משקפי מכ"ם: 14 שלבים (עם תמונות)

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

בקיץ שעבר בחופשה במיין פגשנו זוג נוסף: מייק ולינדה. לינדה הייתה עיוורת והייתה עיוורת מאז שנולד (לדעתי) בנם הראשון. הם היו ממש נחמדים והיה לנו הרבה צחוק ביחד. אחרי שחזרנו הביתה, לא יכולתי להפסיק לחשוב איך יהיה עיוור. לעיוורים רואים כלבי עיניים ומקלות ואני בטוח שיש עוד הרבה דברים שיעזרו להם. אבל בכל זאת, חייבים להיות הרבה אתגרים. ניסיתי לדמיין איך זה יהיה ותהיתי, כחנון אלקטרוניקה, אם יש משהו שאני יכול לעשות.

שרפתי את עיני בקיץ אחד עם רתך כשהייתי בערך בן 20 (סיפור ארוך … ילד טיפש). זה משהו שלעולם לא אשכח. בכל אופן, עיניי היו כתומות במשך יום. אני זוכר את אמי ניסתה להוביל אותי מעבר לרחוב. כל הזמן שאלתי אותה אם המכוניות עצרו. היא אמרה משהו כמו, "אני אמא שלך … אתה חושב שהייתי מוציא אותך לתנועה?" כשחזרתי במחשבה על איזה מטומטם הייתי כשהייתי נער, תהיתי. אבל לא הצלחתי להתגבר מבלי לדעת אם יש משהו שעומד להכות לי בפנים בזמן שהלכתי. שמחתי מאוד והקלה כאשר הורדנו את הטלאים. זה הדבר היחיד שקרוב ל'ניסיון 'שחוויתי בחיי בנוגע לעיוורון.

לאחרונה כתבתי הוראה נוספת על חבר צעיר בעבודה שאיבד את ראייתו בעינו הימנית ומכשיר שהכנתי לו כדי לספר לו אם יש משהו בצד ימין שלו. אם אתה רוצה לקרוא את זה זה כאן. מכשיר זה השתמש בחיישן זמן טיסה של ST Electronics. כדקה לאחר שסיימתי את הפרויקט, החלטתי שאוכל להכין מכשיר שיעזור לעיוורים. לחיישן VL53L0X בו השתמשתי בפרויקט זה יש חיישן אח/אחות בשם VL53L1X. מכשיר זה יכול למדוד מרחקים גדולים יותר מה- VL53L0X. היה לוח פריצה ל- VL53L0X מ- Adafruit ול- VL53L1X היה לוח פריצה מ- Sparkfun. החלטתי ליצור זוג משקפיים עם VL53L1X בחזית ומכשיר משוב haptic (מנוע רוטט) מאחורי המשקפיים ליד גשר האף. הייתי רוטט את המנוע ביחס הפוך למרחק לאובייקט כלומר ככל שאובייקט היה קרוב יותר למשקפיים, כך הוא ירטוט יותר.

עלי לציין כאן של- VL53L1X יש שדה ראיה צר מאוד (הניתן לתכנות בין 15-27 מעלות) כלומר, הוא מכוון מאוד. זה חשוב מכיוון שהוא נותן רזולוציה טובה. הרעיון הוא שהמשתמש יכול להזיז את ראשו כמו אנטנת מכ ם. זה יחד עם ה- FOV הצר מאפשר למשתמש להבחין טוב יותר באובייקטים במרחקים שונים.

