Alarm Face Touch: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Dodirivanje lica jedan je od najčešćih načina zaraze virusom poput Covid-19. Akademsko istraživanje 2015. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) pokazalo je da dodirujemo lica u prosjeku 23 puta na sat. Odlučio sam dizajnirati jeftin uređaj male snage koji će vas upozoriti svaki put kad namjeravate dodirnuti svoje lice. Ovaj grubi prototip mogao bi se vrlo lako doraditi i iako je malo vjerojatno da ćete ovo htjeti nositi cijeli dan, to bi mogao biti dobar način da vas naučite da smanjite dodirivanje lica i time smanjite širenje virusa.

Većina oblika sensinga pokreta koristi akcelerometre ili obradu slike. Oni su relativno skupi, zahtijevaju kontinuirano napajanje, pa stoga i relativno veliku bateriju. Htio sam napraviti uređaj koji troši energiju samo kada ga ponašanje pokreće, a mogao bi se napraviti kod kuće za manje od 10 USD.

Uređaj ima tri dijela. Ogrlica i dvije male elastične trake na svakom zapešću. Koristi načelo da magnet koji se kreće u blizini zavojnice žice stvara električnu struju u žici. Kad se ruka pomakne prema licu, magnet na zapešću stvara mali napon na zavojnici. To se pojačava i ako je veće od određenog praga, uključuje mali zujalicu.

Pribor

• 100 - 200 metara solenoidne žice. Većina žica je predebela. Solenoidna žica izolirana je vrlo finim slojem laka tako da možete napraviti mnogo zavoja u zavojnici, a da pritom ostane relativno mala i lagana. Koristio sam 34 AWG - što je promjera oko 0,15 mm
• Kabelske vezice ili selotejp
• Op-pojačalo male snage s jednim napajanjem. Mora raditi na 3V. Koristio sam Microchip MCP601.
• 2 otpornika (1M, 2K)
• 2K trimer otpornik
• Piezo zujalica od 3 - 5 V
• Bilo koji osnovni npn tranzistor (koristio sam 2N3904)
• Neki veroboard
• CR2032 (ili bilo koja 3V dugmasta baterija)
• 2 mala snažna magneta
• 2 debele gumice ili neki kompresijski materijal (poput kompresijskih čarapa)

Korak 1: Namotajte zavojnicu

Zavojnica mora biti jedan kontinuirani komad žice pa se nažalost ne može zakačiti i otkačiti poput ogrlice. Stoga je važno da promjer zavojnice bude dovoljno velik da ga možete prenijeti preko glave. Ja sam svoj namotao oko kružnog pretvarača (košara za otpadni papir) promjera oko 23 cm (9 inča). Što više okretaja to bolje. Izgubio sam broj koliko sam napravio, ali testiranjem električnog otpora na kraju mislim da sam završio sa oko 150 okretaja.

Lagano izvadite zavojnicu iz prve i pričvrstite zavojnicu kabelskim vezicama ili trakom. Važno je ne slomiti osjetljivu žicu magneta jer će biti gotovo nemoguće popraviti. Kad zavojnicu učvrstite, pronađite dva kraja žice i uklonite lak sa posljednjih cm (posljednjih pola inča) svakog kraja. To sam učinio otapanjem laka lemilicom (pogledajte video u prilogu).

Kliknite ovdje da biste vidjeli video o tome kako skinuti magnetnu žicu

Ovi se krajevi mogu nježno zalemiti na ploču vašeg detektora. Za svoj prototip lemio sam krajeve na mali komad zasebnog veroboard -a sa zaglavljem utičnice, tako da sam mogao koristiti eksperiment i koristiti kratkospojne kabele za spajanje na različite izvedbe kola.

Korak 2: Izgradite krug detektora

Shematski i završni krug su prikazani gore.

