Mga Salamin sa Radar: 14 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-13 06:58

Noong nakaraang tag-araw habang nagbabakasyon sa Maine, nakilala namin ang isa pang mag-asawa: Mike at Linda. Si Linda ay bulag at bulag mula nang isilang ang (sa palagay ko) ang kanilang unang anak. Ang ganda talaga nila at marami kaming tawa na magkasama. Pagkauwi namin, hindi ko mapigilan ang pag-iisip tungkol sa kung ano ang magiging bulag. Ang mga bulag ay nakakakita ng mga eye dog at cane at sigurado akong maraming iba pang mga bagay na makakatulong sa kanila. Ngunit pa rin, dapat mayroong maraming mga hamon. Sinubukan kong isipin kung ano ang magiging hitsura nito at nagtaka ako, bilang isang electronics nerd, kung may magagawa ako.

Sinunog ko ang aking mga mata isang tag-init gamit ang isang manghihinang noong ako ay nasa 20 taong gulang (mahabang kwento … pipi na bata). Ito ay isang bagay na hindi ko makakalimutan. Gayunpaman, pinatap ko ang aking mga mata sa isang araw. Naaalala ko ang aking ina na sinusubukang lakad ako sa kalye. Patuloy kong tinanong siya kung tumigil na ang mga kotse. Sinabi niya tulad ng, "Ako ang iyong ina … sa palagay mo ay ilalabas kita sa trapiko?" Sa pag-iisip kung ano ako isang dweeb noong ako ay nagdadalaga, nagtaka ako. Ngunit hindi ako makaiwas sa hindi ko alam kung may sasaktan sa mukha ko habang naglalakad ako. Tuwang-tuwa ako at guminhawa nang kinuha namin ang mga patch. Iyon lamang ang bagay na malapit sa 'karanasan' na mayroon ako sa aking buhay na patungkol sa pagkabulag.

Kamakailan ay nagsulat ako ng isa pang Nagtuturo tungkol sa isang batang kaibigan sa trabaho na nawala ang kanyang paningin sa kanyang kanang mata at isang aparato na ginawa ko para sabihin niya sa kanya kung mayroong isang bagay sa kanyang kanang bahagi. Kung nais mong basahin ito narito. Ang aparatong iyon ay gumamit ng sensor ng Time-of-Flight ng ST Electronics. Humigit-kumulang isang minuto matapos ang proyektong iyon nagpasya akong makagawa ng isang aparato upang matulungan ang bulag. Ang sensor ng VL53L0X na ginamit ko sa proyektong iyon ay may isang kapatid na lalaki / kapatid na sensor na tinatawag na VL53L1X. Masusukat ng aparatong ito ang mas malalayong distansya kaysa sa VL53L0X. Mayroong isang breakout board para sa VL53L0X mula sa Adafruit at para sa VL53L1X mayroong isang breakout board mula sa Sparkfun. Nagpasya akong lumikha ng isang pares ng baso gamit ang VL53L1X sa harap at isang haptic feedback device (vibrating motor) sa likod ng mga baso malapit sa tulay ng ilong. I-vibrate ko ang motor ng kabaligtaran proporsyonal sa distansya sa isang bagay na kung gaano ang kalapit ng isang bagay sa mga baso, lalo itong mag-vibrate.

Dapat kong tandaan dito na ang VL53L1X ay may isang napaka-makitid na Field of View (mai-program sa pagitan ng 15-27 degree) ibig sabihin, ang mga ito ay napaka direksyon. Ito ay mahalaga dahil nagbibigay ito ng mahusay na resolusyon. Ang ideya ay ang gumagamit ay maaaring ilipat ang kanilang ulo tulad ng isang radar antena. Pinapayagan nito kasama ang makitid na FOV ang gumagamit na mas mahusay na makilala ang mga bagay sa iba't ibang distansya.

