إنذار لمس الوجه: 4 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

يعد لمس وجهنا أحد أكثر الطرق شيوعًا التي نصيب بها أنفسنا بفيروسات مثل Covid-19. وجدت دراسة أكاديمية في عام 2015 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) أننا نلمس وجوهنا بمعدل 23 مرة في الساعة. قررت تصميم جهاز منخفض التكلفة ومنخفض الطاقة ينبهك في كل مرة تكون فيها على وشك لمس وجهك. يمكن تحسين هذا النموذج الأولي الخام بسهولة شديدة ، وعلى الرغم من أنه من غير المحتمل أن ترغب في ارتدائه طوال اليوم ، فقد تكون طريقة جيدة لتدريبك على تقليل لمس الوجه وبالتالي تقليل انتشار الفيروس.

تستخدم معظم أشكال استشعار الحركة مقاييس التسارع أو معالجة الصور. هذه باهظة الثمن نسبيًا وتتطلب طاقة مستمرة وبالتالي بطارية كبيرة نسبيًا. أردت أن أصنع جهازًا يستهلك الطاقة فقط عندما يؤدي ذلك السلوك ، ويمكن صنعه في المنزل بأقل من 10 دولارات.

الجهاز يتكون من ثلاثة أجزاء. عقد وشريطان صغيران مرنان على كل معصم. يستخدم مبدأ أن المغناطيس الذي يتحرك بالقرب من ملف من الأسلاك يولد تيارًا كهربائيًا في السلك. عندما تتحرك اليد نحو الوجه ، يولد المغناطيس عند الرسغ جهدًا صغيرًا عبر الملف. يتم تضخيمه وإذا كان أعلى من عتبة معينة فإنه يتم تشغيل صفارة صغيرة.

اللوازم

• 100 - 200 متر من سلك الملف اللولبي. معظم الأسلاك سميكة جدًا. يتم عزل سلك الملف اللولبي بطبقة رقيقة جدًا من الورنيش بحيث يمكنك إجراء الكثير من الدورات في الملف مع الإبقاء عليه صغيرًا وخفيفًا نسبيًا. لقد استخدمت 34 AWG - يبلغ قطرها حوالي 0.15 مم
• العلاقات الكبلية أو شريط البيع
• مصدر طاقة واحد منخفض الطاقة أمبير. يجب أن تكون قادرة على العمل في 3V. لقد استخدمت Microchip MCP601.
• 2 مقاومات (1 م ، 2 ك)
• 2K المقاوم الانتهازي
• جرس بيزو 3 - 5 فولت
• أي ترانزستور npn أساسي (استخدمت 2N3904)
• بعض فيروبورد
• CR2032 (أو أي بطارية خلية عملة 3 فولت)
• 2 مغناطيس قوي صغير
• شريطين من المطاط السميك أو بعض مواد دعم الضغط (مثل الجوارب الضاغطة)

الخطوة 1: لف الملف

يجب أن يكون الملف قطعة واحدة متواصلة من الأسلاك ، لذلك للأسف لا يمكن ربطها وفكها مثل العقد. لذلك من المهم أن يكون قطر الملف كبيرًا بما يكفي لتثبيته فوق رأسك. جرحت حول سلة دائرية (سلة مهملات) يبلغ قطرها حوالي 23 سم (9 بوصات). كلما زاد الدوران كلما كان ذلك أفضل. لقد فقدت العدد الذي قمت به ولكن باختبار المقاومة الكهربائية في النهاية ، أعتقد أنني انتهيت بحوالي 150 دورة.

خذ الملف من السابق برفق ، وثبته برباط كبل أو شريط. من المهم عدم كسر أي من أسلاك الملف اللولبي الحساسة حيث سيكون من المستحيل تقريبًا إصلاحها. عندما يكون الملف مؤمنًا ، ابحث عن طرفي السلك ، وأزل الورنيش من آخر سم (آخر نصف بوصة) من كل طرف. لقد فعلت ذلك عن طريق إذابة الورنيش بمكواة لحام (انظر الفيديو المرفق).

انقر هنا لمشاهدة فيديو حول كيفية تجريد سلك الملف اللولبي

يمكن لحام هذه الأطراف بدقة على لوحة دائرة الكاشف. بالنسبة للنموذج الأولي الخاص بي ، قمت بلحام النهايات بقطعة صغيرة من لوح فيروبورد منفصل برأس مقبس ، حتى أتمكن من استخدام التجربة واستخدام كبلات التوصيل لتوصيلها بتصميمات الدوائر المختلفة.

الخطوة 2: بناء دائرة الكاشف

الدائرة التخطيطية والنهائية موضحة أعلاه.

