Daftar Isi:

Kacamata Radar: 14 Langkah (dengan Gambar)
Kacamata Radar: 14 Langkah (dengan Gambar)

Video: Kacamata Radar: 14 Langkah (dengan Gambar)

Video: Kacamata Radar: 14 Langkah (dengan Gambar)
Video: Tips Pilih Kacamata Dari Bentuk Wajah 2024, November
Anonim
Kacamata Radar
Kacamata Radar

Musim panas lalu saat berlibur di Maine, kami bertemu pasangan lain: Mike dan Linda. Linda buta dan buta sejak kelahiran (menurut saya) anak pertama mereka. Mereka sangat baik dan kami banyak tertawa bersama. Setelah kami pulang, saya tidak bisa berhenti memikirkan bagaimana rasanya menjadi buta. Orang buta telah melihat anjing mata dan tongkat dan saya yakin banyak hal lain untuk membantu mereka. Tapi tetap saja, harus ada banyak tantangan. Saya mencoba membayangkan seperti apa jadinya dan saya bertanya-tanya, sebagai kutu buku elektronik, apakah ada sesuatu yang bisa saya lakukan.

Saya membakar mata saya satu musim panas dengan tukang las ketika saya berusia sekitar 20 tahun (cerita panjang … anak bodoh). Itu adalah sesuatu yang tidak akan pernah saya lupakan. Bagaimanapun, saya telah menutup mata saya selama sehari. Saya ingat ibu saya mencoba mengantar saya ke seberang jalan. Saya terus bertanya padanya apakah mobil-mobil itu telah berhenti. Dia mengatakan sesuatu seperti, "Aku ibumu… menurutmu aku akan mengantarmu ke lalu lintas?" Memikirkan kembali betapa bodohnya saya ketika saya masih remaja, saya bertanya-tanya. Tapi aku tidak bisa melupakannya tanpa mengetahui apakah ada sesuatu yang akan memukul wajahku saat aku berjalan. Saya sangat senang dan lega ketika kami melepas tambalan itu. Itulah satu-satunya hal yang dekat dengan 'pengalaman' yang saya miliki dalam hidup saya sehubungan dengan kebutaan.

Saya baru-baru ini menulis Instructable lain tentang seorang teman muda di tempat kerja yang kehilangan penglihatannya di mata kanannya dan perangkat yang saya buat untuknya untuk memberi tahu dia jika ada sesuatu di sisi kanannya. Jika Anda ingin membacanya di sini. Perangkat itu menggunakan sensor Time-of-Flight dari ST Electronics. Sekitar satu menit setelah menyelesaikan proyek itu, saya memutuskan bahwa saya dapat membuat alat untuk membantu orang buta. Sensor VL53L0X yang saya gunakan pada proyek itu memiliki sensor kakak/adik yang disebut VL53L1X. Perangkat ini dapat mengukur jarak yang lebih jauh daripada VL53L0X. Ada papan breakout untuk VL53L0X dari Adafruit dan untuk VL53L1X ada papan breakout dari Sparkfun. Saya memutuskan untuk membuat sepasang kacamata dengan VL53L1X di bagian depan dan perangkat umpan balik haptic (motor bergetar) di belakang kacamata di dekat pangkal hidung. Saya akan menggetarkan motor berbanding terbalik dengan jarak ke suatu objek yaitu semakin dekat suatu objek ke kacamata, semakin akan bergetar.

Saya harus mencatat di sini bahwa VL53L1X memiliki Field of View yang sangat sempit (dapat diprogram antara 15-27 derajat), artinya SANGAT terarah. Ini penting karena memberikan resolusi yang baik. Idenya adalah bahwa pengguna dapat menggerakkan kepala mereka seperti antena radar. Ini bersama dengan FOV yang sempit memungkinkan pengguna untuk lebih membedakan objek pada jarak yang berbeda.

