Ултразвукови маски за очи: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Искаш ли да си прилеп? Искате ли да изпитате ехолокация? Искате ли да опитате да "видите" с ушите си? За първия ми Instructable ще ви покажа как да създадете свои собствени ултразвукови маски за очи с помощта на клонинг на микроконтролер Arduino, ултразвуков сензор Devantech и очила за заваряване за около 60 долара или по -малко, ако вече имате стандартни електронни компоненти. Можете също така да пропуснете електрониката и да направите проста маска-прилеп, идеална за носене в следващия филм за Батман. В този случай цената ще бъде само около 15 долара. Тези очила ви позволяват да изпитате какво е да използвате слухови сигнали като прилеп и е предназначено за деца в научен център, за да научат за ехолокацията. Целта беше да се поддържат възможно най -ниски разходи, да се избегне превръщането на формата на взаимодействие в обща или несвързана с образователната му цел и да се гарантира, че физическата форма на устройството олицетворява предмета. За по-задълбочено обсъждане на неговия дизайн, моля, вижте уеб страницата на проекта. За да се поддържат ниски разходите и размерите, се използва клонинг на Arduino, но този проект работи също толкова добре с предварително вградени микроконтролери Arduino. Тези очила са създадени за " Динамичен, ориентиран към потребителя изследователски и дизайнерски курс в програмата за изкуства, медии и инженерство в Държавния университет в Аризона.

Стъпка 1: Необходими материали

-Arduino или подобен микроконтролер* (ако имате пари, можете да закупите Arduino mini/nano или да използвате boarduino, в противен случай ще ви покажа как да направите малък и евтин клонинг на Arduino за този проект.)-Заваръчни очила (Моите са Марката "Neiko" и лесно се намират в eBay като "Превъртете заваръчни очила" за 3-10 долара, този специфичен тип работи много добре) -Devantech SRF05 ултразвуков сензор (или друг сравним сензор-обаче, SRF05 има много ниска консумация на енергия от 4 mA и голяма разделителна способност от 3 см до 4 метра, това е около 30 долара) -нещо, от което да се правят уши (използвах пластмасови конуси, вижте също: "Как да се изгради по-добър костюм на прилеп")-някакъв вид кутия за електроника-3/8 "разделен шев гъвкава черна извита тръба (за скриване на свързващи проводници)-пиезо зумер, който може да работи по 5v-9v разпределени проводници-пластмасова кутия за пръскане (черна) Електроника на микроконтролера (тези компоненти могат да бъдат пропуснати ако използвате предварително вграден контролер)- програмиран от Arduino Atmega8 или 168 DIP чип.- резервен Arduin o платка или USB програмист ArduinoMini- Малка платка за компютър (налична в Radioshack)- 9V конектор за батерията (наличен в Radioshack)- 7805 5V регулатор на напрежението- 16 MHz кристал (наличен @ sparkfun)- два 22pF кондензатора (наличен @ sparkfun)- 10 microF електролитен кондензатор- 1 microF електролитен кондензатор- 1k резистор и 1 LED (по избор, но силно препоръчително)- 2N4401 транзистор (по избор)- женски и мъжки конектори (по избор)- 28-пинов DIP гнездо или два 14-пинов DIP цокъл s (по избор)- малък макет за прототипиране (по избор) Електронните компоненти могат да бъдат получени и от www.digikey.com или www.mouser.com Инструменти и консумативи, които може да ви трябват-запояване с желязо за горещо лепило-Dremel-новини-маскираща лента за хартия-шкурка-тел стриптизьори и др.

Стъпка 2: Проектирайте няколко уши

Можете да използвате въображението си, за да изградите ушите си. Никакви очила за прилепи не трябва да са същите! Използвах пластмасови конуси, които се използват за физическа терапия, които случайно имахме голям запас в нашата лаборатория. Но този урок дава друга хубава опция за ушите на прилепите: Първо нарисувах овал с острие и го изрязах с Dremel. Запазих отрязаното парче, за да го използвам за вътрешната страна на ухото.

Стъпка 3: Изрежете ушите

Подрязах отрязаните парчета от конуса с Dremel, така че да са по-малки и горещо ги залепих от вътрешната страна на по-големите парчета конус. Те не прилягат точно, но след като ги държат на място, горещото лепило го държи на място доста добре. Ако оставите достатъчно място под ушите, можете лесно да вградите електрониката в ухото, едно ухо за контролера и едно за батерията. За съжаление не оставих достатъчно място и трябваше да използвам външен корпус. Моля, внимавайте да не се изгорите, докато използвате пистолет за горещо лепило !!! Можете също така лесно да стопите пластмасовите конуси случайно.

