Batgoggles بالموجات فوق الصوتية: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

أتمنى لو كنت الخفافيش؟ تريد تجربة تحديد الموقع بالصدى؟ هل تريد أن تحاول "الرؤية" بأذنيك؟ بالنسبة إلى أول Instructable ، سأوضح لك كيفية بناء batgoggles بالموجات فوق الصوتية الخاصة بك باستخدام مستنسخ متحكم Arduino ، ومستشعر Devantech بالموجات فوق الصوتية ونظارات اللحام بحوالي 60 دولارًا أو أقل إذا كان لديك بالفعل مكونات إلكترونية قياسية. يمكنك أيضًا تخطي الإلكترونيات وعمل قناع خفاش بسيط مثالي لارتدائه في فيلم باتمان التالي. في هذه الحالة ، ستكون التكلفة حوالي 15 دولارًا فقط ، تسمح لك هذه النظارات بتجربة ما يشبه استخدام الإشارات السمعية مثل الخفافيش وهي مخصصة للأطفال في مركز العلوم للتعرف على تحديد الموقع بالصدى. كان الهدف هو إبقاء التكاليف منخفضة قدر الإمكان ، وتجنب جعل شكل التفاعل عامًا أو غير مرتبط بالغرض التعليمي والتأكد من أن الشكل المادي للجهاز يجسد الموضوع. لمزيد من المناقشة الشاملة حول تصميمه ، يرجى الاطلاع على صفحة الويب الخاصة بالمشروع. وللحفاظ على التكاليف والحجم منخفضين ، تم استخدام نسخة من Arduino ، ولكن هذا المشروع يعمل أيضًا مع متحكمات Arduino المصممة مسبقًا. تم تصميم هذه النظارات الواقية من أجل " دورة بحث وتصميم ديناميكي يركز على المستخدم "في برنامج الفنون والإعلام والهندسة في جامعة ولاية أريزونا.

الخطوة الأولى: المواد الضرورية

-Arduino أو متحكم دقيق مشابه * (إذا كان لديك المال ، يمكنك شراء Arduino mini / nano أو استخدام boarduino ، وإلا سأوضح لك كيفية صنع نسخة صغيرة ورخيصة من Arduino لهذا المشروع.) - نظارات اللحام (الألغام هي العلامة التجارية "Neiko" ويمكن العثور عليها بسهولة على موقع eBay باسم "نظارات اللحام Flip up" التي يتم شحنها من 3 إلى 10 دولارات ، وهذا النوع المحدد يعمل بشكل جيد حقًا) - مستشعر بالموجات فوق الصوتية Devantech SRF05 (أو مستشعر آخر مشابه - ومع ذلك ، يحتوي SRF05 على استهلاك منخفض للطاقة 4 مللي أمبير ودقة كبيرة من 3 سم إلى 4 أمتار ، حوالي 30 دولارًا أمريكيًا) - شيء يصنع منه آذان (استخدمت أقماع بلاستيكية ، انظر أيضًا: "كيف تصنع زي خفاش أفضل") - نوع من حاوية للإلكترونيات - 3/8 "أنابيب مرنة سوداء ملتفة منقسمة (لإخفاء أسلاك التوصيل) - جرس بيزو يمكن تشغيله على أسلاك متنوعة - علبة رذاذ plasti-dip (أسود) متحكم إلكتروني (يمكن تخطي هذه المكونات في حالة استخدام وحدة تحكم مدمجة مسبقًا) - شريحة Arduino مبرمجة Atmega8 أو 168 DIP. - احتياطي Arduin o لوحة أو ArduinoMini USB مبرمج - لوحة كمبيوتر صغيرة (متوفرة في راديوشاك) - موصل بطارية 9 فولت (متوفر في راديوشاك) - منظم جهد 7805 5 فولت - كريستالي 16 ميجاهرتز (متوفر في Sparkfun) - مكثفان 22pF (متوفر في sparkfun) - 10 ميكرو ف مكثف إلكتروليتي - مكثف إلكتروليتي دقيق واحد - مقاوم 1k و 1 LED (اختياري ولكن موصى به بشدة) - ترانزستور 2N4401 (اختياري) - رؤوس للإناث والذكور (اختياري) - مقبس DIP 28 سنًا أو مقبس مقبس DIP 14 سنًا (اختياري) - صغير لوح التجارب للنماذج الأولية (اختياري) يمكن أيضًا الحصول على مكونات الإلكترونيات من www.digikey.com أو www.mouser.com الأدوات والمستلزمات التي قد تحتاجها - لحام الحديد - مسدس الغراء الساخن - Dremel - news paper-masking tape-sandpaper-wire المتعريات الخ

الخطوة الثانية: تصميم بعض الآذان

أنت حر في استخدام خيالك لبناء أذنيك. لا يجب أن تكون نظارات الخفافيش هي نفسها! لقد استخدمت الأقماع البلاستيكية المستخدمة في العلاج الطبيعي ، والتي صادف أن لدينا كمية كبيرة منها في مختبرنا. لكن هذا البرنامج التعليمي يعطي خيارًا رائعًا آخر لآذان الخفافيش ، لقد رسمت أولاً شكلًا بيضاويًا باستخدام شربي وقمت بقصه باستخدام Dremel. لقد احتفظت بقطعة القطع لاستخدامها داخل الأذن.

