles: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

ای کاش خفاش بودی؟ آیا می خواهید Echolocation را تجربه کنید؟ آیا می خواهید سعی کنید با گوش خود "ببینید"؟ در اولین دستورالعمل آموزشی من ، به شما نشان خواهم داد که چگونه می توانید با استفاده از کلون میکروکنترلر آردوینو ، سنسور اولتراسونیک Devantech و عینک های جوشکاری در صورت داشتن قطعات الکترونیکی استاندارد ، چگونه باتری های فراصوت خود را بسازید. همچنین می توانید از وسایل الکترونیکی صرف نظر کنید و یک ماسک خفاشی ساده را برای پوشیدن در فیلم بعدی بتمن مناسب کنید. در این صورت ، هزینه فقط حدود 15 دلار خواهد بود. این عینک ها به شما امکان می دهند تجربه استفاده از نشانه های شنوایی مانند خفاش را تجربه کنید و برای کودکان در یک مرکز علمی طراحی شده است تا در مورد مکان یابی اکو یاد بگیرند. هدف این بود که هزینه ها را تا حد ممکن پایین نگه داریم ، از این که تعامل به طور کلی یا غیر مرتبط با هدف آموزشی آن باشد و اطمینان حاصل شود که شکل فیزیکی دستگاه موضوع مورد نظر را تضمین می کند ، جلوگیری کرد. برای بحث بیشتر در مورد طراحی آن ، لطفاً صفحه وب پروژه را ببینید. برای اینکه هزینه ها و اندازه کم باشد ، از کلون آردوینو استفاده می شود ، اما این پروژه به خوبی با میکروکنترلرهای از پیش ساخته شده آردوینو کار می کند. این عینک ها برای " دوره تحقیق و طراحی پویا کاربر محور "در برنامه هنر ، رسانه و مهندسی در دانشگاه ایالتی آریزونا.

مرحله 1: مواد لازم

-آردوینو یا میکروکنترلر قابل مقایسه* (اگر پول دارید می توانید آردوینو مینی/نانو بخرید یا از بواردوینو استفاده کنید ، در غیر اینصورت نحوه ساخت یک کلون کوچک و ارزان آردوینو برای این پروژه را به شما نشان خواهم داد.)-عینک های جوشکاری (مال من مارک "Neiko" و به راحتی در eBay به عنوان "Flip up welding gogles" با قیمت 3 تا 10 دلار ارسال می شود ، این نوع خاص واقعاً خوب کار می کند)-سنسور اولتراسونیک Devantech SRF05 (یا دیگر سنسورهای قابل مقایسه-با این حال ، SRF05 دارای یک مصرف برق کم 4 میلی آمپر و وضوح عالی از 3 سانتی متر تا 4 متر ، حدود 30 دلار است)-چیزی برای ساخت گوش (از مخروط های پلاستیکی استفاده کردم ، همچنین ببینید: "چگونه یک لباس خفاش بهتر بسازیم")-برخی از انواع محفظه برای لوله های الکترونیکی-3/8 اینچ لوله پیچ خورده مشکی انعطاف پذیر (برای پنهان کردن سیمهای اتصال دهنده) -پیزر پیزو که می تواند روی سیمهای مختلف 5V-9V کار کند-قوطی اسپری پلاستیکی (سیاه) میکروکنترلر الکترونیک (این اجزا را می توان حذف کرد در صورت استفاده از کنترلر از پیش ساخته شده)- Arduino برنامه ریزی شده Atmega8 یا 168 DIP تراشه.- یک Arduin یدکی o برد یا برنامه نویس USB ArduinoMini- برد رایانه کوچک (موجود در Radioshack)- اتصال باتری 9 ولت (موجود در Radioshack)- 7805 تنظیم کننده ولتاژ 5 ولت- کریستال 16 مگاهرتز (موجود @ sparkfun)- دو خازن 22pF (موجود @ sparkfun)- 10 microF خازن الکترولیتی- 1 خازن الکترولیتی microF- 1k مقاومت و 1 LED (اختیاری اما بسیار توصیه می شود)- ترانزیستور 2N4401 (اختیاری)- هدرهای زنانه و مردانه (اختیاری)- سوکت DIP 28 پین یا دو سوکت DIP 14 پین (اختیاری)- کوچک تخته نان برای نمونه سازی (اختیاری) قطعات الکترونیکی را نیز می توانید از www.digikey.com یا www.mouser.com تهیه کنید. ابزار و وسایلی که ممکن است به آنها احتیاج داشته باشید-آهن لحیم کاری-تفنگ چسب داغ-Dremel-کاغذ خبری-نوار پوشش-کاغذ سنباده-سیم استریپر و غیره