הערה לגבי חיישני VL53L0X ו- VL53L1X: הם חיישני זמן טיסה. המשמעות היא שהם שולחים דופק LASER (הספק נמוך ובספקטרום האינפרא אדום כך שהם בטוחים). החיישן פי כמה זמן לוקח לראות את הדופק המוחזר חוזר. אז מרחק שווה שיעור X זמן כפי שכולנו זוכרים משיעורי מתמטיקה/מדעים נכון? לכן, חלקו את הזמן לחצי והכפילו במהירות האור ותקבלו מרחק. אך כפי שציין חבר אחר במדריך, ניתן היה לכנות את המשקפיים LiDAR משקפיים שכן שימוש ב- LASER בדרך זו הוא Light Distance and Ranging (LiDAR). אבל כפי שאמרתי, לא כולם יודעים מה זה LiDAR אבל אני חושב שרוב האנשים מכירים RADAR. ובעוד שאור אינפרא אדום ורדיו הם חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, האור אינו נחשב לגל רדיו כפי שהם תדרי מיקרוגל. אז אני אשאיר את הכותרת בשם RADAR אבל עכשיו, אתה מבין.

פרויקט זה משתמש בעצם באותו סכמטי של הפרויקט השני … כפי שנראה. השאלות הגדולות לפרויקט זה הן, כיצד נרכוב את האלקטרוניקה על משקפיים ואיזה משקפיים אנו משתמשים?

שלב 1: המשקפיים

החלטתי שאני כנראה יכול לעצב זוג משקפיים פשוט ולהדפיס אותם עם מדפסת התלת מימד שלי. החלטתי גם שאני צריך רק להדפיס תלת מימד את השלד או המסגרת של המשקפיים. הייתי מוסיף לוח מודפס להלחמה ברכיבים. הלוח המודפס (protoboard) יוצמד למסגרות מה שיוסיף כוח למכלול כולו. עיבוד תלת ממדי של המסגרות מוצג למעלה.

גם קבצי STL מצורפים לשלב זה. ישנם שלושה קבצים: left.stl, right.stl (האוזניות/הזרועות) ומשקפיים.סטל (המסגרות).

שלב 2: לוח המעגלים המודפסים

השתמשתי בלוח לחם בגודל מלא של Adafruit Perma-Proto. הנחתי את לוח הלחם מעל החלק הקדמי של הכוסות ומרכזתי אותן. את הקצה העליון של המשקפיים הכנתי אפילו עם החלק העליון של הלוח. החלק המלבני של המשקפיים הנמשך מלמעלה הוא המקום בו בסופו של דבר יותקן חיישן זמן הטיסה. חלק גדול מהחלק העליון של חלק זה של המסגרות נדבק מעל הלוח. זה בסדר מכיוון שאיננו צריכים להלחם דבר לחלק העליון של החיישן, רק לתחתית.

יש חור במרכז לוח הלחם שנמצא כמעט בדיוק במקום שבו יהיה גשר האף בכוסות. סימנתי את 4 החורים הנמצאים במסגרת על גבי הלוח באמצעות סימון קצה דק. לאחר מכן קידחתי את החורים בלוח הלחם.

לאחר מכן, הרכבתי את המסגרות ללוח הלחם בעזרת ברגי M2.5. שלי ניילון וקיבלתי ערכה שלמה של ברגים מ- Adafruit למטרה זו. לאחר שהברגים הוצמדו לקחתי סמן וציירתי קו סביב המסגרות על לוח הלחם. בשבילי, סימנתי ישר את הכניסות בצדדי המסגרות שבהן ימוקמו חתיכות האוזן. זו ההעדפה שלי … אבל אולי תרצה שחלקי האוזן של המסגרת יהיו גלויים.

שלב 3: לחתוך אותו

לאחר מכן הוצאתי את 4 הברגים החוצה מהחזקת המסגרות ללוח הלחם. ביצעתי הסרה גסה של חומר מחוץ לקו שסימנו. הקפדתי להתרחק מעט מהקווים כיוון שאחדד זאת מאוחר יותר בעזרת מלטשת החגורה שיש לי. אתה יכול להשתמש בקובץ … אבל אנחנו מקדימים את עצמנו.

אתה יכול לחתוך גס מסביב לקו בעזרת כל האמצעים שיש לך. אולי מסור להקה? טוב, אין לי כזה. יש לי 'כוססה' ללוחות מודפסים אז השתמשתי בזה. זה למעשה לקח לא מעט זמן וזה די מסוג של גרירה. אבל חומר הלוח המודפס יכול להתנפץ ולסדק ולכן רציתי ללכת לאט. נשנשתי את דרכי וגם למעלה לאזור האף … אבל רק בערך. אתה יכול לראות מה עשיתי בתמונה למעלה.

