قفاز لمسي للمكفوفين: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

القفاز اللمسي هو جهاز للمكفوفين و / أو ضعاف البصر يزود مرتديه بمعلومات حول العوائق الموجودة في محيطهم المباشر. يستخدم القفاز جهازي استشعار بالموجات فوق الصوتية للإبلاغ عن مسافة واتجاه الأشياء. اعتمادًا على ما تكتشفه هذه المستشعرات ، تهتز محركات الاهتزاز الموضوعة في جميع أنحاء القفاز بأنماط فريدة لنقل هذه المعلومات إلى المستخدم.

الخطوة 1: قائمة المستلزمات

إلكتروني:

- # 1201: قرص محرك مصغر مهتز - ERM (x4) [1.95 دولار لكل جهاز.]

- # 2305: Adafruit DRV2605L Haptic Motor Controller (x4) [7.95 دولارات لكل جهاز.]

- # 659: FLORA - منصة إلكترونية يمكن ارتداؤها - متوافقة مع Arduino [14.95 دولارًا]

- أجهزة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 (x2) [2.99 دولار لكل جهاز.]

- # 2717: TCA9548A I2C Multiplexer [6.95 دولارًا]

- # 3287: حامل بطارية 3 AA مع موصل JST [2.95 دولار]

- # 1608: لوح توصيل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بحجم ربع حجم Adafruit Perma-Proto - مفرد [2.95 دولارًا أمريكيًا]

- كابل الشريط

- مقاومات 200 و 220 أوم

تلفيق:

- شرائط الفيلكرو [2.98 دولار]

- # 615: مجموعة إبر - أحجام 3/9 - 20 إبرة [1.95 دولار]

- النيوبرين ، أو أي قماش متين آخر

التكلفة الإجمالية: 78.31 دولار

تم شراء معظم المكونات من Adafruit.com

الخطوة 2: اللوح

تتمثل الخطوة الأولى في توصيل جميع مكوناتك باستخدام لوح التجارب بحيث يمكنك التأكد من أنها تعمل جميعًا بشكل صحيح قبل تثبيتها في المنتج النهائي. سيعطيك مخطط الرسم البياني والصورة التاليان فكرة عن المكان الذي يجب توصيل كل شيء فيه. فيما يلي تفصيل لما يفعله كل مكون:

اردوينو أونو / فلورا

هذا هو المتحكم الدقيق ، وهو الجزء القابل للبرمجة. كما أنه يوفر الطاقة لجميع المكونات من البطارية. لقد قمت في البداية بتوصيل كل شيء بـ Arduino Uno نظرًا لأنه يحتوي على مصدر طاقة 5 فولت ، ولكن بعد ذلك استبدله ببطاريات FLORA و 3 بطاريات AA (4.5 فولت).

تحكم المحرك اللمسي

تتصل وحدات التحكم هذه مباشرة بكل محرك اهتزاز وتسمح لك ببرمجة كل محرك اهتزاز بشكل مستقل عن بعضها البعض ، مع التمتع أيضًا بميزة تضمين مكتبة ثابتة مسبقًا لتأثيرات الاهتزاز. هذه ليست مهمة لوظيفة القفاز ، لكنها تجعل البرمجة أسهل كثيرًا نظرًا لأنك لست بحاجة إلى برمجة أنماط الاهتزاز الخاصة بك من البداية.

الموليبلكسير

يعمل هذا ببساطة كنوع من الموسع نظرًا لعدم وجود دبابيس SCL / SDA كافية على FLORA لاستيعاب جميع وحدات التحكم في المحرك اللمسي. كما يسمح لك بالتواصل مع كل وحدة تحكم في محرك اللمس بشكل مستقل عن طريق تخصيص عنوان فريد لكل منها.

محركات الاهتزاز

هذه هي التي تزود المستخدم بردود الفعل اللمسية. إنها تهتز في أنماط معينة اعتمادًا على كيفية برمجتها. المزيد عن كيفية عملهم هنا.

مجسات بالموجات فوق الصوتية

هذه المستشعرات هي التي تقيس مسافة الأشياء أمامها. يفعلون ذلك عن طريق إرسال إشارة "الزناد" ، والتي ترتد من أي كائنات قريبة وتعود كإشارة "صدى". يمكن للبرنامج بعد ذلك تفسير وقت التأخير وحساب المسافة التقريبية. تأكد من تسميتها "يسار" و "يمين" حتى لا يتم الخلط بينكما لاحقًا. المزيد عن كيفية عملهم هنا.