الخطوة 3: قص الآذان

لقد قمت بقص القطع المقطوعة للمخروط باستخدام Dremel ، بحيث تكون أصغر حجمًا ويتم لصقها على الجزء الداخلي من القطع المخروطية الأكبر حجمًا. لم تكن مناسبة تمامًا ولكن بعد تثبيتها في مكانها باليد ، ثبتها الغراء الساخن في مكانها جيدًا. إذا تركت لنفسك مساحة كافية تحت الأذنين ، فيمكنك بسهولة تضمين الإلكترونيات داخل الأذن وأذن واحدة لوحدة التحكم وأخرى للبطارية. لسوء الحظ ، لم أترك مساحة كافية واضطررت إلى استخدام حاوية خارجية. يرجى الحرص على عدم حرق نفسك أثناء استخدام مسدس الغراء الساخن !!! يمكنك أيضًا إذابة الأقماع البلاستيكية بسهولة عن طريق الصدفة.

الخطوة 4: إعداد Goggles

كانت النظارات الواقية التي اشتريتها ذات لون مائي لامع لا يشبه الخفافيش. لجعل النظارات أكثر قوة ، قم بإخراج العدسات (قم بإزالة قطعة الأنف أولاً) ، وصنفها ، ورشها برذاذ Plasti Dip لمنحها ملمسًا مطاطيًا جلديًا لطيفًا. قبل الرش ، أخفيت الجزء الداخلي من النظارات الواقية والأجزاء التي تلامس الجلد بشريط لاصق. كما أنني لم أقم بتطبيق أي طلاء على قطعة الأنف لأن الطلاء يقلل من مرونة مادة النظارة قليلاً وقطعة الأنف ضرورية لتثبيت النظارة معًا ، كما ستحتاج أيضًا إلى صنفرة ورش الأذنين أيضًا. يعتبر الغبار البلاستيكي المصقول ضارًا لرئتيك وعينيك ، لذا يرجى ارتداء قناع ونظارات أمان لهذه الخطوات ، لقد قمت برش حوالي 3 طبقات مع حوالي 10-15 دقيقة بين المعاطف للحصول على نسيج متساوٍ. عندما يكون الطلاء مبللاً ، يبدو لامعًا ، لكنه يجف إلى نسيج غير لامع.

الخطوة 5: تجميع الإلكترونيات

هذه الخطوات اختيارية إذا كنت تستخدم متحكم Arduino مبني بالفعل. ومع ذلك ، نظرًا لأنك تستخدم قدرًا صغيرًا فقط من إمكانياتها ، فمن المنطقي إنشاء نسخة مجردة من Arduino أصغر بكثير وأرخص في إعادة إنتاجها. قد يكون هذا القسم صعبًا بعض الشيء بالنسبة لشخص ليس لديه خبرة في الإلكترونيات ، ولكن يجب أن يكون سهلاً لأي شخص قام بتجميع مجموعة أدوات إلكترونية بسيطة. مرفق رسم تخطيطي للإلكترونيات. التخطيطي مشتق بدرجة كبيرة من مخطط Atmega8 المستقل لديفيد إيه ميليس. إذا كان هناك اهتمام ، فسوف أجعل Instructable مخصصًا لهذه الخطوة. دائرة الطاقة المنفصلة مأخوذة من كتاب Tom Igoe's Physical Computing. لقد قمت بتضمين صورة لإصدار لوحة الكمبيوتر الشخصي (مع المستشعر / الجرس غير متصل) بالإضافة إلى نسخة نموذجية مبنية على لوح التجارب للرجوع إليها. يُظهر إصدار اللوح أيضًا كيفية توصيل لوحة Arduino كمبرمج USB لشريحة وحدة التحكم الدقيقة. نظرًا لأنني استخدمت مقبس DIP للشريحة ، يمكنني أيضًا إزالة الشريحة ووضعها في لوحة Arduino لبرمجتها ، ولكن قد يكون من الصعب سحب الشريحة للخارج دون ثني جميع المسامير - ولهذا السبب قمت بتضمين الأنثى دبابيس رأس لـ TX / rx. على الرغم من أن اللوحة ضيقة للغاية ، يمكنك أن ترى أن جميع دبابيس وحدة التحكم بها لوحة لحام متاحة للاتصال بها. نظرًا لأنها ليست ضرورية لهذا المشروع ، لم أقم بلحام الرؤوس الأنثوية في المسامير غير المستخدمة ، ولكن إذا كانت كذلك ، فستحصل على الإمكانات الكاملة لـ Arduino Diecimilia باستثناء USB على متن الطائرة في حزمة صغيرة جدًا. يبلغ عرض اللوحة نصف لوحة Diecimilia تقريبًا وبنفس الطول تقريبًا. (هنا إعداد مشابه.) من الاختياري استخدام ترانزستور لتشغيل الجرس ، يمكن أن يوفر Arduino تيارًا كافيًا من الدبوس نفسه. ومع ذلك ، فإن استخدام الترانزستور يسمح لك باستخدام أجهزة أخرى لصنع الصوت بخلاف الجرس إذا كان لديك واحد.

