مضخم صوت مصغر يمكن ارتداؤه (ونظام سونار للأجهزة القابلة للارتداء ، إلخ ..): 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

قم ببناء مكبر صوت صغير منخفض التكلفة يمكن تثبيته في إطارات النظارات وإنشاء نظام رؤية سونار للمكفوفين ، أو جهاز بسيط بالموجات فوق الصوتية يراقب قلبك باستمرار ويستخدم التعلم البشري الآلي للتحذير من المشاكل قبل ذلك. يحدث.

مضخم القفل هو مضخم يمكنه تثبيت إشارة محددة (إدخال مرجعي) مع تجاهل كل شيء آخر. في عالم من القصف المستمر بالضوضاء والإلهاء ، تعد القدرة على تجاهل شيء ما (أي الجهل) أحد الأصول القيمة.

أفضل مضخم صوت تم تصنيعه على الإطلاق في تاريخ الجنس البشري بأكمله هو PAR124A المصنوع في عام 1961 ، وبينما حاول الكثيرون تجاوز أو مساواة أدائه ، لم ينجح أي منهم [https://wearcam.org/BigDataBigLies.pdf].

تعد مكبرات الصوت القفلية أساسية للسونار والرادار والليدار والعديد من أنواع الاستشعار الأخرى ، وعادة ما تكلف المضخمات الجيدة حوالي 10 آلاف دولار إلى 50 ألف دولار ، اعتمادًا على المواصفات ، إلخ.

إس مان ، جامعة ستانفورد ، قسم الهندسة الكهربائية ، 2017.

Cite Mann، Lu، Werner، IEEE GEM2018 ص 63-70

الخطوة 1: الحصول على المكونات

تبرع نادي طلاب الحوسبة القابلة للارتداء WearTech بجامعة تورنتو بسخاء بمجموعة أدوات لكل طالب مسجل في ECE516.

يمكنك الانضمام إلى WearTech والحصول على مجموعة أجزاء ، أو بدلاً من ذلك ، شراء الأجزاء من Digikey.

فاتورة المواد:

• مولد الإشارة (الذي لا يزال لديك من المختبر 1 وفي البداية لن تحتاج إلى مولد إشارة معقد بالكامل ، أي بالنسبة للجزء الأول من هذا المعمل ، أي مولد إشارة ذي قيمة حقيقية مناسب سيفي بالغرض) ؛
• وحدة فك ترميز النغمة LM567 أو NE567 (رقاقة ذات 8 سنون) ؛
• ص_تي = أعلى المقاوم لمقسم جهد الدخل المرجعي: تقريبًا. 5340 أوم
• ص_ب = المقاوم السفلي لمقسم جهد الدخل المرجعي: تقريبًا. 4660 أوم
• ص_إل = مقاومة تحميل للإخراج (دبوس 3): تقريبًا. 9212 أوم
• المكثفات الثلاثة (مكثفات اقتران للإشارة وإدخال الإشارة ، بالإضافة إلى مكثف مرشح منخفض المرور على الخرج) ؛
• مفاتيح اختيارية
• مضخم الإخراج مثل TL974 (يمكنك أيضًا استخدام مضخم صوت أو مضخم سماعة رأس حساس بدرجة كافية بمقاومة عالية بما فيه الكفاية حتى لا تفرط في تحميل مكثف مرشح الإخراج) ؛
• مكونات متنوعة أخرى.
• اللوح أو لوحات الدوائر الكهربائية الأخرى لتجميع المكونات.

بالإضافة إلى ذلك ، للقيام بشيء مفيد باستخدام مكبر الصوت المثبت ، ستحتاج إلى الحصول على:

• محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية (الكمية الثانية) ؛
• سماعة الصوت أو نظام مكبر الصوت ؛
• نظام الكمبيوتر أو المعالج أو متحكم دقيق (من المختبر 1) لجزء التعلم الآلي.

ص_تي، ر_ب، و R._إل حرجة نسبيًا ، أي القيم التي اخترناها بعناية من خلال التجربة.

الخطوة 2: قم بربط المكونات

قم بتوصيل المكونات وفقًا للرسم البياني الموضح.

