Көзі нашар көретіндерге арналған перифериялық радар: 14 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Жантүршігерлік апаттың салдарынан жақында бір досым оң көзінен айырылды. Ол ұзақ уақыт жұмыс істемеді және ол қайтып келгенде маған оның ең оңтайлы жағын білмеу керек екенін айтты. Шеткі көріністің аз болуы заттар мен адамдарға соққы беруді білдіреді. Бұл мені мазалады. Мен жасай алатын нәрсе болуы керек деп шештім.

Мен досымның оң жағындағы объектілерге дейінгі қашықтықты өлшейтін құрылғы жасағым келді. Менің жоспарым - құрылғыны объектке дейінгі қашықтыққа кері пропорционалды түрде дірілдету үшін гаптикті қозғалтқышты қолдану. Егер объектілер алыста болса, қозғалтқыш дірілдемейді және объект жақындаған сайын ол төмен деңгейде дірілдей бастайды. Егер объект жақын болса, ол әлдеқайда жоғары деңгейде дірілдейді (немесе сіз қалаған деңгейде). Құрылғы сенсоры оңға қарайтын көзілдіріктің бүйіріне ілінетін етіп шағын болуы керек. Менің досым құрылғыны көзілдіріктің оң жағына қояды, бірақ, әрине, басқа біреу үшін сол жағы болуы мүмкін.

Мен үйде акустикалық қашықтық сенсорлары бар екені есіме түсті. Бірақ олар сәл үлкен және көлемді, дәлірек емес және көзілдірікті қолдану үшін тым ауыр болуы мүмкін. Мен басқа нәрсені іздей бастадым.

Мен тапқаным-ST Electronics VL53L0X ұшу уақыты сенсоры. Бұл инфрақызыл лазер мен инфрақызыл детектор бір пакетте. Ол адам көрінетін диапазоннан тыс (940 нм) лазер сәулесінің импульсін шығарады және шағылған импульсті анықтауға кететін уақытты жазады. Ол бұл уақытты 2 -ге бөледі және жарық жылдамдығына көбейтеді, ол өте дәл қашықтықты миллиметрмен шығарады. Сенсор 2 метрге дейінгі қашықтықты анықтай алады, бірақ мен көргенімдей, 1 метр оңтайлы.

Қалай болғанда да, Adafruit -те VL53L0X бұзу тақтасы бар. Маған вибрациялық қозғалтқыш қажет болды, оларда да микроконтроллер болды. Менде PJRC Teensy 3.2 болды. Мен қалағанымнан үлкен болғанымен, оның баяу жылдамдықта жұмыс істеу мүмкіндігі болды. Мен қуатты үнемдеу үшін сағат жылдамдығын төмендеткім келді. Қуат көзіне келетін болсақ, менің қоқыс жәшігімде AAA батарея ұстағышымен бірге Sparkfun күшейткіш реттегіші болды. Менде қажет нәрсенің бәрі болды.

1 -қадам: Бірінші прототип

Мен қолымда бар бөлшектерді алып, мен ойлаған құрылғының қолмен прототипін жасадым. Мен 3D тұтқасы мен бекіту тақтасын басып шығардым және барлық электрониканы Adafruit протободымен дәнекерледім. Мен Teensy -ге діріл қозғалтқышты 2N3904 NPN транзисторы арқылы қостым. Мен потенциометрді құрылғының жауап беретін максималды қашықтығын орнату үшін қостым.

Мен оны келесі демалыс күндері іске қостым (жоғарыдағы суретті қараңыз). Бұл әдемі емес, бірақ бұл принципті көрсетті. Менің досым құрылғыны оң жағына ұстап, оның пайдалы не пайдалы еместігін тексеріп, мүмкіндіктер үшін не қалайтынын анықтауға көмектесе алады.

2 -қадам: № 2 прототипі

Алғашқы прототиптен кейін мен кішірек нұсқасын жасай бастадым. Мен көзілдірікке сәйкес келетін нәрсе жасау мақсатыма жақындағым келді. Қолмен жұмыс жасайтын нұсқада қолданған Teensy қуатты үнемдеу үшін сағатты баяулатуға мүмкіндік берді. Бірақ өлшем маңызды болатын еді, сондықтан мен Adafruit Trinket M0 -ге ауыстым. Оның жиілігі 48 МГц болса да, оған негізделген ARM процессоры баяуырақ болуы мүмкін. Ішкі RC осцилляторын қолдану арқылы ол 8, 4 2 және тіпті 1 МГц жиілікте жұмыс істей алады.