שלב 4: שיוף או תיוק

הסרתי את החומר הרבה יותר קרוב לקו באמצעות מלטשת חגורות השולחן שלי. שוב, אתה יכול להשתמש בקובץ אם אין לך שום דבר אחר. כל מה שאני יכול להגיד כאן על שיוף הוא שתלוי בחומר השוחק במלטשת, הקפד על כמה חומר שאתה מנסה להסיר. אין דרך חזרה. לפעמים החלקה אחת יכולה להרוס את הלוח (או לפחות לגרום לו להיראות א -סימטרי או פגום). אז קח את הזמן.

אתה יכול לראות תמונות שלי לפני ואחרי למעלה.

שלב 5: כוונון עדין

חיברתי מחדש את המסגרות עם 4 הברגים וחזרתי למלטש החגורה. שיפשפתי בזהירות רבה עד קצה המסגרות. הייתי צריך להשתמש בקובץ עגול בקטע האף כי פשוט לא יכולתי להפוך את הסיבוב החד הזה למלטש שלי. ראה את התוצאות הסופיות שלי למעלה.

שלב 6: הוספת החיישן

בשלב זה הוספתי את לוח הפריצה של חיישן VL53L1X. ראשית הוספתי שני ברגי ניילון ארוכים מסוג M2.5 הדוחפים אותם דרך החורים במסגרות ודרך החורים ב- VL53L1X. הוספתי אגוז ניילון לכל בורג והדקתי אותם בעדינות רבה. מעל כל אגוז הוספתי שני (ארבעה סה כ) מנקי ניילון. אלה נחוצים כדי לוודא שחיישן VL53L1X מונח במקביל ללוח הפרוטוב.

הנחתי פס מסוף בעל 6 עמדות על הלוח במצב כך שהחורים בחלקו העליון של ה- VL53L1X התייצבו בשורה עם שני הברגים שהנחתי בחלק העליון של המסגרות (עם מחיקי הניילון). הוספתי אגוזי ניילון לקצות הברגים ושוב, הדקתי אותם בעדינות. ראו את התמונות למעלה.

שלב 7: סכמטי

כפי שאמרתי קודם, הסכימה זהה בערך לזה של פרויקט המכ ם ההיקפי. הבדל אחד הוא שהוספתי לחצן לחיצה (מתג מגע כספי). אני מתאר לעצמי שבשלב מסוים נזדקק לאחד כדי לשנות מצבים או ליישם תכונה כלשהי … לכן, עדיף לקבל אותה עכשיו מאשר להוסיף אותה מאוחר יותר.

הוספתי גם פוטנציומטר 10K. הסיר משמש להתאמת המרחק שהתוכנה תחשב כמרחק המרבי להגיב. תחשוב על זה כעל בקרת רגישות.

הסכימה מוצגת למעלה.

רשימת החלקים (שהייתי צריך לתת קודם לכן) היא כדלקמן:

פריצת חיישן מרחק SparkFun - 4 מטר, VL53L1X - SEN -14722 Adafruit - דיסק מיני מוטורי רוטט - מזהה מוצר: 1201Adafruit - סוללת ליתיום יון פולימר - 3.7v 150mAh - מזהה מוצר: 1317 אדפרוט פרמה -פרוטו לוח לחם בגודל מלא - יחיד - PRODUCT מזהה: 1606 לחצני מתג מישוש (6 מ מ דק) x 20 חבילות - מזהה מוצר: 1489Sparkfun - מחבר זווית ימנית JST - חור דו -פיני - נקבת אוהם PRT -0974910K - ג'אנקבוקס (תסתכל על הרצפה שלך) נגד 10K -100K אוהם - ג'אנקבוקס (תסתכל על הרצפה שלך ליד הנגדים של 10K) טרנזיסטור NPN 2N3904 - ג'אנקבוקס (או התקשר לחבר) קצת חוט חיבור (השתמשתי בגודלו של 22 מד)

