Batgoggles Ultrasonik: 14 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Berharap Anda kelelawar? Ingin Mengalami Ekolokasi? Ingin mencoba "melihat" dengan telinga Anda? Untuk Instructable pertama saya, saya akan menunjukkan kepada Anda cara membuat batgoggle ultrasonik Anda sendiri menggunakan klon mikrokontroler Arduino, sensor ultrasonik Devantech, dan kacamata las seharga sekitar $60 atau kurang jika Anda sudah memiliki komponen elektronik standar. Anda juga bisa melewatkan barang elektronik dan membuat topeng kelelawar sederhana yang sempurna untuk dikenakan ke film Batman berikutnya. Dalam hal ini, biayanya hanya sekitar $15. Kacamata ini memungkinkan Anda merasakan bagaimana rasanya menggunakan isyarat pendengaran seperti kelelawar dan ditujukan untuk anak-anak di pusat sains untuk belajar tentang ekolokasi. Tujuannya adalah untuk menjaga biaya serendah mungkin, menghindari membuat bentuk interaksi menjadi generik atau tidak terkait dengan tujuan pendidikan dan untuk memastikan bahwa bentuk fisik perangkat mewujudkan materi pelajaran. Untuk diskusi yang lebih menyeluruh tentang desainnya, silakan lihat halaman web proyek. Untuk menjaga biaya dan ukuran tetap rendah, klon Arduino dibangun digunakan, tetapi proyek ini bekerja dengan baik dengan mikrokontroler Arduino pra-bangun. Kacamata ini dibuat untuk " Kursus Penelitian dan Desain yang Berpusat pada Pengguna Dinamis" dalam program Seni, Media & Teknik di Arizona State University.

Langkah 1: Bahan yang Diperlukan

-Arduino atau mikrokontroler yang sebanding* (jika Anda memiliki uang, Anda dapat membeli Arduino mini/nano atau menggunakan boarduino, jika tidak, saya akan menunjukkan cara membuat tiruan Arduino yang kecil dan murah untuk proyek ini.) -Kacamata las (Saya punya Merek "Neiko" dan mudah ditemukan di eBay sebagai "kacamata las flip up" seharga 3-10 dolar dikirim, jenis khusus ini bekerja dengan sangat baik) -Devantech SRF05 Ultrasonic Sensor (atau sensor lain yang sebanding -- namun, SRF05 memiliki konsumsi daya rendah 4mA dan resolusi besar dari 3 cm hingga 4 meter, sekitar $30) -sesuatu untuk membuat telinga (saya menggunakan kerucut plastik, lihat juga: "Cara membuat kostum kelelawar yang lebih baik") -beberapa jenis enklosur untuk elektronik-3/8" split seam fleksibel hitam berbelit-belit tubing (untuk menyembunyikan menghubungkan kabel)-piezo buzzer yang dapat berjalan pada 5v-9v-berbagai kabel-plasti-dip spray can (hitam)Mikrokontroler Elektronik (komponen ini dapat dilewati jika menggunakan pengontrol yang sudah dibuat sebelumnya)- Arduino diprogram Atmega8 atau 168 DIP chip.- Arduin cadangan o board atau programmer USB ArduinoMini - Papan PC kecil (tersedia di Radioshack)- Konektor baterai 9V (tersedia di Radioshack)- Pengatur tegangan 5v 7805- Kristal 16 MHz (tersedia @ sparkfun)- dua kapasitor 22pF (tersedia @ sparkfun)- 10 mikroF kapasitor elektrolit - 1 kapasitor elektrolit mikroF- resistor 1k dan 1 LED (opsional tetapi sangat disarankan)- transistor 2N4401 (opsional)- header perempuan dan laki-laki (opsional) - soket DIP 28 pin atau dua soket DIP 14 pin s (opsional)- kecil papan tempat memotong roti untuk pembuatan prototipe (opsional)Komponen elektronik juga dapat diperoleh dari www.digikey.com atau www.mouser.com Alat dan perlengkapan yang mungkin Anda perlukan-solder besi-hot glue gun-Dremel-news paper-masking tape-sandpaper-wire penari telanjang dll.

Langkah 2: Desain Beberapa Telinga

Anda bebas menggunakan imajinasi Anda untuk membangun telinga Anda. Tidak ada kacamata kelelawar yang harus sama! Saya menggunakan kerucut plastik yang digunakan untuk terapi fisik, yang kebetulan kami punya banyak persediaan di lab kami. Tapi tutorial ini memberikan pilihan bagus lainnya untuk telinga kelelawar. Pertama-tama saya menggambar oval dengan sharpie dan memotongnya dengan Dremel. Saya menyimpan potongan potongan untuk digunakan di bagian dalam telinga.