№2 прототипі тез жиналды, өйткені мен келесі демалысқа дейін бәрін бірге жинадым. Схема ARM M0 қоспағанда, № 1 прототипімен бірдей болды. Кішкене корпусты 3D басып шығардым және оны артқы жағына бағыттағыштарды қойдым, оны көзілдірікке сырғыту үшін. Жоғарыдағы суретті қараңыз. Бастапқыда ол 48 МГц жиілікте жұмыс істейді.

3 -қадам: №3 прототипі

Сонымен, бұл нұсқаулық шынымен де осы жерден басталады. Мен соңғы прототипін жасауға шешім қабылдадым. Мен оны реттелетін PWB -ді қолданбайынша аздап қысуды шештім (дәл осы жерде біз баратынымызға сенімдімін). Бұл нұсқаулықтың қалған бөлігі сізге оны қалай жасау керектігін көрсетеді. Мүмкіндігі шектеулі балаларға арналған 3D басып шығаратын қолдар жасайтын адамдар сияқты, мен де үміттенемін, адамдар оны көзінің көру қабілеті нашар кез келген адамға жасайды.

Мен бөлшектер тізімін №2 прототиппен бірдей сақтадым, бірақ мен потенциометрді алып тастауды шештім. Досыммен сөйлескеннен кейін біз бағдарламалық жасақтаманың көмегімен максималды қашықтықты орнатуды шештік. Мен Teensy көмегімен сенсорлық сенсорды қолдана алатындықтан, біз әрқашан түрту арқылы максималды қашықтықты орната аламыз. Бір түрту қысқа қашықтықты немесе одан да ұзақ қашықтықты, екіншісі ең ұзақ қашықтықты, содан кейін тағы бір рет тигізу үшін басына ораңыз. Бірақ алдымен біз жолға шығу үшін белгіленген қашықтықты қолданамыз.

4 -қадам: Бөлшектер

Бұл прототип үшін маған кішірек тақта қажет болды. Мен Sparkfun протободымен (PRT-12702) жүрдім, себебі оның кішкентай өлшемдері (шамамен 1,8 «X 1.3») түсіру үшін жақсы өлшем болар еді.

Мен сондай -ақ қуат көзі ретінде AAA батареясынан басқа нәрсені пайдалануым керек болды. LiPo дұрыс таңдау болып көрінді, өйткені оның сыйымдылығы мен салмағы аз. Мен монета ұяшығын сынап көрдім, бірақ оның қозғалтқышты ұзақ уақыт басқаруға күші жетпеді. Мен сыйымдылығы 150 мАч болатын шағын LiPo таңдадым.

Мен Trinket M0 -де қалатын болдым және, әрине, VL53L0X тақтасы.

Енді біз егжей -тегжейлі білеміз, міне осы прототипке арналған бөліктер тізімі:

Adafruit VL53L0X Ұшу қашықтығы датчигінің уақыты - ӨНІМ нөмірі: 3317 Adafruit - дірілдейтін шағын моторлы диск - ӨНІМ нөмірі: 1201 Adafruit - литий -ионды полимерлі батарея - 3,7v 150mAh - PRODUCT ID: 1317 SparkFun - дәнекерлеуге арналған нан тақтасы - Mini - PRT -1270 Sparkfun - JST тік бұрышты қосқышы - 2 тесікті тесік - PRT -09749 10K ом резисторы - қоқыс жәшігі (еденіңізге қараңыз) 2N3904 NPN транзисторы - Junkbox (немесе досыңызға телефон соғыңыз) Кейбір қосқыш сым (мен 22 калибрлі сымды қолдандым)

LiPo батареясын зарядтау үшін мен де жинадым:

Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly зарядтаушысы - v1 - ӨНІМ ID: 1304

5 -қадам: Схемалық

Бұл құрылғының схемасы жоғарыда көрсетілген. Сенсорлық кіріс болашақ нұсқаға арналған, бірақ бәрібір схемада көрсетілген. Сондай -ақ, Trinket M0 мен 2N3904 негізі арасындағы 10K резистор қозғалтқышты қатты соқпай -ақ қосуға жеткілікті негіз береді.

Бұдан әрі құрастырудың қадамдық сипаттамасы.

6 -қадам: протокол тақтасы

Сіздердің көпшілігіңіз білесіздер, бірақ бұл протоборларды дәнекерлеуді жаңадан бастағандарға арналған:

Жоғарыда көрсетілген Sparkfun протободы (PRT-12702) дюймдік аралықтың оннан үш бөлігінің әр жағында 5 түйреуіштен тұратын 17 бағаннан (топтардан) тұрады. Саңылаудың екі жағындағы 5 түйреуіштен тұратын әрбір тік баған бір -біріне ортақ. Бұл дегеніміз, топтағы түйреуішке кез келген қосылу - бұл топтағы барлық басқа түйреуіштермен байланыс. Бұл тақта үшін бұл анық емес сияқты, бірақ егер сіз DVM (Digital Volt Meter) қолдансаңыз, оны тексере аласыз. Егер сіз артқы жағына қарасаңыз, сіз топтарды байланыстыратын іздерді анықтай аласыз.