Catatan tentang sensor VL53L0X dan VL53L1X: keduanya adalah sensor waktu terbang. Ini berarti bahwa mereka mengirimkan pulsa LASER (daya rendah dan dalam spektrum Inframerah sehingga aman). Sensor menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melihat pulsa yang dipantulkan kembali. Jadi jarak sama dengan laju X waktu seperti yang kita semua ingat dari kelas matematika/sains bukan? Jadi, bagi waktu menjadi dua dan kalikan dengan kecepatan cahaya dan Anda mendapatkan jarak. Tapi seperti yang ditunjukkan oleh anggota Instructables lainnya, kacamata itu bisa disebut Kacamata LiDAR karena menggunakan LASER dengan cara ini adalah Light Distance and Ranging (LiDAR). Tapi seperti yang saya katakan, tidak semua orang tahu apa itu LiDAR tapi saya rasa kebanyakan orang tahu RADAR. Dan sementara cahaya inframerah dan radio adalah bagian dari spektrum elektromagnetik, cahaya tidak dianggap sebagai gelombang radio seperti halnya frekuensi gelombang mikro. Jadi, saya akan meninggalkan judul sebagai RADAR tapi sekarang, Anda mengerti.

Proyek ini pada dasarnya menggunakan skema yang sama dengan proyek lainnya…seperti yang akan kita lihat. Pertanyaan besar untuk proyek ini adalah, bagaimana kita memasang elektronik pada kacamata dan, kacamata jenis apa yang kita gunakan?

Langkah 1: Kacamata

Kacamata
Kacamata

Saya memutuskan bahwa saya mungkin bisa mendesain kacamata sederhana dan mencetaknya dengan printer 3D saya. Saya juga memutuskan bahwa saya hanya perlu mencetak kerangka atau bingkai kacamata secara 3D. Saya akan menambahkan papan sirkuit tercetak untuk menyolder komponen. Papan sirkuit tercetak (protoboard) akan dipasang pada rangka yang akan menambah kekuatan pada keseluruhan rakitan. Sebuah rendering 3D dari frame ditampilkan di atas.

File STL juga dilampirkan ke langkah ini. Ada tiga file: left.stl, right.stl (earpieces/arms) dan glasses.stl (frame).

Langkah 2: Papan Sirkuit Tercetak

Papan Sirkuit Tercetak
Papan Sirkuit Tercetak

Saya menggunakan Breadboard Ukuran Penuh Adafruit Perma-Proto. Saya memposisikan papan tempat memotong roti di atas bagian depan kacamata dan memusatkannya. Tepi atas kacamata yang saya buat bahkan dengan bagian atas protoboard. Bagian persegi panjang dari kacamata yang memanjang dari atas adalah tempat sensor Time-Of-Flight nantinya akan dipasang. Sebagian besar bagian atas bagian bingkai ini menempel di atas protoboard. Tidak apa-apa karena kita tidak perlu menyolder apa pun ke bagian atas sensor, cukup bagian bawahnya saja.

Ada lubang di tengah papan tempat memotong roti yang hampir persis di atas di mana jembatan hidung akan berada di kacamata. Saya menandai 4 lubang yang ada di bingkai ke protoboard menggunakan spidol ujung halus. Saya kemudian mengebor lubang ke papan tempat memotong roti.

Selanjutnya, saya memasang bingkai ke papan tempat memotong roti menggunakan sekrup M2.5. Milik saya adalah nilon dan saya mendapatkan seluruh kit sekrup dari Adafruit untuk tujuan ini. Setelah sekrup terpasang, saya mengambil spidol dan menggambar garis di sekitar bingkai ke papan tempat memotong roti. Bagi saya, saya menandai langsung ke bawah lekukan di sisi bingkai tempat potongan telinga akan ditempatkan. Ini adalah preferensi saya…tapi mungkin Anda ingin bagian telinga dari bingkai terlihat.

Langkah 3: Memotongnya

Memotongnya
Memotongnya

Selanjutnya saya mengambil 4 sekrup kembali dari menahan bingkai ke papan tempat memotong roti. Saya melakukan pemindahan material secara kasar di luar garis yang kami tandai. Saya berhati-hati untuk menjauh sedikit dari garis karena saya akan memperbaiki ini nanti dengan sander sabuk meja yang saya miliki. Anda dapat menggunakan file … tapi kami terlalu cepat.