الخطوة 6: قم بإعداد أسلاك الجرس وأجهزة الاستشعار

يحتاج مستشعر وجرس الموجات فوق الصوتية إلى أسلاك طويلة للتشغيل من النظارات الواقية إلى الأجهزة الإلكترونية. يتطلب المستشعر بالموجات فوق الصوتية 4 أسلاك (5 فولت ، أرضي ، صدى ، زناد) ويتطلب الجرس سلكين (خرج رقمي من جهاز التحكم ، أرضي). مع بعض التخطيط ، يمكنك استخدام كابل شريط من 5 أسلاك ، إذا كان لديك واحد ومشاركة الاتصال الأرضي بين الجرس والمستشعر. لم يكن لدي سوى شريط من 4 أسلاك لذلك استخدمت ذلك لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية واستخدمت كبلين من الأسلاك للجرس. نظرًا لأن الجرس يحتوي على موصلين ، فقد قمت بلحام صف من الرؤوس الأنثوية بالسلكين عند التباعد الصحيح ، وبهذه الطريقة يمكنني بسهولة إزالة الجرس بيزو إذا لزم الأمر. يحتوي المستشعر على بعض فتحات اللحام التي يجب أن تذهب إليها وتستخدمها. تأكد من استخدام الجانب الصحيح ، فالفتحات الموجودة على الجانب الآخر مخصصة لبرمجة المستشعر ولن تعمل!

الخطوة 7: إنهاء الأسلاك

دبابيس رأس ذكر اللحام التالية إلى الطرف الآخر من الأسلاك. (سوف تتصل هذه بالمتحكم الدقيق.)

الخطوة 8: تحميل الكود

لتحميل الكود ، قم بتوصيل دبابيس 5v ، ground ، TX ، RX على لوحة الكمبيوتر الشخصي بتلك المسامير نفسها الموجودة على لوحة Arduino تمت إزالتها باستخدام بعض الأسلاك. ثم قم بتوصيل دبوس إعادة الضبط على لوحة الكمبيوتر الشخصي بالمكان الذي سيذهب فيه الدبوس 13 في مقبس DIP على لوحة Arduino. إذا كان هذا محيرًا ، فالرجاء الاطلاع على الصورة التي يتم تكرارها ، باستثناء Arduino Mini. بعد ذلك ، ما عليك سوى لصق الكود المرفق في محرر Arduino (أو تصفح ملف.pde وافتحه في Arduino بعد التنزيل) وحدد المنفذ التسلسلي المناسب وشريحة Arduino التي تستخدمها واضغط على زر التحميل. يعمل الكود عن طريق تشغيل أصوات التنبيه و ثم تغيير الفاصل الزمني بين الصفير بناءً على المسافة التي يقاسها المستشعر. لذلك ، إذا كنت قريبًا من كائن ما ، فسيقل الفاصل الزمني بين الأصوات وتصدر أصوات التنبيه بشكل أسرع. إذا كنت بعيدًا عن شيء ما ، فإن الفاصل الزمني بين الصفير يزداد بحيث تحدث أصوات الصفير بشكل أبطأ. تتحقق وحدة التحكم من المسافة كل 60 مللي ثانية ، لذلك يتغير الفاصل الزمني بين الصفير ديناميكيًا. حاليًا يتم تحجيمها بحيث تحدث فرق 1 بوصة 10 مللي ثانية في الفاصل الزمني بين الصفير. هذا يجعل النظارات الواقية تعمل بشكل أفضل للمسافات الأقرب ، ولكن يمكن زيادتها للعمل بشكل أفضل لمسافات أبعد. لقد جربت مقياسًا أسيًا أدى إلى زيادة النطاق على مسافات أقرب (باستخدام fscale ولكن لا يبدو أنه يغير الاستجابة كثيرًا في مقابل أطنان من التعليمات البرمجية ، لذلك ألغيت ذلك.) نظرًا لأن الوقت المستغرق لقراءة المسافة يعتمد على مسافة الكائن الذي يتم استشعاره (يُعيد المستشعر نبضات تصل إلى 30 مللي ثانية) يقيس الكود الوقت الذي يستغرقه الحصول على القراءة ويعوض أوقات التأخير بهذا المقدار. يتم التعليق على كل سطر في الكود وهو (نأمل) - شرح.