Isang tala tungkol sa mga sensor ng VL53L0X at VL53L1X: ang mga ito ay mga sensor ng oras na paglipad. Nangangahulugan ito na nagpapadala sila ng isang LASER pulso (mababang lakas at sa Infrared spectrum upang ligtas sila). Ang mga oras ng sensor kung gaano katagal bago makita ang sumasalamin na pulso na bumalik. Kaya't ang distansya ay katumbas ng rate X na oras habang naaalala natin lahat mula sa mga klase sa matematika / agham di ba? Kaya, hatiin ang oras sa kalahati at i-multiply sa bilis ng ilaw at nakakuha ka ng distansya. Ngunit tulad ng itinuro ng isa pang miyembro ng Instructables, ang mga baso ay maaaring tinawag na LiDAR Glasses na gumagamit ng isang LASER sa ganitong paraan ay Light Distance and Ranging (LiDAR). Ngunit tulad ng sinabi ko, hindi lahat alam ang kung ano ang LiDAR ngunit sa palagay ko alam ng karamihan sa mga tao ang RADAR. At habang ang infrared light at radio ay bahagi ng electromagnetic spectrum, ang ilaw ay hindi isinasaalang-alang isang radio wave tulad ng mga frequency ng microwave. Kaya, iiwan ko ang pamagat bilang RADAR ngunit ngayon, naiintindihan mo.

Ang proyektong ito ay gumagamit ng karaniwang parehong eskematiko tulad ng isa para sa iba pang proyekto … tulad ng makikita natin. Ang mga malalaking katanungan para sa proyektong ito ay, paano namin mai-mount ang electronics sa mga baso at, anong uri ng baso ang ginagamit namin?

Hakbang 1: Ang Salamin

Napagpasyahan kong maaari kong magdisenyo ng isang simpleng pares ng baso at mai-print ang mga ito sa aking 3D printer. Nagpasya din ako na kailangan ko lamang i-print ang 3D ng balangkas o frame ng mga baso. Magdaragdag ako ng isang nakalimbag na circuit board upang maghinang sa mga bahagi. Ang naka-print na circuit board (protoboard) ay mai-kalakip sa mga frame na maaaring magdagdag ng lakas sa buong pagpupulong. Ang isang 3D rendering ng mga frame ay ipinapakita sa itaas.

Ang mga file ng STL ay nakakabit din sa hakbang na ito. Mayroong tatlong mga file: left.stl, right.stl (ang mga earpieces / arm) at baso.stl (ang mga frame).

Hakbang 2: Ang Printed Circuit Board

Gumamit ako ng isang Adafruit Perma-Proto Full Sized Breadboard. Inilagay ko ang breadboard sa harap ng baso at isentro ang mga ito. Ang tuktok na gilid ng baso na ginawa ko kahit na sa tuktok ng protoboard. Ang hugis-parihaba na bahagi ng mga baso na umaabot mula sa itaas ay kung saan ang sensor ng Time-Of-Flight sa paglaon ay mai-mount. Ang isang mahusay na bahagi ng tuktok ng bahaging ito ng mga frame ay dumidikit sa itaas ng protoboard. OK lang ito dahil hindi namin kailangang maghinang ng anuman sa tuktok ng sensor, sa ilalim lamang.

Mayroong isang butas sa gitna ng breadboard na halos eksaktong nasa tuktok ng kung saan ang tulay ng ilong ay makikita sa mga baso. Minarkahan ko ang 4 na butas na nasa frame papunta sa protoboard gamit ang isang mahusay na marker ng tip. Pagkatapos ay binarena ko ang mga butas sa breadboard.

Susunod, na-mount ko ang mga frame sa breadboard gamit ang M2.5 screws. Ang akin ay nylon at nakakuha ako ng isang buong kit ng mga turnilyo mula sa Adafruit para sa hangaring ito. Sa sandaling nakakabit ang mga turnilyo kumuha ako ng isang marker at iguhit ang isang linya sa paligid ng mga frame papunta sa breadboard. Para sa akin, minarkahan ko ng diretso ang mga indent sa mga gilid ng mga frame kung saan matatagpuan ang mga piraso ng tainga. Ito ang aking kagustuhan … ngunit marahil ay gugustuhin mong makita ang mga bahagi ng tainga ng frame.

Hakbang 3: Pagputol Nito

Sumunod ay kinuha ko muli ang 4 na turnilyo mula sa paghawak sa mga frame sa breadboard. Ginawa ko ang isang magaspang na pag-aalis ng materyal sa labas ng linya na aming minarkahan. Maingat akong manatili nang medyo malayo sa mga linya dahil pipino ko ito sa paglaon gamit ang tabletop belt sander na mayroon ako. Maaari kang gumamit ng isang file … ngunit inuuna namin ang aming sarili.