Koristim op pojačalo u neinvertirajućoj konfiguraciji za pojačavanje vrlo malog napona generiranog na zavojnici. Dobit ovog pojačala je omjer otpora R1 i R2. Mora biti dovoljno visok da detektira magnet kada se relativno sporo pomiče oko 10 cm od ruba zavojnice (oko 20-30 cm/s), ali ako ga učinite previše osjetljivim, može postati nestabilan i zujalica će se neprestano oglašavati. Budući da će optimalan broj ovisiti o stvarnoj zavojnici koju gradite i magnetu koji koristite preporučujem da sklopite krug s promjenjivim otpornikom koji se može postaviti na bilo koju vrijednost do 2K. U svom prototipu otkrio sam da je vrijednost od približno 1,5K dobro radila.

Budući da će zavojnica također hvatati zalutale radio valove različitih frekvencija, uključio sam kondenzator preko R1. Ovo djeluje kao niskopropusni filter. Na bilo kojoj frekvenciji većoj od nekoliko herca, reaktansa ovog kondenzatora je mnogo manja od vrijednosti R1, pa pojačanje pada.

Budući da je dobitak tako visok, izlaz op pojačala će zaista biti samo "uključeno" (3V) ili "isključeno" (0V). U početku, budući da MCP601 može izlaziti 20 mA, mislio sam da bi mogao izravno upravljati piezo zujalicom (za rad je potrebno samo nekoliko mA). Međutim, otkrio sam da se op pojačalo borilo s izravnim pogonom, vjerojatno zbog kapaciteta zujalice. To sam riješio napajanjem izlaza kroz otpornik na npn tranzistor koji djeluje poput prekidača. R3 je odabran kako bi se osiguralo da je tranzistor potpuno uključen kada je izlaz iz Op pojačala 3V. Kako bi se smanjila potrošnja energije, idealno bi bilo da ovo bude onoliko visoko koliko možete i da ipak osigurate da je tranzistor uključen. Odabrao sam 5K kako bih osigurao da ovo kolo radi s gotovo svim popularnim npn tranzistorima.

Zadnja stvar koja vam je potrebna je baterija. Uspio sam uspješno pokrenuti svoj prototip s 3V dugmastom baterijom - ali bio je još osjetljiviji i učinkovitiji pri nešto većem naponu, pa ako nađete malu li -poli bateriju (3.7V), preporučio bih to.

Korak 3: Napravite narukvice

Ako se magnet nosi blizu svake ruke, radnja podizanja ruke prema licu aktivirat će zvučni signal. Odlučio sam stvoriti dvije narukvice s elastičnim potpornim čarapama i upotrijebio ih za držanje dva mala magneta na zapešću. Također možete eksperimentirati s magnetskim prstenom na jednom prstu svake ruke.

Inducirana struja teče u jednom smjeru oko zavojnice kada magnet uđe u područje zavojnice i u suprotnom smjeru pri izlasku. Budući da je prototipni krug namjerno jednostavan, samo će jedan smjer struje aktivirati zujalicu. Tako će zujati ili kad se ruka približi ogrlici ili kad se odmakne. Očito želimo da zazvuči na putu do lica i možemo promijeniti polaritet generirane struje okretanjem magneta. Zato eksperimentirajte s kojim smjerom se oglašava zvučni signal kad se ruka približi licu i označite magnet tako da ga se sjetite nositi na pravi način.

Korak 4: Testirajte

Veličina inducirane struje povezana je s brzinom promjene magnetskog polja u blizini zavojnice. Stoga je lakše uhvatiti brze pokrete u blizini zavojnice nego sporo kretanje daleko od nje. Uz malo pokušaja i pogrešaka uspio sam ga natjerati da radi pouzdano kad sam pomaknuo magnet brzinom oko 30 cm/s (1 ft/s) na udaljenosti od 15 cm (6 inča). Malo više ugađanja poboljšalo bi ovo za dva ili tri puta.

Trenutno je sve pomalo sirovo budući da prototip koristi komponente "kroz rupu", ali sva bi se elektronika mogla lako smanjiti korištenjem komponenti za površinsko montiranje, a ograničavajuća veličina bila bi samo baterija.