7 -қадам: Компоненттерді орналастыру

Сізге Trinket M0 және VL53L0X екеуіне де түйреуіш жолақтарды дәнекерлеу қажет болуы мүмкін. Екеуі де жолақтармен келеді, бірақ оларды дәнекерлеу қажет. Adafruit -тің Оқу орталығында осы екі бөлікке де нұсқаулар бар. Егер сіз бұны жаңадан білсеңіз, жолақтарды тақталарға дәнекерлемес бұрын сол жерге (мұнда және мұнда) барыңыз. Ілмекті жолақтар розеткаға қарағанда төменгі профильді қамтамасыз етеді.

Шектелген кеңістікке бір нәрсені дәнекерлеу кезінде бірінші кезекте ескеру қажет - бұл компоненттерді орналастыру. Мен Trinket пен VL53L0X жоғарыдағы суретте көрсетілген орындарға қойдым. Trinket тақтаның екі шетінде түйреуіштері бар, бірақ VL53L0X тақтасының бір шетінде 7 түйреуіш бар. VL53L0X -тің түйреуіштері жоқ жағы біз кейбір компоненттерді қосу үшін қолданамыз … біз көреміз.

Мен слайдты ауыстырғышты орнына қойдым, мен 2N3904 дәнекерледім. Мен бұл бөліктер орналастырылған тесіктерді қараңғылыққа түсірдім және 2N3904 үшін коллектор, база және эмиттер болып табылатын түйреуіштерді атап өттім. Сіз оны бірінші рет дәнекерлеген кезде оны тақтаға перпендикуляр етіп қоюыңыз керек, осылайша сіз басқа қосылыстарды дәнекерлей аласыз. Кейінірек сіз оны (ең мұқият) еңкейте аласыз, сондықтан ол тақтайға жақынырақ болады.

ЕСКЕРТПЕ: JST аккумуляторының үзілуі осы уақытта тақтаға дәнекерленбейді. Ол тақтаның артқы жағына дәнекерленеді, бірақ біз басқа қосылымдарды дәнекерлегеннен кейін ғана. Бұл біз дәнекерлейтін соңғы нәрсе болады.

8 -қадам: сымдар

Жоғарыдағы диаграммада компоненттер орналасатын қараңғы тесіктері бар протобер тақтасы қайтадан көрсетілген. Мен оларды сымға қосуды жеңілдету үшін шеттеріне жапсырмалар қостым. Назар аударыңыз, діріл қозғалтқышы көрсетілген, бірақ ол тақтаның артқы жағында орналасады және соңғы рет қосылады, сондықтан оны елемеңіз. Мен сонымен қатар JST батареясының үзілуін үзік сызықпен көрсетемін. Алдыңғы қадамда анықталғандай, оны қоспаңыз, бірақ тақтаның жоғарғы жағындағы 4 тесікті ашық қалдырыңыз (яғни оларды дәнекерлемеңіз).

Менің ойымша, сіз оқшаулауды сымнан қалай алып тастауды, ұштарын дәнекерлеу мен тақтаға дәнекерлеуді білесіз деп ойлаймын. Егер олай болмаса, дәнекерлеу бойынша нұсқаулықтардың бірін қараңыз.

Бұл қадам үшін сары түсте көрсетілгендей дәнекерлеу сымдары. Соңғы нүктелер - оларды дәнекерлеу керек тесіктер. Сондай -ақ, 10К Ом резисторды тақтаға дәнекерлеу керек. Жасалып жатқан байланыстар:

1. Батареяның оң терминалынан жылжымалы қосқыштың COMmon (орталық) терминалына қосылу. Сырғымалы қосқыштың бір жағы Trinket -ке BAT кіруімен байланыс жасайды. Trinket борттық реттегіші BAT кіріс кернеуінен 3,3 В құрайды.

2. Батареяның теріс (жердегі) терминалынан Трайнкетті жерге қосу.

3. Батареяның теріс (жердегі) терминалынан 2N3904 эмитентіне қосылу

4. Trinket 3,3 вольтты (3В) түйреуіштен VL53L0X VIN сымына қосылу. VL53L0X бұдан әрі оны жеке пайдалану үшін 2,8 вольтке дейін реттейді. Ол сондай -ақ бұл кернеуді түйреуішке шығарады, бірақ ол бізге қажет емес, сондықтан ол байланыссыз қалады.

