Pressure Sensitive Floor Mat Sensor: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Sa Instructable na ito magbabahagi ako ng isang disenyo para sa isang sensitibong presyon sa sahig na sen matso na may kakayahang makita kapag tumayo ka rito. Habang hindi ka nito eksaktong timbangin, matutukoy nito kung tatayo ka rito sa iyong buong timbang o kung nakikipag-ugnay ka lang dito.

Sinusukat ng banig ang mga taong gumagamit ng Velostat, isang materyal na binabago ang paglaban ng elektrisidad batay sa dami ng presyon na inilapat dito. Ginawa ko ang buong banig sa ilalim ng € 20 (hindi kasama ang basahan).

Hakbang 1: Ano ang Kakailanganin Mo

Ito ang kakailanganin mong gawin ang sensor:

• Velostat: Upang masakop ang sapat na lugar sa ilalim ng basahan, gumamit ako ng 2 parisukat na 28cm (11 ") na binili sa isang reseller ng Adafruit.
• Copper tape: Gumamit ako ng 5mm ang lapad, at sa paligid ng 6-7m ng tape.
• Isang manipis na insulate tape: Gumamit ako ng 25mm malawak na kapton tape.
• Mga kable upang mai-hook ang basahan hanggang sa isang bagay.
• Isang soldering iron na may ilang lata.
• Isang multimeter para sa pagsubok.

Upang aktwal na magamit ang alpombra na ito sa isang microcontroller, kakailanganin mo.:

• Ang isang 47ohm risistor (o katulad na maliit na halaga).
• (opsyonal, isang N-channel mosfet na may 10k resistor at 220ohm resistor).

Hakbang 2: (Paano Hindi Mag-apply ng Copper Tape sa Velostat)

Magsisimula ako sa pamamagitan ng pagsasabi kung paano HINDI mag-apply ng copper tape sa Velostat.

Nagsimula ako sa pag-aakalang ang "conductive glue" sa tape ay conductive. Ito ay tila isang patas na palagay, ngunit alinman sa aking tape ay hindi sa ganitong uri ng "conductive glue", o ang "conductive" na bahagi ay bahagyang nag-uugali.

Nagsimula ako sa pamamagitan ng pag-tape sa 2 parisukat ng Velostat na magkasama sa magkabilang panig gamit ang kapton tape. Pagkatapos ay pinutol ko ang 25cm na mahabang piraso ng tanso tape at inilapat ang mga ito sa kahit na agwat. Ang tanso tape sa magkabilang panig ay nasa eksaktong eksaktong lokasyon, upang mayroong lamang isang manipis na layer ng Velostat sa pagitan ng tanso. Sa mga imahe ang isang eskematiko na pagtingin sa banig na may isang ginupit para sa isang pangkalahatang ideya.

Ang isang mahabang strip ng tanso tape (sa paligid ng 50cm) ay ginagamit upang ikonekta ang lahat ng mga hilera magkasama sa magkabilang panig.

Ang isang kawad ay na-solder sa magkabilang panig, at isang pagsukat ng paglaban ang ginawa.

Kapag sinubukan ko itong subukan, ang mga halaga ng multimeter ay magiging swing wildly sa pagitan ng 10k at 100ohm. Gayundin, ang pagtayo sa banig o hindi ginawang maliit na pagkakaiba para sa pagsukat. May isang kakila-kilabot na pagkakamali. Ang isang mabilis na pagsukat ng tape ay nagpakita na ang pandikit ay hindi gaanong kondaktibo. Ang sandwich ng mga materyales ay tanso, pandikit, Velostat, pandikit, tanso, at ang pandikit ay uri ng isang insulator.

Ang moral ng kwento, gawin ang mga pagsubok sa maliit na sukat kung hindi ka sigurado kung gagana ito.

Hakbang 3: Maliit na Pagsusulit sa Sukat

Bumalik sa drawing board. Ang pandikit na bahagi ng tansong tape ay malinaw na hindi nagsasagawa ng sapat. Ang harapang bahagi ay purong tanso bagaman. Paano kung baligtarin ko ang tape upang ang gilid ng tanso ay nakaharap sa Velostat.

Ang isang solong bakas ay baligtad sa magkabilang panig. Kinuha ko ang tape na pandikit sa gilid, at dinikit ito sa isang piraso ng kapton tape. Ang paggamit muli ng tape ng tanso ay makulit, ngunit ang bagay na ito ay medyo masyadong mahal upang maitapon lamang. Ang piraso ng kapton tape na ito na may nakaharap na tanso na malayo sa malagkit na bahagi ay naipit sa Velostat.

Isang bagong pagsukat ang nagawa. Agad na nagbigay ito ng isang matatag na resulta. Isang bagay bagaman. Ang isang solong bakas ay tila 24 ohms kapag mataas, at 200 kapag mababa. Ito ay habang ang pagpindot lamang ng isang maliit na halaga sa aking kamay. Kung mayroon akong 12 mga bakas, at ganap na tumayo dito, ang banig ay maaaring bumaba sa ibaba 1 ohm, gumuhit ng sobrang kasalukuyang.

