Ультразвуковые очки Batgogles: 14 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Жаль, что ты не был летучей мышью? Хотите испытать эхолокацию? Хотите попробовать «увидеть» ушами? В своем первом учебном пособии я покажу вам, как создать свои собственные ультразвуковые боевые очки, используя клон микроконтроллера Arduino, ультразвуковой датчик Devantech и сварочные очки примерно за 60 долларов или меньше, если у вас уже есть стандартные электронные компоненты. Вы также можете отказаться от электроники и сделать простую маску летучей мыши, идеально подходящую для следующего фильма о Бэтмене. В этом случае стоимость составит всего около 15 долларов. Эти очки позволят вам почувствовать, каково это использовать слуховые сигналы, как летучая мышь, и предназначены для детей в научном центре, чтобы узнать об эхолокации. Цель состояла в том, чтобы снизить затраты на как можно более низком уровне, избежать того, чтобы форма взаимодействия была общей или не связанной с его образовательной целью, и обеспечить, чтобы физическая форма устройства воплощала предмет. Для более подробного обсуждения его дизайна, пожалуйста, посетите веб-страницу проекта. Чтобы сохранить низкие затраты и размер, используется клон Arduino, но этот проект так же хорошо работает с готовыми микроконтроллерами Arduino. Эти очки были созданы для Курс «Динамические исследования и дизайн, ориентированные на пользователя» по программе «Искусство, медиа и инженерия» в Университете штата Аризона.

Шаг 1: Необходимые материалы

-Arduino или аналогичный микроконтроллер * (если у вас есть деньги, вы можете купить Arduino mini / nano или использовать boarduino, в противном случае я покажу вам, как сделать небольшой и дешевый клон Arduino для этого проекта.) - Сварочные очки (у меня есть Торговая марка Neiko и их легко найти на eBay как «откидные сварочные очки» за 3-10 долларов, этот конкретный тип работает очень хорошо) -Ультразвуковой датчик Devantech SRF05 (или другой сопоставимый датчик - однако SRF05 имеет очень низкое энергопотребление 4 мА и отличное разрешение от 3 см до 4 метров, это примерно 30 долларов) - что-то, из чего можно сделать уши (я использовал пластиковые конусы, см. также: «Как сделать лучший костюм летучей мыши») - какой-то тип корпус для электроники - гибкая черная извилистая трубка с разъемным швом на 3/8 дюйма (для скрытия соединительных проводов) - пьезозуммер, который может работать от разных проводов 5–9 В - пластиковый баллончик со спреем (черный) Микроконтроллерная электроника (эти компоненты можно пропустить при использовании встроенного контроллера) - запрограммированный на Arduino чип Atmega8 или 168 DIP. - запасной Arduin o плата или USB-программатор ArduinoMini - Маленькая плата ПК (доступна в Radioshack) - Разъем аккумулятора 9 В (доступен в Radioshack) - 7805 регулятор напряжения 5 В - кристалл 16 МГц (доступен @ sparkfun) - два конденсатора 22 пФ (доступны @ sparkfun) - 10 мкФ электролитический конденсатор - 1 электролитический конденсатор мкФ - резистор 1 кОм и 1 светодиод (опционально, но настоятельно рекомендуется) - транзистор 2N4401 (опционально) - гнездовой и штыревой разъемы (опционально) - 28-контактный разъем DIP или два 14-контактных разъема DIP (опционально) - малый макетная плата для прототипирования (опция) Электронные компоненты также можно приобрести на www.digikey.com или www.mouser.com Инструменты и расходные материалы, которые могут вам понадобиться: паяльник-пистолет для горячего клея-Dremel-news бумага-малярная лента-наждачная бумага-проволока стриптизерши и т. д.

Шаг 2: Дизайн некоторых ушей

Вы можете использовать свое воображение, чтобы строить уши. Никакие очки летучей мыши не должны быть такими же! Я использовал пластиковые конусы, которые используются для физиотерапии, которых у нас в лаборатории было много. Но в этом уроке есть еще один хороший вариант для ушей летучей мыши. Сначала я нарисовал овал маркером, а затем вырезал его дремелем. Я сохранил отрезанный кусок для внутренней части уха.

Шаг 3: отрезать уши

Я обрезал отрезанные части конуса с помощью Dremel, чтобы они были меньше, и приклеил их горячим способом к внутренней части больших частей конуса. Они не подходили точно, но после удержания их вручную горячий клей довольно хорошо удерживал их на месте. Если вы оставите себе достаточно места под ушами, вы можете легко встроить электронику в ухо: одно ухо для контроллера и одно для аккумулятора. К сожалению, я не оставил достаточно места и был вынужден использовать внешний корпус, поэтому будьте осторожны, чтобы не обжечься горячим клеевым пистолетом !!! Вы также можете случайно расплавить пластиковые конусы.

