חיישן שטיח רצפה רגיש ללחץ: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

במדריך זה אשתף עיצוב למרגיש שטיחי רצפה רגיש ללחץ המסוגל לזהות כאשר אתה עומד עליו. הוא אמנם לא יכול לשקול אותך בדיוק, אך הוא יכול לקבוע אם אתה עומד עליו במלוא משקלך או שאתה פשוט יוצר איתו קשר.

המחצלת מודדת אנשים המשתמשים ב- Velostat, חומר שמשנה את ההתנגדות החשמלית שלו על סמך כמות הלחץ המופעל עליו. הכנתי את המזרן כולו בפחות מ -20 יורו (לא כולל השטיח).

שלב 1: מה שאתה צריך

זה מה שתצטרך כדי לייצר את החיישן:

• Velostat: כדי לכסות מספיק שטח מתחת לשטיח, השתמשתי בשני ריבועים בגודל 28 ס"מ שנקנו אצל משווק Adafruit.
• סרט נחושת: השתמשתי ברוחב 5 מ"מ ובסביבות 6-7 מ 'סרט.
• סרט בידוד דק: השתמשתי בקלטת קפטון ברוחב 25 מ"מ.
• חיווט כדי לחבר את השטיח למשהו.
• מגהץ עם מעט פח.
• מולטימטר לבדיקה.

כדי באמת להשתמש בשטיח זה עם מיקרו -בקר, תזדקק ל:

• נגד 47 אוהם (או ערך קטן באופן דומה).
• (אופציונלי, מנעפת ערוץ N עם נגד 10k ונגד 220ohm).

שלב 2: (כיצד לא למרוח סרט נחושת על Velostat)

אתחיל בלספר כיצד אין להחיל סרט נחושת על ולוסטט.

התחלתי בהנחה ש"הדבק המוליך "בקלטת מוליך. זו נראתה הנחה הוגנת, אך או שהקלטת שלי איננה מסוג "דבק מוליך", או שהחלק ה"מוליך "בקושי מוליך.

התחלתי בהדבקה של 2 הריבועים של ולוסטט משני הצדדים בעזרת סרט קפטון. לאחר מכן חתכתי רצועות נייר של נחושת באורך 25 ס מ והנחתי אותן במרווחים אחידים. סרט הנחושת משני הצדדים נמצא בדיוק באותו מקום, כך שבין הנחושת יש רק שכבה דקה של ולוסטט. בתמונות מבט סכמטי של המחצלת עם חיתוך לסקירה כללית.

רצועה ארוכה של סרט נחושת (בסביבות 50 ס מ) משמשת לחיבור כל השורות יחד משני הצדדים.

חוט מולחם לשני הצדדים, ונערכה מדידת התנגדות.

כאשר ניסיתי לבדוק את זה, ערכי המולטימטר היו מסתובבים בפראות בין 10k ל 100ohm. כמו כן, עמידה על המזרן או לא עשתה הבדל קטן למדידה. משהו היה נורא לא בסדר. מדידה מהירה של הקלטת הראתה שהדבק לא באמת מוליך כל כך. כריך החומרים היה נחושת, דבק, ולוסטט, דבק, נחושת, והדבק היה סוג של מבודד.

מוסר ההשכל של הסיפור, בצע בדיקות בקנה מידה קטן אם אינך בטוח אם זה יעבוד.

שלב 3: מבחן בקנה מידה קטן

בחזרה ללוח הציור. צד הדבק של סרט הנחושת בבירור אינו מוליך מספיק. הצד הקדמי הוא נחושת טהורה. מה אם אני הופך את הקלטת כך שצד הנחושת יפנה לוולוסטט.

עקבה אחת התהפכה משני הצדדים. לקחתי את הקלטת שהייתה בצד הדבק כלפי מטה והדבקתי אותה על פיסת קלטת קפטון. שימוש חוזר בקלטת נחושת הוא דבר מסובך, אבל החומר הזה מעט יקר מכדי לזרוק אותו. פיסת קלטת קפטון זו שהנחושת פונה מהצד הדביק נתקעה על הוולוסטט.

נעשתה מדידה חדשה. זה נתן מיידית תוצאה יציבה. דבר אחד בכל זאת. נראה כי עקבות בודדות היו 24 אוהם כשהם גבוהים, ו -200 כשנמוכים. זה היה תוך לחיצה על כמות קטנה בלבד ביד. אם יש לי 12 עקבות, ואעמוד עליו במלואו, המחצלת עלולה לרדת עד לאום אוהם אחת, ולמשוך יותר מדי זרם.