9 -қадам: Қосымша сымдар

Енді біз жоғарыда көрсетілгендей келесі сымдар тобын қосамыз. Мұнда әр байланыстың тізімі берілген:

1. VL53L0X SCL түйрегішіне 2 деп белгіленген Trinket түйреуішінен байланыс. Бұл I2C сағаттық сигнал. I2C сериялық протоколы - бұл Trinket VL53L0X -пен байланысу үшін пайдаланатын нәрсе.

2. 0 (нөл) деп белгіленген Trinket түйреуішінен VL53L0X SDA түйреуішіне қосылу. Бұл I2C деректер сигналы.

3. VL53L0X GND түйреуішінен протон тақтасындағы саңылау арқылы 2N3904 эмитентіне қосылу. Бұл VL53L0X үшін негіз береді.

4. 4 -тен 10К -қа дейінгі резистор ретінде белгіленген Тринкеттің түйреуішінен байланыс. Бұл діріл қозғалтқышының жетегі. Егер сіз менің қосылу нүктемді таңдасаңыз, бұл сым міндетті түрде тақтаның артқы жағына дәнекерленген болуы керек.

Есіңізде болсын, 5 түйреуіштен тұратын кез келген тік топ бір -біріне ортақ, сондықтан сіз осы топтың кез келген жеріне ыңғайлы қосыла аласыз. Менің тақтайшамның фотосуреттерінде мен бірнеше қосылу нүктелерін өзгерткенімді байқайсыз. Егер олар дұрыс байланыс болса, онда сіз қай жастықты таңдаған дұрыс.

10 -қадам: діріл қозғалтқышы

Діріл қозғалтқышы артқы жағында бұралуға қабілетті жапсырмамен келеді. Қозғалтқышты тақтаның артқы жағына жабыстыруға мүмкіндік беретін жабысқақ материалды ашу үшін сіз оны алып тастайсыз (бірақ жабыстырмас бұрын төмендегі түсініктемені қараңыз). Мен оны әлі бекітпеген JST Battery Breakout тақтасының сол жағына (тақтаның артына қарап) қойдым. Сонымен, JST Battery Breakout тақтасына бос орын қалдырыңыз. Мен сондай -ақ мотордың металл корпусының протоарттың саңылауында түйреуіштерді қысқартпағанына көз жеткізгім келді. Сонымен, мен екі жақты таспаның кішкене бөлігін кесіп, оны діріл қозғалтқышының жабысқақ жағының артына жапсырдым. Содан кейін мен оны тақтаның артқы жағына итердім. Бұл металл корпусты жоғары және кез келген түйреуіштерден алыс ұстауға көмектеседі. Дегенмен, оны түйреуіштерді қысқартпайтын етіп орналастыруға мұқият болыңыз.

Діріл қозғалтқышының қызыл сымын Trinket 3V істігіне дәнекерлеңіз. Діріл қозғалтқышының қара сымы 2N3904 коллекторына дәнекерленген. Бағдарламалық қамтамасыз ету 2N3904 импульсінде (логиканы 3.3В ретінде береді) транзистор діріл қозғалтқышының қара сымын жерге қосады (немесе оған жақын). Бұл қозғалтқышты дірілдетеді.

Мен діріл қозғалтқышының қызыл сымды қосылу нүктесінде сыйымдылықты қосқан болар едім. Бірақ Trinket 3.3V желісінде сыйымдылық бар, сондықтан мен жақсы екеніне сенімдімін, бірақ егер сіз басқа сыйымдылықты қосқыңыз келсе, оны сығуға болады. Бұл үшін қызыл сым қосылуы мүмкін. LiPo батареясының оң жағына тікелей. Мен кернеуді тұрақты ұстап тұру үшін 3.3В жағын таңдадым. Әзірге ол жақсы жұмыс істейтін сияқты.

11 -қадам: соңғы, бірақ аз емес …

Соңында біз JST Battery ажырату тақтасын протободың артқы жағына қосамыз. Мен түйреуіштерді тақтаға дәнекерледім және JST Battery ажырату тақтасын жоғарыда көрсетілгендей протобоға қаратып қойдым. Бұл бөлікті орналастыру кезінде сымдарды оң батареяға қосқандығыңызды тексеріңіз және түйреуіштерді дұрыс түйреуге қосыңыз. Егер сіз қателесеңіз, сіз бөліктердің полярлығын өзгертесіз және олардың бәрін бұзасыз. Батареяны дәнекерлеуге және қосуға кіріспес бұрын, тексеріп, қайта тексеріңіз.

