Ultrasone Batgoggles - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Zou je willen dat je een vleermuis was? Echolocatie ervaren? Wil je proberen te "zien" met je oren? Voor mijn eerste Instructable zal ik je laten zien hoe je je eigen ultrasone batgoggles kunt bouwen met behulp van een Arduino microcontroller-kloon, Devantech ultrasone sensor en lasbril voor ongeveer $ 60 of minder als je al standaard elektronische componenten hebt. Je kunt ook de elektronica overslaan en een eenvoudig vleermuismasker maken dat perfect is om te dragen naar de volgende Batman-film. In dat geval zouden de kosten slechts ongeveer $ 15 zijn. Met deze bril kunt u ervaren hoe het is om auditieve signalen als een vleermuis te gebruiken en is bedoeld voor kinderen in een science center-omgeving om te leren over echolocatie. Het doel was om de kosten zo laag mogelijk te houden, te voorkomen dat de vorm van de interactie generiek zou zijn of niet gerelateerd aan het educatieve doel en om ervoor te zorgen dat de fysieke vorm van het apparaat het onderwerp belichaamt. Voor een meer diepgaande bespreking van het ontwerp, zie de project-webpagina. Om de kosten en de grootte laag te houden, is er echter een Arduino-kloon gebouwd, maar dit project werkt net zo goed met vooraf gebouwde Arduino-microcontrollers. Deze bril is gebouwd voor " Dynamic User-centered Research and Design"-cursus in het Arts, Media & Engineering-programma aan de Arizona State University.

Stap 1: Benodigde materialen

-Arduino of vergelijkbare microcontroller* (als je het geld hebt, kun je de Arduino mini/nano kopen of een boarduino gebruiken, anders zal ik je laten zien hoe je een kleine en goedkope Arduino-kloon maakt voor dit project.) "Neiko" merk en zijn gemakkelijk te vinden op eBay als "Flip-up lasbril" voor 3-10 dollar verzonden, dit specifieke type werkt echt goed) -Devantech SRF05 ultrasone sensor (of een andere vergelijkbare sensor - de SRF05 heeft echter een zeer laag stroomverbruik van 4 mA en geweldige resolutie van 3 cm tot 4 meter, het is ongeveer $ 30) - iets om oren van te maken (ik gebruikte plastic kegels, zie ook: "Hoe maak je een beter vleermuiskostuum") - een soort van behuizing voor elektronica-3/8" splitnaad flexibele zwarte gekronkelde slang (om verbindingsdraden te verbergen)-piëzo-zoemer die kan werken op 5v-9v-geassorteerde draden-plasti-dip spuitbus (zwart) Microcontroller-elektronica (deze componenten kunnen worden overgeslagen bij gebruik van een vooraf gebouwde controller) - Arduino geprogrammeerde Atmega8 of 168 DIP-chip. - een reserve Arduin o board of ArduinoMini USB programmer - Kleine printplaat (verkrijgbaar bij Radioshack)- 9V batterij connector (verkrijgbaar bij Radioshack)- 7805 5v spanningsregelaar- 16 MHz kristal (verkrijgbaar bij sparkfun)- twee 22pF condensatoren (verkrijgbaar bij sparkfun)- 10 microF elektrolytische condensator - 1 microF elektrolytische condensator - 1k weerstand en 1 LED (optioneel maar sterk aanbevolen) - 2N4401-transistor (optioneel) - vrouwelijke en mannelijke headers (optioneel) - 28-pins DIP-aansluiting of twee 14-pins DIP-aansluitingen (optioneel)- klein breadboard voor prototyping (optioneel)De elektronische componenten kunnen ook worden verkregen via www.digikey.com of www.mouser.com Gereedschap en benodigdheden die u mogelijk nodig hebt - soldeerbout - heet lijmpistool-Dremel-nieuws papier-masking tape-schuurpapier-draad strippers enz.