Maaari kang magaspang na hiwa sa paligid ng linya gamit ang anumang ibig sabihin ng mayroon ka. Baka bandaw? Sa gayon, wala akong isa. Mayroon akong isang 'nibbler' para sa mga naka-print na circuit board kaya ginamit ko iyon. Talagang tumagal ito ng isang patas na dami ng oras at ito ay uri-ng-isang-drag na gawin. Ngunit ang nakalimbag na materyal na circuit board ay maaaring masira at mag-crack at sa gayon, nais kong mabagal. Kinuha ko ang aking paligid at din hanggang sa lugar ng ilong … ngunit halos lamang. Maaari mong makita kung ano ang ginagawa ko sa larawan sa itaas.

Hakbang 4: Sanding o Filing

Inalis ko ang materyal na mas malapit sa linya gamit ang aking tabletop belt sander. Muli, maaari kang gumamit ng isang file kung wala kang iba. Ang masasabi ko lang dito tungkol sa sanding ay, depende sa grit ng nakasasakit sa sander, mag-ingat sa kung magkano ang materyal na susubukan mong alisin. Wala na itong balikan. Minsan ang isang solong slip ay maaaring masira ang board (o hindi bababa sa gawin itong hitsura na walang simetriko o blemished). Kaya, maglaan ng oras.

Maaari mong makita ang aking bago at pagkatapos ng mga larawan sa itaas.

Hakbang 5: Maayos na Pag-tune

Inilagay ko muli ang mga frame gamit ang 4 na turnilyo at bumalik sa sander ng sinturon. Napaka maingat kong naalis ang sandali hanggang sa gilid ng mga frame. Kailangan kong gumamit ng isang bilog na file sa seksyon ng ilong dahil hindi ko lang magawa ang talas ng isang pagliko sa aking sander. Tingnan ang aking huling resulta sa itaas.

Hakbang 6: Pagdaragdag ng Sensor

Sa puntong ito ay idinagdag ko ang VL53L1X sensor breakout board. Una kong idinagdag ang dalawang mahahabang M2.5 nylon screws na tinutulak ang mga ito sa mga butas sa mga frame at sa pamamagitan ng mga butas sa VL53L1X. Nagdagdag ako ng isang nylon nut sa bawat tornilyo at dahan-dahang hinigpitan ang mga ito. Sa tuktok ng bawat kulay ng nuwes nagdagdag ako ng dalawa (apat na kabuuang) mga nilinang washer. Kinakailangan ang mga ito upang matiyak na ang sensor ng VL53L1X ay inilalagay kahilera sa protoboard.

Inilagay ko ang isang 6 na posisyon ng strip ng terminal papunta sa board sa isang posisyon upang ang mga butas sa tuktok ng VL53L1X na linya kasama ang dalawang mga tornilyo na inilagay ko sa tuktok ng mga frame (kasama ang mga washer na washer). Nagdagdag ako ng mga nylon nut sa mga dulo ng mga turnilyo at muli, dahan-dahang hinigpitan ang mga ito. Tingnan ang mga larawan sa itaas.

Hakbang 7: Skematika

Tulad ng sinabi ko kanina, ang eskematiko ay halos kapareho ng isa para sa proyekto ng Peripheral Radar. Ang isang pagkakaiba ay nagdagdag ako ng isang pushbutton (isang switch ng contact sa pera). Naiisip ko na sa ilang mga punto kakailanganin namin ang isa upang baguhin ang mga mode o magpatupad ng ilang tampok … kaya, mas mahusay na magkaroon ito ngayon kaysa idagdag ito sa paglaon.

Nagdagdag din ako ng 10K potentiometer. Ginagamit ang palayok upang ayusin ang distansya na isasaalang-alang ng software bilang maximum na distansya upang tumugon. Isipin ito bilang isang control control.

Ang eskematiko ay ipinapakita sa itaas.

Ang listahan ng mga bahagi (na dapat kong ibigay nang mas maaga) ay ang mga sumusunod:

SparkFun Distance Sensor Breakout - 4 Meter, VL53L1X - SEN-14722 Adafruit - Vibrating Mini Motor Disc - PRODUCT ID: 1201Adafruit - Lithium Ion Polymer Battery - 3.7v 150mAh - PRODUCT ID: 1317Adafruit Perma-Proto Buong laki ng Breadboard PCB - Single - PRODUCT ID: 1606Tactile Switch Buttons (6mm slim) x 20 pack - PRODUCT ID: 1489Sparkfun - JST Right-Angle Connector - Through-Hole 2-Pin - PRT-0974910K ohm resistor - Junkbox (tingnan ang iyong sahig) 10K-100K ohm resistor - Junkbox (tumingin sa iyong sahig malapit sa mga resistor na 10K) 2N3904 NPN Transistor - Junkbox (o telepono ang isang kaibigan) Ang ilang kawit ng hookup (Gumamit ako ng 22 gauge na maiiwan)

