Ultrazvučne naočare za kupanje: 14 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Volio bi da si šišmiš? Želite doživjeti eholokaciju? Želite li pokušati "vidjeti" ušima? Za moj prvi Instructable, pokazat ću vam kako izgraditi vlastite ultrazvučne naočare koristeći klon Arduino mikrokontrolera, Devantech ultrazvučni senzor i naočale za zavarivanje za oko 60 USD ili manje ako već imate standardne elektroničke komponente. Također biste mogli preskočiti elektroniku i napraviti jednostavnu masku od šišmiša savršenu za nošenje do sljedećeg filma o Batmanu. U tom slučaju, cijena bi bila samo oko 15 USD. Ove naočale omogućuju vam da iskusite kako je koristiti zvučne znakove poput šišmiša, a namijenjene su djeci u okruženju znanstvenog centra da nauče o eholokaciji. Cilj je bio održati troškove što je moguće nižim, izbjeći da oblik interakcije bude općenit ili nepovezan s njegovom obrazovnom svrhom, te osigurati da fizički oblik uređaja utjelovljuje predmet. Za detaljniju raspravu o njegovu dizajnu, pogledajte web stranicu projekta. Kako bi se smanjili troškovi i veličina, ipak se koristi Arduino klon koji se koristi, ali ovaj projekt jednako dobro funkcionira s već izgrađenim Arduino mikrokontrolerima. Ove naočale su napravljene za " Dinamičko istraživanje i dizajn usmjeren na korisnika "u programu Umjetnost, mediji i inženjering na Državnom sveučilištu Arizona.

Korak 1: Potrebni materijali

-Arduino ili sličan mikrokontroler* (ako imate novca, možete kupiti Arduino mini/nano ili koristiti boarduino, inače ću vam pokazati kako napraviti mali i jeftini klon Arduino za ovaj projekt.)-Zaštitne naočale (Moje su Marka "Neiko" i lako se mogu pronaći na eBayu kao "Flip up welding zaštitne naočale" za 3-10 dolara isporučene, ova specifična vrsta radi jako dobro) -Devantech SRF05 ultrazvučni senzor (ili drugi usporedivi senzor-međutim, SRF05 ima vrlo niska potrošnja energije od 4 mA i velika razlučivost od 3 cm do 4 metra, to je oko 30 USD) -nešto od čega se prave uši (koristio sam plastične čunjeve, vidi također: "Kako izgraditi bolji kostim šišmiša")-neka vrsta kućište za elektroniku-3/8 "podijeljene šavove fleksibilne crne vijugave cijevi (za skrivanje spojnih žica) -piezo zujalica koja može raditi na žicama raznovrsnih 5v-9v-plastična posuda za prskanje (crna) Elektronika mikrokontrolera (ove se komponente mogu preskočiti ako koristite unaprijed izgrađen kontroler)- Arduino programirani čip Atmega8 ili 168 DIP.- rezervni Arduin o ploča ili ArduinoMini USB programator- Mala PC ploča (dostupna na Radioshacku)- 9V konektor za bateriju (dostupan na Radioshacku)- 7805 5v regulator napona- kristal 16 MHz (dostupan @ sparkfun)- dva kondenzatora od 22 pF (dostupno @ sparkfun)- 10 mikroF elektrolitički kondenzator- 1 mikroF elektrolitski kondenzator- 1k otpornik i 1 LED (opcionalno, ali se toplo preporučuje)- 2N4401 tranzistor (opcija)- ženski i muški zaglavlje (opcionalno)- 28-polna DIP utičnica ili dvije 14-polne DIP utičnice s (opcionalno)- male matična ploča za izradu prototipa (izborno) Elektroničke komponente također se mogu nabaviti na www.digikey.com ili www.mouser.com Alati i potrepštine koje će vam možda trebati lemilica-pištolj za vruće ljepilo-Dremel-vijesti-traka za maskiranje papira-brusni papir-žica striptizete itd.

Korak 2: Dizajnirajte neke uši

Slobodni ste upotrijebiti maštu za izgradnju ušiju. Nikakve naočale za šišmiše ne bi trebale biti iste! Koristio sam plastične čunjeve koji se koriste za fizikalnu terapiju, a koje smo slučajno imali u našem laboratoriju. No, ovaj vodič daje još jednu lijepu opciju za uši šišmiša. Prvo sam oštricom nacrtao oval i izrezao ga Dremelom. Spremni dio sam spremio za unutarnju stranu uha.

Korak 3: Izrežite uši

Odrezane komade stošca obrezao sam Dremelom, tako da su bili manji i vruće ih zalijepili na unutrašnjost većih komada stošca. Nisu točno pristajali, ali nakon što su ih držali ručno, vruće ljepilo ih je dobro držalo na mjestu. Ostavite li sebi dovoljno prostora ispod ušiju, lako biste mogli ugraditi elektroniku u uho, jedno uho za kontroler i jedno za bateriju. Nažalost, nisam ostavio dovoljno prostora i morao sam koristiti vanjsko kućište. Molimo pazite da se ne opečete dok koristite pištolj za vruće ljepilo !!! Također možete lako slučajno otopiti plastične češere.

