Радарни очила: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Миналото лято, докато бяхме на почивка в Мейн, срещнахме друга двойка: Майк и Линда. Линда беше сляпа и беше сляпа от раждането на (мисля) първото им дете. Те бяха наистина мили и се смеехме много заедно. След като се прибрахме, не можех да спра да мисля какво би било да си сляп. Слепите са виждали кучета и бастуни и съм сигурен, че много други неща ще им помогнат. Но все пак трябва да има много предизвикателства. Опитах се да си представя какво би било и се чудех, като електронен маниак, има ли нещо, което мога да направя.

Изгорих очите си едно лято със заварчик, когато бях на около 20 години (дълга история … тъпо дете). Това е нещо, което никога няма да забравя. Както и да е, очите ми бяха закърпени за един ден. Спомням си, че майка ми се опитваше да ме преведе през улицата. Продължавах да я питам дали колите са спрели. Тя каза нещо от рода на: "Аз съм твоята майка … мислиш ли, че бих те завел в движение?" Като си помисля какъв глупак бях, когато бях тийнейджър, се чудех. Но не можех да преодолея, без да знам дали има нещо, което ще ме удари в лицето, докато вървя. Бях много щастлив и облекчен, когато сваляхме пластирите. Това е единственото нещо, близко до „опита“, което съм имал през живота си по отношение на слепотата.

Наскоро написах друг Instructable за млад приятел на работа, който е загубил зрението си в дясното око и устройство, което му направих, за да му каже дали има нещо от дясната му страна. Ако искате да го прочетете е тук. Това устройство използва сензор за време на полет от ST Electronics. Около минута след завършването на този проект реших, че мога да направя устройство за помощ на слепите. Сензорът VL53L0X, който използвах в този проект, има сензор за голям брат/сестра, наречен VL53L1X. Това устройство може да измерва по -големи разстояния от VL53L0X. Имаше пробивна платка за VL53L0X от Adafruit, а за VL53L1X имаше пробивна дъска от Sparkfun. Реших да създам чифт очила с VL53L1X отпред и устройство за тактилна обратна връзка (вибриращ двигател) зад очилата близо до носа. Бих вибрирал мотора обратно пропорционален на разстоянието до обект, т.е. колкото по -близо е обектът до очилата, толкова повече той ще вибрира.

Тук трябва да отбележа, че VL53L1X има много тясно зрително поле (програмируемо между 15-27 градуса), което означава, че те са МНОГО насочени. Това е важно, тъй като дава добра резолюция. Идеята е, че потребителят може да движи главата си като радарна антена. Това заедно с тесния FOV позволява на потребителя да различава по -добре обекти на различни разстояния.

Бележка за сензорите VL53L0X и VL53L1X: те са сензори за време на полет. Това означава, че те изпращат ЛАЗЕРЕН импулс (с ниска мощност и в инфрачервения спектър, така че да са в безопасност). Сензорът умножава колко време е необходимо, за да види отразения импулс да се върне. Значи разстоянието е равно на X време, както всички помним от часовете по математика/наука, нали? Така че, разделете времето наполовина и умножете по скоростта на светлината и получавате разстояние. Но както беше посочено от друг член на Instructables, очилата биха могли да бъдат наречени LiDAR очила, тъй като използването на LASER по този начин е Light Distance and Ranging (LiDAR). Но както казах, не всеки знае какво е LiDAR, но мисля, че повечето хора познават RADAR. И докато инфрачервената светлина и радиото са част от електромагнитния спектър, светлината не се счита за радиовълна, както са микровълновите честоти. Така че ще оставя заглавието като RADAR, но сега разбирате.

Този проект използва основно същата схема като тази за другия проект … както ще видим. Големите въпроси за този проект са как да монтираме електрониката върху очила и какви очила използваме?

