אור אינטראקטיבי ללא מגע: 7 שלבים (עם תמונות)

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

שלום כולם! אני רוצה לשתף את הפרויקט שעבדתי עליו כאן. קיבלתי השראה להתנסות בחישת מגע קיבולית באמצעות פרויקט באוניברסיטה שלי. גיליתי את הטכנולוגיה הזו באמצעות הוראות שימוש והשתמשתי בדברים שלמדתי כאן וממקומות אחרים באינטרנט כדי לבנות בקר שלי ללא מגע, שבו אני משתמש כדי לערבב ערכי RGB שונים ליצירת צבעי אור מעניינים.

בתור התחלה, כשהתחלתי את הפרויקט הזה לא ידעתי כמעט שום דבר על אלקטרוניקה ולא על חישת מגע קיבולית.

כמה בעיות שנכנסתי אליהן מוקדם נבעו מאי הבנה של מה שקורה בפועל. אז מבוא קצר ממה שאני מבין את זה:

חיישן קיבולי משתמש במספר רכיבים, בעיקר:

קבל (בפרויקט זה אנו משתמשים ברדיד אלומיניום, אך ניתן גם להשתמש בנוזלים מוליכים וכו '), חוטים (כמובן, האלקטרוניקה שלה)

ונגד, כל דבר מתחת ל -10 MOhm הוא התנגדות קטנה מדי ליותר ממגע ישיר.

הדרך שבה היא פועלת היא על ידי מדידת הפרש הזמן בין נקודה A לנקודה B. מסיכת ההתחלה היא שולחת אות אל סיכת קצה, הזמן שנדרש נמדד עם טיימר. על ידי הפחתת ערך ההתנגדות (על ידי הזזת קבל (במקרה זה ידך) קרוב יותר לקבל החיישן (רדיד האלומיניום) הפעם מתקצר, הפרש הזמן הוא מה שהחיישן מחזיר כערך.

בגלל שהחיישן מושפע ממשטחים קיבוליים הנתונים יכולים להיות לא יציבים במיוחד בגלל הפרעות. ניתן לפתור זאת במידה רבה על ידי בידוד נכון של הקבל וגם באמצעות הקרקע (אראה כיצד בהמשך).

אז עכשיו זה לא מהדרך שאנחנו יכולים להתחיל להמציא את כל הדברים שאנחנו צריכים:

שלב 1: מה אנחנו צריכים?

מכשירי חשמל:

1. נגדים 2 x 22M אוהם + (ככל שערך ההתנגדות גדול יותר ככל שהחיישן שלך מגיב רחוק יותר, אני אישית השתמשתי ב- 22M אוהם, המינימום כדי לקבל נתונים שמישים שחוויתי היה 10M אוהם)

2. נגדי 3x 330 אוהם

3. חוטים

4. לוח לחם

5. לוח מעגל (שלי היו רצועות נחושת קונטואו)

6. מספר נוריות RGB קתודות נפוצות (השתמשתי ב- 8, אבל אתה יכול לקבל פחות או יותר כמה אור אתה רוצה)

7. רדיד אלומיניום

8. עטיפת נצמד

9. ארדואינו אונו

10. קלטת

המקרה:

1. עץ השתמשתי ב- 50 x 50 x 1.8 ס מ MDF (אתה יכול להשתמש בכל דבר באמת. זה תלוי באפקט שאתה רוצה ובכלים שברשותך)

2. פרספקס אקרילי השתמשתי 50 x 50 x 0.3 ס מ (או כל חומר שקוף/שקוף אחר כמו נייר אורז)

3. נייר זכוכית (נייר זכוכית עדין)

4. דבק עץ

5. כבש (אופציונלי)

6. דבק אקרילי

כלים:

חשפן חוטים

מגהץ + פח

סכין סטנלי

תרגיל

מסור (השתמשתי במסור שולחן)

שלב 2: אב טיפוס:

עכשיו יש לנו הכל ונוכל להתחיל ליצור אב טיפוס כדי לראות איך זה עובד:

עבודת הכנה:

גזרו 4 מלבנים מנייר האלומיניום (שלי כ 10 ס"מ על 5 ס"מ), עטפו אותם בניילון נצמד כדי לבודד אותם ממגע ישיר והדביקו חוט לרדיד האלומיניום. הרגע הדבקתי קצה מפוספס לרדיד (כל עוד הם נשארים במגע).

כדי לוודא שהאלומיניום מבודד בבטחה עטפתי בניילון נצמד וגיהצתי אותו בין הניירות (רק לכמה שניות כדי שלא יימס לגמרי).

לאחר מכן הגדר את המעגל כפי שניתן לראות בתמונה.

סיכה 4 משמשת כסיכת שליחה לשני החיישנים, בעוד סיכות הקבלה הן סיכה 2 ו -5. ניתן להשתמש במספר סיכות שליחה אך היא גורמת לבעיות מכיוון שהן אינן מסונכרנות באופן מושלם.

השתמש בהתקנה זו למטרות איתור באגים לפני הלחמת הכל יחד, כדי לוודא שהכל באמת פועל כמתוכנן.