Шаг 4: подготовьте очки

Очки, которые я купил, были очень не похожи на летучую мышь блестящего цвета морской волны. Чтобы сделать очки более гладкими, снимите линзы (сначала снимите носовую часть), отшлифуйте их и опрыскайте спреем Plasti Dip, чтобы придать им красивую кожаную текстуру резины. Перед распылением я заклеил малярным скотчем внутреннюю часть очков и части, которые касаются кожи. Я также не наносил краску на носовую часть, потому что краска немного снижает гибкость материала очков, а носовая часть необходима для удержания очков вместе. Вы также можете отшлифовать и опрыскать уши. Отшлифованная пластиковая пыль опасна для ваших легких и глаз, поэтому, пожалуйста, наденьте маску и защитные очки для этих шагов. Я нанесла около 3 слоев с интервалом примерно 10-15 минут, чтобы получить ровную текстуру. В мокром состоянии краска выглядит глянцевой, но при высыхании становится матовой.

Шаг 5: соберите электронику

Эти шаги необязательны, если вы используете уже встроенный микроконтроллер Arduino. Однако, поскольку вы используете лишь небольшую часть его возможностей, имеет смысл сделать базовую версию Arduino, которая намного меньше и дешевле в воспроизведении. Этот раздел может быть немного сложным для человека, не имеющего опыта работы с электроникой, но должен быть легким для любого, кто собрал простой комплект электроники. «Схематический» эскиз электроники прилагается. Схема в значительной степени заимствована из схемы Дэвида А. Меллиса Atmega8 Standalone. Если есть интерес, я сделаю специальный Инструктаж для этого шага. Схема с развязкой питания взята из книги Тома Иго по физическим вычислениям. Я включил изображение версии печатной платы (с не подключенным датчиком / зуммером), а также версию прототипа, созданную на макетной плате для справки. В макетной версии также показано, как подключить плату Arduino в качестве USB-программатора для микросхемы микроконтроллера. Поскольку я использовал DIP-разъем для чипа, я также могу удалить чип и вставить его в плату Arduino, чтобы запрограммировать его, но может быть сложно вытащить чип, не сгибая все контакты - вот почему я включил гнездо выводы заголовка для tx / rx. Несмотря на то, что плата очень тесная, вы можете видеть, что все контакты контроллера имеют доступную площадку для пайки. Поскольку они не нужны для этого проекта, я не припаивал женские разъемы к неиспользуемым контактам, но если бы они были, у вас были бы все возможности Arduino Diecimilia, за исключением встроенного USB в очень маленьком корпусе. Ширина доски составляет примерно половину доски Diecimilia и примерно такой же длины. (вот аналогичная установка.) Необязательно использовать транзистор для питания зуммера, Arduino может обеспечить достаточный ток от самого контакта. Однако использование транзистора позволяет использовать другие звуковые устройства, кроме зуммера, если он у вас есть.

Шаг 6: Подготовьте провода зуммера и датчика

Ультразвуковому датчику и зуммеру нужны длинные провода для соединения очков с электроникой. Для ультразвукового датчика требуется 4 провода (5 В, заземление, эхо, триггер), а для зуммера требуется два провода (цифровой выход контроллера, заземление). При некотором планировании вы можете использовать 5-жильный ленточный кабель, если он у вас есть, и совместно использовать заземление между зуммером и датчиком. У меня была только 4-проводная лента, поэтому я использовал ее для ультразвукового датчика и двухжильный кабель для зуммера. Поскольку у зуммера есть два разъема, я припаял ряд гнездовых разъемов к двум проводам с правильным интервалом, таким образом я могу легко удалить пьезозуммер при необходимости. В датчике есть несколько отверстий для пайки, к которым вы должны подойти и использовать. Убедитесь, что вы используете правильную сторону, отверстия на другой стороне предназначены для программирования датчика и не будут работать!

Шаг 7: Завершите провода

Затем припаяйте штыри вилки к другому концу проводов. (Они будут подключаться к микроконтроллеру.)