Стъпка 1: Очилата

Реших, че вероятно ще мога да проектирам обикновени очила и да ги отпечатам с моя 3D принтер. Реших също, че имам нужда само от 3D отпечатване на скелета или рамката на очилата. Бих добавил печатна платка към спойка в компонентите. Печатната платка (protoboard) ще бъде прикрепена към рамките, което ще добави здравина към целия възел. 3D изобразяване на кадрите е показано по -горе.

Към тази стъпка са прикачени и STL файловете. Има три файла: left.stl, right.stl (слушалките/ръцете) и glasses.stl (рамките).

Стъпка 2: Печатната платка

Използвах пълен размер Adafruit Perma-Proto с пълен размер. Поставих дъската върху предната част на чашите и ги центрирах. Горният ръб на очилата направих дори с горната част на протоборда. Правоъгълната част на очилата, която се простира отгоре, е мястото, където в крайна сметка ще бъде монтиран сензорът за време на полет. Голяма част от горната част на тази част от рамките стърчи над протоборда. Това е ОК, тъй като не е нужно да запояваме нищо към горната част на сензора, само отдолу.

В центъра на дъската има дупка, която е почти точно на мястото, където носът ще бъде в очилата. Отбелязах 4 -те дупки, които са в рамката, върху протоборда с помощта на маркер с фин връх. След това пробих дупките в дъската.

След това монтирахме рамките към макета с помощта на винтове M2.5. Моите са найлонови и имам цял комплект винтове от Adafruit за тази цел. След като винтовете бяха прикрепени, взех маркер и начертах линия около рамките върху дъската. За мен маркирах направо надолу вдлъбнатините отстрани на рамките, където ще бъдат разположени ушите. Това е моето предпочитание … но може би ще искате ушните части на рамката да бъдат видими.

Стъпка 3: Изрязване

След това извадих 4 -те винта от държането на рамките към макета. Направих грубо отстраняване на материал извън линията, която маркирахме. Бях внимателен да стоя малко по -далеч от линиите, защото по -късно щях да подобря това с настолната лентова шлайфмашина, която имам. Можете да използвате файл … но ние изпреварваме.

Можете да изрежете грубо около линията, като използвате каквито и да е средства. Може би лентов трион? Е, аз нямам такъв. Имам „ниблер“за печатни платки, затова го използвах. Всъщност това отне доста време и е доста трудно да се направи. Но материалът на печатната платка може да се счупи и да се напука и затова исках да вървя бавно. Прегърнах се и също нагоре в областта на носа … но само приблизително. Можете да видите какво съм правил на снимката по -горе.

Стъпка 4: Шлайфане или подаване

Премахнах материала много по -близо до линията с помощта на настолната лентова шлайфмашина. Отново можете да използвате файл, ако нямате нищо друго. Всичко, което мога да кажа тук за шлайфането, е, че в зависимост от абразивността на шлифовъчната машина, внимавайте с това колко материал се опитвате да премахнете. Няма връщане назад. Понякога едно приплъзване може да съсипе дъската (или поне да я направи асиметрична или опетнена). Така че, не бързайте.

Можете да видите моите снимки преди и след по -горе.

Стъпка 5: Фина настройка

Поставих отново рамките с 4 -те винта и се върнах при шлифовъчната лента. Много внимателно шлифовах точно до ръба на рамките. Трябваше да използвам кръгла пила в секцията за носа, защото просто не можех да направя толкова рязко завъртане в шлифовъчната машина. Вижте крайните ми резултати по -горе.

Стъпка 6: Добавяне на сензора

В този момент добавих платката за пробиване на сензора VL53L1X. Първо добавих два дълги найлонови винта M2.5, които ги избутваха през отворите в рамките и през отворите във VL53L1X. Добавих найлонова гайка към всеки винт и много внимателно ги затегнах. В горната част на всяка гайка добавих две (общо четири) найлонови шайби. Те са необходими, за да се уверите, че сензорът VL53L1X лежи успоредно на протоборда.