12 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Бағдарламалық жасақтаманы орнату және/немесе өзгерту үшін сізге Arduino IDE және Trinket M0 тақтасының файлдары, сондай -ақ VL53L0X кітапханалары қажет. Мұның бәрі мұнда, мұнда және мұнда.

Adafruit M0 -ді оқу сайтында пайдалану бойынша нұсқауларды орындаңыз.

Бағдарламалық қамтамасыз ету жүктелгеннен кейін тақта USB сериялық қосылымында іске қосылып, іске қосылуы керек. Тақтаның бүйірін VL53L0X көмегімен қабырғаға немесе қолыңызға жақындатыңыз, сонда сіз қозғалтқыштың дірілін сезінуіңіз керек. Діріл объекті құрылғыдан алыстаған сайын амплитудада төмендеуі керек.

Құрылғыдағы мінез -құлық бастапқы кодтағы түсініктемелерде біршама түсіндірілген. Бірақ бекітілген график бұл ойды жақсы көрсетуі керек. Құрылғы денеден шамамен 863 мм қашықтықта дірілдемеуі керек. Ол дірілдің максималды деңгейіне объектіден 50 мм қашықтықта жетеді. Егер сіз объектіге 50 мм -ден жақын жақындасаңыз, құрылғы 50 мм -ге қарағанда діріл шығармайды.

13 -қадам: қоршау

Мен қоршауды жобалап, оны ABS пластиктен 3D басып шығардым. Сіз оны PLA немесе ABS немесе кез келген материалда басып шығара аласыз. Мен ABS -ті қолданамын, себебі қажет болған жағдайда тақтаға ацетонмен дәнекерлей аламын. Мен жасаған тақта қарапайым және Trinket -те USB портына арналған тесік және қуат қосқышына арналған тесік бар. Мен қораптың бүйірлерінде кішкентай қолдарым бар екі тақтаны біріктірдім. Маған бұл өте ұнамайды, сондықтан мен оны өзгертуім мүмкін. Әрине, сіз өзіңіз қалаған өзгерістерді жасай аласыз.

Дәл қазір бұл нұсқа үшін LiPo батареясын қайта зарядтау үшін қорапты ашу керек. Егер мен осы жобаның схемасын жасасам, батареяны қорапты ашпай қол жетімді ету үшін басқа қосқышты қосамын. Мүмкін, бұл дизайн тақтасында мұны жасауға болады және коннекторды зарядтауға арналған тесік жасаңыз. Егер сіз мұны көргіңіз келсе, нәтижелеріңізбен бөлісіңіз.

Мен мүлде жек көрмейтін қорапты ойлап таптым. Біз мұны жүйені тексеру үшін қолданамыз. Мен қораптың жоғарғы және төменгі бөлігін STL файлдары ретінде тіркедім, сонымен қатар жақшаны/бағыттаушыны төменгі жағына қостым. Бөлшектерді химиялық жолмен дәнекерлеу үшін ацетонды қолданатын жұп бағыттаушыларды қостым. Егер сіз мұны жасасаңыз, абай болыңыз. Жоғарыда сіз құрастыруды көре аласыз.

14 -қадам: Енді не?

Мені тексеріңіз … мен қартайдым, мүмкін бірдеңені ұмытып кеткен болармын. Мен мұны қайта оқимын және тексеремін, бірақ мен әлі де нәрселерді жіберіп аламын. Маған не істегенімді/қателескенімді айтыңыз.

Енді сіз перифериялық радиолокациялық тақтаны жасап, оны жүктедіңіз және LiPo аккумуляторы 3D форматында жақсы басылған қаптамада (мен оны аяқтағанда немесе егер сіз өз қолыңызбен жасаған болсаңыз), енді не істейсіз? Менің ойымша, сіз оның жұмыс істеу тәжірибесі мен бағдарламалық жасақтамаға өзгерістер енгізуіңіз керек. Бағдарламалық жасақтамадағы лицензиялық келісімде сіз оны пайдалана аласыз, бірақ егер сіз қандай да бір өзгерістер енгізсеңіз, оларды бөлісуіңіз қажет. Мен бұл жобаның бағдарламалық жасақтамасы күрделі немесе таңғажайып деп айтпаймын. Ол өз мақсаттарына жетеді, бірақ жақсартуға мүмкіндік бар. Бұл құрылғыны жақсартуға көмектесіңіз және оны бәрімізбен бөлісіңіз. Есіңізде болсын, бұл жоба адамдарға көмектесуге арналған. Сонымен, көмектес!