שיניתי את העיצוב כך שרק חלקים קטנים מהקלטת יוצרים מגע עם הוולוסטט. בדרך זו קיוויתי לקבל את ההתנגדות לכמות הניתנת לניהול.

שלב 4: החלת סרט נחושת לוולוסטט

חמוש בידע כיצד לבצע זאת בפועל, יצאתי לתקן את מחצלת החיישנים. בתמונות תוכלו לראות את המחצלת הישנה משתנה למחצלת החדשה.

הדבר הראשון שעשיתי הוא להוסיף חתיכות קלטות קטנות כמבודד. הקלטת משני הצדדים. הפערים בין הקלטת צריכים להיות קבועים במקצת וגודלם סביב 1-3 ס מ, תלוי כמה התנגדות אתה רוצה. הפער צריך להיות באותו מקום משני הצדדים.

קבל רצועת סרט נחושת ורצועה של סרט קפטון ארוך מספיק כדי להקיף את הוולוסטט. סרט הנחושת צריך להיות באורך של 1-2 סנטימטרים מסרט הקפטון. הדביקו את סרט הנחושת בצד הדביק של סרט הקפטון, כאשר צד אחד של סרט הנחושת עובר את סרט הקפטן.

הדבק את המכלול לוולוסטט, מעל המבודדים. וודא כי הנחושת נמצאת באותו מקום משני הצדדים. כמו כן וודא כי עודף הנחושת נמצא באותו צד בכל פעם. מקפלים את עודפי הנחושת כך שיהיה לכם מקום להרכיב את רצועת הנחושת המחברת. עצה אחת היא להחזיק את עודפי הנחושת על חלק מבודד של המזרן כך שיהיה קל יותר להלחם אליו אחר כך.

חזור על שלב זה עבור כל השורות.

הוסף שורה עליונה של סרט נחושת המחבר את כל רצועות הנחושת שהותקנו בעבר. זה חכם לבודד את השורה הזו מהוולוסטט כדי למנוע מכנסיים קצרים או דליפות לא רצויות. השורה העליונה מתחברת ללשוניות המקופלות שנותרו בשלבים הקודמים.

הלחמו בזהירות את כל הרצועות הקצרות לרצועה העליונה. הלחמה זו נחוצה כי אחרת הרצועה העליונה לא תיצור מגע עם שורות הנחושת. היזהר שלא להוסיף יותר מדי חום לנחושת. הנחושת מותקנת על פלסטיק (Velostat), והתכה דרך הפלסטיק תהיה גרועה.

חוטי הלחמה לשורות העליונות משני הצדדים. בכל מקום זה בסדר, בחרתי בפינה.

בדוק את המחצלת כדי לוודא שהיא עובדת. חבר מולטימטר למחצלת, ובדוק אם ההתנגדות יורדת אם תלחץ על אחד החלקים הלא מבודדים. בדוק גם אם ההתנגדות יציבה במידה ואתה לא עושה דבר. אם זה המצב, מזל טוב, המחצלת עובדת עכשיו.

כשלב אחרון, יש למרוח קלטת קפטון על כל הנחושת החשופה. למרות שזה כנראה לא יגרום למכנסיים קצרים, זו צורה גרועה להשאיר נחושת חשופה.

(בתמונות הסכמטיות, שורת הנחושת העליונה אינה מוצגת. התמונה משמשת רק להצגת התצורה של קפטון ונחושת בכדי לגרום לשטיח לעבוד).

שלב 5: בדיקת המחצלת

המחצלת החדשה חוברה למולטימטר כדי לבדוק אותה שוב. הפעם, ללא עומס, ההתנגדות של המחצלת היא 17-20 אוהם יציבים.

כשאני עומד במלואו על המזרן, ההתנגדות יורדת ל 4-6 אוהם. רגל אחת על המזרן נותנת בסביבות 10 אוהם.

זה קצת יותר נמוך ממה שאני מרוצה, אבל זה עדיין ערך מעשי. יש הבדל רב בין אין עומס לבין אדם שעומד על המזרן. תצפית היא שהלחץ לא באמת מגדיר את ההתנגדות. שטח הפנים כן. אם אני עומד על יותר מחצלת עם פחות משקל, ההתנגדות הופכת נמוכה יותר מאשר אם אני עומד עם כל המשקל שלי בנקודה אחת. בשביל מה אני צריך חיישן זה, זה נהדר, אבל זכור זאת אם אתה בונה כזה.

שלב 6: חיבור זה

מכיוון שהמחצלת היא רק נגד משתנה גדול, לקיחת מדידות מהמחצלת היא פשוטה למדי.

