Ultralyds Batgoggles: 14 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Ønsker du at være flagermus? Vil du opleve ekkolokation? Vil du prøve at "se" med dine ører? Til min første instruerbare, vil jeg vise dig, hvordan du bygger dine egne ultralyds batgoggles ved hjælp af en Arduino mikrokontroller klon, Devantech ultralydssensor og svejsebriller til omkring $ 60 eller mindre, hvis du allerede har standard elektroniske komponenter. Du kan også springe elektronikken over og lave en simpel flagermus-maske, der er perfekt at have på til den næste Batman-film. I så fald ville omkostningerne kun være omkring $ 15. Disse beskyttelsesbriller giver dig mulighed for at opleve, hvordan det er at bruge hørbare signaler som en flagermus og er beregnet til børn i en science center -indstilling for at lære om ekkolokalisering. Målet var at holde omkostningerne så lave som muligt, undgå at gøre formen for interaktionen til at være generisk eller ikke relateret til dens uddannelsesmæssige formål og at sikre, at den fysiske form for enhed legemliggør emnet. For en mere grundig diskussion af dets design, se venligst projektets webside. For at holde omkostninger og størrelse lav, bygges en Arduino-klon dog brugt, men dette projekt fungerer lige så godt med færdigbyggede Arduino-mikrokontroller. Disse beskyttelsesbriller blev bygget til " Dynamisk brugercentreret forskning og design "kursus i Arts, Media & Engineering-programmet ved Arizona State University.

Trin 1: Nødvendige materialer

-Arduino eller sammenlignelig mikrokontroller* (hvis du har pengene, kan du købe Arduino mini/nano eller bruge en boarduino, ellers vil jeg vise dig, hvordan du laver en lille og billig Arduino-klon til dette projekt.)-Svejsebriller (Mine er "Neiko" mærke og findes let på eBay som "Flip up svejsebriller" for 3-10 dollars afsendt, denne specifikke type fungerer rigtig godt) -Devantech SRF05 Ultrasonic Sensor (eller anden sammenlignelig sensor-SRF05 har dog en meget lavt strømforbrug på 4mA og god opløsning fra 3 cm til 4 meter, det er omkring $ 30)-noget at lave ører af (jeg brugte plastkegler, se også: "Sådan bygger du et bedre flagermusdragt")-en slags kabinet til elektronik-3/8 "split søm fleksibel sort indviklet slange (for at skjule forbindelsestråde) -piezo summer, der kan køre på 5v-9v-assorterede ledninger-plasti-dip spraydåse (sort) Microcontroller Electronics (disse komponenter kan springes over hvis du bruger en forudbygget controller)- Arduino programmeret Atmega8 eller 168 DIP-chip.- en ekstra Arduin o board eller ArduinoMini USB programmerer- Lille pc-kort (fås på Radioshack)- 9V batteristik (fås på Radioshack)- 7805 5v spændingsregulator- 16 MHz krystal (tilgængelig @ sparkfun)- to 22pF kondensatorer (fås @ sparkfun)- 10 microF elektrolytkondensator- 1 mikroF elektrolytkondensator- 1k modstand og 1 LED (valgfri, men anbefales stærkt)- 2N4401 transistor (ekstraudstyr)- hun- og hanhoveder (ekstraudstyr)- 28-pins DIP-stik eller to 14-bens DIP-s (ekstraudstyr)- lille brødbræt til prototyper (valgfrit) Elektronikkomponenterne kan også fås fra www.digikey.com eller www.mouser.com Værktøjer og tilbehør, du kan få brug for-lodning af jern-varm limpistol-Dremel-nyhedspapir-maskeringstape-sandpapir-wire strippere osv.

Trin 2: Design nogle ører

Du er fri til at bruge din fantasi til at bygge dine ører. Ingen flagermus skal være det samme! Jeg brugte plastkegler, der bruges til fysioterapi, som vi tilfældigvis havde et stort udbud af i vores laboratorium. Men denne vejledning giver en anden god mulighed for flagermusører. Jeg tegnede først en oval med en skarpe og skar den ud med en Dremel. Jeg gemte afskæringsstykket til brug for indersiden af øret.

Trin 3: Skær ører

Jeg trimmede de afskårne stykker af keglen med Dremel, så de var mindre og varmlimede dem på indersiden af de større keglestykker. De passede ikke nøjagtigt, men efter at have holdt dem på plads i hånden holdt den varme lim det på plads ganske godt. Hvis du efterlader dig selv nok plads under ørerne, kan du nemt integrere elektronikken inde i øret, et øre til controlleren og et til batteriet. Desværre forlod jeg ikke nok plads og måtte bruge et eksternt kabinet. Pas på ikke at brænde dig selv, mens du bruger en varm limpistol !!! Du kan også let smelte plastkeglerne ved et uheld.