المخطط عبارة عن مزيج رائع بين الرسم التخطيطي ومخطط الأسلاك ، أي أنه يوضح تخطيط الدائرة وكذلك كيفية توصيل الدائرة.

اعتبر البعض الطريقة التي يتم بها استخدام مفكك الشفرة 567 نغمة خروجًا إبداعيًا عن الاستخدام التقليدي العادي. عادةً ما يكون Pin 8 هو دبوس الإخراج ، لكننا لا نستخدم ذلك على الإطلاق. عادةً ما يكتشف الجهاز نغمة ويضيء ضوءًا أو عنصرًا آخر عند اكتشاف النغمة.

نحن هنا نستخدمه بطريقة مختلفة تمامًا عن الطريقة التي كان من المفترض استخدامه بها.

بدلاً من ذلك ، نأخذ الإخراج في Pin 1 وهو ناتج "Phase Detector". نحن نستغل حقيقة أن "كاشف الطور" هو ببساطة مُضاعِف.

أيضًا ، يتم استخدام Pin 6 عادةً كاتصال مكثف توقيت.

بدلاً من ذلك ، بشكل إبداعي ، نستخدم Pin 6 كمدخل مرجعي لاستخدام شريحة 567 كمكبر صوت مغلق. هذا يسمح لنا بالوصول إلى المضاعف في أحد مدخلاته.

للحصول على أقصى قدر من الحساسية للمدخلات المرجعية ، وجدنا أنه إذا قمنا بتحيز هذا الدبوس إلى 46.6٪ من سكة الإمداد ، وقمنا بربطه بالسعة ، فإننا نحصل على أفضل النتائج. يمكنك أيضًا محاولة إرسال الإشارة المرجعية إليها مباشرةً ، كما هو موضح بواسطة المفتاح (يمكنك فقط استخدام سلك توصيل على لوح التجارب بدلاً من المفتاح).

دبوس الإدخال / الإخراج الوحيد الذي نستخدمه بشكل تقليدي (أي الطريقة التي كان من المفترض استخدامها) هو Pin 3 الذي من المفترض استخدامه كمدخل ، والذي نستخدمه بالفعل كمدخل!

الخطوة 3: ضع مضخم التثبيت في الاستخدام الجيد: مساعدة الرؤية للمكفوفين

نرغب في استخدام مكبر الصوت القفل لإنشاء أداة مساعدة للرؤية (مساعدة الرؤية) للمكفوفين.

الفكرة هنا هي أننا نستخدمه للسونار ، لإنشاء نظام استشعار سونار دوبلر.

على الرغم من أنه يمكنك شراء مستشعر السونار كمرفق لـ Arduino ، فإننا نختار بناء النظام بأنفسنا من المبادئ الأولى في Instructable للأسباب التالية:

1. سيتعلم الطلاب الأساسيات عندما يبنون الأشياء بأنفسهم ؛
2. يمنحك هذا الوصول المباشر إلى الإشارات الأولية لمزيد من البحث والتطوير ؛
3. النظام أكثر استجابة وفورية ، مقارنةً بالأنظمة المعبأة مسبقًا التي تقوم فقط بإبلاغ المعلومات المجمعة مع قدر كبير من التأخير (زمن الوصول).

قم بتركيب محولات طاقة الموجات فوق الصوتية على سماعة الرأس (سماعات الرأس) ، بحيث تكون متجهة للأمام. نحب أن نضعهم على كلا الجانبين بحيث يحمي الرأس جهاز الإرسال من الإشارة المباشرة من جهاز الاستقبال.

قم بتوصيلهم بمكبر الصوت القفل وفقًا للرسم التخطيطي المتوفر.

قم بتوصيل مخرج مكبر الصوت بسماعة الرأس. تعمل سماعات الرأس من نوع "Extra Bass" بشكل أفضل ، حيث تمتد استجابة التردد إلى أدنى الترددات.

ستتمكن الآن من سماع الأشياء الموجودة في الغرفة وإنشاء خريطة بصرية ذهنية لأشياء الغرفة المتحركة.