הדרך הפשוטה ביותר היא באמצעות מחלק מתח. הוסף נגד לפני מחצלת חיישן הלחץ (הנקראת R_mat בסכימות) ומדוד את הנקודה בין הנגד למחצלת (הנקראת MatA1). השתמשתי ב 47 אוהם, אבל המחצלת שלך אולי תזדקק למשהו אחר. רמת ההגיון שלי היא 3.3V, אתה יכול להשתמש בכל רמת ההגיון שלך.

הוספתי מעגל כיבוי אופציונלי למחצלת שלי. לא רציתי את הציור הקבוע של 50mA על המחצלת שלי. אני פשוט לא יודע איך Velostat אוהבת זרם קבוע דרכו, ואני מצפה שזה יהיה רע לאורך החיים של המזרן. המעגל מורכב מ- N-channel ערוץ עם הנגדים הנדרשים. בכל פעם שאני רוצה לקרוא, אני מפעיל את המסת. בשאר הזמן, המוספט כבוי, ולמחצלת אין כוח שעובר אותו.

שלב 7: כיצד להשתמש בו

השימוש במחצלת עם Arduino (או כל מיקרו -בקר אחר) הוא פשוט. אם יש לך רק מחלק המתח, פשוט חבר את המחצלת שלך לסיכה אנלוגית, הגדר את הסיכה שאליה אתה מחבר את המחצלת כקלט והשתמש בפקודת קריאה אנלוגית. הערך שתקבל מכך יירד בהתאם למשקל המוחל על המחצלת.

אם התקנת את Mosfet, זכור להפוך את הקלט של Mosfet גבוה לפני שתבצע מדידה. אחרת פשוט תמדוד את המתח שהשתמשת בו עבור המזרן (3.3V במקרה שלי).

הערך שאתה מקבל בחזרה מהמחצלת לא משתנה הרבה עם הזמן. אני פשוט משתמש בערך סף כדי לקבוע אם משהו עומד על השטיח, ואחרי חודש של שימוש רציף המחצלת עדיין עובדת מצוין.

שלב 8: מה הייתי עושה אחרת בפעם הבאה

דבר אחד חשוב שקשור לפרויקט הוא שאני אבדוק כראוי גרסה בקנה מידה קטן של המחצלת. אכן עשיתי פיסת נחושת זעירה על הוולוסטט, ראיתי מספרים על המולטימטר והנחתי שהכל עובד. זו הייתה טעות.

נקודה הקשורה למחצלת היא שאשתמש בכתמי נחושת קטנים יותר. כרגע יש לי 48 טלאים של 2-3 ס"מ נחושת. זה נותן התנגדות של 20 אוהם בעת סרק, וסביבות 5 אוהם כאשר אני עומד עליו. למרות שמדובר במספר מעשי, יהיה קל יותר אם הוא היה מעט נמוך יותר. 1 ס"מ של נחושת חשופה יהיה יותר ממספיק למזרן זה. אני לא מתכוון לעשות זאת בשלי יותר, אבל אולי כל מי שרוצה לעשות זאת יכול להרוויח מכך.

שלב 9: אופן השימוש בו

מדוע דווקא הכנתי את המזרן הרגיש ללחץ הזה? הכנתי שעון מעורר מפואר ESP32. הוא מחובר למערכת Domoticz שלי, הוא יכול להחזיר ערכי חיישנים כמו CO2 וטמפרטורה, והוא יכול לשלוט על התאורה שלי. הוא גם מספר את השעה ויש לו אזעקה.

כאן נכנסת מחצלת החיישנים. אין לי בעיה אמיתית להתעורר. אני מתעורר עם אור השכמה, ובדרך כלל אני ער כשאני צריך לצאת. עם זאת יש לי בעיה לקום מהמיטה. המחצלת מאלצת אותי לקום מהמיטה. האזעקה נכבית רק כשאני עומד על המזרן (או שולף את התקע מהשעון המעורר). זה מכריח אותי לצאת מהמיטה שלי, וברגע שאני יוצא מהמיטה, אני כמעט ולא חוזר פנימה. למרות שזה קצת פתרון מוגזם לבעיה שיש לה הרבה פתרונות אחרים, אני שמח עם זה. עד כה, קמתי מהמיטה בזמן מדי בוקר במשך כחודש. לפני שהייתי נשאר במיטה עד שעה.

20 דקות לפני שהאזעקה שלי פועלת, המחצלת הופכת לפעילה. המזרן נדלק, הוא דורש קריאת מתח, והמחצלת נכבית שוב. זה קורה כל שנייה. כשאני עומד על המזרן, לפני או בזמן האזעקה, הוא מכבה את האזעקה.