Anda dapat memotong garis secara kasar menggunakan cara apa pun yang Anda miliki. Mungkin gergaji pita? Yah, aku tidak punya. Saya memiliki 'penggigit' untuk papan sirkuit tercetak jadi saya menggunakannya. Sebenarnya butuh cukup banyak waktu dan itu agak sulit untuk dilakukan. Tapi bahan papan sirkuit cetak bisa pecah dan retak, jadi, saya ingin melakukannya dengan lambat. Aku menggigiti jalanku dan juga naik ke area hidung…tapi hanya kasar. Anda dapat melihat apa yang saya lakukan pada gambar di atas.

Langkah 4: Pengamplasan atau Pengajuan

Pengamplasan atau Pengarsipan
Pengamplasan atau Pengarsipan
Pengamplasan atau Pengarsipan
Pengamplasan atau Pengarsipan

Saya menghapus bahan lebih dekat ke garis menggunakan sander sabuk meja saya. Sekali lagi, Anda dapat menggunakan file jika Anda tidak memiliki yang lain. Yang bisa saya katakan di sini tentang pengamplasan adalah, tergantung pada pasir abrasif di sander, berhati-hatilah dengan seberapa banyak material yang Anda coba hilangkan. Tidak ada jalan kembali. Terkadang satu slip dapat merusak papan (atau setidaknya membuatnya terlihat asimetris atau cacat). Jadi, luangkan waktu Anda.

Anda dapat melihat gambar sebelum dan sesudah saya di atas.

Langkah 5: Penyetelan Halus

Mencari setelan
Mencari setelan

Saya memasang kembali bingkai dengan 4 sekrup dan kembali ke sander sabuk. Saya sangat sangat hati-hati mengampelas sampai ke tepi bingkai. Saya memang perlu menggunakan kikir bundar di bagian hidung karena saya tidak bisa membuat belokan yang tajam di sander saya. Lihat hasil akhir saya di atas.

Langkah 6: Menambahkan Sensor

Menambahkan Sensor
Menambahkan Sensor
Menambahkan Sensor
Menambahkan Sensor

Pada titik ini saya menambahkan papan breakout sensor VL53L1X. Pertama saya menambahkan dua sekrup nilon M2.5 panjang yang mendorongnya melalui lubang di bingkai dan melalui lubang di VL53L1X. Saya menambahkan mur nilon ke setiap sekrup dan mengencangkannya dengan sangat lembut. Di atas setiap mur saya menambahkan dua (empat total) ring nilon. Ini diperlukan untuk memastikan bahwa sensor VL53L1X terletak sejajar dengan protoboard.

Saya menempatkan strip terminal 6 posisi ke papan dalam posisi sehingga lubang di bagian atas VL53L1X sejajar dengan dua sekrup yang saya letakkan di bagian atas bingkai (dengan ring nilon). Saya menambahkan mur nilon ke ujung sekrup dan sekali lagi, kencangkan dengan lembut. Lihat gambar-gambar di atas.

Langkah 7: Skema

Skema
Skema

Seperti yang saya katakan sebelumnya, skemanya kira-kira sama dengan proyek Peripheral Radar. Satu perbedaannya adalah saya menambahkan tombol tekan (saklar kontak moneter). Saya membayangkan bahwa pada titik tertentu kita akan membutuhkannya untuk mengubah mode atau mengimplementasikan beberapa fitur…jadi, lebih baik memilikinya sekarang daripada menambahkannya nanti.

Saya juga menambahkan potensiometer 10K. Panci digunakan untuk menyesuaikan jarak yang akan dipertimbangkan perangkat lunak sebagai jarak maksimum untuk merespons. Anggap saja sebagai kontrol sensitivitas.

Skema ditunjukkan di atas.

Daftar bagian (yang seharusnya saya berikan sebelumnya) adalah sebagai berikut:

SparkFun Distance Sensor Breakout - 4 Meter, VL53L1X - SEN-14722 Adafruit - Vibrating Mini Motor Disc - ID PRODUK: 1201Adafruit - Baterai Lithium Ion Polymer - 3.7v 150mAh - ID PRODUK: 1317Adafruit Perma-Proto PCB papan tempat memotong roti ukuran penuh - Tunggal - PRODUK ID: 1606Tactile Switch Buttons (tipis 6mm) x 20 pack - ID PRODUK: 1489Sparkfun - Konektor Sudut Kanan JST - Lubang 2-Pin - resistor PRT-0974910K ohm - Junkbox (lihat lantai Anda) resistor 10K-100K ohm - Junkbox (lihat di lantai dekat resistor 10K)2N3904 NPN Transistor - Junkbox (atau telepon teman) Beberapa kabel hookup (saya menggunakan 22 gauge terdampar)

