Alarm Sentuh Wajah: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Menyentuh wajah kita adalah salah satu cara paling umum yang menginfeksi diri kita sendiri dengan virus seperti Covid-19. Sebuah studi akademis pada tahun 2015 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) menemukan bahwa kita menyentuh wajah kita rata-rata 23 kali per jam. Saya memutuskan untuk merancang perangkat berbiaya rendah dan berdaya rendah yang akan mengingatkan Anda setiap kali Anda akan menyentuh wajah Anda. Prototipe kasar ini dapat disempurnakan dengan sangat mudah dan meskipun Anda tidak ingin memakainya sepanjang hari, ini mungkin cara yang baik untuk melatih Anda mengurangi sentuhan wajah dan dengan demikian mengurangi penyebaran virus.

Sebagian besar bentuk penginderaan gerak menggunakan akselerometer atau pemrosesan gambar. Ini relatif mahal, membutuhkan daya terus menerus dan karena itu juga baterai yang relatif besar. Saya ingin membuat perangkat yang hanya menghabiskan daya saat perilaku memicunya, dan itu bisa dibuat di rumah dengan harga kurang dari $10.

Perangkat ini memiliki tiga bagian. Sebuah kalung dan dua karet gelang kecil di setiap pergelangan tangan. Ini menggunakan prinsip bahwa magnet yang bergerak di dekat kumparan kawat menghasilkan arus listrik di kawat. Ketika tangan bergerak ke arah wajah, magnet di pergelangan tangan menghasilkan tegangan kecil melintasi kumparan. Ini diperkuat dan jika lebih tinggi dari ambang batas tertentu, ia mengaktifkan bel kecil.

Perlengkapan

• 100 - 200 meter kawat solenoida. Kebanyakan kawat terlalu tebal. Kawat solenoida diisolasi dengan lapisan pernis yang sangat halus sehingga Anda dapat membuat banyak lilitan pada kumparan sambil tetap membuatnya relatif kecil dan ringan. Saya menggunakan 34 AWG - yaitu diameter sekitar 0,15mm
• Ikatan kabel atau selotip
• Op-amp dengan suplai daya rendah tunggal. Itu harus dapat beroperasi pada 3V. Saya menggunakan Microchip MCP601.
• 2 resistor (1M, 2K)
• resistor pemangkas 2K
• Buzzer piezo 3 - 5 V
• Setiap transistor npn dasar (saya menggunakan 2N3904)
• Beberapa veroboard
• CR2032 (atau baterai sel koin 3V apa pun)
• 2 magnet kecil yang kuat
• 2 karet gelang tebal atau bahan pendukung kompresi (seperti kaus kaki kompresi)

Langkah 1: Putar Coil

Gulungan perlu menjadi satu potongan kawat yang terus menerus sehingga sayangnya tidak bisa dikait-kaitkan seperti kalung. Oleh karena itu penting bahwa diameter kumparan cukup besar bagi Anda untuk mendapatkan di atas kepala Anda. Saya melilitkan bekas lingkaran (keranjang kertas bekas) dengan diameter sekitar 23 cm (9 inci). Semakin banyak belokan semakin baik. Saya kehilangan hitungan berapa banyak yang saya buat tetapi dengan menguji hambatan listrik pada akhirnya saya pikir saya berakhir dengan sekitar 150 putaran.

Ambil koil dari bekas dengan lembut, dan kencangkan koil dengan pengikat kabel atau selotip. Penting untuk tidak merusak kabel solenoid yang halus karena hampir tidak mungkin untuk diperbaiki. Setelah kumparan terpasang, temukan kedua ujung kawat, dan lepaskan pernis dari cm terakhir (setengah inci terakhir) dari setiap ujungnya. Saya melakukan ini dengan melelehkan pernis dengan besi solder (lihat video terlampir).

Klik di sini untuk melihat video tentang cara melepas kabel solenoid

Ujung-ujung ini dapat disolder dengan hati-hati ke papan sirkuit detektor Anda. Untuk prototipe saya, saya menyolder ujungnya ke sepotong kecil veroboard terpisah dengan soket header, sehingga saya bisa menggunakan eksperimen dan menggunakan kabel jumper untuk menghubungkannya ke desain sirkuit yang berbeda.

Langkah 2: Bangun Sirkuit Detektor

Skema dan rangkaian akhir ditunjukkan di atas.