Stap 2: Ontwerp enkele oren

Je bent vrij om je fantasie te gebruiken om je oren te bouwen. Geen enkele vleermuisbril zou hetzelfde moeten zijn! Ik gebruikte plastic kegels die worden gebruikt voor fysiotherapie, die we in ons laboratorium toevallig een grote voorraad hadden. Maar deze tutorial geeft nog een leuke optie voor vleermuisoren. Ik tekende eerst een ovaal met een sharpie en knipte deze uit met een Dremel. Ik heb het afgesneden stuk bewaard om te gebruiken voor de binnenkant van het oor.

Stap 3: Oren knippen

Ik sneed de afgesneden stukken van de kegel af met de Dremel, zodat ze kleiner waren en plakte ze warm aan de binnenkant van de grotere kegelstukken. Ze pasten niet precies, maar nadat ze met de hand op hun plaats waren gehouden, hield de hete lijm het vrij goed op zijn plaats. Als u voldoende ruimte onder de oren laat, kunt u de elektronica gemakkelijk in het oor plaatsen, één oor voor de controller en één voor de batterij. Helaas had ik niet genoeg ruimte over en moest ik een externe behuizing gebruiken. Zorg ervoor dat u zich niet verbrandt tijdens het gebruik van een heet lijmpistool!!! Je kunt de plastic kegels ook gemakkelijk per ongeluk smelten.

Stap 4: Bereid een bril voor

De bril die ik kocht had een zeer vleermuisachtige glanzende aquakleur. Om de bril meer batty te maken, haal je de lenzen eruit (verwijder eerst het neusstuk), schuur ze en spuit ze in met Plasti Dip-spray om ze een mooie leerachtige rubberen textuur te geven. Voor het spuiten heb ik de binnenkant van de bril en de delen die de huid raken met plakband gemaskeerd. Ik heb ook geen verf op het neusstuk aangebracht omdat de verf de flexibiliteit van het materiaal van de bril een beetje vermindert en het neusstuk nodig is om de bril bij elkaar te houden. Je zult ook de oren willen schuren en spuiten. Geschuurd plastic stof is vervelend voor je longen en ogen, dus draag een masker en een veiligheidsbril voor deze stappen. Ik heb ongeveer 3 lagen gespoten met ongeveer 10-15 minuten tussen de lagen om een gelijkmatige textuur te krijgen. Als de verf nat is, lijkt hij glanzend, maar hij droogt op tot een matte textuur.

Stap 5: monteer elektronica

Deze stappen zijn optioneel als u een reeds gebouwde Arduino-microcontroller gebruikt. Omdat je echter maar een klein deel van zijn mogelijkheden gebruikt, is het logischer om een barebones-versie van een Arduino te maken die veel kleiner en goedkoper is om te reproduceren. Dit gedeelte is misschien een beetje moeilijk voor iemand zonder elektronica-ervaring, maar zou gemakkelijk moeten zijn voor iedereen die een eenvoudige elektronicakit heeft samengesteld. Een "schematische" schets voor de elektronica is bijgevoegd. Het schema is sterk afgeleid van het Atmega8 Standalone-schema van David A. Mellis. Als er interesse is, zal ik een speciale Instructable maken voor deze stap. Het ontkoppelde stroomcircuit komt uit het Physical Computing-boek van Tom Igoe. Ik heb een foto van de pc-kaartversie (met sensor/zoemer niet aangesloten) bijgevoegd, evenals een prototypeversie gebouwd op een breadboard ter referentie. De breadboard-versie laat ook zien hoe je het Arduino-bord aansluit als een USB-programmeur voor de microcontroller-chip. Omdat ik een DIP-socket voor de chip heb gebruikt, kan ik de chip ook verwijderen en in een Arduino-bord plaatsen om hem te programmeren, maar het kan lastig zijn om de chip eruit te trekken zonder alle pinnen te buigen -- daarom heb ik de vrouwelijke header-pinnen voor de tx/rx. Hoewel het bord erg krap is, kun je zien dat alle pinnen van de controller een soldeerpad hebben om op aan te sluiten. Omdat ze niet nodig zijn voor dit project, heb ik geen vrouwelijke headers op de ongebruikte pinnen gesoldeerd, maar als ze dat wel waren, zou je de volledige mogelijkheden van een Arduino Diecimilia hebben, behalve on-board USB in een heel klein pakket. De breedte van het bord is ongeveer de helft van het Diecimilia bord en ongeveer even lang. (hier is een vergelijkbare opstelling.) Het is optioneel om een transistor te gebruiken om de zoemer van stroom te voorzien, de Arduino kan voldoende stroom leveren vanaf de pin zelf. Door de transistor te gebruiken, kunt u echter andere geluidsmakende apparaten gebruiken, behalve een zoemer, als u die heeft.