الخطوة الثالثة: البرمجة

الآن بعد أن تم توصيل كل شيء ، يمكنك تنزيل الكود على FLORA الخاص بك واختباره. قم بتنزيل الملف أدناه والمكتبات الضرورية (المرتبطة أدناه). يحتوي رمز المثال هذا على الوظائف المدرجة في الجدول أعلاه.

لاختبار الرمز ، ضع جسمًا كبيرًا مسطحًا على بعد أقل من 6 بوصات من جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على اليمين. يجب أن يومض RBG الموجود على متن الطائرة باللون الأزرق بسرعة. كلما تحرك الجسم بعيدًا ، يجب أن يصبح الوميض أقل سرعة. في نفس الوقت ، سيهتز أحد محركات الاهتزاز (الذي سيتم وضعه لاحقًا على الإبهام) بسرعة عندما يكون الجسم على بعد أقل من 6 بوصات ويبدأ في الاهتزاز بقوة أقل كلما تحركت الجسم بعيدًا. يجب أن ينطبق هذا النمط نفسه على مستشعر الموجات فوق الصوتية الأيسر ، فقط بضوء برتقالي بدلاً من اللون الأزرق

لقد أضفت ميزة إضافية ، وهي أن RBG يجب أن يومض باللون الوردي وأن يهتز الإصبع الأوسط ومستشعر اهتزاز راحة اليد عندما يكتشف كلا المستشعرين شيئًا على بعد أقل من 6 بوصات. ومع ذلك ، فإن هذه الميزة ليست موثوقة للغاية. احتفظت بمحركات اهتزاز الإصبع الأوسط وراحة اليد في التصميم النهائي في حالة رغبة الأشخاص في ابتكار وظيفة أكثر إبداعًا لهم.

* لا تقم بتوصيل لوحة FLORA بالكمبيوتر عبر USB بينما لا تزال البطارية الخارجية متصلة! افصله دائمًا عن البطارية الخارجية أولاً.

* قبل * تنزيل رمز المثال المقدم هنا ، ستحتاج إلى تنزيل المكتبات / برامج التشغيل التالية:

learn.adafruit.com/adafruit-arduino-ide-se…

github.com/adafruit/Adafruit_DRV2605_Libra…

github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel

إذا كان يبدو أن الرمز لا يعمل أو أن أجهزة الاستشعار / المحركات لا تستجيب:

- تأكد من تحديد منفذ COM الصحيح في برنامج Arduino.

- تأكد من توصيل محركات الاهتزاز الخاصة بك بالكامل بوحدات التحكم في اللوح / المحرك اللمسي. الأسلاك التي تربط بينهما رفيعة للغاية ويمكن فكها بسهولة.

- تحقق جيدًا من عدم خلط أسلاك SCL / SDA (معدد الإرسال) أو أسلاك ECHO و TRIG (مستشعر الموجات فوق الصوتية). لن تعمل إذا تم تبديل هذه.

- إذا كان كل شيء يعمل بشكل طبيعي عند توصيله عبر USB ، ولكن يحدث خلل عند توصيله بالبطاريات الخارجية ، فقد حان الوقت لاستبدالها ببطاريات جديدة.

الخطوة 4: لحام اتصالات البيانات

الآن وبعد التأكد من عمل الكود ، يمكنك البدء في تجميع المنتج النهائي. لقد بدأت أولاً برسم جميع الاتصالات على مخطط اليد ، من أجل تصور جميع الاتصالات النهائية. ركزت على جميع اتصالات البيانات أولاً ، ثم قمت بتوصيل خطوط الطاقة والأرض في النهاية. في هذه المرحلة أيضًا ، نسيت لحام المقاومات بدبابيس ECHO و GND الخاصة بأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية (عفوًا) ، لذا فهي ليست في الصورة. انتهى بي الأمر بإضافتهم عندما قمت بتوصيل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية بـ "محور" الطاقة في مركز القفاز.

لقد بدأت بلحام جميع التوصيلات بـ FLORA ، وشق طريقي عبر معدد الإرسال ، وأجهزة التحكم في المحرك اللمسي ، ومحركات الاهتزاز. لقد عززت اتصالاتي بالغراء الساخن وأنابيب الانكماش الحراري والشريط الكهربائي.

