W tym artykule rozważymy materiał na temat produkcji rękawic, za pomocą których można kontrolować różne urządzenia. Autor materiału zapozna nas z teorią i pokaże w praktyce, jak wykonać takie urządzenie. Ten materiał jest bardziej edukacyjny i mam nadzieję, że będzie przydatny dla dzieci i dorosłych. Dla dzieci - aby wzbudzić zainteresowanie fizyką, elektronikadorośli - aby przypomnieć trochę materiału z kursu fizyki.
DIY pilot IRglove. Po podłączeniu dwóch palców możesz wysłać sygnał do urządzenia za pomocą nadajnika podczerwieni. IRglove wykorzystuje zasadę przesyłania sygnałów kontrolnych przez niewidoczne długości fal (w zakresie podczerwieni), aby umożliwić ruch urządzenia lub obrót. Z artykułu dowiesz się, jak wdrażać komponenty optoelektroniczne i zarządzać nimi za pomocą mikrokontrolera.
Narzędzia i materiały:
Nadajnik IR;
-Odbiornik IR;
-Złącze baterii;
- Arduino Nie;
Tranzystor
- Rezystory 330 omów i 10 omów;
-Board;
- bateria 9V;
-Rękawica;
- rzepy;
-Laser do cięcia;
-Lutownica;
-Komputer do programowania Arduino;
-Klej pistoletu;
-Igły do szycia;
-Wątek przewodzący;
Krok pierwszy: teoria
Światło to promieniowanie elektromagnetyczne. Jedną z najważniejszych właściwości promieniowania elektromagnetycznego jest długość fali.
Każda fala ma określony kształt i długość. Odległość między pikami (górnymi punktami) nazywa się długością fali. Różnica w długości fali polega na tym, jak rozróżniamy różne rodzaje energii elektromagnetycznej. Długość fali jest zwykle oznaczona grecką literą lambda (λ).
Widmo elektromagnetyczne to zbiorcze określenie wszystkich znanych częstotliwości i związanych z nimi długości fali znanych fotonów (promieniowanie elektromagnetyczne).
Fale radiowe: 104 km> λ> 1 m
Fale radiowe są wykorzystywane do przesyłania danych poprzez modulację. Na przykład: telewizja, telefony komórkowe, sieci bezprzewodowe i radio amatorskie wykorzystują fale radiowe.
Mikrofale: 1 m> λ> 1 mm
Mikrofale są absorbowane przez cząsteczki, które mają moment dipolowy w cieczach. W kuchence mikrofalowej efekt ten służy do podgrzewania żywności.
Fale podczerwone: 1 mm> λ> 780 nm.
Daleka podczerwień: (1 mm - 10 μm): stosowana w astronomii.
Środkowa podczerwień: (10 μm - 2,5 μm): Gorące przedmioty mogą silnie promieniować w tym zakresie. W pobliżu podczerwieni: (2,5 μm - 780 nm): Używany w czujnikach obrazu do fotografii w podczerwieni.
Światło widzialne: 780 nm> λ> 380 nm.
Światło widzialne obejmuje wszystkie kolory, które możemy zobaczyć ludzkim okiem. Zakres kolorów mieści się między czerwonym (700 nm) a niebieskim (400 nm).
Fale ultrafioletowe: 380 nm> λ> 10 nm
Słońce emituje duże promieniowanie ultrafioletowe, które może potencjalnie zniszczyć większość życia na Ziemi.
Promienie rentgenowskie: 10 nm> λ> 1 pm.
Promienie X mogą oddziaływać z materią. Jednym z godnych uwagi zastosowań jest radiografia diagnostyczna w medycynie.
Promienie gamma: λ <13.00.
To są najbardziej energetyczne fotony. Są stosowane w medycynie do radioterapii raka.
W kontekście artykułu interesuje nas zasięg podczerwieni. Światło podczerwone jest falą elektromagnetyczną, która nie jest widoczna dla ludzkiego oka, ale niektóre zwierzęta, na przykład węże, skupiając się na nim oceniają położenie i odległość od ofiary.