Binago ko ang disenyo upang ang maliit na bahagi lamang ng tape ang makipag-ugnay sa Velostat. Sa ganitong paraan inaasahan kong makuha ang paglaban sa isang mapamamahalaang halaga.

Hakbang 4: Paglalapat ng Tape ng Copper sa Velostat

Gamit ang kaalaman sa kung paano mo talaga gagawa ang gawaing ito, nagtakda ako upang ayusin ang sensor mat. Sa larawan makikita mo ang dating banig na binago sa bagong banig.

Ang unang bagay na ginawa ko ay magdagdag ng maliliit na piraso ng tape bilang isang insulator. Ang tape ay nasa magkabilang panig. Ang mga puwang sa pagitan ng tape ay kailangang medyo pare-pareho at sa paligid ng 1-3cm malaki, depende sa kung magkano ang paglaban na nais mo. Ang puwang ay kailangang nasa parehong lugar sa magkabilang panig.

Kumuha ng isang strip ng tanso tape at isang strip ng kapton tape sapat na haba upang saklaw ang Velostat. Ang tanso tape ay kailangang 1-2cm mas mahaba kaysa sa kapton tape. Idikit ang tanso na tanso sa malagkit na bahagi ng kapton tape, na may isang gilid ng tanso na tanso na dumaan sa kapton tape.

Idikit ang pagpupulong sa Velostat, sa mga insulator. Tiyaking ang tanso ay nasa parehong lugar sa magkabilang panig. Siguraduhin din na ang labis na tanso ay nasa parehong panig sa bawat oras. Tiklupin ang labis na tanso upang magkaroon ka ng lugar na mai-mount ang nag-uugnay na strip ng tanso. Ang isang payo ay ang pagkakaroon ng labis na tanso sa isang insulated na bahagi ng banig upang mas madaling maghinang ito sa paglaon.

Ulitin ang hakbang na ito para sa lahat ng mga hilera.

Magdagdag ng isang nangungunang hilera ng tanso tape na nag-uugnay sa lahat ng dating naka-mount na piraso ng tanso nang magkakasama. Maalam na ihiwalay ang hilera na ito mula sa Velostat upang maiwasan ang mga hindi ginustong shorts o paglabas. Ang tuktok na hilera ay kumokonekta sa nakatiklop na mga tab na natitira sa mga nakaraang hakbang.

Maingat na maghinang ng lahat ng mga maikling piraso sa tuktok na strip. Ang solder na ito ay kinakailangan dahil kung hindi man ang tuktok na strip ay hindi makikipag-ugnay sa mga hilera ng tanso. Mag-ingat na huwag magdagdag ng labis na init sa tanso. Ang tanso ay naka-mount sa plastik (Velostat), at ang pagkatunaw sa plastik ay magiging masama.

Ang mga wire ng panghinang sa tuktok na mga hilera sa magkabilang panig. Kahit saan ay maayos, pumili ako ng isang sulok.

Subukan ang banig upang matiyak na gumagana ito. Ikonekta ang isang multimeter sa banig, at tingnan kung ang paglaban ay bumaba kung pinindot mo ang alinman sa mga hindi nainsulang bahagi. Suriin din kung ang pagtutol ay medyo matatag kung wala kang ginawa. Kung ito ang kaso, bati, gumagana ang banig ngayon.

Bilang pangwakas na hakbang, maglagay ng kapton tape sa lahat ng nakalantad na tanso. Habang marahil ay hindi ito magiging sanhi ng shorts, masamang porma upang iwanan ang nakalantad na tanso.

(Sa mga larawang eskematiko, hindi ipinakita ang tuktok na hilera ng tanso. Ang imahe ay nagsisilbi lamang upang ipakita ang pagsasaayos ng kapton at tanso upang gumana ang banig na ito.)

Hakbang 5: Pagsubok sa Mat

Ang bagong banig ay naiugnay sa isang multimeter upang subukin itong muli. Sa oras na ito, na walang inilapat na pag-load, ang paglaban ng banig ay isang matatag na 17-20 ohms.

Kapag ako ay ganap na tumayo sa banig, ang paglaban ay bumaba sa 4-6 ohms. Ang isang paa sa banig ay nagbibigay ng halos 10 ohms.

Ito ay medyo mas mababa kaysa sa kasiyahan ko, ngunit ito ay isang maisasabing halaga pa rin. Mayroong maraming pagkakaiba sa pagitan ng walang pagkarga at isang taong nakatayo sa banig. Ang isang pagmamasid na ginawa ay ang presyon ay hindi talaga tinukoy ang paglaban. Ang ibabaw na lugar ay. Kung tumayo ako sa higit pa sa banig na may mas kaunting timbang, ang paglaban ay magiging mas mababa kaysa sa kung tumayo ako sa lahat ng aking timbang sa isang solong lugar. Para sa kung ano ang kailangan ko ng sensor na ito, mahusay ito, ngunit tandaan mo kung bumuo ka ng isa.