Поставих клемова лента с 6 позиции върху дъската в положение, така че отворите в горната част на VL53L1X да се подравнят с двата винта, които поставих в горната част на рамките (с найлонови шайби). Добавих найлонови гайки към краищата на винтовете и отново леко ги затегнах. Вижте снимките по -горе.

Стъпка 7: Схеми

Както казах по -рано, схемата е приблизително същата като тази за проекта Peripheral Radar. Една разлика е, че добавих бутон (превключвател за паричен контакт). Предполагам, че в един момент ще се нуждаем от такъв, за да променим режимите или да внедрим някаква функция … така че, по -добре да го имаме сега, отколкото да го добавим по -късно.

Добавих и 10K потенциометър. Потът се използва за регулиране на разстоянието, което софтуерът ще счита за максималното разстояние, на което да реагира. Мислете за това като за контрол на чувствителността.

Схемата е показана по -горе.

Списъкът с части (който трябваше да дам по -рано) е следният:

Прекъсване на сензора за разстояние на SparkFun - 4 метра, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - Вибриращ минимоторен диск - ИД на продукта: 1201Adafruit - Литиево -йонна полимерна батерия - 3.7v 150mAh - ИД на продукт: 1317Adafruit Perma -Proto Пълноразмерна печатна платка - Single - PRODUCT ID: 1606 Бутони за превключване на тъкани (6 мм тънки) x 20 опаковки - ИДЕНТИФИКАТ НА ПРОДУКТА 1489 Sparkfun - JST правоъгълен конектор - 2 -пинов проход - PRT -0974910K ом резистор - Junkbox (погледнете на пода) 10K -100K ом резистор - Джанкбокс (погледнете на пода си в близост до 10K резистори) 2N3904 NPN транзистор - боклук (или обадете се на приятел) Някакъв свързващ проводник (използвах 22 -жичен кабел)

За да заредя LiPo батерията също взех: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly зарядно устройство - v1 - ID на продукта: 1304

Стъпка 8: Поставяне на компоненти

Опитвах се да бъда възможно най -умен относно поставянето на компонентите. Обикновено се опитвам да подредя определени щифтове като захранване и земя … ако мога. Опитвам се поне да минимизирам дължините на проводниците. Трябваше да съм сигурен, че оставям място над мястото, където носът е за вибрационния мотор. В крайна сметка стигнах до разположението, което може да се види на снимката по -горе.

Стъпка 9: Основания

Първо запоявах всички компоненти към дъската в позициите, които бях решил. След това добавих земни връзки. Удобно една от големите дълги ленти на PWB все още беше изложена, затова направих това обикновена земна лента.

Снимката по -горе показва земните връзки и 10K резистора. Няма да ви казвам къде да поставите всеки проводник, тъй като повечето хора имат свои идеи как да правят нещата. Просто ще ви покажа какво направих.

Стъпка 10: Проводници

Добавих останалите проводници, както е показано на снимката по -горе. Добавих парче двойно залепваща лента под вибрационния двигател, за да се уверя, че се задържа на място. Лепливият материал, който вече се появи на дъното на двигателя, не ми се стори достатъчно силен.

Използвах проводник 22 габарита за моите връзки. Ако имате нещо по -малко, използвайте го. Използвах 22 габарит, защото това е най -малкото, което имах под ръка.

Стъпка 11: Скоба за батерията

Отпечатах 3D скоба за държане на LiPo батерията (нейното изобразяване е показано по -горе). Маркирах и пробих дупки в протоборда, за да монтирам скобата на противоположната страна на стъклата от компонентите, както е показано по -горе.

Тук трябва да отбележа, че скобата е много тънка и крехка и трябва да я отпечатам с поддържащ материал (използвах ABS пластмаса за всички части за този проект). Можете лесно да счупите скобата, опитвайки се да свалите поддържащия материал, така че по -лесно.