Upang singilin ang baterya ng LiPo ay sumama din ako: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon / LiPoly charger - v1 - PRODUCT ID: 1304

Hakbang 8: Paglalagay ng Mga Bahagi

Sinusubukan kong maging matalino hangga't maaari tungkol sa paglalagay ng mga sangkap. Karaniwan akong sumusubok at pumila ng ilang mga pin tulad ng kapangyarihan at lupa … kung kaya ko. Sinusubukan kong hindi bababa sa mabawasan ang haba ng kawad. Kailangan kong siguraduhin na mag-iwan ng isang puwang sa itaas kung saan ang tulay ng ilong ay para sa panginginig na motor. Sa huli nakarating ako sa pagkakalagay na makikita sa larawan sa itaas.

Hakbang 9: Mga Ground

Una kong nahinang ang lahat ng mga sangkap sa pisara sa mga posisyon na napagpasyahan ko. Susunod, nagdagdag ako ng mga koneksyon sa lupa. Maginhawang ang isa sa malalaking mahahabang piraso sa PWB ay nakalantad pa rin, ginawa ko ito ang karaniwang ground strip.

Ipinapakita ng larawan sa itaas ang mga koneksyon sa lupa at ang 10K risistor. Hindi ko sasabihin sa iyo kung saan ilalagay ang bawat kawad dahil ang karamihan sa mga tao ay may kani-kanilang mga ideya kung paano gumawa ng mga bagay. Ipapakita ko lang sa iyo ang ginawa ko.

Hakbang 10: Mga wire

Idinagdag ko ang natitirang mga wire tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas. Nagdagdag ako ng isang piraso ng double stick tape sa ilalim ng motor na panginginig upang matiyak na ito ay gaganapin. Ang malagkit na materyal na dumating sa ilalim ng motor ay hindi naging malakas ang pakiramdam sa akin.

Gumamit ako ng 22 gauge wire para sa aking mga koneksyon. Kung mayroon kang isang bagay na mas maliit, gamitin ito. Gumamit ako ng 22 gauge sapagkat iyon ang pinakamaliit na nasa kamay ko.

Hakbang 11: Bracket ng Baterya

Nag-print ako ng 3D ng isang bracket upang hawakan ang baterya ng LiPo (ang isang pag-render nito ay ipinapakita sa itaas). Minarkahan ko at drill ang mga butas sa protoboard upang mai-mount ang bracket sa kabaligtaran ng mga baso mula sa mga sangkap tulad ng ipinakita sa itaas.

Dapat kong tandaan dito na ang bracket ay napaka manipis at manipis at kailangan kong i-print ito sa suportang materyal (Gumamit ako ng plastik sa ABS para sa lahat ng mga bahagi para sa proyektong ito). Madali mong masisira ang bracket na sinusubukang tanggalin ang materyal ng suporta upang madali.

Ang isang bagay na ginagawa ko upang mapalakas ang aking mga bahagi ay isawsaw ang mga ito sa acetone. Siyempre kailangan mong maging maingat sa paggawa nito. Ginagawa ko ito sa isang maayos na maaliwalas na lugar at gumagamit ako ng guwantes at proteksyon sa mata. Ginagawa ko ito pagkatapos kong alisin ang materyal na suporta (syempre). Mayroon akong lalagyan ng acetone at, gamit ang tweezers, ganap kong isawsaw ang bahagi sa acetone para sa isang segundo o dalawa. Tinanggal ko kaagad ito at itinabi upang matuyo. Karaniwan akong nag-iiwan ng mga bahagi ng isang oras o higit pa bago ko sila hawakan. Ang acetone ay 'matutunaw' sa ABS nang chemically. Ito ang epekto ng pag-sealing ng mga layer ng plastik.

Ang file na STL para sa bracket ay nakakabit sa hakbang na ito.

Hakbang 12: Programming

Matapos i-double check ang lahat ng aking koneksyon ay ikinabit ko ang USB cable upang ma-program ang Trinket M0.

Upang mai-install at / o baguhin ang software (naka-attach sa hakbang na ito) kakailanganin mo ang Arduino IDE at mga board file para sa Trinket M0 pati na rin ang mga aklatan para sa VL53L1X mula sa Sparkfun. Lahat ng iyon ay narito, at narito.