שלב 3: קוד:

עכשיו יש לנו הכל ונוכל להתחיל לאתר באגים לחיישנים.

כדי להשתמש בקוד שלי עליך להוריד את ספריית החישה הקיבולית מארדואינו ולהתקין אותה על פי ההנחיות המופיעות בדף ההפניה: לחץ עליי

הקוד: (אני לא טוב בקידוד, אז אם אתה יודע איך לעשות את זה טוב יותר, אנא עשה זאת)

#include // ייבא את ספריית הקוד

CapacitiveSensor cs_4_2 = CapacitiveSensor (4, 2); // שלח סיכה = 4, קבל הם 2 ו -5 CapacitiveSensor cs_4_5 = CapacitiveSensor (4, 5); const int redPin = 11; const int greenPin = 10; const int bluePin = 9; const int numIndexR = 10; // גודל מערך const int numIndexG = 10; int colorR = 0; int colorG = 0; לצוף colorB = 0; int indexR [numIndexR]; int posIndexR = 0; סה"כ ארוך = 0; // הוא צריך להיות ארוך כי סך המערך שלי היה גדול למספר שלם. int ממוצע R = 0; int indexG [numIndexG]; int posIndexG = 0; סה"כ ארוך G = 0; int ממוצע G = 0; הגדרת void () {pinMode (redPin, OUTPUT); pinMode (greenPin, OUTPUT); pinMode (bluePin, OUTPUT); for (int thisIndexR = 0; thisIndexR <numIndexR; thisIndexR ++) {// מגדיר את המערך ל- 0 indexR [thisIndexR] = 0; } עבור (int thisIndexG = 0; thisIndexG = 4500) {// מכסה את ערכי החיישנים למקסימום שמיש, זה לא אותו דבר עבור כל ערך הנגד וגם עשוי להיות שונה מעט מסביבה לסביבה שאולי יהיה עליך לשנות את זה הצרכים שלך. סה"כ 1 = 4500; } אם (סה"כ 2> = 4500) {סה"כ 2 = 4500; } totalR = totalR - indexR [posIndexR]; // זה יוצר מערך שמוסיף ללא הרף פלט חיישן ומייצר את הממוצע. indexR [posIndexR] = total1; totalR = totalR + indexR [posIndexR]; posIndexR = posIndexR + 1; אם (posIndexR> = numIndexR) {posIndexR = 0; } ממוצע R = totalR / numIndexR; // אנו משתמשים בממוצע במקום בנתוני הגלם כדי להחליק את הפלט, הוא מאט מעט את התהליך אך הוא גם יוצר זרימה חלקה ממש נחמדה. totalG = totalG - indexG [posIndexG]; indexG [posIndexG] = total2; totalG = totalG + indexG [posIndexG]; posIndexG = posIndexG + 1; אם (posIndexG> = numIndexG) {posIndexG = 0; } ממוצע G = totalG / numIndexG; אם (ממוצע R> = 2000) {// איננו רוצים שה- leds ישנו את הערך כל הזמן, אלא אם כן יש קלט מהיד שלך, כך שזה מוודא שכל הקריאות הסביבתיות הנמוכות יותר אינן נלקחות בחשבון. colorR = מפה (ממוצע R, 1000, 4500, 255, 0); analogWrite (redPin, colorR); } אחרת אם (ממוצע R = 1000) {colorG = מפה (ממוצע G, 1000, 4500, 255, 0); analogWrite (greenPin, colorG); } אחרת אם (ממוצע G <= 1000) {colorG = 255; analogWrite (greenPin, colorG); } אם (colorR <= 125 && colorG <= 125) {// B עובד קצת אחרת מכיוון שהשתמשתי רק בשני חיישנים כך שמיפתי B על שני החיישנים colorB = map (colorR, 255, 125, 0, 127.5) + מפה (colorG, 255, 125, 0, 127.5); analogWrite (bluePin, colorB); } אחר {colorB = מפה (colorR, 255, 125, 127.5, 0) + מפה (colorG, 255, 125, 127.5, 0); אם (colorB> = 255) {colorB = 255; } אם (colorB <= 0) {colorB = 0; } analogWrite (bluePin, colorB); } Serial.print (מילי () - התחלה); // זה למטרות ניפוי באגים Serial.print ("\ t"); Serial.print (colorR); Serial.print ("\ t"); Serial.print (colorG); Serial.print ("\ t"); Serial.println (colorB); עיכוב (1); }

מה שהקוד הזה עושה הוא לחלץ את נתוני הגלם מהחיישן (נתונים אלה תמיד יהיו מעט לא יציבים בשל כל הגורמים השונים המשפיעים על החיישן) והוא מכניס את הנתונים הגולמיים ברציפות למערך, כאשר המערך מגיע לערך מקסימלי (במקרה שלי 10) הוא מנקה את הערך האחרון ומוסיף ערך חדש. בכל פעם שמוסיפים ערך הוא מחשב את הערך הממוצע ומכניס אותו למשתנה חדש. משתנה ממוצע זה משמש למפות ערך לערך מ 0 עד 255, זהו הערך שאנו כותבים לסיכות ה- RGB כדי להגדיל את הבהירות של כל ערוץ (הערוצים הם R G ו- B).