Korak 4: Pripremite zaštitne naočale

Naočale koje sam kupio bile su vrlo sjajne vodene boje slične šišmišu. Da biste naočale učinili mlačama, izvadite leće (prvo uklonite dio nosa), izbrusite ih i poprskajte sprejom Plasti Dip kako biste dobili lijepu teksturu kožne gume. Prije prskanja maskirnom trakom maskirala sam unutrašnjost naočala i dijelove koji dodiruju kožu. Također nisam nanosio nikakvu boju na nos jer boja malo smanjuje fleksibilnost materijala za naočale, a dio nosa je neophodan za držanje naočala zajedno. Također ćete htjeti brusiti i prskati uši. Brušena plastična prašina je gadna za vaša pluća i oči, stoga za ove korake nosite masku i zaštitne naočale. Poprskao sam oko 3 sloja s otprilike 10-15 minuta između slojeva kako bih dobio ujednačenu teksturu. Kad je mokra, boja izgleda sjajno, ali se suši do mat teksture.

Korak 5: Sastavite elektroniku

Ovi su koraci izborni ako koristite već izgrađen Arduino mikrokontroler. Međutim, budući da koristite samo male količine njegovih mogućnosti, ima smisla napraviti barebones verziju Arduina koja je mnogo manja i jeftinija za reprodukciju. Ovaj odjeljak može biti malo težak za nekoga bez iskustva u elektronici, ali trebao bi biti lak za svakoga tko je sastavio jednostavan komplet elektronike. Priložena je "shematska" skica za elektroniku. Shema je u velikoj mjeri izvedena iz samostalne sheme Atmega8 Davida A. Mellisa. Ako postoji interes, napravit ću namjenski Instructable za ovaj korak. Odvojeni krug napajanja je iz knjige fizičkog računarstva Toma Igoea. Uključio sam sliku verzije PC ploče (sa senzorom/zujalicom nije spojena), kao i verziju prototipa izgrađenu na ploči za referencu. Verzija matične ploče također pokazuje kako spojiti Arduino ploču kao USB programator za čip mikrokontrolera. Budući da sam za čip koristio DIP utičnicu, također mogu ukloniti čip i staviti ga na Arduino ploču za programiranje, ali može biti teško izvući čip bez savijanja svih pinova - zato sam uključio ženski igle zaglavlja za tx/rx. Iako je ploča jako skučena, možete vidjeti da svi pinovi kontrolera imaju lemilicu za spajanje. Budući da nisu potrebni za ovaj projekt, nisam lemio ženska zaglavlja na neiskorištene pinove, ali da jesu, imali biste sve mogućnosti Arduino Diecimilie, osim ugrađenog USB-a u vrlo malom pakiranju. Širina ploče je otprilike jedna polovica ploče Diecimilia i približno iste duljine. (ovdje je slična postavka.) Opcionalno je koristiti tranzistor za napajanje zujalice, Arduino može osigurati dovoljno struje iz samog pina. Međutim, korištenje tranzistora omogućuje vam korištenje drugih uređaja za stvaranje zvuka osim zujalice ako je imate.

Korak 6: Pripremite žicu zujalice i osjetnika

Ultrazvučni senzor i zujalica trebaju dugačke žice za prolazak od naočala do elektronike. Ultrazvučni senzor zahtijeva 4 žice (5v, uzemljenje, eho, okidač), a zujalica zahtijeva dvije žice (digitalni izlaz iz kontrolera, uzemljenje). Uz određeno planiranje mogli biste upotrijebiti 5 -žični vrpčani kabel, ako ga imate i dijelite uzemljenje između zujalice i senzora. Imao sam samo 4 -žičnu vrpcu pa sam je koristio za ultrazvučni senzor, a za zvučni signal koristio dvožični kabel. Budući da zujalica ima dva priključka, lemio sam niz ženskih zaglavlja na dvije žice na ispravnom razmaku, na ovaj način mogu lako ukloniti piezo zujalicu ako je potrebno. Senzor ima neke rupe za lemljenje za lemljenje do kojih biste trebali otići i koristiti. Koristite ispravnu stranu, rupice na drugoj strani služe za programiranje senzora i neće raditi!

Korak 7: Dovršite žice

Sljedeće lemite zatiče muškog zaglavlja na drugi kraj žica. (Oni će se spojiti na mikrokontroler.)