Hakbang 6: Ang Kable Na Itaas

Dahil ang banig ay isang malaking variable risistor lamang, ang pagkuha ng mga sukat mula sa banig ay medyo simple.

Ang pinakasimpleng paraan ay ang paggamit ng isang divider ng boltahe. Magdagdag ng isang risistor bago ang mat na sensor ng presyon (tinatawag na R_mat sa mga eskematiko) at sukatin ang punto sa pagitan ng risistor at ng banig (tinatawag na MatA1). Gumamit ako ng 47 ohm, ngunit ang iyong banig ay maaaring mangailangan ng iba pa. Ang antas ng aking lohika ay 3.3V, maaari mong gamitin ang anuman ang antas ng iyong kapangyarihan sa lohika.

Nagdagdag ako ng isang opsyonal sa off circuit sa aking banig. Ayoko ng palaging 50mA draw sa aking banig. Hindi ko lang alam kung paano kagustuhan ng Velostat ang isang pare-pareho na kasalukuyang ito, at inaasahan kong masama ito sa mahabang buhay ng banig. Ang circuit ay binubuo ng isang N-channel mosfet na may kinakailangang resistors. Tuwing nais kong kumuha ng pagbabasa, binubuksan ko ang mosfet. Ang natitirang oras, ang mosfet ay naka-off, at ang banig ay walang kapangyarihan na dumaan dito.

Hakbang 7: Paano Ito Magagamit

Ang paggamit ng banig sa isang Arduino (o anumang iba pang microcontroller) ay simple. Kung mayroon ka lamang divider ng boltahe, i-attach lamang ang iyong banig sa isang analog pin, itakda ang pin na ikabit mo ang banig bilang input, at gumamit ng isang analog na nabasa na utos. Ang halagang makukuha mo rito ay mahuhulog depende sa kung gaano karaming timbang ang inilalapat sa banig.

Kung mayroon kang naka-install na mosfet, tandaan na gawing mataas ang input ng mosfet bago ka magsukat. Iba't susukat mo lamang ang boltahe na ginamit mo para sa banig (3.3V sa aking kaso).

Ang halagang makakabalik ka mula sa banig ay hindi gaanong nagbabago sa paglipas ng panahon. Gumagamit lang ako ng isang halaga ng threshold upang matukoy kung may nakatayo sa banig, at pagkatapos ng isang buwan ng patuloy na paggamit, gumagana pa rin ang banig.

Hakbang 8: Ano ang Gagawin Ko Iba't Iba sa Susunod na Oras

Ang isang mahalagang bagay na nauugnay sa proyekto ay ang tamang pagsubok ko sa isang maliit na bersyon ng banig muna. Talagang ginawa ko ang isang maliit na piraso ng tanso sa Velostat, nakakita ng mga numero sa multimeter, at ipinapalagay na lahat ay gumagana. Ito ay isang pagkakamali.

Ang isang punto na nauugnay sa banig ay gagamit ako ng mas maliit na mga patch ng tanso. Kasalukuyan akong mayroong 48 na patch ng 2-3cm ng tanso. Nagbibigay ito ng isang pagtutol ng 20 ohm kapag idle, at sa paligid ng 5 ohm kapag tumayo ako dito. Habang ito ay isang naisasagawa na numero, mas madali kung ito ay medyo mas mababa. Ang 1cm ng nakalantad na tanso ay magiging higit sa sapat para sa banig na ito. Hindi ko na ito gagawin sa minahan, ngunit marahil kahit sino pa ang nais na gawin ito ay maaaring makinabang mula rito.

Hakbang 9: Paano Ko Ginagamit Ito

Bakit partikular kong ginawa ang pressure mat na banig na ito? Gumawa ako ng isang magarbong orasan ng alarma ng ESP32. Nakakonekta ito sa aking Domoticz system, maaari nitong ibalik ang mga halaga ng sensor tulad ng CO2 at temperatura, at makokontrol ang aking pag-iilaw. Sinasabi din nito ang oras at mayroong alarma.

Dito pumapasok ang sensor mat. Wala akong totoong isyu na paggising. Nagising ako na may ilaw na paggising, at karaniwang gising kapag kailangan kong lumabas. Mayroon akong isang isyu sa pagkuha ng kama. Pinipilit ako ng banig na bumangon sa kama. Patay lang ang alarm kapag tumayo talaga ako sa banig (o hilahin ang plug mula sa alarm clock). Pinipilit ako nito palabasin ang aking kama, at kapag wala na ako sa kama, bihira akong makabalik. Habang ito ay medyo isang labis na solusyon sa isang problema na maraming iba pang mga solusyon, masaya ako dito. Sa ngayon, nakakakuha ako mula sa kama sa oras tuwing umaga sa loob ng isang buwan. Bago ako manatili sa kama ng hanggang isang oras.

20 minuto bago patayin ang aking alarma, naging aktibo ang banig. Gumagana ang banig, Kinakailangan ang isang pagbasa ng boltahe, at ang lakas ng banig muli. Nangyayari ito bawat segundo. Kapag tumayo ako sa banig, alinman sa bago o sa panahon ng alarma, pinapatay nito ang alarma.