الخطوة 9: ضع الإلكترونيات في حاوية

قم بقص الأنبوب الملتوي بحيث يكون الطول المناسب من النظارات الواقية إلى يد شخص ما أو جيبه. ضع الأسلاك المتصلة بجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية وجرس بيزو داخل الأنابيب الملتفة ذات التماس المنفصل. اصنع ثقبًا في العلبة يتسع للأنبوب الملتف. لقد فعلت ذلك باستخدام نهج التجربة والخطأ بدءًا من حجم صغير وزيادة القطر حتى يتناسب الأنبوب تمامًا. مرر الأسلاك من خلال الفتحة ثم اضغط على الأنبوب الملتف. الكابلات الخاصة بي طويلة قليلاً ، لذا اضطررت إلى طيها لتناسب. يحمل بعض الفيلكرو لوحة الدائرة إلى العلبة.

الخطوة 10: قم بتوصيل الأسلاك

يمكنك الآن استخدام دبابيس الرأس الذكرية في نهايات الأسلاك الخاصة بك والاتصال بالمسامير المناسبة على لوحة الكمبيوتر الشخصي (استخدم التخطيطي!). إذا كنت تستخدم Arduino الخاص بك ، فما عليك سوى استخدام نفس تعيينات الدبوس كما في التخطيطي.

الخطوة 11: إغلاق الضميمة

تحتوي هذه العلبة على مسامير لإغلاقها ولكن يمكن أن تغلق العبوات الأخرى (Altoids tin؟). نظرًا لأنني لم أكن متأكدًا مما إذا كان يعمل ، فقد استخدمت الشريط لإبقائه مغلقًا في الوقت الحالي.

الخطوة 12: نعلق الأذنين

لربط الأذنين ، يتعين علينا أولاً وضع فتحتين عموديتين مع وجود دريميل في الأذنين حتى يمر الشريط من خلالها.

الخطوة 13: تابع ربط الأذنين

بعد تشغيل الأشرطة عبر الأذنين ، استخدمت الفيلكرو لتثبيت الأذنين على النظارات الواقية. انتهى هذا الأمر إلى أن يكون غير مستقر إلى حد ما ، ولكنه قابل للتعديل بدرجة كبيرة لجعلهم يشيرون إلى الطريق الصحيح. كان من الممكن أن يكون لصقها أكثر ديمومة ، لكن الفيلكرو نجا من العديد من العروض التوضيحية. كان المستشعر بالموجات فوق الصوتية بطريقة ما هو الملاءمة المثالية ليتم دفعه إلى آلية القفل لإمكانية قلب النظارات الواقية. يجب عليك سحب إطار حملق المطاط من قطعة العدسة البلاستيكية قليلاً من الأعلى لإفساح المجال ثم يتلاءم المستشعر مع الداخل. ينبثق المستشعر أحيانًا ، لذلك يمكن أن يصلحه القليل من الغراء للأبد. لسوء الحظ ، تجعل طريقة التثبيت هذه من المستحيل قلب العدسات بعد الآن.

الخطوة 14: تجربة تحديد الموقع بالصدى

قم بتوصيل البطارية وضع العلبة في جيبك واستكشف! كلما اقتربت من الأشياء الموجودة في خط رؤيتك ، زادت سرعة إصدارها ، وكلما اقتربت من الأشياء ، كلما كان صوتها أبطأ. من فضلك لا ترتديها في البيئات الخطرة أو في حركة المرور! هذه النظارات للأغراض التعليمية فقط وهي مخصصة للبيئات الخاضعة للرقابة لأنها تهدف إلى حجب الرؤية المحيطية والرؤية المنتظمة بحيث تكون أكثر اعتمادًا على الإشارات السمعية. لست مسؤولاً عن أي إصابات نتيجة لبس هذه النظارات! شكرًا! نظرًا لأن هذا يعتمد على Arduino ، يمكنك بسهولة إضافة وحدة Zigbee أو blueSMIRF لواجهات مع أجهزة الكمبيوتر لاسلكيًا. قد يكون العمل المستقبلي إضافة قرص لضبط الحساسية وإضافة مفتاح تشغيل / إيقاف.

الجائزة الثانية في مسابقة الروبوتات Instructables و RoboGames