يتوافق لون السلك في جميع الصور مع التوصيلات التالية:

قوة حمراء

أسود: أرضي

الأصفر: scl

الأبيض: sda

أخضر: محرك (-)

رمادي: محرك (+)

براون: صدى جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية

البرتقال: حساب المثلثات بالموجات فوق الصوتية

الخطوة الخامسة: تصنيع القفاز

يتكون القفاز من المكونات التالية:

- جسم القفاز الرئيسي (الذي يحمل اهتزاز راحة اليد)

- 3 أحزمة أصابع (خنصر ، وسط ، إبهام) ، والتي تحمل 3 من محركات الاهتزاز

- حزام الذراع لحمل البطارية

لقد قررت تصميم قفاز بدون أصابع من أجل البساطة ، ويمكنك رؤية النموذج العام أعلاه. هذا الرسم ليس مقياسًا ، وربما يتعين عليك ضبط الحجم ليناسب يدك. من المفترض أن يتم ارتداؤها على اليد اليسرى. لقد تتبعت التصميم أولاً على الجانب السفلي لبعض القماش ، ثم استخدمت سكين Xacto لقطعه. قمت بتشكيل قطع الأصابع عن طريق قص شرائط من القماش طويلة بما يكفي للالتفاف حول أصابعي ، وخياطة أشرطة الفيلكرو لتثبيتها في مكانها. ثم صنعت أكياسًا لإيواء محركات الاهتزاز وخياطتها في أحزمة الأصابع وكذلك في منتصف الجانب السفلي من جسم القفاز الرئيسي (بالقرب من راحة اليد).

يتطلب هذا التصميم الحد الأدنى من الخياطة ، وقد قمت بالخياطة فقط في هذه السيناريوهات:

- ألصق / عزز شرائط الفيلكرو على القماش.

- قم بخياطة أكياس محرك الاهتزاز على أحزمة الأصابع وجسم القفاز الرئيسي.

- قم ببناء جراب البطارية على شريط الذراع.

الخطوة 6: Assemby (الجزء 1)

الآن بعد أن تم تجميع القفاز واكتمال جميع الأسلاك ، بدأت في لصق المكونات الكهربائية بالقفاز. في هذه الخطوة ، اتبعت الرسم الذي رسمته سابقًا ووضعت كل القطع. ثم بدأت في خياطةهم باستخدام خيوط. انتهى بي الأمر بوضع وحدات التحكم في المحرك اللمسية على الجانب الأيسر من القفاز بدلاً من الجزء العلوي لأنه كان أكثر منطقية بهذه الطريقة بمجرد أن بدأت التجميع.

الخطوة 7: التجميع (الجزء 2 - PWR + GND)

أخيرًا ، قمت بتوصيل جميع مكوناتي بالطاقة والأرض. للقيام بذلك ، قمت بإعداد سكة أرضية وسكة طاقة على لوح التجارب الصغير الخاص بي ، عن طريق توصيله بوصلة gnd و pwr الخاصة بـ FLORA. لقد قمت بتوصيل وحدات التحكم في المحرك اللمسي ومضاعف الإرسال بهذه القضبان. ثم قمت بعد ذلك بتوصيل مستشعرات الموجات فوق الصوتية الخاصة بي بـ pwr و gnd ، لكنني استفدت أيضًا من المساحة الإضافية على اللوح لإضافة المقاومات التي نسيتها سابقًا. هذه المقاومات ضرورية لأنها تخلق مقسمًا يخفض الجهد الكهربائي لإشارة ECHO ، والتي تعود إلى FLORA.

كان من غير المستقر بعض الشيء لحام وصلات gnd و pwr بعد أن تم خياطة كل شيء بالفعل ، لذلك قد ترغب في القيام بكل اللحام أولاً. كان من المنطقي بالنسبة لي أن أنتظر لأنني ما زلت غير متأكد تمامًا من الشكل النهائي لجميع المكونات.

باستخدام بعض غراء الغوريلا ، قمت بلصق قطعة صغيرة من الخشب بالقفاز لرفع اللوح ، وأضفت شريط فيلكرو لتلتصق باللوح بالخشب (انظر الصورة أعلاه). لقد فعلت ذلك حتى أتمكن من رفعه بسهولة والتحقق من وجود السراويل القصيرة.

الخطوة الأخيرة هي لصق أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على جانبي اللوح المرتفع.

وانت انتهيت!