الخطوة 4: التعلم بين الإنسان والآلة

كتب "والد الذكاء الاصطناعي" ، مارفن مينسكي (اخترع مجال التعلم الآلي بالكامل) ، جنبًا إلى جنب مع راي كورزويل (مدير الهندسة في Google) وأنا ، بحثًا في IEEE ISTAS 2013 (مينسكي ، كورزويل ، مان ، " Society of Intelligent Veillance "، 2013) على نوع جديد من التعلم الآلي ، يسمى Humanistic Intelligence.

ينشأ هذا من التعلم الآلي على التقنيات القابلة للارتداء ، مثل "التعلم الآلي" ، حيث تصبح المستشعرات امتدادًا حقيقيًا للعقل والجسم.

حاول أخذ عوائد السونار Doppler وتزويدها بالإدخال التناظري لنظام الكمبيوتر ، وتشغيل بعض التعلم الآلي على هذه البيانات.

سيأخذنا هذا خطوة أقرب إلى رؤية سيمون هايكين لنظام رادار أو سونار قادر على الإدراك.

ضع في اعتبارك استخدام الشبكة العصبية LEM (تعظيم توقع تسجيل الدخول).

راجع

فيما يلي بعض الأوراق الإضافية حول التعلم الآلي وتحويل Chirplet:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16830941

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

www.researchgate.net/publication/22007368…

الخطوة 5: أشكال أخرى: مراقب القلب

السبب الأول للوفاة هو أمراض القلب ، ويمكننا إنشاء نظام يمكن ارتداؤه يساعد في معالجة هذا الأمر. استخدم نوعين من الماء أو الجيوفون "لرؤية" ما في قلبك. يمكن الآن توجيه نفس التقنية التي تساعد المكفوفين على "الرؤية" إلى الداخل للنظر داخل جسدك.

يمنحك جهاز مراقبة القلب هذا ، جنبًا إلى جنب مع تخطيط القلب التقليدي بالإضافة إلى الفيديو المواجه للخارج للسياق ، جهاز مراقبة قلب يمكن ارتداؤه مع مراعاة السياق من أجل الصحة والسلامة الشخصية.

يمكن أن يساعد التعلم الآلي في التنبؤ بالمشكلات قبل ظهورها.

الخطوة 6: أشكال أخرى: نظام سلامة الدراجات

تطبيق آخر هو نظام الرؤية الخلفية للدراجة. ضع المحولات المواجهة للخلف على خوذة الدراجة.

هنا نرغب في تجاهل الفوضى الأرضية وعمومًا كل شيء يبتعد عنك ، ولكن فقط "نرى" الأشياء تكتسبك.

لهذا الغرض ، ستحتاج إلى استخدام نظام سونار ذي قيمة معقدة ، كما هو موضح في مخطط الأسلاك أعلاه.

قم بتغذية المخرجات (الحقيقية والخيالية) في محول AtoD ثنائي القناة (تناظري إلى رقمي) وقم بحساب تحويل فورييه ، ثم ضع في اعتبارك الترددات الإيجابية فقط. عندما يكون هناك مكونات تردد موجب قوية ، هناك شيء يكتسبك. يمكن أن يؤدي هذا إلى تنشيط تكبير موجز الكاميرا الخلفية ، للفت الانتباه إلى الأشياء الموجودة خلفك والتي تكتسبك.

للحصول على نتائج أفضل ، احسب التحويل الصوتي. أفضل من ذلك: استخدم تحويل Chirplet التكيفي (ACT) واستخدم الشبكة العصبية LEM.

انظر الفصل 2 من الكتاب المدرسي "معالجة الصور الذكية" ، جون وايلي وأولاده ، 2001.

مراجع إضافية:

wearcam.org/all.pdf

wearcam.org/chirplet.pdf

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1991/

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1992/…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1127523 …

الخطوة 7: أشكال أخرى: مساعدة الرؤية بكلتا الأذنين للمكفوفين

استخدم مكبر الصوت المثبت أعلاه ذو القيمة المعقدة لتوفير صوت مجسم ، مع مخرجات حقيقية وخيالية لقناتي الاستريو للصوت.

بهذه الطريقة يمكنك سماع الطبيعة المعقدة للعالم من حولك ، نظرًا لأن السمع البشري متوافق جدًا مع التغييرات الطفيفة في الطور ، وهو بارع جدًا في تعلم فهم التغييرات الطفيفة بين قنوات الطور والتربيع لعودة دوبلر.