Шаг 8: Загрузите код

Чтобы загрузить код, подключите контакты 5В, заземление, TX, RX на печатной плате к тем же контактам на плате Arduino, удаленной от микросхемы, используя несколько проводов. Затем подключите контакт сброса на печатной плате к тому месту, где контакт 13 будет входить в гнездо DIP на плате Arduino. Если это сбивает с толку, посмотрите изображение, которое оно воспроизводит, кроме Arduino Mini. Затем просто введите прикрепленный код в редакторе Arduino (или найдите и откройте файл.pde в Arduino после загрузки), выберите соответствующий последовательный порт и чип Arduino, которые вы используете, и нажмите кнопку загрузки. Код работает, воспроизводя звуковые сигналы и затем изменение интервала между звуковыми сигналами в зависимости от расстояния, измеренного датчиком. Таким образом, если вы находитесь близко к объекту, интервал между звуковыми сигналами уменьшается, и звуковые сигналы возникают быстрее. Если вы находитесь далеко от объекта, интервал между звуковыми сигналами увеличивается, поэтому звуковые сигналы происходят медленнее. Контроллер проверяет расстояние каждые 60 мс, поэтому интервал между звуковыми сигналами изменяется динамически. В настоящее время он масштабируется таким образом, что 1 дюйм составляет 10 мс разницы между звуковыми сигналами. Благодаря этому очки лучше работают на близких расстояниях, но их можно увеличить, чтобы лучше работать на больших расстояниях. Я пробовал экспоненциальное масштабирование, которое увеличивало диапазон на более близких расстояниях (используя fscale, но это, похоже, не сильно меняло ответ в обмен на тонны кода, поэтому я отказался от него.) Поскольку время, необходимое для чтения расстояния, зависит от расстояние до обнаруживаемого объекта (датчик возвращает импульсы длительностью до 30 мс), код измеряет время, которое потребовалось для получения показаний, и компенсирует время задержки на эту величину. Каждая строка в коде комментируется и (надеюсь) является собственной -пояснительная.

Шаг 9: поместите электронику в корпус

Обрежьте извилистую трубку так, чтобы она была нужной длины от очков до руки или кармана. Поместите провода, соединяющие ультразвуковой датчик и пьезозуммер, внутрь извитой трубки с разъемным швом. Просверлите в корпусе отверстие, подходящее для извилистой трубки. Я сделал это методом проб и ошибок, начиная с небольшого размера и увеличивая диаметр до тех пор, пока трубка не подошла идеально. Пропустите провода через отверстие, затем сожмите извитую трубку. Мои кабели немного длинные, поэтому мне пришлось сложить их, чтобы они поместились. Некоторые липучки удерживают печатную плату в корпусе.

Шаг 10: Подключите провода

Теперь вы можете использовать штыри штекера на концах проводов и подключиться к соответствующим контактам на печатной плате (используйте схему!). Если вы используете свой собственный Arduino, просто используйте те же контакты, что и на схеме.

Шаг 11: Закройте корпус

У этого корпуса были винты, чтобы удерживать его закрытым, но другие корпуса (альтоидная жестяная банка?) Могли просто захлопнуться. Так как я не был уверен, работает ли он, я пока держал его закрытым изолентой.

Шаг 12: прикрепите уши

Чтобы прикрепить уши, нам нужно сначала проделать две вертикальные прорези с дремелем в ушах, чтобы ремешок прошел через них.

Шаг 13: прикрепление ушей (продолжение)

Продев ремни через уши, я использовал липучку, чтобы прикрепить уши к очкам. Это оказалось несколько нестабильным, но очень настраиваемым, чтобы направить их в правильном направлении. Приклеивание их было бы более долговечным, но липучка пережила несколько демонстраций. Ультразвуковой датчик каким-то образом идеально подходил для того, чтобы его можно было надеть на фиксирующий механизм для возможности откидывания очков. Вам нужно немного вытащить резиновую оправу очков из пластиковой линзы сверху, чтобы освободить место, тогда сенсор точно поместится. Датчик иногда выскакивает, поэтому немного клея может исправить его навсегда. К сожалению, этот метод крепления делает невозможным переворачивание линз вверх.

Шаг 14: испытайте эхолокацию

Подключите аккумулятор, положите корпус в карман и исследуйте! Чем ближе вы подходите к объектам, находящимся на вашей прямой видимости, тем быстрее он издает звуковой сигнал, чем дальше вы приближаетесь, тем медленнее он пищит. Пожалуйста, не носите их в опасных условиях или в движении! Эти очки предназначены только для образовательных целей и предназначены для контролируемой среды, поскольку они предназначены для блокировки вашего периферического зрения и обычного зрения, чтобы вы больше полагались на слуховые сигналы. Я не несу ответственности за травмы в результате ношения этих очков! Спасибо! Поскольку он основан на Arduino, вы можете легко добавить модуль Zigbee или blueSMIRF для беспроводного взаимодействия с компьютерами. В будущем можно будет добавить диск для регулировки чувствительности и переключатель включения / выключения.

Второй приз в конкурсе роботов Instructables и RoboGames