Stap 6: Bereid de zoemer- en sensordraden voor

De ultrasone sensor en zoemer hebben lange draden nodig om van de bril naar de elektronica te lopen. De ultrasone sensor heeft 4 draden (5v, aarde, echo, trigger) nodig en de zoemer heeft twee draden nodig (digitale uitgang van controller, aarde). Met wat planning zou je een 5-aderige lintkabel kunnen gebruiken, als je die hebt, en de massaverbinding tussen de zoemer en de sensor delen. Ik had alleen een 4-aderig lint, dus ik gebruikte dat voor de ultrasone sensor en gebruikte een twee-aderige kabel voor de zoemer. Omdat de zoemer twee connectoren heeft, heb ik een rij vrouwelijke headers op de juiste afstand aan de twee draden gesoldeerd, op deze manier kan ik de piëzo-zoemer indien nodig gemakkelijk verwijderen. De sensor heeft een aantal soldeergaten om te solderen waaraan u moet gaan en gebruiken. Zorg ervoor dat u de juiste kant gebruikt, de gaten aan de andere kant zijn voor het programmeren van de sensor en werken niet!

Stap 7: beëindig de draden

Soldeer vervolgens mannelijke header-pinnen aan het andere uiteinde van de draden. (Deze maken verbinding met de microcontroller.)

Stap 8: Code uploaden

Om de code te uploaden, verbindt u de 5v-, grond-, TX-, RX-pinnen op het pc-bord met diezelfde pinnen op een chip verwijderd Arduino-bord met behulp van enkele draden. Verbind vervolgens de reset-pin op het pc-bord met de plaats waar pin 13 in de DIP-socket op het Arduino-bord zou gaan. Als dit verwarrend is, bekijk dan de afbeelding die dit repliceert, behalve met een Arduino Mini. Ga vervolgens eenvoudigweg langs de bijgevoegde code in de Arduino-editor (of blader naar en open het.pde-bestand in Arduino na het downloaden) en selecteer de juiste seriële poort en Arduino-chip die u gebruikt en druk op de uploadknop. De code werkt door piepjes en vervolgens het inter-piepinterval variëren op basis van de afstand gemeten door de sensor. Dus als u zich dicht bij een object bevindt, neemt het inter-piepinterval af en treden de pieptonen sneller op. Als u zich ver van een object bevindt, neemt het inter-piepinterval toe, zodat de pieptonen langzamer optreden. De controller controleert de afstand elke 60 ms, dus het inter-piepinterval verandert dynamisch. Momenteel is het geschaald, dus 1 inch maakt een verschil van 10 ms in inter-piepinterval. Dit zorgt ervoor dat de bril beter werkt voor kleinere afstanden, maar kan worden vergroot om beter te werken voor grotere afstanden. Ik heb een exponentiële schaal geprobeerd die het bereik op kleinere afstanden vergroot (met behulp van fscale, maar het leek de respons niet veel te veranderen in ruil voor tonnen code, dus ik heb het geschrapt.) Omdat de tijd die nodig is om de afstand te lezen afhangt van de afstand van het object dat wordt gedetecteerd (de sensor retourneert pulsen tot 30 ms lang) de code meet de tijd die nodig was om de meting te krijgen en compenseert de vertragingstijden met dat bedrag. Elke regel op de code is becommentarieerd en is (hopelijk) zelf -verklarend.