Wszystko o temperaturze powyżej -268 ° C emituje promieniowanie podczerwone, a długość fali zależy od temperatury. Słońce emituje połowę swojej całkowitej energii w postaci promieniowania podczerwonego, a większość światła widzialnego jest absorbowana i transmitowana w postaci promieniowania podczerwonego.
Ważne jest to, że promieniowanie podczerwone nie wpływa negatywnie na nasze zdrowie.
Światło podczerwone ma wiele zastosowań.
Kamera na podczerwień może wykryć ciepło przedmiotów lub ciał. Służy na przykład do wykrywania strat ciepła w domu. Aparat jest również używany w medycynie weterynaryjnej do wykrywania chorych obszarów ciała zwierzęcia.
Poszukiwanie osób zaginionych w nocy, ochrona obiektów, obserwacje meteo i astrologiczne, a nawet przełączanie kanałów telewizyjnych - wszystko to odbywa się bez zasięgu podczerwieni.
Krok drugi: przygotowanie rękawic
Przewodząca nić musi być wszyta na opuszki rękawicy. Jeśli następnie umieścisz opuszek palca na drugim, obwód zostanie zamknięty i zostanie wysłany sygnał podczerwieni. W rzeczywistości jest to przełącznik elektryczny.
Długość nici powinna wynosić co najmniej dwukrotność długości od czubka palca do nadgarstka. Nie przecinaj początku nici.
Przyszyj nić wzdłuż górnej części rękawicy aż do nadgarstka. Pozostaw co najmniej 5 cm nici na nadgarstku. Zrób to dla wszystkich 5 palców. Upewnij się, że przewody różnych palców się nie dotykają, w przeciwnym razie spowoduje to zwarcie.
Przyciski są gotowe. Ale aby wysłać sygnał, potrzebujemy emitera podczerwieni. Ten nadajnik IR powinien być widoczny w pozycji rękawicy. Najłatwiejsze miejsce znajduje się u góry kostek.
Przeciągnij nogi nadajnika podczerwieni przez rękawicę. Zrób to z tyłu dłoni, na poziomie kostek. Zegnij nogi nadajnika podczerwieni za pomocą szczypiec, aby wykonać haczyki. Nie zapomnij, gdzie jest długa, a gdzie krótka noga.
Przymocuj przewodzącą nić (dwa oddzielne elementy) na obu nogach (mistrz po prostu wiąże nić na końcu nogi i owija ją kilka razy). Następnie musisz rzucić rękawicę nitką na nadgarstek. Na końcu powinno być co najmniej 5 cm nici.
Przygotuj siedem przewodów elektrycznych o długości około 20 cm. 1 na kciuk, 4 na pozostałe palce, 1 na długą nogę nadajnika podczerwieni i 1 na krótką nogę nadajnika podczerwieni. Usuń wszystkie przewody na obu końcach. Przewody są korzystnie stosowane w różnych kolorach.
Teraz musisz podłączyć przewody do końców wątków i zaizolować połączenia rurą cieplną.
Krok trzeci: Schemat połączeń
Postępuj zgodnie ze schematami połączeń, aby połączyć ze sobą wszystkie elementy.
Przymocuj przewody wychodzące z palców do Arduino. Cztery przewody, zaczynając od czterech palców, oprócz dużego, są podłączone do 8, 9, 10, 11 pinów Arduino.
Zainstaluj odbiornik IR, tranzystor i rezystory na płycie montażowej, jak pokazano na schemacie okablowania. Tranzystor jest przeznaczony głównie do wzmacniania lub przełączania sygnałów elektronicznych. Ogólnie rzecz biorąc, są trzy nogi. Wzmocniony sygnał jest doprowadzany do emitera E, wzmocniony sygnał może być wydobywany z kolektora C, a trzecie połączenie jest wspólne dla dwóch sygnałów, baza B.Kolektor tranzystorów musi być podłączony szeregowo do rezystora 330 omów. Następnie rezystor należy połączyć szeregowo z emiterem IR. Podłącz kolektor emitera podczerwieni (krótka noga) do rezystora.