Стъпка 4: Подгответе очила

Очилата, които закупих, бяха с много блестящ аква цвят, подобен на прилеп. За да направите очилата по -мръсни, извадете лещите (първо отстранете парчето от носа), изпечете ги и напръскайте със спрей Plasti Dip, за да им придадете хубава кожеста гумена текстура. Преди пръскане маскирах вътрешността на очилата и частите, които докосват кожата с маскираща лента. Също така не съм нанасял никаква боя върху носната част, защото боята намалява малко гъвкавостта на материала за очила и носовото парче е необходимо, за да държи очилата заедно. Вие също ще искате да шлайфате и напръскате ушите. Шлифованият пластмасов прах е неприятен за дробовете и очите ви, затова моля, носете маска и предпазни очила за тези стъпки. Напръсках около 3 слоя с около 10-15 минути между слоевете, за да се получи равномерна текстура. Когато е мокра, боята изглежда лъскава, но изсъхва до матова текстура.

Стъпка 5: Сглобете електрониката

Тези стъпки не са задължителни, ако използвате вече изграден микроконтролер Arduino. Въпреки това, тъй като използвате само малка част от неговите възможности, има по -смисъл да се направи barebones версия на Arduino, която е много по -малка и по -евтина за възпроизвеждане. Този раздел може да е леко труден за някой без опит в електрониката, но би трябвало да е лесен за всеки, който е сглобил прост комплект електроника. Приложена е "схематична" скица за електрониката. Схемата е силно получена от автономната схема на Дейвид А. Мелис Atmega8 Standalone. Ако има интерес, ще направя специален инструктаж за тази стъпка. Разделената верига за захранване е от книгата за физически изчисления на Том Иго. Включих снимка на версията на печатната платка (със сензор/зумер, който не е свързан), както и версия на прототип, изградена на макет за справка. Версията на макета също показва как да свържете дъската Arduino като USB програмист за микрочип чип. Тъй като използвах DIP гнездо за чипа, мога също да премахна чипа и да го сложа в Arduino платка, за да го програмирам, но може да е трудно да извадя чипа, без да огъвам всички щифтове - затова включих женския заглавни щифтове за tx/rx. Въпреки че платката е много тесна, можете да видите, че всички щифтове на контролера имат на разположение спойка за свързване. Тъй като те не са необходими за този проект, не запоявах женски заглавки към неизползваните щифтове, но ако бяха, щяхте да имате пълните възможности на Arduino Diecimilia, освен вградения USB в много малък пакет. Ширината на дъската е приблизително половината от дъската Diecimilia и приблизително еднаква дължина. (ето подобна настройка.) По желание е да използвате транзистор за захранване на зумера, Arduino може да осигури достатъчно ток от самия щифт. Използването на транзистора обаче ви позволява да използвате други устройства за издаване на звук, различни от зумер, ако имате такъв.

Стъпка 6: Подгответе кабелите на зумера и сензора

Ултразвуковият сензор и зумер се нуждаят от дълги проводници, за да преминат от очилата до електрониката. Ултразвуковият сензор изисква 4 проводника (5v, заземяване, ехо, задействане), а зумерът изисква два проводника (цифров изход от контролера, заземяване). При известно планиране бихте могли да използвате 5 -жилен лентов кабел, ако имате такъв и споделяте заземяващата връзка между зумера и сензора. Имах само 4 -жична лента, затова я използвах за ултразвуковия сензор и използвах двужилен кабел за зумера. Тъй като зумерът има два съединителя, запоих ред женски заглавки към двата проводника на правилното разстояние, по този начин лесно мога да премахна пиезо зумера, ако е необходимо. Сензорът има някои дупки за запояване, към които трябва да отидете и да използвате. Уверете се, че използвате правилната страна, отворите от другата страна са за програмиране на сензора и няма да работят!

Стъпка 7: Завършете проводниците

Следва запояване на щифтове за мъжки заглавки към другия край на проводниците. (Те ще се свържат с микроконтролера.)

