Ultrasonic Batgoggles: 14 Steps (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Skulle ønske du var flaggermus? Vil du oppleve ekkolokasjon? Vil du prøve å "se" med ørene? For min første Instructable, vil jeg vise deg hvordan du bygger dine egne ultralyds batgoggles ved hjelp av en Arduino mikrokontroller klon, Devantech ultralyd sensor og sveisebriller for rundt $ 60 eller mindre hvis du allerede har standard elektronikk komponenter. Du kan også hoppe over elektronikken og lage en enkel flaggermus-maske perfekt å ha på til neste Batman-film. I så fall vil kostnaden bare være omtrent $ 15, - Disse brillene lar deg oppleve hvordan det er å bruke hørselstegn som en flaggermus og er beregnet for barn i et vitenskapssenter for å lære om ekkolokalisering. Målet var å holde kostnadene så lave som mulig, unngå å gjøre formen på samspillet til å være generisk eller uten tilknytning til dets pedagogiske formål og å sikre at den fysiske formen for enheten legemliggjør emnet. For en mer grundig diskusjon av designen, vennligst se prosjektets webside. For å holde kostnader og størrelse lav, er en Arduino-klon imidlertid brukt, men dette prosjektet fungerer like godt med forhåndsbygde Arduino-mikrokontrollere. Disse brillene ble bygget for " Dynamisk bruker-sentrert forskning og design "-kurs i programmet Arts, Media & Engineering ved Arizona State University.

Trinn 1: Nødvendige materialer

-Arduino eller sammenlignbar mikrokontroller* (hvis du har penger kan du kjøpe Arduino mini/nano eller bruke en boarduino, ellers vil jeg vise deg hvordan du lager en liten og billig Arduino-klon for dette prosjektet.)-Sveisebriller (Mine er "Neiko" -merke og er lett å finne på eBay som "Vend opp sveisebriller" for 3-10 dollar sendt, denne spesifikke typen fungerer veldig bra) -Devantech SRF05 Ultrasonic Sensor (eller annen sammenlignbar sensor-SRF05 har imidlertid en veldig lavt strømforbruk på 4mA og god oppløsning fra 3 cm til 4 meter, det er omtrent $ 30)-noe å lage ører av (jeg brukte plastkegler, se også: "Hvordan bygge et bedre flaggermusdrakt")-noen form for kabinett for elektronikk-3/8 "delt søm fleksibel svart kronglet rør (for å skjule forbindelsestråder) -piezo summer som kan kjøres på 5v-9v assorterte ledninger-plasti-dip sprayboks (svart) Microcontroller Electronics (disse komponentene kan hoppes over hvis du bruker en forhåndsbygd kontroller)- Arduino-programmert Atmega8 eller 168 DIP-brikke.- en ekstra Arduin o-kort eller ArduinoMini USB-programmerer- Lite PC-kort (tilgjengelig på Radioshack)- 9V batterikontakt (tilgjengelig på Radioshack)- 7805 5v spenningsregulator- 16 MHz krystall (tilgjengelig @ sparkfun)- to 22pF kondensatorer (tilgjengelig @ sparkfun)- 10 microF elektrolytisk kondensator- 1 mikroF elektrolytisk kondensator- 1k motstand og 1 LED (valgfritt, men sterkt anbefalt)- 2N4401 transistor (valgfritt)- hunn- og hannhoder (valgfritt)- 28-pinners DIP-kontakt eller to 14-pinners DIP-s (ekstrautstyr)- liten brødbrett for prototyping (valgfritt) Elektronikkomponentene kan også fås fra www.digikey.com eller www.mouser.com Verktøy og utstyr du kan trenge-loddejern-varm limpistol-Dremel-nyhetspapir-maskeringstape-sandpapir-wire strippere etc.

Trinn 2: Design noen ører

Du står fritt til å bruke fantasien til å bygge ørene. Ingen flaggermus bør være det samme! Jeg brukte plastkegler som brukes til fysioterapi, som vi tilfeldigvis hadde stor tilgang på i laboratoriet vårt. Men denne opplæringen gir et annet fint alternativ for flaggermusører. Jeg tegnet først en oval med en skarpe og skar den ut med en Dremel. Jeg lagret avskjæringsstykket til bruk på innsiden av øret.

Trinn 3: Skjær ørene

Jeg trimmet de avskårne bitene av kjeglen med Dremel, slik at de ble mindre og varmlimt dem på innsiden av de større kjeglebitene. De passet ikke akkurat, men etter å ha holdt dem på plass for hånd holdt det varme limet det på plass ganske godt. Hvis du gir deg nok plass under ørene, kan du enkelt legge inn elektronikken inne i øret, ett øre for kontrolleren og ett for batteriet. Dessverre forlot jeg ikke nok plass og måtte bruke et eksternt kabinett. Vær forsiktig så du ikke brenner deg mens du bruker en varm limpistol !!! Du kan også enkelt smelte plastkjeglene ved et uhell.