مرحله 2: برخی از گوش ها را طراحی کنید

شما آزاد هستید که از تخیل خود برای ساختن گوش های خود استفاده کنید. هیچ عینک خفاشی نباید یکسان باشد! من از مخروط های پلاستیکی که برای فیزیوتراپی استفاده می شود استفاده کردم ، که ما در آزمایشگاه خود مقدار زیادی از آنها را داشتیم. اما این آموزش یک گزینه خوب دیگر برای گوش خفاش ها ارائه می دهد. من ابتدا یک بیضی شکل با نوک تیز کشیدم و آن را با Dremel برش دادم. قطعه برش را ذخیره کردم تا برای داخل گوش استفاده شود.

مرحله 3: گوش ها را ببرید

قطعات برش خورده مخروط را با Dremel برش دادم ، به طوری که کوچکتر شده و داغ آنها را به داخل قطعات مخروطی بزرگتر چسباند. آنها دقیقاً مناسب نیستند ، اما بعد از نگه داشتن آنها با دست ، چسب حرارتی آن را به خوبی در جای خود نگه داشت. اگر فضای کافی زیر گوش ها بگذارید ، می توانید وسایل الکترونیکی را به راحتی در داخل گوش ، یک گوش برای کنترل کننده و یک گوش برای باتری جاسازی کنید. متأسفانه ، من فضای کافی را ترک نکردم و مجبور شدم از یک محفظه خارجی استفاده کنم. لطفاً مراقب باشید هنگام استفاده از تفنگ چسب داغ خود را نسوزانید !!! همچنین می توانید مخروط های پلاستیکی را به راحتی تصادفی ذوب کنید.

مرحله 4: عینک را آماده کنید

عینک هایی که خریدم یک رنگ آبی براق بسیار شبیه خفاش بودند. برای زیباتر جلوه دادن عینک ، لنزها را بیرون بیاورید (ابتدا قطعه بینی را بردارید) ، آنها را سنباده بزنید و با اسپری Plasti Dip اسپری کنید تا بافت لاستیکی چرمی زیبایی به آنها داده شود. قبل از سمپاشی ، داخل نوار عینک و قسمت هایی که با پوست تماس می گیرند را با نوار ماسک ماسک کردم. من همچنین هیچ رنگی به قطعه بینی نزدم زیرا رنگ انعطاف پذیری مواد عینک را کمی کاهش می دهد و قطعه بینی برای نگه داشتن عینک در کنار هم ضروری است. شما همچنین می خواهید گوش ها را سنباده زده و اسپری کنید. گرد و غبار پلاستیکی سنباده برای ریه ها و چشم های شما مضر است بنابراین لطفاً در این مراحل از ماسک و عینک ایمنی استفاده کنید. من حدود 3 لایه را با 10-15 دقیقه فاصله بین کتها اسپری کردم تا بافت یکدستی به دست آید. هنگامی که مرطوب است ، رنگ براق به نظر می رسد ، اما به بافت مات خشک می شود.

مرحله 5: مونتاژ قطعات الکترونیکی

اگر از میکروکنترلر Arduino ساخته شده استفاده می کنید ، این مراحل اختیاری است. با این حال ، از آنجا که شما فقط از مقدار کمی از قابلیت های آن استفاده می کنید ، منطقی تر است که نسخه آهنی از آردوینو بسازید که تولید آن بسیار کوچکتر و ارزان تر است. این بخش ممکن است برای افرادی که هیچ تجربه الکترونیکی ندارند کمی دشوار باشد ، اما برای کسانی که یک کیت الکترونیکی ساده مونتاژ کرده اند باید آسان باشد. یک طرح "شماتیک" برای وسایل الکترونیکی ضمیمه شده است. این طرح کلی از طرحواره مستقل دیوید ملیس Atmega8 مشتق شده است. اگر علاقه ای وجود داشته باشد ، من یک دستورالعمل اختصاصی برای این مرحله تهیه می کنم. مدار قدرت جدا شده از کتاب محاسبات فیزیکی تام ایگو است. من تصویر نسخه برد کامپیوتر (با سنسور/زنگ وصل نشده) و همچنین نمونه اولیه ای که روی مرجع تهیه شده است را برای مرجع قرار دادم. نسخه breadboard همچنین نحوه اتصال برد Arduino به عنوان برنامه نویس USB برای تراشه میکروکنترلر را نشان می دهد. از آنجا که من از یک سوکت DIP برای تراشه استفاده کردم ، می توانم تراشه را بردارم و آن را در یک برد آردوینو قرار دهم تا بتوان آن را برنامه ریزی کرد ، اما بیرون آوردن تراشه بدون خم شدن همه پین ها دشوار است - به همین دلیل من زن را وارد کردم پین هدر برای tx/rx. با وجود اینکه تخته بسیار تنگ است ، می توانید ببینید که در همه پین های کنترلر یک پد لحیم برای اتصال وجود دارد. از آنجا که آنها برای این پروژه ضروری نیستند ، من هدرهای زن را به پین های بلااستفاده نچسباندم ، اما اگر آنها بودند ، شما از قابلیت های کامل یک Arduino Diecimilia به جز USB روی برد در یک بسته بسیار کوچک برخوردار خواهید بود. عرض تخته تقریباً نیمی از تخته Diecimilia و تقریباً طول آن است. (در اینجا یک تنظیم مشابه وجود دارد.) استفاده از ترانزیستور برای فعال کردن زنگ اختیاری است ، آردوینو می تواند جریان کافی را از خود پین تامین کند. با این حال ، استفاده از ترانزیستور به شما این امکان را می دهد که در صورت داشتن دستگاه های دیگر ، به غیر از زنگ ، از سایر دستگاه های تولید صدا استفاده کنید.