Untuk mengisi baterai LiPo saya juga mengambil: Adafruit - Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly charger - v1 - PRODUCT ID: 1304

Langkah 8: Penempatan Komponen

Penempatan Komponen
Penempatan Komponen

Saya mencoba untuk menjadi secerdas yang saya bisa tentang menempatkan komponen. Saya biasanya mencoba dan memasang pin tertentu seperti power dan ground…jika saya bisa. Saya mencoba untuk setidaknya meminimalkan panjang kawat. Saya harus memastikan untuk meninggalkan ruang di atas di mana jembatan hidung adalah untuk motor getaran. Akhirnya saya sampai di penempatan yang bisa dilihat pada gambar di atas.

Langkah 9: Dasar

Alasan
Alasan

Saya pertama-tama menyolder semua komponen ke papan di posisi yang telah saya putuskan. Selanjutnya, saya menambahkan koneksi ground. Mudahnya salah satu strip panjang besar di PWB masih terbuka, jadi, saya membuat strip ini menjadi kesamaan.

Gambar di atas menunjukkan koneksi ground dan resistor 10K. Saya tidak akan memberi tahu Anda di mana harus meletakkan setiap kawat karena kebanyakan orang memiliki ide mereka sendiri tentang bagaimana melakukan sesuatu. Saya hanya akan menunjukkan kepada Anda apa yang saya lakukan.

Langkah 10: Kabel

kabel
kabel

Saya menambahkan sisa kabel seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Saya menambahkan selotip ganda di bawah motor getaran untuk memastikannya terpasang di tempatnya. Bahan lengket yang sudah menempel di bagian bawah motor tidak terasa cukup kuat untuk saya.

Saya menggunakan kabel pengukur 22 untuk koneksi saya. Jika Anda memiliki sesuatu yang lebih kecil, gunakan itu. Saya menggunakan pengukur 22 karena itu yang terkecil yang saya miliki.

Langkah 11: Braket Baterai

Braket Baterai
Braket Baterai
Braket Baterai
Braket Baterai

Saya 3D mencetak braket untuk menahan baterai LiPo (rendernya ditunjukkan di atas). Saya menandai dan mengebor lubang di protoboard untuk memasang braket ke sisi berlawanan dari kacamata dari komponen seperti yang ditunjukkan di atas.

Saya harus mencatat di sini bahwa braket sangat tipis dan tipis dan saya harus mencetaknya dengan bahan pendukung (saya menggunakan plastik ABS untuk semua bagian untuk proyek ini). Anda dapat dengan mudah mematahkan braket saat mencoba melepaskan bahan pendukung, jadi lakukanlah dengan mudah.

Satu hal yang saya lakukan untuk membuat bagian saya lebih kuat adalah dengan mencelupkannya ke dalam aseton. Tentu saja Anda harus sangat berhati-hati dalam melakukan hal ini. Saya melakukannya di area yang berventilasi baik dan saya menggunakan sarung tangan dan pelindung mata. Saya melakukan ini setelah saya menghapus materi pendukung (tentu saja). Saya memiliki wadah aseton dan, menggunakan pinset, saya benar-benar mencelupkan bagian ke dalam aseton mungkin satu atau dua detik. Langsung saya keluarkan dan sisihkan hingga kering. Saya biasanya meninggalkan bagian selama satu jam atau lebih sebelum saya menyentuhnya. Aseton akan 'melelehkan' ABS secara kimiawi. Ini memiliki efek menyegel lapisan plastik.

File STL untuk braket dilampirkan ke langkah ini.

Langkah 12: Pemrograman

Pemrograman
Pemrograman

Setelah memeriksa ulang semua koneksi saya, saya memasang kabel USB untuk memprogram Trinket M0.

Untuk menginstal dan/atau memodifikasi perangkat lunak (terlampir pada langkah ini), Anda memerlukan Arduino IDE dan file papan untuk Trinket M0 serta perpustakaan untuk VL53L1X dari Sparkfun. Semua itu ada di sini, dan di sini.