כדי לטעון את סוללת LiPo אספתי גם: Adafruit - Micro Lipo - מטען USB LiIon/LiPoly - v1 - מזהה מוצר: 1304

שלב 8: מיקום רכיבים

ניסיתי להיות כמה שיותר חכם לגבי הצבת הרכיבים. אני בדרך כלל מנסה לסדר סיכות מסוימות כמו כוח ואדמה … אם אני יכול. אני מנסה לפחות למזער את אורכי החוט. הייתי צריך להיות בטוח להשאיר מקום מעל המקום שבו נמצא גשר האף עבור מנוע הרטט. בסופו של דבר הגעתי למיקום שניתן לראות בתמונה למעלה.

שלב 9: קרקע

תחילה הלחמתי את כל הרכיבים ללוח בתפקידים שהחלטתי עליהם. לאחר מכן, הוספתי חיבורי קרקע. בצורה נוחה אחת הרצועות הארוכות הגדולות ב- PWB עדיין נחשפה ולכן, הפכתי את זה לרצועת הקרקע הנפוצה.

התמונה למעלה מציגה את חיבורי הקרקע ואת הנגד 10K. אני לא הולך להגיד לך היכן למקם כל חוט מכיוון שלרוב האנשים יש רעיונות משלהם כיצד לעשות דברים. אני רק אראה לך מה עשיתי.

שלב 10: חוטים

הוספתי את שאר החוטים כפי שמוצג בתמונה למעלה. הוספתי פיסת נייר דבק כפול מתחת למנוע הרטט כדי לוודא שהוא מוחזק במקומו. החומר הדביק שכבר הגיע בתחתית המנוע לא הרגיש לי מספיק חזק.

השתמשתי בחוט מד 22 לחיבורים שלי. אם יש לך משהו קטן יותר, השתמש בו. השתמשתי במד 22 כי זה הקטן ביותר שהיה לי בהישג יד.

שלב 11: סוגר סוללה

הדפסתי תלת מימד סוגר להחזיק את סוללת ה- LiPo (עיבוד שלה מוצג למעלה). סימנתי וקדחתי חורים בלוח הפרוטובור כדי להרכיב את התושבת לצד הנגדי של הכוסות מהרכיבים כפי שמוצג למעלה.

עלי לציין שהסוגר דק מאוד ודק ועלי להדפיס אותו בעזרת חומר תומך (השתמשתי בפלסטיק ABS לכל החלקים לפרויקט זה). אתה יכול לשבור את הסוגר בקלות ולנסות להוריד את חומר התמיכה, אז לך בקלות.

דבר אחד שאני עושה כדי לחזק את חלקי הוא לטבול אותם באצטון. כמובן שאתה צריך להיות זהיר מאוד לעשות זאת. אני עושה את זה באזור מאוורר היטב ואני משתמש בכפפות ובהגנה על העיניים. אני עושה זאת לאחר שאני מסיר את חומר התמיכה (כמובן). יש לי מיכל אצטון, בעזרת פינצטה אני טובל לחלוטין את החלק באצטון אולי לשנייה או שתיים. אני מסיר אותו מיד ומניח אותו בצד לייבוש. בדרך כלל אני משאיר חלקים למשך שעה או יותר לפני שאני נוגע בהם. האצטון 'ימס' את ה- ABS כימית. הדבר משפיע על איטום שכבות הפלסטיק.

לשלב זה מצורף קובץ ה- STL לסוגר.

שלב 12: תכנות

לאחר בדיקה כפולה של כל החיבורים שלי חיברתי את כבל ה- USB על מנת לתכנת את ה- Trinket M0.

כדי להתקין ו/או לשנות את התוכנה (המצורפת לשלב זה) תזדקק ל- Arduino IDE וקבצי הלוח עבור ה- Trinket M0 כמו גם את הספריות של VL53L1X מבית Sparkfun. כל זה כאן, וכאן.