Trin 4: Forbered beskyttelsesbriller

De beskyttelsesbriller, jeg købte, var en meget ikke-flagermuslignende skinnende aquafarve. For at gøre beskyttelsesbrillerne mere slidte, tag linserne ud (fjern først næsestykket), sand dem og sprøjt med Plasti Dip spray for at give dem en flot læderagtig gummistruktur. Inden sprøjtning maskerede jeg det indre af beskyttelsesbrillerne og de dele, der berører huden, med malertape. Jeg lagde heller ikke maling på næsestykket, fordi malingen reducerer fleksibiliteten i beskyttelsesbrillematerialet en smule, og næsestykket er nødvendigt for at holde beskyttelsesbrillerne sammen. Du vil også gerne slibe og sprøjte ørerne. Slibet plaststøv er grimt for dine lunger og øjne, så brug en maske og sikkerhedsbriller til disse trin. Jeg sprøjtede ca. 3 lag med ca. 10-15 minutter mellem lagene for at få en jævn tekstur. Når den er våd, fremstår malingen blank, men den tørrer til en mat tekstur.

Trin 5: Saml elektronik

Disse trin er valgfri, hvis du bruger en allerede bygget Arduino -mikrokontroller. Men da du kun bruger en lille mængde af dets muligheder, giver det mere mening at lave en barebones -version af en Arduino, der er meget mindre og billigere at reproducere. Dette afsnit kan være lidt svært for nogen uden elektronik erfaring, men bør være let for alle, der har samlet et simpelt elektronik kit. En "skematisk" skitse til elektronikken er vedhæftet. Skematikken er meget afledt af David A. Mellis 's Atmega8 Standalone skematisk. Hvis der er interesse, vil jeg lave en dedikeret instruktør til dette trin. Det afkoblede strømkredsløb er fra Tom Igoes Physical Computing -bog. Jeg inkluderede billede af pc -kortversionen (med sensor/summer ikke tilsluttet) samt en prototypeformet version bygget på et brødbræt til reference. Brødtavleversionen viser også, hvordan du tilslutter Arduino -kortet som en USB -programmør til mikrokontrollerchippen. Da jeg brugte en DIP -sokkel til chippen, kan jeg også fjerne chippen og lægge den i et Arduino -kort for at programmere den, men det kan være vanskeligt at trække chippen ud uden at bøje alle stifterne - det var derfor jeg inkluderede hunnen header pins til tx/rx. Selvom brættet er meget trangt, kan du se, at alle stifterne på controlleren har en loddepude til rådighed at oprette forbindelse til. Da de ikke er nødvendige for dette projekt, lodde jeg ikke kvindelige overskrifter til de ubrugte stifter, men hvis de var, ville du have de fulde muligheder for en Arduino Diecimilia undtagen indbygget USB i en meget lille pakke. Bredden på brættet er cirka halvdelen af Diecimilia -tavlen og omtrent samme længde. (her er en lignende opsætning.) Det er valgfrit at bruge en transistor til at drive summeren, Arduinoen kan levere nok strøm fra selve stiften. Men ved hjælp af transistoren kan du bruge andre lydfrembringende enheder end en summer, hvis du har en.

Trin 6: Forbered summer og sensortråde

Ultralydssensoren og summeren har brug for lange ledninger til at løbe fra beskyttelsesbrillerne til elektronikken. Ultralydssensoren kræver 4 ledninger (5v, jord, ekko, trigger) og summeren kræver to ledninger (digital udgang fra controller, jord). Med en vis planlægning kan du bruge et 5 -tråds båndkabel, hvis du har et og dele jordforbindelsen mellem summer og sensor. Jeg havde kun et 4 -tråds bånd, så jeg brugte det til ultralydssensoren og brugte et to -leder kabel til summeren. Da summeren har to stik, lodde jeg en række hunhoveder til de to ledninger med den korrekte afstand, på denne måde kan jeg let fjerne piezo -summeren, hvis det er nødvendigt. Sensoren har nogle loddehuller til lodning, som du skal gå på hovedet og bruge. Sørg for at bruge den rigtige side, hullerne på den anden side er til programmering af sensoren og virker ikke!

Trin 7: Afslut ledninger

Næste loddemaskine hanstik til den anden ende af ledningerne. (Disse forbindes til mikrokontrolleren.)