Jika Anda baru mengenalnya, ikuti petunjuk penggunaan Adafruit M0 di situs pembelajaran mereka di sini. Setelah perangkat lunak (ditambahkan ke langkah ini) dimuat, papan harus mulai dan berjalan dengan daya dari koneksi serial USB. Pindahkan sisi papan dengan VL53L1X dekat ke dinding atau tangan Anda dan Anda akan merasakan motor bergetar. Getaran harus semakin rendah dalam amplitudo semakin jauh dari perangkat objek.

Saya ingin menekankan bahwa perangkat lunak ini adalah yang pertama lulus dalam hal ini. Saya telah membuat dua pasang kacamata dan saya akan segera membuat dua lagi. Kami (saya dan setidaknya satu orang lain yang mengerjakan ini) akan terus menyempurnakan perangkat lunak dan memposting pembaruan apa pun di sini. Harapan saya adalah orang lain juga akan mencoba ini dan memposting (mungkin ke GitHub) setiap perubahan/perbaikan yang mereka buat.

Langkah 13: Menyelesaikan Bingkai

Menyelesaikan Bingkai
Menyelesaikan Bingkai
Menyelesaikan Bingkai
Menyelesaikan Bingkai

Saya menjentikkan potongan telinga ke dalam takik di kedua sisi kacamata dan mengoleskan aseton menggunakan ujung isyarat. Saya menyerap aseton sehingga saya mendapatkan jumlah yang baik ketika saya menekannya ke sudut-sudut. Jika mereka terkunci rapat maka aseton akan terbawa melalui daya tarik kapiler. Saya memastikan mereka diposisikan lurus dan jika perlu saya menggunakan sesuatu untuk menahannya setidaknya selama satu jam. Terkadang saya mengajukan permohonan kembali dan menunggu satu jam lagi. Aseton membuat ikatan yang hebat dan kacamata saya tampak cukup kuat di batas bingkai.

Tentu saja, kacamata ini hanya prototipe, jadi, saya menjaga desainnya tetap sederhana dan itulah sebabnya tidak ada engsel untuk lengan kacamata. Mereka bekerja cukup baik pula. Tapi, jika mau, Anda selalu bisa mendesain ulang dengan engsel.

Langkah 14: Pikiran Terakhir

Pikiran Akhir
Pikiran Akhir

Saya perhatikan bahwa sensor tidak bekerja dengan baik di bawah sinar matahari. Ini masuk akal karena saya yakin bahwa sensor jenuh oleh IR dari matahari sehingga tidak mungkin untuk memisahkannya dari pulsa yang dipancarkan sensor. Tetap saja, mereka akan membuat kacamata yang bagus di dalam ruangan dan pada malam hari dan mungkin hari berawan. Tentu saja, saya perlu melakukan lebih banyak tes.

Satu hal yang akan saya lakukan untuk mengubah desain adalah menambahkan semacam karet pada takik yang menyentuh pangkal hidung. Jika Anda menundukkan kepala, sulit untuk merasakan getaran saat kacamata terangkat dari kulit sedikit di bawah gaya gravitasi. Saya pikir beberapa karet untuk menciptakan gesekan akan membuat kacamata tetap menempel di hidung sehingga getaran dapat ditransfer ke sana.

Saya berharap untuk mendapatkan umpan balik tentang kacamata. Saya tidak tahu apakah kacamata itu akan membantu orang, tetapi kita hanya perlu melihatnya. Itulah yang dimaksud dengan prototipe: kelayakan, pembelajaran, dan penyempurnaan.

Lebih banyak sensor bisa ditambahkan ke desain. Saya memilih untuk menggunakan satu untuk prototipe ini karena saya pikir lebih dari satu getaran motor akan lebih sulit bagi pengguna untuk membedakannya. Tapi mungkin ide yang bagus untuk memiliki dua sensor yang mengarah keluar dari mata. Kemudian menggunakan dua motor Anda bisa menggetarkan setiap sisi kacamata. Anda juga dapat menggunakan audio yang diumpankan ke setiap telinga, bukan getaran. Sekali lagi, idenya adalah mencoba prototipe dan mendapatkan pengalaman.

Jika Anda berhasil sejauh ini, terima kasih telah membaca!

Direkomendasikan: