ما هو طولك ؟: 7 خطوات

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

تابع نمو طفلك باستخدام مقياس التماثل الرقمي

خلال طفولتي ، كانت والدتي معتادة على أخذ طولي دوريًا وتدوينه على ورقة ملاحظات لمتابعة نموّي. بالطبع ، ليس لدي عداد في المنزل ، كنت أقف مقابل الحائط أو دعامة الباب بينما كانت تأخذ المقياس بشريط. الآن لدي حفيدة مولودة حديثًا وعندما تبدأ المشي ، سيكون والديها بالتأكيد مهتمين بمتابعة نموها في الطول. لذلك ، ولدت فكرة مقياس المسافة الرقمي.

إنه مصنوع حول Arduino Nano ومستشعر "وقت الرحلة" الذي يقيس الوقت الذي يستغرقه ضوء الليزر الصغير للارتداد إلى المستشعر.

الخطوة 1: الأجزاء والمكونات

• Arduino Nano Rev 3
• مستشعر ليزر CJMCU 530 (VL53L0x)
• جهاز التشفير الدوار KY-040
• شاشة SSD1306 OLED 128x64
• الجرس السلبي
• مقاومات 2x10KΩ

الخطوة الثانية: جهاز الاستشعار

تعد ST Microelectronics VL53L0X جيلًا جديدًا من وحدات قياس وقت الطيران (ToF) الموجودة في حزمة صغيرة ، مما يوفر قياسًا دقيقًا للمسافة مهما كانت انعكاسات الهدف على عكس التقنيات التقليدية.

يمكنه قياس المسافات المطلقة التي تصل إلى 2 متر. الليزر الداخلي غير مرئي تمامًا للعين البشرية (موجة 940 نانومتر) ويتوافق مع أحدث معايير السلامة. يدمج مجموعة من SPADs (ثنائيات فوتون واحدة أفالانش)

يتم الاتصال بجهاز الاستشعار عبر I2C. نظرًا لأن المشروع يتضمن أيضًا I2C آخر مثبتًا (OLED) ، هناك حاجة إلى مقاومات سحب 2 × 10KΩ على خطوط SCL و SDA.

لقد استخدمت CJMCU-530 ، وهي وحدة اندلاع تتميز بـ VL53L0X بواسطة ST Microelectronics.

الخطوة 3: العمليات وتحديد مواقع أجهزة الاستشعار

بمجرد تصنيع الجهاز واختباره ، يجب تثبيته في منتصف الجزء العلوي من إطار الباب ؛ هذا لأنه إذا قمت بتثبيته بالقرب من جدار أو عائق ، فسوف يتداخل شعاع الليزر بالأشعة تحت الحمراء ويخلق ظاهرة الحديث المتبادل على المقياس. هناك خيار آخر يتمثل في تثبيت الجهاز من خلال قضيب تمديد لتحريكه بعيدًا عن الحائط ، ولكنه أكثر إزعاجًا.

اتخذ بعناية قياس الطول الصحيح بين الأرضية والمستشعر (سيتم ضبط الإزاحة) وقم بمعايرة الجهاز (انظر الخطوة التالية). بمجرد معايرة الجهاز ، يمكن استخدامه دون الحاجة إلى المعايرة مرة أخرى ، إلا إذا قمت بنقله إلى موضع آخر.

قم بتشغيل الجهاز وضع نفسك تحته ، في وضع مستقيم وثابت. سيتم اتخاذ الإجراء عندما يكتشف الجهاز طولًا ثابتًا لأكثر من 2.5 ثانية. عند هذه النقطة سوف يصدر صوت موسيقى "ناجح" ويبقي القياس ثابتًا على الشاشة.

الخطوة 4: معايرة الأوفست

كما ذكرنا من قبل ، تحتاج إلى ضبط القيمة الصحيحة (بالسنتيمتر) للإزاحة ، والمسافة بين جهاز القياس والأرض. يمكن تحقيق ذلك عن طريق الضغط على مفتاح التشفير الدوار (الذي يحتوي على مفتاح ضغط). بمجرد تنشيط وضع المعايرة ، اضبط المسافة الصحيحة عن طريق تدوير المقبض (يضيف السنتيمترات في اتجاه عقارب الساعة ، ويطرح عكس اتجاه عقارب الساعة). يتراوح الإزاحة من 0 إلى 2.55 م.

عند الانتهاء ، فقط اضغط على المقبض مرة أخرى. سيتم إنشاء نغمتين مختلفتين بواسطة الجرس الداخلي لمنحك ملاحظات صوتية. وضع المعايرة له مهلة دقيقة واحدة: إذا لم تقم بتعيين الإزاحة خلال هذه المهلة ، فسيخرج الجهاز من وضع المعايرة ويعود إلى وضع القياس ، دون تغيير الإزاحة المخزنة. يتم تخزين الإزاحة في ذاكرة EEPROM الخاصة بـ Arduino ، للحفاظ عليها خلال عمليات الإغلاق اللاحقة.

الخطوة 5: الكود

أصدرت ST Microelectronics مكتبة واجهة برمجة تطبيقات كاملة لـ VL53L0X ، بما في ذلك اكتشاف الإيماءات. لغرض جهازي ، وجدت أنه من الأسهل استخدام مكتبة Pololu's VL53L0X لـ Arduino. تهدف هذه المكتبة إلى توفير طريقة أسرع وأسهل لبدء استخدام VL53L0X مع وحدة تحكم متوافقة مع Arduino ، على عكس تخصيص وتجميع واجهة برمجة تطبيقات ST الخاصة بـ Arduino.

لقد قمت بضبط المستشعر في وضعي HIGH ACCURACY و LONG RANGE ، من أجل الحصول على مزيد من الحرية في ارتفاع التثبيت وإعدادات الإزاحة. سيؤدي ذلك إلى سرعة أبطأ في الكشف ، وهو ما يكفي على أي حال لغرض هذا الجهاز.

يتم تخزين الإزاحة في ذاكرة EEPROM الخاصة بـ Arduino ، والتي يتم الاحتفاظ بقيمها عند إيقاف تشغيل اللوحة.

في قسم الحلقة ، تتم مقارنة المقياس الجديد بالمقياس السابق وإذا تم تمرير 2.5 ثانية على نفس المقياس (وإذا لم يكن قيمة Offrange أو Timeout) ، فسيتم طرح المقياس من الإزاحة وعرضه بثبات على الشاشة. يتم تشغيل موسيقى قصيرة "ناجحة" بواسطة جرس بيزو لإخطار المستخدم صوتيًا.

الخطوة 6: المخططات

الخطوة 7: الضميمة / العلبة والتجميع

نظرًا لأن عدم قدرتي على قطع النوافذ المستطيلة على الصناديق التجارية معروف جيدًا ، فقد اتخذت المسار لتصميم علبة باستخدام CAD وإرسالها للطباعة ثلاثية الأبعاد. إنه ليس الخيار الأرخص ، لكنه لا يزال حلاً مناسبًا لأنه يوفر إمكانية الدقة والمرونة في تحديد موضع جميع المكونات.

يتم تركيب شريحة الليزر الصغيرة بدون أي غطاء زجاجي ، وذلك لتجنب التشويش والإجراءات غير المنتظمة. إذا كنت ترغب في تثبيت الليزر خلف غطاء ، فستحتاج إلى إجراء معايرة معقدة كما ورد في وثائق ST Microelectronics.