Następnie podłącz podstawę tranzystora do rezystora 330 omów. Podłącz drugą stronę rezystora do styku D3 Arduino.
Wyjście emiterów tranzystora musi być uziemione. Następnym krokiem jest prawidłowe podłączenie odbiornika IR. Odbiornik IR ma płaską stronę i wypukłą stronę. Kiedy wypukła strona jest skierowana do góry, środkowa noga powinna być podłączona do GND, lewa stopa jest wyjściem, OUT, a prawa stopa to Vs. Podłącz przewód do złącza OUT odbiornika IR, który zostanie podłączony do złącza D2 Arduino.
Podłącz przewód do zacisku GND odbiornika IR, który zostanie podłączony do pinu GND Arduino. Podłącz przewód do stopki V odbiornika IR, który zostanie podłączony do 5-woltowego wyjścia Arduino.
Krok czwarty: Arduino
Stwórz obudowę dla Arduino za pomocą wycinarki laserowej. Plik można pobrać poniżej.
gloveIR.svg
Przyklej boki i spód razem. Zainstaluj Arduino i kartę w obudowie. Włóż kołki łączące w przewidziane otwory w pokrywie skrzynki. Umieść piny we właściwym wejściu / wyjściu Arduino. Załóż pokrywę.
Wytnij kawałek rzepu o długości równej średnicy twojego nadgarstka. Przymocuj skrzynkę za pomocą rzepu przez przewidziane otwory. Załóż rękawicę i bransoletka pod ręką.
Bateria jest instalowana osobno, również z rzepem.
Krok piąty: Programowanie
Programowanie nie działa z wersją 1.8.7 arduino z powodu błędu wewnętrznego.
Pobierz program Arduino na swój komputer. Arduino jest oprogramowaniem typu open source i można je pobrać za darmo pod tym linkiem: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Dzięki Arduino Uno i temu programowi możesz tworzyć wiele systemów.
Aby korzystać z programu dla IRglove, musisz najpierw zainstalować bibliotekę IR.
- Odwiedź stronę IRLib2 na GitHub.
- Wybierz „pobierz ZIP” lub po prostu kliknij to link.
- Po pobraniu rozpakuj plik zip.
-Plik „IRLib2-master” zawiera 5 oddzielnych plików. Wynika to z faktu, że ta biblioteka to zbiór 5 bibliotek, które współpracują ze sobą.
- Zrób kopię wszystkich 5 plików w pliku biblioteki Arduino obok innych bibliotek Arduino. Najczęściej znajdziesz to w swoim pliku: home / Documents / Arduino / Libraries. Bibliotek nie można zainstalować obok samej aplikacji Arduino.
Ponownie uruchom Arduino IDE.
Podłącz Arduino do komputera. Wybierz właściwy folder: „Arduino / Genuino Uno”. A następnie wybierz właściwy „Port”.
Pobierz program GloveIR_phablabs (dostarczony) do Arduino. Otworzą się 2 zakładki: GloveIR i EEPROMAnything.h.
Wybierz urządzenie zdalnego sterowania (pracujące z IR), którym chcesz sterować za pomocą rękawicy IR. Możesz przypisać 4 drużyny. Otwórz monitor szeregowy Arduino, klikając lupę w prawym górnym rogu.
Wpisz pierwszą cyfrę „0”, a następnie naciśnij przycisk (połącz kciuk i dowolny inny palec) na pilocie zdalnego sterowania. Pojawi się komunikat wskazujący, że sygnał został odebrany. Następnie musisz wykonać tę samą operację dla pozostałych palców, ale oznaczając je jako 1, 2, 3.
Teraz te polecenia są rozpoznawane przez Arduino. Podłącz baterię do Arduino przed odłączeniem Arduino od komputera.
Teraz, po przywiązaniu nadajnika do odbiornika i podłączeniu go do urządzenia, możesz sterować nim za pomocą rękawicy.
Kod można pobrać poniżej.
GloveIR_phablabs.zip