Saya menggunakan op amp dalam konfigurasi non-pembalik untuk memperkuat tegangan yang sangat kecil yang dihasilkan di kumparan. Keuntungan penguat ini adalah rasio resistansi R1 dan R2. Perlu cukup tinggi untuk mendeteksi magnet ketika bergerak sekitar 10cm dari tepi kumparan relatif lambat (sekitar 20-30cm/s) tetapi jika Anda membuatnya terlalu sensitif maka dapat menjadi tidak stabil dan buzzer akan berbunyi terus menerus. Karena jumlah optimal akan tergantung pada kumparan aktual yang Anda buat dan magnet yang Anda gunakan, saya sarankan Anda membangun rangkaian dengan resistor variabel yang dapat diatur ke nilai berapa pun hingga 2K. Dalam prototipe saya, saya menemukan bahwa nilai sekitar 1,5K bekerja dengan baik.

Karena koil juga akan mengambil gelombang radio nyasar dari berbagai frekuensi, saya menyertakan kapasitor melintasi R1. Ini bertindak seperti filter lolos rendah. Pada frekuensi yang lebih tinggi dari beberapa hertz, reaktansi kapasitor ini jauh lebih kecil daripada nilai R1 dan amplifikasi turun.

Karena penguatannya sangat tinggi, output op amp benar-benar hanya akan "on" (3V) atau "mati" (0V). Awalnya karena MCP601 dapat menghasilkan 20mA, saya pikir itu mungkin dapat menggerakkan buzzer piezo secara langsung (ini hanya memerlukan beberapa mA untuk bekerja). Namun saya menemukan bahwa op amp kesulitan untuk mengendarainya secara langsung, mungkin karena kapasitansi bel. Saya memecahkan ini dengan memberi makan output dari output melalui resistor ke transistor npn yang bertindak seperti sakelar. R3 dipilih untuk memastikan bahwa transistor sepenuhnya menyala ketika output dari Op amp adalah 3V. Untuk meminimalkan konsumsi daya idealnya ini harus setinggi yang Anda bisa dan tetap memastikan transistor menyala. Saya telah memilih 5K untuk memastikan bahwa sirkuit ini harus bekerja dengan hampir semua transistor npn populer.

Hal terakhir yang Anda butuhkan adalah baterai. Saya berhasil menjalankan prototipe saya dengan baterai sel koin 3V - tetapi baterai itu bahkan lebih sensitif dan efektif pada tegangan yang sedikit lebih tinggi, jadi jika Anda dapat menemukan baterai li-poli kecil (3.7V), saya akan merekomendasikan menggunakannya.

Langkah 3: Buat Ikat Pergelangan Tangan

Jika magnet dikenakan di dekat masing-masing tangan, tindakan mengangkat tangan ke arah wajah akan memicu bel. Saya memutuskan untuk membuat dua gelang tangan dengan bahan kaus kaki penyangga elastis dan menggunakannya untuk menyimpan dua magnet kecil di pergelangan tangan saya. Anda juga bisa bereksperimen dengan cincin magnet di satu jari di masing-masing tangan.

Arus induksi mengalir dalam satu arah di sekitar kumparan ketika magnet memasuki daerah kumparan dan dalam arah yang berlawanan ketika magnet keluar. Karena rangkaian prototipe sengaja dibuat sederhana, hanya satu arah arus yang akan memicu buzzer. Jadi akan berdengung baik saat tangan mendekati kalung atau saat menjauh. Jelas kami ingin buzzer dalam perjalanan ke wajah dan kami dapat mengubah polaritas arus yang dihasilkan dengan membalik magnet. Jadi bereksperimenlah dengan cara mana bel berbunyi ketika tangan mendekati wajah dan tandai magnetnya sehingga Anda ingat untuk memakainya dengan cara yang benar.

Langkah 4: Uji

Besarnya arus induksi berkaitan dengan seberapa cepat medan magnet berubah di dekat kumparan. Jadi lebih mudah untuk mengambil gerakan cepat di dekat koil daripada gerakan lambat yang jauh darinya. Dengan sedikit percobaan dan kesalahan, saya dapat membuatnya bekerja dengan andal ketika saya menggerakkan magnet sekitar 30cm/s (1 kaki/s) pada jarak 15 cm (6 inci). Penyetelan sedikit lebih akan meningkatkan ini dengan faktor dua atau tiga.

Semuanya agak kasar saat ini karena prototipe menggunakan komponen "melalui lubang" tetapi semua elektronik dapat dengan mudah menyusut menggunakan komponen pemasangan permukaan dan ukuran pembatasnya hanya baterai.