Stap 9: plaats elektronica in een behuizing

Snijd de ingewikkelde slang zodat deze de juiste lengte heeft van de bril tot iemands hand of zak. Plaats de draden die zijn aangesloten op de ultrasone sensor en de piëzo-zoemer in de ingewikkelde buis met gespleten naad. Boor een gat in uw behuizing dat in de ingewikkelde buis past. Ik deed dit met vallen en opstaan, beginnend met een klein formaat en het vergroten van de diameter totdat de slang precies goed paste. Leid de draden door het gat en knijp vervolgens in de ingewikkelde slang. Mijn kabels zijn een beetje lang, dus ik moest ze omvouwen om te passen. Sommige klittenband houdt de printplaat aan de behuizing.

Stap 10: draden aansluiten

Nu kunt u de mannelijke header-pinnen aan de uiteinden van uw draden gebruiken en aansluiten op de juiste pinnen op de printplaat (gebruik het schema!). Als je je eigen Arduino gebruikt, gebruik dan gewoon dezelfde pin-toewijzingen als in het schema.

Stap 11: Behuizing sluiten

Deze behuizing had schroeven om hem dicht te houden, maar andere behuizingen (altoids tin?) konden gewoon dichtklappen. Omdat ik niet zeker wist of het werkte, gebruikte ik tape om het voorlopig gesloten te houden.

Stap 12: Oren bevestigen

Om de oren te bevestigen, moeten we eerst twee verticale sleuven met de dremel in de oren plaatsen waar de riem doorheen kan.

Stap 13: Oren bevestigen Vervolg

Nadat ik de riemen door de oren had gehaald, gebruikte ik klittenband om de oren aan de bril te bevestigen. Dit werd uiteindelijk enigszins onstabiel, maar zeer aanpasbaar om ze op de juiste manier te laten wijzen. Het zou duurzamer zijn geweest om ze te lijmen, maar het klittenband heeft verschillende demo's overleefd. De ultrasone sensor paste op de een of andere manier perfect op het vergrendelingsmechanisme om de bril omhoog te kunnen klappen. Je moet het rubberen brilframe iets van de bovenkant uit het plastic lensstuk trekken om ruimte te maken, dan past de sensor er precies in. De sensor springt er soms uit, dus een beetje lijm kan het voorgoed repareren. Helaas maakt deze bevestigingsmethode het niet meer mogelijk om de lenzen omhoog te klappen.

Stap 14: Ervaar echolocatie

Sluit een batterij aan, stop de behuizing in uw zak en ontdek! Hoe dichter u bij objecten in uw gezichtslijn komt, hoe sneller het piept, hoe verder u komt, hoe langzamer het piept. Draag deze a.u.b. niet in gevaarlijke omgevingen of in het verkeer! Deze bril is alleen voor educatieve doeleinden en bedoeld voor gecontroleerde omgevingen, omdat ze bedoeld zijn om uw perifere zicht en regelmatig zicht te blokkeren, zodat u meer afhankelijk bent van auditieve signalen. Ik ben niet verantwoordelijk voor eventuele verwondingen als gevolg van het dragen van deze bril! Bedankt! Aangezien dit op Arduino is gebaseerd, kunt u eenvoudig een Zigbee- of blueSMIRF-module toevoegen om deze draadloos met computers te koppelen. Toekomstig werk zou kunnen zijn het toevoegen van een draaiknop om de gevoeligheid aan te passen en het toevoegen van een aan/uit-schakelaar.

Tweede prijs in de Instructables en RoboGames Robot Contest