Hoe lang ben je?: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Volg de groei van uw kind met een digitale stadiometer

Tijdens mijn jeugd was mijn moeder gewend om periodiek mijn lengte op te nemen en op een bloknotities te schrijven om mijn groei te volgen. Natuurlijk, omdat ik thuis geen stadiometer had, stond ik tegen de muur of de deurpost terwijl ze de maat nam met een meetlint. Nu heb ik een pasgeboren kleindochter en als ze begint te lopen, zullen haar ouders zeker geïnteresseerd zijn om haar groei in lengte te volgen. Zo was het idee van een digitale stadiometer geboren.

Het is gemaakt rond een Arduino Nano en een "Time of Flight" -sensor die meet hoe lang het kleine laserlicht erover doet om terug te kaatsen naar de sensor.

Stap 1: Onderdelen en componenten

• Arduino Nano Rev 3
• CJMCU 530 (VL53L0x) lasersensor
• KY-040 roterende encoder
• SSD1306 OLED 128x64-scherm
• passieve zoemer
• 2x10KΩ weerstanden

Stap 2: De sensor

De ST Microelectronics VL53L0X is een nieuwe generatie Time-of-Flight (ToF) laserafstandsmodule in een klein pakket, die een nauwkeurige afstandsmeting biedt, ongeacht de reflecties van het doel, in tegenstelling tot conventionele technologieën.

Het kan absolute afstanden tot 2 m meten. De interne laser is voor het menselijk oog totaal onzichtbaar (golflengte 940 nm) en voldoet aan de laatste norm op het gebied van veiligheid. Het integreert een reeks SPAD's (Single Photon Avalanche Diodes)

De communicatie met de sensor gebeurt via I2C. Omdat het project ook een andere I2C (de OLED) omvat, zijn 2 x 10KΩ pullup-weerstanden nodig op de SCL- en SDA-lijnen.

Ik heb de CJMCU-530 gebruikt, een breakout-module met de VL53L0X van ST Microelectronics.

Stap 3: Bediening en sensorpositionering

Eenmaal gebouwd en getest, moet het apparaat in het midden van een deurkozijn worden gemonteerd; dit komt omdat als u het te dicht bij een muur of een obstakel monteert, de IR-laserstraal wordt gestoord en een overspraakfenomeen op de maat ontstaat. Een andere optie zou zijn om het apparaat via een verlengstang te installeren om het van de muur af te bewegen, maar het is onhandiger.

Meet zorgvuldig de juiste lengtemaat tussen vloer en sensor (offset in te stellen) en kalibreer het apparaat (zie volgende stap). Eenmaal gekalibreerd, kan het apparaat worden gebruikt zonder dat het opnieuw hoeft te worden gekalibreerd, tenzij u het naar een andere positie verplaatst.

Schakel het apparaat in en plaats u eronder, in een rechte en stevige positie. De meting wordt uitgevoerd wanneer het apparaat langer dan 2,5 seconden een constante lengte detecteert. Op dat moment zal het een "succes" muziekgeluid laten horen en de maat op het display houden.

Stap 4: Offsetkalibratie

Zoals eerder vermeld, moet u de juiste waarde (in centimeters) instellen voor de offset, de afstand tussen het meetapparaat en de vloer. Dit kan worden bereikt door op de encoder-draaiknop te drukken (die een drukknopschakelaar heeft). Nadat de kalibratiemodus is geactiveerd, stelt u de juiste afstand in door aan de knop te draaien (met de klok mee telt centimeters op, tegen de klok in af). Offset varieert van 0 tot 2,55 m.

Als u klaar bent, drukt u nogmaals op de knop. De interne zoemer genereert twee verschillende tonen om u akoestische feedback te geven. De kalibratiemodus heeft een time-out van 1 minuut: als u de offset niet binnen deze time-out instelt, verlaat het apparaat de kalibratiemodus en keert terug naar de meetmodus, zonder de opgeslagen offset te wijzigen. De offset wordt opgeslagen in het EEPROM-geheugen van Arduino, om deze te behouden tijdens daaropvolgende shutdowns.

Stap 5: Coderen

ST Microelectronics heeft een volledige API-bibliotheek uitgebracht voor de VL53L0X, inclusief gebarendetectie. Voor het doel van mijn apparaat vond ik het gemakkelijker om Pololu's VL53L0X-bibliotheek voor Arduino te gebruiken. Deze bibliotheek is bedoeld om een snellere en gemakkelijkere manier te bieden om de VL53L0X te gebruiken met een Arduino-compatibele controller, in tegenstelling tot het aanpassen en compileren van ST's API voor de Arduino.

Ik heb de sensor in de modus HOGE NAUWKEURIGHEID en LANG BEREIK ingesteld om meer vrijheid te hebben bij de installatiehoogte en offset-instelling. Dit zal resulteren in een lagere detectiesnelheid, wat in ieder geval voldoende is voor het doel van dit apparaat.

De offset wordt opgeslagen in het EEPROM-geheugen van Arduino, waarvan de waarden behouden blijven wanneer het bord wordt uitgeschakeld.

In de loop-sectie wordt de nieuwe maat vergeleken met de vorige en als er 2,5 seconden over dezelfde maat wordt gepasseerd (en als het GEEN Offrange- of Timeout-waarde is), wordt de maat afgetrokken van de offset en constant weergegeven op het display. Een "succesvolle" korte muziek wordt gespeeld door de piëzo-zoemer, om de gebruiker auditief op de hoogte te stellen.

Stap 6: Schema's

Stap 7: Behuizing/koffer en montage

Omdat mijn onvermogen om rechthoekige vensters op commerciële dozen te snijden heel bekend is, nam ik de weg om een behuizing te ontwerpen met een CAD en deze op te sturen voor 3D-printen. Het is niet de goedkoopste keuze, maar het is nog steeds een handige oplossing omdat het de mogelijkheid biedt om zeer nauwkeurig en flexibel te zijn bij het positioneren van alle componenten.

De kleine laserchip is gemonteerd zonder afdekglas, om overspraak en grillige maatregelen te voorkomen. Als u de laser achter een afdekking wilt installeren, moet u een complexe kalibratieprocedure uitvoeren zoals vermeld in de documentatie van ST Microelectronics.