Korak 8: Učitajte kôd

Da biste učitali kôd, spojite 5v, uzemljene, TX, RX pinove na matičnoj ploči s istim žicama na čipu uklonjenoj Arduino ploči pomoću nekih žica. Zatim spojite pin za resetiranje na PC ploči na mjesto gdje bi pin 13 išao u DIP utičnicu na Arduino ploči. Ako je ovo zbunjujuće, pogledajte sliku koju ovo ponavlja, osim s Arduino Minijem. Zatim jednostavno prođite pored priloženog koda u Arduino uređivaču (ili pregledajte i otvorite.pde datoteku u Arduinu nakon preuzimanja), odaberite odgovarajući serijski port i Arduino čip koji koristite i pritisnite gumb za prijenos. Kôd radi svirajući zvučne signale i zatim mijenjanjem inter-bip intervala na temelju udaljenosti koju mjeri senzor. Dakle, ako ste blizu objekta, interval između zvučnih signala se smanjuje, a zvučni signali javljaju se brže. Ako ste daleko od objekta, interval između zvučnih signala se povećava pa se zvučni signali javljaju sporije. Kontroler provjerava udaljenost svakih 60 ms, pa se interval između zvučnih signala dinamički mijenja. Trenutno je skalirano pa 1 inč čini razliku od 10 ms u intervalu zvučnih signala. Zbog toga naočale bolje rade na bližim udaljenostima, ali se mogu povećati kako bi bolje radile na daljim udaljenostima. Pokušao sam s eksponencijalnim skaliranjem koje je povećalo raspon na bližim udaljenostima (koristeći fscale, ali nije izgledalo da je promijenilo odgovor mnogo u zamjenu za tone koda, pa sam ga ukinuo.) Budući da vrijeme potrebno za čitanje udaljenosti ovisi o udaljenost objekta koji se osjeća (senzor vraća impulse duljine do 30 ms) kôd mjeri vrijeme potrebno za očitavanje i kompenzira vrijeme kašnjenja za taj iznos. Svaki redak koda je komentiran i (nadamo se) sam -objašnjenje.

Korak 9: Stavite elektroniku u kućište

Izrežite zavojitu cijev tako da bude odgovarajuće duljine od naočala do nečije ruke ili džepa. Žice koje se povezuju s ultrazvučnim senzorom i piezo zujalicom stavite unutar cijevi podvojene cijevi. Izbušite rupu u svom kućištu koja može stati u zavojitu cijev. Učinio sam to koristeći pokušaj pokušaja i pogreške, počevši od male veličine i povećavajući promjer dok cijevi ne stanu kako treba. Provucite žice kroz rupu, a zatim utisnite uvijenu cijev. Kabeli su mi malo dugi pa sam ih morao presavijati kako bi odgovarali. Neki čičak drži ploču na kućištu.

Korak 10: Spojite žice

Sada možete koristiti muške iglice zaglavlja na krajevima žica i spojiti se na odgovarajuće pinove na PC -u (upotrijebite shemu!). Ako koristite vlastiti Arduino, tada samo upotrijebite ista preslikavanja pinova kao na shemi.

Korak 11: Zatvorite kućište

Ovo kućište imalo je vijke za držanje zatvorenim, ali druga kućišta (altoidni kositar?) Mogla su se jednostavno zatvoriti. Budući da nisam bio siguran radi li, za sada sam ga držao zatvorenim.

Korak 12: Pričvrstite uši

Za pričvršćivanje ušiju prvo moramo staviti dva okomita utora s dremelom u uši kako bi remen prošao.

Korak 13: Pričvršćivanje ušiju Nastavak

Nakon provlačenja traka kroz uši, čičak trakom sam pričvrstio uši na naočale. To je na kraju bilo pomalo nestabilno, ali vrlo prilagodljivo kako bi ih se usmjerilo na pravi put. Lijepljenje bi bilo trajnije, ali čičak je preživio nekoliko demonstracija. Ultrazvučni senzor nekako je savršeno pristajao za umetanje u mehanizam za zaključavanje radi podizanja naočala. Morate izvući gumeni okvir naočala iz plastičnog komada leće malo odozgo kako biste oslobodili prostor, a zatim se senzor točno uklapa. Senzor ponekad iskoči pa bi ga malo ljepila moglo zauvijek popraviti. Nažalost, ovaj način pričvršćivanja onemogućuje više okretanje leća prema gore.

Korak 14: Doživite eholokaciju

Uključite bateriju, stavite kućište u džep i istražite! Što se više približavate objektima u svom vidokrugu, brže se oglašava zvučni signal, što se više približavate, sporiji zvučni signal. Molimo da ih ne nosite u opasnom okruženju ili u prometu! Ove su naočale samo u obrazovne svrhe i namijenjene su kontroliranim okruženjima jer imaju namjeru blokirati vaš periferni vid i redovan vid, tako da se više oslanjate na slušne znakove. Ne snosim odgovornost za ozljede nastale nošenjem ovih naočala! Hvala! Budući da se ovo temelji na Arduinu, lako biste mogli dodati Zigbee ili blueSMIRF modul na bežično povezivanje s računalima. Budući posao mogao bi biti dodavanje brojčanika za podešavanje osjetljivosti i dodavanje prekidača za uključivanje/isključivanje.

Druga nagrada na natjecanju robota Instructables i RoboGames