עכשיו אם אתה מעלה את הקוד שלך לארדואינו ואתה פותח את הצג הסדרתי אתה אמור לראות את ערכי ה- RGB נמוכים יותר כאשר אתה מרחף את היד מעל כל חיישן, גם הצבע הבהיר של הלד צריך להשתנות.

שלב 4: עכשיו במקרה:

המקרה: הפכתי את התיק באמצעות כלים זמינים דרך האוניברסיטה שלי, כך שזרימת עבודה זו אינה ישימה לכולם. עם זאת אין בזה שום דבר מיוחד מדי, הוא צריך חור בצד אחד כדי שיציאת ה- USB תתאים אבל מלבד זאת היא רק קופסה פתוחה.

המידות הן כדלקמן:

15 x 15 ס מ לחלק העליון השקוף

ו

15 x 8 ס"מ לבסיס העץ (עובי העץ בשבילי היה 1.8 ס"מ).

השתמשתי במסור שולחן כדי לחתוך צלחת MDF למידות הנכונות הדרושות לי (כלומר 4 פנלים בגודל 15 x 8 ס"מ ו 1 קרקע 15 x 15 ס"מ), ולאחר מכן חתכתי את הפינות לזווית של 45 מעלות. כל החלקים שדבקתי יחד בעזרת דבק עץ ומהדקים (תן לו להתייבש לפחות 30 דקות), השתמשתי באותו הליך לפרספקס אך עם להב מסור מיוחד.

לאחד מצדי העץ צריך להיות חור במרכז בגובה תקע ה- USB של הארדואינו כדי לאפשר את חיבור הארדואינו.

סיימתי את הבסיס של עם פורניר. אני חותך אותו לחתיכות גדולות במעט מכל המשטח של כל צד.

הדבקתי את זה ואז הדקתי אותו 30 דקות לכל צד (עדיף לעשות את זה בנפרד כדי שתוודא שהוא לא יגלוש ואחרי שהוא התייבש ניתקתי את כל מה שבלט.

את הכובע הדבקתי יחד בעזרת דבק ספציפי לאקריל בשם Acryfix.

שים לב שאם אתה משתמש בפרספקס אקרילי, הדבק ממיס מעט את הפרספקס, לכן היה כמה שיותר מדויק ומהיר (הוא מתייבש תוך מספר דקות, אך חשוף לאוויר תוך שניות).

לסיום המכסה הקפאתי את הקובייה בעזרת מברשת חול אבל אפשר גם להשתמש בנייר זכוכית דק זה פשוט לוקח הרבה יותר זמן לגרום לה להראות אחידה. שים לב אם אתה משתמש בנייר זכוכית זה צריך להיות גרגר היטב וגם להדביק את החלקים יחד לאחר הליך הכפור (כך שלא תשבור אותו בטעות על ידי הפעלת לחץ רב)

כדי לוודא שהכובע לא מחליק יותר מדי הדבקתי כמה פסי עץ קטנים בשולי קוביית העץ.

שלב 5: התוצאה הסופית אמורה להיראות כך:

שלב 6: הלחמה

אם יש לך לוח מעגלים אתה יכול להתחיל להלחם את כל החלקים יחד באמצעות אותה התקנה שיש ללוח הלחם שלך.

ללוח המעגלים שלי יש פסי נחושת רציפים לנוחות השימוש.

עבור כל חיישן חתכתי ריבוע קטן להלחמת הנגדים והחוטים.

חוטי השליחה (החוטים שעוברים מסיכה 4 לכל חיישן) מולחמים ברצף לריבוע נפרד, עם חוט אחד שנכנס לסיכה 4.

שמרתי מלבן ארוך כדי ליצור פס לד מאולתר (מדוד אותו כך שיתאים בתוך הכובע אך בקצוות הבסיס). אתה יכול פשוט להלחם את הנורות ברצף אחת אחרי השנייה (זכור שבתמונה הלחמתי בטעות את הנורות והנגדים בצד הלא נכון של הלוח, רצועות הנחושת צריכות להיות תמיד בצד התחתון).

בסיום הלחמת החלקים הבודדים, התאימו אותם למארז. לא הלחמתי את החוטים האישיים שלי יחד כדי שאוכל לשנות אותם בקלות במידת הצורך.

הגיע הזמן להכניס הכל לבסיס: זה פחות או יותר הצעד הקל ביותר, הארדואינו צריך להיות מקום ראשון עם יציאת ה- USB דרך החור בצד האחורי של המארז. כעת הוסף את החיישנים, ודא שרדיד החיישן מתאים כנגד העץ משני הצדדים, כאשר נייר הכסף הקרקע ישר נגדו. כאשר הכל משתלב היטב, חבר את תאי ה- RGB לפינים הנכונים (9, 10, 11) ותן לו להישען על קצוות הבסיס.

שלב 7: סיימנו

אם עקבת אחרי כל זה, כעת אמור להיות לך מנורת עבודה עם מיזוג צבע מגע קיבולי. תעשה חיים!