مرحله 6: سیم های زنگ و سنسور را آماده کنید

سنسور اولتراسونیک و صدای زنگ برای اتصال از عینک به لوازم الکترونیکی به سیم های طولانی نیاز دارد. سنسور اولتراسونیک به 4 سیم (5 ولت ، زمین ، اکو ، ماشه) و زنگ به دو سیم (خروجی دیجیتال از کنترلر ، زمین) نیاز دارد. در صورت داشتن برنامه ریزی ، می توانید از یک کابل روبان 5 سیم استفاده کنید و اتصال زمین را بین زنگ و سنسور به اشتراک بگذارید. من فقط یک روبان 4 سیم داشتم ، بنابراین از آن برای سنسور اولتراسونیک استفاده کردم و از یک کابل دو سیم برای زنگ استفاده کردم. از آنجا که زنگ دارای دو کانکتور است ، یک ردیف سربرگ های زن را در فاصله مناسب به دو سیم لحیم کردم ، به این ترتیب در صورت لزوم می توانم به راحتی زنگ پیزو را بردارم. این سنسور دارای چند حفره لحیم کاری است که باید از آنها استفاده کنید. مطمئن شوید که از قسمت درست استفاده می کنید ، سوراخ های طرف دیگر برای برنامه نویسی سنسور است و کار نمی کند!

مرحله 7: سیم ها را تمام کنید

سربرگ نر بعدی را به سر دیگر سیم ها می چسبانیم. (اینها به میکروکنترلر متصل می شوند.)

مرحله 8: بارگذاری کد

برای بارگذاری کد ، پین های 5v ، ground ، TX ، RX روی برد رایانه را به همان پین های موجود در برد آردوینو با تراشه حذف شده با استفاده از سیم وصل کنید. سپس پین تنظیم مجدد روی برد کامپیوتر را به جایی که پین 13 در سوکت DIP در برد Arduino قرار دارد وصل کنید. اگر این موضوع گیج کننده است ، لطفاً تصویری را که در آن تکرار شده است مشاهده کنید ، مگر با آردوینو مینی. سپس به سادگی کد پیوست شده را در ویرایشگر Arduino (یا فایل.pde را در Arduino پس از بارگیری باز کرده و باز کنید) و پورت سریال مناسب و تراشه Arduino مورد استفاده خود را انتخاب کرده و دکمه بارگذاری را فشار دهید. کد با پخش بوق و سپس فاصله بین بوق را بر اساس فاصله اندازه گیری شده توسط سنسور تغییر دهید. بنابراین ، اگر به یک شی نزدیک هستید ، فاصله بین بوق کاهش می یابد و بوق ها سریعتر رخ می دهند. اگر از یک شیء دور هستید ، فاصله بین بوق افزایش می یابد بنابراین صدای جرقه آهسته تر رخ می دهد. کنترل کننده فاصله را هر 60 میلی ثانیه بررسی می کند ، بنابراین فاصله بین بوق به صورت پویا تغییر می کند. در حال حاضر مقیاس بندی شده است بنابراین 1 اینچ در فاصله بین بوق 10 میلی ثانیه تفاوت ایجاد می کند. این باعث می شود که عینک ها در فواصل نزدیکتر بهتر کار کنند ، اما می توان آنها را افزایش داد تا در فواصل بیشتر بهتر کار کنند. من یک مقیاس نمایی را امتحان کردم که برد را در فواصل نزدیکتر افزایش داد (با استفاده از مقیاس fscale ، اما به نظر نمی رسد که در ازای تن کد ، پاسخ خیلی تغییر کند ، بنابراین آن را حذف کردم.) از آنجا که زمان خواندن فاصله طول می کشد بستگی به فاصله شیئی که حس می شود (سنسور تا 30 میلیمتر پالس را برمی گرداند) کد زمان لازم برای خواندن را اندازه گیری می کند و زمان تاخیر را با این مقدار جبران می کند. هر خط روی کد نظر داده می شود (امیدوارم) خود -توضیحی