أستخدم جهاز أمبير في تكوين غير مقلوب لتضخيم الجهد الصغير جدًا المتولد عبر الملف. كسب هذا مكبر الصوت هو نسبة المقاومة R1 و R2. يجب أن يكون مرتفعًا بما يكفي لاكتشاف المغناطيس عندما يتحرك حوالي 10 سم من حافة الملف ببطء نسبيًا (حوالي 20-30 سم / ثانية) ولكن إذا جعلته حساسًا للغاية ، فقد يصبح غير مستقر وسيصدر صوت الجرس باستمرار. نظرًا لأن الرقم الأمثل سيعتمد على الملف الفعلي الذي تقوم ببنائه والمغناطيس الذي تستخدمه ، فإنني أوصيك ببناء الدائرة بمقاوم متغير يمكن ضبطه على أي قيمة تصل إلى 2K. في النموذج الأولي الخاص بي وجدت أن قيمة حوالي 1.5 كيلو تعمل بشكل جيد.

نظرًا لأن الملف سوف يلتقط أيضًا موجات الراديو الضالة بترددات مختلفة ، فقد قمت بتضمين مكثف عبر R1. يعمل هذا كمرشح تمرير منخفض. عند أي ترددات أعلى من بضعة هرتز ، تكون مفاعلة هذا المكثف أقل بكثير من قيمة R1 وبالتالي ينخفض التضخيم بعيدًا.

نظرًا لأن الكسب مرتفع جدًا ، فسيكون ناتج المرجع أمبير في الواقع "تشغيل" (3 فولت) أو "إيقاف تشغيل" (0 فولت). في البداية ، نظرًا لأن MCP601 يمكنه إخراج 20 مللي أمبير ، اعتقدت أنه قد يكون قادرًا على قيادة جرس بيزو مباشرة (تتطلب هذه بضعة مللي أمبير فقط للعمل). ومع ذلك ، وجدت أن جهاز op amp كافح لقيادته مباشرة ، ربما بسبب سعة الجرس. لقد قمت بحل هذا عن طريق تغذية الإخراج من خلال المقاوم إلى الترانزستور npn الذي يعمل كمفتاح. يتم اختيار R3 للتأكد من أن الترانزستور يعمل بشكل كامل عندما يكون خرج Op amp هو 3V. لتقليل استهلاك الطاقة بشكل مثالي ، يجب أن يكون هذا مرتفعًا قدر الإمكان مع ضمان تشغيل الترانزستور. لقد اخترت 5K للتأكد من أن هذه الدائرة يجب أن تعمل مع أي ترانزستور npn شائع تقريبًا.

آخر شيء تحتاجه هو بطارية. لقد تمكنت من تشغيل النموذج الأولي الخاص بي بنجاح باستخدام بطارية خلوية تعمل بجهد 3 فولت - لكنها كانت أكثر حساسية وفعالية بجهد أعلى قليلاً ، لذا إذا كان بإمكانك العثور على بطارية ليثيوم بولي صغيرة (3.7 فولت) ، فإنني أوصي باستخدام ذلك.

الخطوة 3: اصنع عصابات المعصم

إذا تم ارتداء مغناطيس بالقرب من كل يد ، فإن حركة رفع اليد نحو الوجه ستطلق الجرس. قررت إنشاء رباط معصم مع مادة جورب داعمة مرنة واستخدمتها للحفاظ على مغناطيسين صغيرين عند معصمي. يمكنك أيضًا تجربة حلقة مغناطيسية في إصبع واحد من كل يد.

يتدفق التيار المستحث في اتجاه واحد حول الملف عندما يدخل المغناطيس منطقة الملف وفي الاتجاه المعاكس عندما يغادر. نظرًا لأن دارة النموذج الأولي بسيطة عن قصد ، فإن اتجاه واحد فقط للتيار سيؤدي إلى تشغيل الجرس. لذلك سيصدر رنينًا إما عندما تقترب اليد من القلادة أو عندما تتحرك بعيدًا. من الواضح أننا نريده أن يصدر صوتًا في طريقه إلى الوجه ويمكننا تغيير قطبية التيار المتولد عن طريق قلب المغناطيس. لذا جرب الطريقة التي يصدر بها صوت الجرس عندما تقترب اليد من الوجه وقم بتمييز المغناطيس بحيث تتذكر ارتدائه بالطريقة الصحيحة.

الخطوة 4: الاختبار

يرتبط حجم التيار المستحث بمدى سرعة تغير المجال المغناطيسي بالقرب من الملف. لذلك من الأسهل التقاط حركات سريعة بالقرب من الملف بدلاً من الحركات البطيئة بعيدًا عنه. مع قليل من التجربة والخطأ ، تمكنت من جعله يعمل بشكل موثوق عندما قمت بتحريك المغناطيس بحوالي 30 سم / ثانية (1 قدم / ثانية) على مسافة 15 سم (6 بوصات). قد يؤدي المزيد من الضبط إلى تحسين هذا بمعامل اثنين أو ثلاثة.

كل ما هو خام بعض الشيء في الوقت الحالي لأن النموذج الأولي يستخدم مكونات "من خلال الفتحة" ولكن يمكن تقليص جميع الإلكترونيات بسهولة باستخدام مكونات مثبتة على السطح وسيكون الحجم المحدد هو البطارية فقط.