Kung bago ka rito, sundin ang mga tagubilin sa paggamit ng Adafruit M0 sa kanilang site ng pag-aaral dito. Kapag ang software (naidagdag sa hakbang na ito) ay na-load ang board ay dapat magsimula at tumakbo sa lakas mula sa koneksyon sa serial na USB. Ilipat ang gilid ng pisara gamit ang VL53L1X malapit sa isang pader o sa iyong kamay at dapat mong pakiramdam ang panginginig ng motor. Ang panginginig ng boses ay dapat na mas mababa sa amplitude ang layo mula sa aparato ang isang bagay ay.

Nais kong bigyang-diin na ang software na ito ay ang unang unang pumasa dito. Gumawa ako ng dalawang pares ng baso at gagawin ko agad ang dalawa. Kami (ako at hindi bababa sa isang ibang tao na nagtatrabaho dito) ay magpapatuloy na pinuhin ang software at mag-post ng anumang mga pag-update dito. Ang aking pag-asa ay susubukan din ito ng iba at mai-post (marahil sa GitHub) ang anumang mga pagbabago / pagpapabuti na ginawa nila.

Hakbang 13: Tinatapos ang Mga Frame

Inilagay ko ang mga piraso ng tainga sa bingaw sa magkabilang panig ng baso at naglapat ng acetone gamit ang isang cue-tip. Ibabad ko ang acetone kaya nakakakuha ako ng isang mahusay na halaga kapag pinindot ko ito sa mga sulok. Kung sila ay na-snap sa masikip pagkatapos ay ang acetone ay dadalhin sa paligid sa pamamagitan ng atraksyon ng capillary. Tinitiyak kong nakaposisyon ang mga ito nang diretso at kung kinakailangan ay gumagamit ako ng isang bagay upang mapigilan ang mga ito nang hindi bababa sa isang oras. Minsan nag-aapply ulit ako at naghihintay ng isa pang oras. Ang acetone ay gumagawa ng isang mahusay na bono at ang aking mga baso ay tila medyo malakas sa hangganan ng frame.

Siyempre, ang mga baso na ito ay isang prototype lamang kaya, pinananatili kong simple ang disenyo at iyon ang dahilan kung bakit walang mga bisagra para sa mga braso ng baso. Gumagawa sila ng maayos kahit papaano. Ngunit, kung nais mo, maaari mong palaging idisenyo muli ang mga ito ng mga bisagra.

Hakbang 14: Pangwakas na Mga Saloobin

Napansin ko na ang sensor ay hindi maganda sa sikat ng araw. May katuturan ito dahil sigurado ako na ang sensor ay puspos ng IR mula sa araw na ginagawang imposibleng ihiwalay iyon mula sa pulso na inilalabas ng sensor. Gayunpaman, gagawa sila ng magagandang baso sa loob ng bahay at sa mga gabi at marahil ay maulap na araw. Siyempre, kailangan kong gumawa ng higit pang mga pagsubok.

Ang isang bagay na gagawin ko upang baguhin ang disenyo ay magdagdag ng ilang uri ng goma sa bingaw na dumadampi sa tulay ng ilong. Kung itinaas mo ang iyong ulo mahirap makaramdam ng panginginig ng boses na angat ng balat nang kaunti sa ilalim ng puwersa ng grabidad. Sa palagay ko ang ilang goma upang lumikha ng alitan ay panatilihin ang mga baso naayos sa ilong upang ang panginginig ay maaaring mailipat dito.

Inaasahan kong makakuha ng ilang puna sa mga baso. Hindi ko alam na ang mga baso ay makakatulong sa mga tao ngunit makikita lang natin. Iyon ang tungkol sa mga prototipo: pagiging posible, pag-aaral at pagpipino.

Mas maraming sensor ang maaaring idagdag sa disenyo. Pinili kong gumamit ng isa para sa prototype na ito dahil sa palagay ko higit pa sa isang motor na panginginig ay mas mahirap para sa gumagamit na makilala. Ngunit maaaring ito ay isang magandang ideya na magkaroon ng dalawang mga sensor na nakatuon mula sa mga mata. Pagkatapos ay gumagamit ng dalawang motor maaari mong i-vibrate ang bawat gilid ng baso. Maaari mo ring gamitin ang audio fed sa bawat tainga sa halip na panginginig ng boses. Muli, ang ideya ay upang subukan ang isang prototype at makakuha ng ilang karanasan.

Kung nagawa mo ito hanggang ngayon, salamat sa pagbabasa!