Едно нещо, което правя, за да направя частите си по -силни, е да ги потопя в ацетон. Разбира се, трябва да бъдете много внимателни в това. Правя го в добре проветриво помещение и използвам ръкавици и защита на очите. Правя това, след като премахна поддържащия материал (разбира се). Имам контейнер с ацетон и с помощта на пинсета потапям напълно частта в ацетон за може би секунда или две. Веднага го махам и оставям настрана да изсъхне. Обикновено оставям части за час или повече, преди да ги докосна. Ацетонът ще „разтопи“ABS химически. Това има ефект на запечатване на слоевете пластмаса.

STL файлът за скобата е прикачен към тази стъпка.

Стъпка 12: Програмиране

След като проверих двойно всички мои връзки, прикачих USB кабела, за да програмирам Trinket M0.

За да инсталирате и/или промените софтуера (приложен към тази стъпка), ще ви е необходима Arduino IDE и файловете на платката за Trinket M0, както и библиотеките за VL53L1X от Sparkfun. Всичко това е тук и тук.

Ако сте нов в него, следвайте инструкциите за използване на Adafruit M0 на техния учебен сайт тук. След като софтуерът (добавен към тази стъпка) се зареди, платката трябва да се стартира и да се захранва от USB последователната връзка. Преместете страната на дъската с VL53L1X близо до стена или ръка и ще почувствате как двигателят вибрира. Амплитудата на вибрациите трябва да е по -ниска, колкото по -далеч от устройството е обектът.

Искам да подчертая, че този софтуер е първият пропуск в този случай. Направих два чифта очила и веднага ще направя още два. Ние (аз и поне още един човек, работещ по това) ще продължим да усъвършенстваме софтуера и да публикуваме всички актуализации тук. Надявам се, че и други ще опитат това и ще публикуват (може би в GitHub) всички промени/подобрения, които правят.

Стъпка 13: Завършване на рамките

Плъзнах парчетата уши в прореза от двете страни на чашите и нанесох ацетон с помощта на реплика. Попивам ацетона, така че получавам добро количество, когато го притисна в ъглите. Ако те са щракнати плътно, ацетонът ще се пренесе чрез капилярно привличане. Уверявам се, че са позиционирани прави и ако е необходимо използвам нещо, за да ги държа на място поне един час. Понякога се кандидатствам отново и чакам още час. Ацетонът прави страхотна връзка и очилата ми изглеждат доста здрави на границата на рамката.

Разбира се, тези очила са само прототип, затова запазих дизайна прост и затова няма панти за раменете на очилата. Те така или иначе работят доста добре. Но ако искате, винаги можете да ги преработите с панти.

Стъпка 14: Заключителни мисли

Забелязах, че сензорът не се справя добре на слънчева светлина. Това има смисъл, тъй като съм сигурен, че сензорът е наситен от IR от слънцето, което прави невъзможно да се отдели това от импулса, който сензорът излъчва. Все пак биха направили добри чаши на закрито и през нощта и може би в облачни дни. Разбира се, трябва да направя още тестове.

Едно нещо, което ще направя, за да променя дизайна, е да добавя някакъв вид гума към прореза, който докосва носа. Ако наведете главата си надолу, е трудно да усетите вибрациите, тъй като очилата се издигат от кожата малко под силата на гравитацията. Мисля, че някаква гума за създаване на триене ще задържи очилата фиксирани към носа, така че вибрациите да могат да се прехвърлят върху него.

Надявам се да получа някаква обратна връзка за очилата. Не знам дали очилата ще бъдат полезни на хората, но просто трябва да видим. Именно това са прототипите: осъществимост, учене и усъвършенстване.

Към дизайна биха могли да бъдат добавени още сензори. Избрах да използвам един за този прототип, защото мисля, че повече от един вибрационен двигател ще бъде по -трудно за потребителя да различи. Но може би е добра идея да има два сензора, насочени от очите. След това с помощта на два двигателя можете да вибрирате всяка страна на стъклата. Можете също да използвате звук, подаван към всяко ухо, вместо вибрации. Отново идеята е да опитате прототип и да получите известен опит.

Ако сте стигнали дотук, благодаря за четенето!