مرحله 9: قطعات الکترونیکی را در یک محفظه قرار دهید

لوله پیچ خورده را برش دهید تا طول مناسب عینک تا دست یا جیب دیگران باشد. سیمهای متصل به سنسور اولتراسونیک و زنگ پیزو را داخل لوله پیچ خورده درز شکاف قرار دهید. سوراخی در محفظه خود ایجاد کنید که می تواند با لوله پیچ خورده مناسب باشد. من این کار را با استفاده از روش آزمایش و خطا با اندازه کوچک شروع کردم و قطر را افزایش دادم تا لوله به درستی مناسب شود. سیمها را از سوراخ عبور داده و سپس لوله پیچ خورده را فشار دهید. کابل های من کمی بلند هستند ، بنابراین مجبور شدم آنها را تا کنم تا جا بیفتد. برخی از Velcro برد مدار را به محفظه نگه می دارد.

مرحله 10: سیمها را وصل کنید

اکنون می توانید از پین های هدر نر در انتهای سیم خود استفاده کرده و به پین های مناسب روی برد رایانه متصل شوید (از شماتیک استفاده کنید!). اگر از آردوینو خود استفاده می کنید ، فقط از همان نقشه های پین همانند شماتیک استفاده کنید.

مرحله 11: بستن محفظه

این محفظه دارای پیچ هایی برای بستن آن بود اما سایر محوطه ها (قلع آلتویید؟) فقط می توانستند محکم بسته شوند. از آنجا که مطمئن نبودم کار می کند یا خیر ، فعلاً از نوار چسب برای بسته نگه داشتن آن استفاده کردم.

مرحله 12: گوش ها را وصل کنید

برای چسباندن گوشها ابتدا باید دو شکاف عمودی با درمل در گوشها قرار دهیم تا بند از آن عبور کند.

مرحله 13: اتصال گوش ادامه دارد

پس از بستن تسمه ها در گوش ها ، از Velcro برای چسباندن گوش ها به عینک استفاده کردم. این امر تا حدودی ناپایدار بود ، اما بسیار قابل تنظیم بود تا آنها را به راه درست نشان دهد. چسباندن آنها دائمی تر بود ، اما Velcro از چندین نسخه نمایشی جان سالم به در برده است. سنسور اولتراسونیک به نوعی مناسب برای قرار دادن بر روی مکانیزم قفل شدن برای قابلیت بالا بردن عینک بود. شما باید قاب عینک لاستیکی را از قسمت پلاستیکی لنز کمی از بالا بیرون بیاورید تا فضای بیشتری ایجاد شود و سنسور دقیقاً داخل آن قرار گیرد. گاهی اوقات سنسور بیرون می آید ، بنابراین کمی چسب می تواند آن را برای همیشه ثابت کند. متأسفانه این روش چسباندن دیگر نمی تواند لنزها را بالا بکشد.

مرحله 14: Echolocation را تجربه کنید

باتری را وصل کنید ، محفظه را در جیب خود بگذارید و کاوش کنید! هرچه به اشیاء در دید خود نزدیک می شوید ، هر چه سریعتر بوق بزنید ، هرچه بیشتر پیش بروید ، بوق نیز کندتر می شود. لطفاً در محیط های خطرناک یا در ترافیک از این لباس ها استفاده نکنید! این عینک ها فقط برای اهداف آموزشی هستند و برای محیط های کنترل شده در نظر گرفته شده اند زیرا قصد دارند دید محیطی و منظم شما را مسدود کنند ، بنابراین شما بیشتر به نشانه های شنوایی متکی هستید. من مسئول هیچ گونه صدمه ای در اثر پوشیدن این عینک نیستم! با تشکر! از آنجا که این بر اساس آردوینو است ، شما به راحتی می توانید یک ماژول Zigbee یا blueSMIRF را به رابط این دستگاه ها با رایانه ها به صورت بی سیم اضافه کنید. کارهای آینده ممکن است اضافه کردن یک صفحه برای تنظیم حساسیت و اضافه کردن یک کلید روشن/خاموش باشد.

جایزه دوم در مسابقه ربات Instructables و RoboGames