Trinn 4: Forbered beskyttelsesbriller

Brillene jeg kjøpte var en veldig skinnende, aqua-farge uten flaggermus. For å gjøre brillene mer sløve, ta linsene ut (fjern nesestykket først), sand dem og spray med Plasti Dip spray for å gi dem en fin læraktig gummistruktur. Før sprøyting maskerte jeg innsiden av brillene og delene som berører huden med maskeringstape. Jeg har heller ikke påført maling på nesestykket fordi malingen reduserer fleksibiliteten til beskyttelsesmaterialet litt, og nesestykket er nødvendig for å holde brillene sammen. Du vil også pusse og spraye ørene. Slipt plaststøv er ekkelt for lungene og øynene, så bruk maske og vernebriller for disse trinnene. Jeg sprayet ca 3 strøk med ca 10-15 minutter mellom strøkene for å få en jevn tekstur. Når den er våt, fremstår malingen blank, men den tørker til en matt tekstur.

Trinn 5: Monter elektronikk

Disse trinnene er valgfrie hvis du bruker en allerede bygget Arduino mikrokontroller. Men siden du bare bruker en liten mengde av funksjonene, er det mer fornuftig å lage en barebones -versjon av en Arduino som er mye mindre og billigere å reprodusere. Denne delen kan være litt vanskelig for noen uten elektronikkerfaring, men bør være lett for alle som har satt sammen et enkelt elektronikksett. En "skjematisk" skisse for elektronikken er vedlagt. Skjematikken er sterkt avledet fra David A. Mellis 's Atmega8 frittstående skjematisk. Hvis det er interesse, vil jeg lage en dedikert instruks for dette trinnet. Den frakoblede strømkretsen er fra Tom Igoes bok om fysisk beregning. Jeg inkluderte bilde av PC -kortversjonen (med sensor/summer ikke tilkoblet) samt en prototypeversjon bygget på et brødbrett for referanse. Brettbrettversjonen viser også hvordan du kobler Arduino -kortet som en USB -programmerer for mikrokontrollerbrikken. Siden jeg brukte en DIP -kontakt for brikken, kan jeg også fjerne brikken og sette den i et Arduino -kort for å programmere den, men det kan være vanskelig å trekke ut brikken uten å bøye alle pinnene - det er derfor jeg inkluderte hunnen toppnål for tx/rx. Selv om brettet er veldig trangt, kan du se at alle pinnene på kontrolleren har en loddepute tilgjengelig å koble til. Siden de ikke er nødvendige for dette prosjektet, loddet jeg ikke kvinnelige overskrifter til de ubrukte pinnene, men hvis de var det, ville du ha alle egenskapene til en Arduino Diecimilia bortsett fra innebygd USB i en veldig liten pakke. Bredden på brettet er omtrent halvparten av Diecimilia -brettet og omtrent like lang. (her er et lignende oppsett.) Det er valgfritt å bruke en transistor for å drive summeren, Arduinoen kan gi nok strøm fra pinnen selv. Imidlertid lar transistoren deg bruke andre lydfremstillingsenheter enn en summer hvis du har en.

Trinn 6: Forbered summer og sensortråder

Ultralydsensoren og summeren trenger lange ledninger for å gå fra brillene til elektronikken. Ultralydssensoren krever 4 ledninger (5v, jord, ekko, utløser) og summeren krever to ledninger (digital utgang fra kontrolleren, jord). Med litt planlegging kan du bruke en 5 -leder båndkabel, hvis du har en og dele jordforbindelsen mellom summer og sensor. Jeg hadde bare et 4 -tråds bånd, så jeg brukte det til ultralydssensoren og brukte en to -leder kabel til summeren. Siden summeren har to kontakter jeg loddet en rad hunnhoder til de to ledningene med riktig avstand, på denne måten kan jeg enkelt fjerne piezo summeren om nødvendig. Sensoren har noen loddehull til lodding som du bør gå på hodet og bruke. Sørg for å bruke riktig side, hullene på den andre siden er for programmering av sensoren og fungerer ikke!

Trinn 7: Fullfør ledninger

Neste loddetinn, mannlig topptekst til den andre enden av ledningene. (Disse kobles til mikrokontrolleren.)