אם אתה חדש בזה, בצע את ההוראות לשימוש ב- Adafruit M0 באתר הלמידה שלהם כאן. לאחר טעינת התוכנה (שנוספה לשלב זה) הלוח צריך להתניע ולהפעיל את הכוח מהחיבור הטורי USB. הזז את דופן הלוח עם ה- VL53L1X קרוב לקיר או לידך, וכדאי שתחוש כיצד המנוע רוטט. הרטט אמור לרדת במשרעת ככל שהאובייקט נמצא רחוק יותר מהמכשיר.

אני רוצה להדגיש שתוכנה זו היא המעבר הראשון בזה. הכנתי שני זוגות משקפיים ואני אכין עוד שניים. אנו (אני ועוד אחד לפחות שעובדים על זה) נמשיך לחדד את התוכנה ולפרסם כאן עדכונים. התקווה שלי היא שאחרים גם ינסו את זה ויפרסמו (אולי ל- GitHub) שינויים/שיפורים שהם מבצעים.

שלב 13: סיום המסגרות

הצמדתי את חתיכות האוזן לחריץ משני צידי הכוסות ומרחתי אצטון בעזרת קצה רמז. אני סופג את האצטון כך שאני מקבל כמות טובה כשאני לוחץ אותו לפינות. אם הם נצמדים חזק אז האצטון יישא סביב באמצעות משיכה נימית. אני מוודא שהם ממוקמים ישר ואם יש צורך אני משתמש במשהו כדי להחזיק אותם במקום לפחות שעה. לפעמים אני מגיש בקשה חוזרת ומחכה עוד שעה. האצטון יוצר קשר נהדר והמשקפיים שלי נראים די חזקים בגבול המסגרת.

כמובן שהמשקפיים האלה הם רק אב טיפוס ולכן, שמרתי על העיצוב פשוט ולכן אין צירים לזרועות המשקפיים. הם עובדים די טוב בכל מקרה. אבל, אם אתה רוצה, אתה תמיד יכול לעצב אותם מחדש עם צירים.

שלב 14: מחשבות אחרונות

שמתי לב שהחיישן אינו מצליח באור השמש. זה הגיוני מכיוון שאני בטוח שהחיישן רווי IR מהשמש, מה שמאפשר להפריד בין הדופק שהחיישן פולט. ובכל זאת, הם היו מכינים כוסות טובות בתוך הבית ובלילות ואולי בימים מעוננים. כמובן שאני צריך לעשות עוד בדיקות.

דבר אחד שאעשה כדי לשנות את העיצוב הוא להוסיף סוג של גומי לחריץ שנוגע בגשר האף. אם אתה מוריד את הראש כלפי מטה קשה להרגיש את הרטט כשהמשקפיים יורדות מעט מהעור מתחת לכוח הכבידה. אני חושב שכמה גומי ליצירת חיכוך ישמור את המשקפיים קבועים לאף כך שניתן יהיה להעביר אליו את הרטט.

אני מקווה לקבל תגובות על המשקפיים. אני לא יודע שהמשקפיים יעזרו לאנשים אבל רק נצטרך לראות. זה מה שעוסק באבטיפוס: כדאיות, למידה וחידודים.

ניתן היה להוסיף חיישנים נוספים לעיצוב. בחרתי להשתמש באחד לאב טיפוס זה מכיוון שלדעתי יהיה למשתמש יותר קשה להבחין במנוע רטט אחד. אבל אולי זה היה רעיון טוב שיש שני חיישנים מכוונים מהעיניים. לאחר מכן באמצעות שני מנועים תוכל לרטוט בכל צד של המשקפיים. תוכל גם להשתמש באודיו המוזן לכל אוזן במקום ברטט. שוב, הרעיון הוא לנסות אב טיפוס ולקבל קצת ניסיון.

אם הגעת עד לכאן, תודה שקראת!