Trin 8: Upload kode

For at uploade koden skal du forbinde 5v, jord, TX, RX -benene på pc -kortet til de samme ben på en chip fjernet Arduino -kort ved hjælp af nogle ledninger. Tilslut derefter nulstillingstappen på pc -kortet til det sted, hvor pin 13 ville gå i DIP -stikket på Arduino -kortet. Hvis dette er forvirrende, kan du se billedet, som dette replikerer, undtagen med en Arduino Mini. Derefter skal du blot forbi den vedhæftede kode i Arduino -editoren (eller søge efter og åbne.pde -filen i Arduino efter download) og vælge den relevante serielle port og Arduino -chip, du bruger, og trykke på uploadknappen. Koden fungerer ved at afspille bip og derefter variere interbipintervallet baseret på afstanden målt af sensoren. Så hvis du er tæt på et objekt, falder interbipintervallet, og bipene forekommer hurtigere. Hvis du er langt væk fra et objekt, øges interbipintervallet, så bipene forekommer langsommere. Controlleren kontrollerer afstanden hver 60 ms, så interbipintervallet ændres dynamisk. I øjeblikket skaleres det, så 1 tommer gør en 10 ms forskel i inter-bipinterval. Dette får beskyttelsesbrillerne til at fungere bedre til tættere afstande, men kan øges til at fungere bedre til yderligere afstande. Jeg forsøgte en eksponentiel skalering, der øgede rækkevidden på tættere afstande (ved hjælp af fscale, men det syntes ikke at ændre svaret meget i bytte for tonsvis af kode, så jeg skrottede det.) Siden den tid, det tager at læse afstanden, afhænger af afstanden til objektet, der registreres (sensoren returnerer pulser op til 30 ms lang) koden måler den tid, det tog at få aflæsningen og kompenserer forsinkelsestiderne med dette beløb. Hver linje på koden kommenteres og er (forhåbentlig) selv -forklarende.

Trin 9: Læg elektronik i et kabinet

Skær den indviklede slange, så den er den rigtige længde fra beskyttelsesbrillerne til en eller anden hånd eller lomme. Sæt ledningerne, der forbinder til ultralydssensoren og piezo -summeren, inde i den opdelte søm. Bor et hul i dit kabinet, der kan passe til den snoede slange. Jeg gjorde dette ved hjælp af en forsøg og fejl -tilgang, der startede med en lille størrelse og øgede diameteren, indtil slangen passede helt rigtigt. Kør ledningerne gennem hullet, og pres derefter det indviklede rør. Mine kabler er lidt lange, så jeg var nødt til at folde dem rundt for at passe. Nogle velcro holder kredsløbskortet til kabinettet.

Trin 10: Tilslut ledninger

Nu kan du bruge de mandlige headerstifter i enderne af dine ledninger og forbinde til de relevante stifter på pc -kortet (brug skematisk!). Hvis du bruger din egen Arduino, skal du bare bruge de samme pin -mappings som i skematisk.

Trin 11: Luk kabinet

Dette kabinet havde skruer til at holde det lukket, men andre kabinetter (altoider tin?) Kunne bare lukke. Da jeg ikke var sikker på, om det fungerede, brugte jeg tape til at holde det lukket for nu.

Trin 12: Sæt ører på

For at fastgøre ørerne skal vi først sætte to lodrette åbninger med dremel i ørerne, så remmen kan passere igennem.

Trin 13: Vedhæftning af ører fortsættes

Efter at have kørt stropperne gennem ørerne, brugte jeg velcro til at fastgøre ørerne på beskyttelsesbrillerne. Dette endte med at være noget ustabilt, men meget justerbart for at få dem peget på den rigtige måde. Limning af dem ville have været mere permanent, men velcroen har overlevet flere demoer. Ultralydssensoren var på en eller anden måde den perfekte pasform til at blive skubbet ind på låsemekanismen for at optage beskyttelsesbrillerne. Du er nødt til at trække gummibrillestellet lidt ud af plastiklinsestykket for at få plads, så passer sensoren lige ind. Sensoren springer nogle gange ud, så lidt lim kunne ordne det for godt. Desværre gør denne fastgørelsesmetode det umuligt at vende linserne op længere.

Trin 14: Oplev ekkolokation

Sæt et batteri i, læg kabinettet i lommen og udforsk! Jo tættere du kommer på objekter i din synsfelt, jo hurtigere bipper det, jo længere du kommer, jo langsommere bipper det. Brug ikke disse i farlige miljøer eller i trafikken! Disse beskyttelsesbriller er kun beregnet til uddannelsesmæssige formål og er beregnet til kontrollerede miljøer, da de er beregnet til at blokere dit perifere syn og regelmæssige syn, så du er mere afhængig af auditive signaler. Jeg er ikke ansvarlig for skader som følge af at have disse beskyttelsesbriller på! Tak! Da dette er baseret på Arduino, kan du nemt tilføje et Zigbee- eller blueSMIRF -modul til at grænseflade disse med computere trådløst. Fremtidens arbejde kan være at tilføje en urskive for at justere følsomheden og tilføje en tænd/sluk -kontakt.

Anden pris i Instructables og RoboGames Robot Contest