Стъпка 8: Качване на код

За да качите кода, свържете 5v, земя, TX, RX щифтове на PC платката към същите тези щифтове на чипа, отстранена от Arduino, като използвате някои проводници. След това свържете щифта за нулиране на платката към мястото, където щифт 13 ще влезе в DIP гнездото на платката Arduino. Ако това е объркващо, моля, вижте изображението, което се възпроизвежда, освен с Arduino Mini. След това просто преминете прикачения код в редактора на Arduino (или прегледайте и отворете.pde файла в Arduino след изтеглянето) и изберете подходящия сериен порт и чипа Arduino, който използвате, и натиснете бутона за качване. след това се променя интервалът между звуковите сигнали в зависимост от разстоянието, измерено от сензора. Така че, ако сте близо до обект, интервалът между звуковите сигнали намалява и звуковите сигнали се появяват по-бързо. Ако сте далеч от обект, интервалът между звуковите сигнали се увеличава, така че звуковите сигнали се случват по-бавно. Контролерът проверява разстоянието на всеки 60 ms, така че интервалът между звуковите сигнали се променя динамично. В момента той е мащабиран, така че 1 инч прави 10ms разлика в интервала между звуковите сигнали. Това прави очилата да работят по -добре за по -близки разстояния, но може да се увеличи, за да работи по -добре за по -големи разстояния. Опитах експоненциално мащабиране, което увеличи обхвата на по -близки разстояния (използвайки fscale, но не изглеждаше да промени много отговора в замяна на тонове код, затова го премахнах.) Тъй като времето, необходимо за четене на разстоянието, зависи от разстоянието на обекта, който се засича (сензорът връща импулси с дължина до 30 ms), кодът измерва времето, необходимо за получаване на показанията и компенсира времето на забавяне с тази сума. Всеки ред в кода е коментиран и (надявам се) е -обяснителни.

Стъпка 9: Поставете електрониката в кутия

Нарежете извитата тръба, така че да е с правилната дължина от очилата до нечия ръка или джоб. Поставете проводниците, свързващи към ултразвуковия сензор и пиезо зумера, вътре в тръбата с разделен шев. Пробийте дупка във вашия корпус, която може да побере винтовата тръба. Направих това, като използвах подход проба и грешка, започвайки с малък размер и увеличавайки диаметъра, докато тръбите паснат точно както трябва. Прокарайте проводниците през отвора и след това притиснете извитата тръба. Кабелите ми са малко дълги, така че трябваше да ги сгъна, за да се поберат. Някои велкро държат платката към кутията.

Стъпка 10: Свържете проводници

Сега можете да използвате щифтовете за мъжки заглавки в краищата на вашите проводници и да се свържете към съответните щифтове на платката на компютъра (използвайте схемата!). Ако използвате свой собствен Arduino, просто използвайте същите картографиране, както в схемата.

Стъпка 11: Затворете корпуса

Този корпус имаше винтове, за да го държи затворен, но други корпуси (алтоидни калай?) Могат просто да се затворят. Тъй като не бях сигурен дали работи, използвах лента, за да я държа затворена засега.

Стъпка 12: Прикрепете ушите

За да прикрепим ушите, първо трябва да поставим два вертикални прореза с дремела в ушите, за да може каишката да премине.

Стъпка 13: Прикрепване на ушите Продължава

След като прекарах презрамките през ушите, използвах велкро, за да прикрепя ушите към очилата. В крайна сметка това беше малко нестабилно, но силно регулируемо, за да ги насочи към правилния път. Залепването им би било по -трайно, но велкрото е оцеляло след няколко демонстрации. Ултразвуковият сензор някак си беше идеално подходящ за поставяне върху заключващия механизъм за капака на очилата. Трябва да издърпате леко гумената рамка на очилата от пластмасовата част на лещата отгоре, за да освободите място, след което сензорът се вписва направо. Сензорът понякога изскача, така че малко лепило може да го поправи завинаги. За съжаление този метод на закрепване прави невъзможно повдигането на лещите.

Стъпка 14: Изживейте ехолокацията

Включете батерия, поставете кутията в джоба си и разгледайте! Колкото по -близо се доближавате до обекти във вашата видимост, толкова по -бързо издава звуков сигнал, колкото повече се приближавате, толкова по -бавно издава звуков сигнал. Моля, не ги носете в опасни среди или при движение! Тези очила са само за образователни цели и са предназначени за контролирани среди, тъй като са предназначени да блокират периферното ви зрение и редовното виждане, така че да разчитате по -добре на слуховите сигнали. Не нося отговорност за наранявания в резултат на носенето на тези очила! Благодаря! Тъй като това се основава на Arduino, можете лесно да добавите модул Zigbee или blueSMIRF към безжично свързване с компютрите. Бъдещата работа може да бъде добавяне на циферблат за регулиране на чувствителността и добавяне на превключвател за включване/изключване.

Втора награда в състезанието за роботи с инструктори и RoboGames