Trinn 8: Last opp kode

For å laste opp koden, koble 5v, bakken, TX, RX -pinnene på PC -kortet til de samme pinnene på en brikke fjernet Arduino -kort ved hjelp av noen ledninger. Koble deretter tilbakestillingsnålen på PC -kortet til der pinne 13 går i DIP -kontakten på Arduino -kortet. Hvis dette er forvirrende, kan du se bildet som dette replikerer, unntatt med en Arduino Mini. Deretter bare forbi den vedlagte koden i Arduino -editoren (eller bla til og åpne.pde -filen i Arduino etter nedlasting) og velg riktig seriell port og Arduino -brikke du bruker, og trykk på opplastingsknappen. Koden fungerer ved å spille av pip og deretter variere interpipintervallet basert på avstanden målt av sensoren. Så hvis du er i nærheten av et objekt, reduseres interpipintervallet og pipene forekommer raskere. Hvis du er langt unna et objekt, øker interpipintervallet slik at pipene oppstår saktere. Kontrolleren kontrollerer avstanden hver 60 ms, så interpipintervallet endres dynamisk. For øyeblikket er den skalert, så 1 tommer utgjør en forskjell på 10 ms i interpipintervallet. Dette får beskyttelsesbrillene til å fungere bedre for nærmere avstander, men kan økes til å fungere bedre for lengre avstander. Jeg prøvde en eksponentiell skalering som økte rekkevidden på nærmere avstander (ved å bruke fscale, men det så ikke ut til å endre responsen mye i bytte for tonnevis med kode, så jeg slettet den.) Siden tiden det tar å lese avstanden avhenger av avstanden til objektet som blir registrert (sensoren returnerer pulser opp til 30 ms lang) koden måler tiden det tok å få avlesningen og kompenserer forsinkelsestidene med det beløpet. hver linje på koden kommenteres og er (forhåpentligvis) selv -forklarende.

Trinn 9: Sett elektronikk i et kabinett

Klipp det kronglete røret slik at det er riktig lengde fra beskyttelsesbrillene til noens hånd eller lomme. Sett ledningene som er koblet til ultralydsensoren og piezo -summeren inne i den splittede sømmen. Bor et hull i kabinettet som kan passe inn i det kronglete slangen. Jeg gjorde dette ved hjelp av en prøve -og -feil -tilnærming som begynte med en liten størrelse og økte diameteren til slangen passet akkurat. Før ledningene gjennom hullet, og klem deretter inn den kronglete slangen. Kablene mine er litt lange, så jeg måtte brette dem rundt for å passe. Noen borrelås holder kretskortet til kabinettet.

Trinn 10: Koble til ledninger

Nå kan du bruke de mannlige toppnålene i endene av ledningene og koble til de riktige pinnene på PC -kortet (bruk skjematisk!). Hvis du bruker din egen Arduino, er det bare å bruke de samme pinnekartene som i skjemaet.

Trinn 11: Lukk vedlegg

Denne kabinettet hadde skruer for å holde den stengt, men andre kabinetter (altoider tinn?) Kan bare knekke. Siden jeg ikke var sikker på om det fungerte, brukte jeg tape for å holde det lukket for nå.

Trinn 12: Fest ørene

For å feste ørene må vi først sette to vertikale spor med dremelen i ørene for at stroppen skal passere.

Trinn 13: Festing av ører fortsetter

Etter å ha ført stroppene gjennom ørene, brukte jeg borrelås for å feste ørene på brillene. Dette endte opp med å bli noe ustabilt, men svært justerbart for å få dem pekt på riktig måte. Liming av dem ville ha vært mer permanent, men borrelåsen har overlevd flere demoer. Ultralydsensoren passet på en eller annen måte perfekt til å skyves på låsemekanismen for å slå opp beskyttelsesbrillene. Du må trekke gummibrillestativet litt ut av plastlinsestykket fra toppen for å få plass, så får sensoren rett inn. Sensoren kommer noen ganger ut, så litt lim kan fikse det for godt. Dessverre gjør denne festemetoden det umulig å snu linsene opp lenger.

Trinn 14: Opplev ekkolokasjon

Sett inn et batteri, legg kabinettet i lommen og utforsk! Jo nærmere du kommer til objekter i synsfeltet, jo raskere piper det, jo lenger du kommer, jo saktere piper det. Vennligst ikke bruk disse i farlige miljøer eller i trafikk! Disse brillene er kun til utdanningsformål og beregnet på kontrollerte miljøer siden de er ment å blokkere det perifere synet og det vanlige synet ditt, slik at du er mer avhengig av hørselstegn. Jeg er ikke ansvarlig for skader som følge av bruk av disse brillene! Takk! Siden dette er basert på Arduino, kan du enkelt legge til en Zigbee- eller blueSMIRF -modul for å koble dem til datamaskiner trådløst. Fremtidens arbeid kan være å legge til en skive for å justere følsomheten og legge til en av/på -bryter.

Andre pris i Instructables og RoboGames Robot Contest