Langkah 3: Potong Telinga

Saya memotong potongan kerucut dengan Dremel, sehingga lebih kecil dan panas menempelkannya ke bagian dalam potongan kerucut yang lebih besar. Mereka tidak benar-benar pas tetapi setelah menahannya dengan tangan, lem panas menahannya dengan cukup baik. Jika Anda meninggalkan cukup ruang di bawah telinga, Anda dapat dengan mudah menyematkan elektronik di dalam telinga, satu telinga untuk pengontrol, dan satu untuk baterai. Sayangnya, saya tidak meninggalkan cukup ruang dan harus menggunakan penutup eksternal. Harap berhati-hati untuk tidak membakar diri sendiri saat menggunakan pistol lem panas!!! Anda juga dapat dengan mudah melelehkan kerucut plastik secara tidak sengaja.

Langkah 4: Siapkan Kacamata

Kacamata yang saya beli adalah warna aqua mengkilap yang sangat tidak seperti kelelawar. Untuk membuat kacamata lebih keras, keluarkan lensa (lepaskan bagian hidung terlebih dahulu), amplas, dan semprot dengan semprotan Plasti Dip untuk memberi mereka tekstur karet kasar yang bagus. Sebelum menyemprot, saya menutupi bagian dalam kacamata dan bagian yang menyentuh kulit dengan selotip. Saya juga tidak mengoleskan cat apa pun ke bagian hidung karena cat sedikit mengurangi fleksibilitas bahan goggle dan bagian hidung diperlukan untuk menyatukan kacamata. Anda juga perlu mengampelas dan menyemprot telinga. Debu plastik yang diampelas tidak baik untuk paru-paru dan mata Anda, jadi tolong kenakan masker dan kacamata pengaman untuk langkah-langkah ini. Saya menyemprot sekitar 3 lapis dengan waktu sekitar 10-15 menit di antara lapisan untuk mendapatkan tekstur yang rata. Saat basah, cat tampak mengkilap, tetapi mengering menjadi tekstur matte.

Langkah 5: Merakit Elektronik

Langkah-langkah ini opsional jika Anda menggunakan mikrokontroler Arduino yang sudah ada. Namun, karena Anda hanya menggunakan sedikit kemampuannya, lebih masuk akal untuk membuat versi tanpa tulang dari Arduino yang jauh lebih kecil dan lebih murah untuk direproduksi. Bagian ini mungkin sedikit sulit bagi seseorang yang tidak memiliki pengalaman elektronik, tetapi seharusnya mudah bagi siapa saja yang telah merakit kit elektronik sederhana. Sketsa "skema" untuk elektronik terlampir. Skema ini sangat diturunkan dari skema Standalone Atmega8 David A. Mellis. Jika ada minat, saya akan membuat Instruksi khusus untuk langkah ini. Sirkuit daya yang dipisahkan berasal dari buku Komputasi Fisik Tom Igoe. Saya menyertakan gambar versi papan PC (dengan sensor/buzzer tidak terhubung) serta versi prototipe yang dibuat di papan tempat memotong roti untuk referensi. Versi papan tempat memotong roti juga menunjukkan cara menghubungkan papan Arduino sebagai programmer USB untuk chip mikrokontroler. Karena saya menggunakan soket DIP untuk chip, saya juga dapat melepas chip dan meletakkannya di papan Arduino untuk memprogramnya, tetapi mungkin sulit untuk menarik chip keluar tanpa menekuk semua pin -- itulah mengapa saya menyertakan betina pin header untuk tx/rx. Meskipun papannya sangat sempit, Anda dapat melihat bahwa semua pin pengontrol memiliki bantalan solder yang tersedia untuk dihubungkan. Karena mereka tidak diperlukan untuk proyek ini, saya tidak menyolder header perempuan ke pin yang tidak digunakan tetapi jika memang demikian, Anda akan memiliki kemampuan penuh Arduino Diecimilia kecuali USB on-board dalam paket yang sangat kecil. Lebar papan kira-kira setengah dari papan Diecimilia dan panjangnya kira-kira sama. (Ini adalah pengaturan serupa.) Adalah opsional untuk menggunakan transistor untuk menyalakan buzzer, Arduino dapat menyediakan arus yang cukup dari pin itu sendiri. Namun, menggunakan transistor memungkinkan Anda untuk menggunakan perangkat pembuat suara lain selain buzzer jika Anda memilikinya.

Langkah 6: Siapkan Buzzer dan Kabel Sensor

Sensor ultrasonik dan bel membutuhkan kabel panjang untuk berjalan dari kacamata ke elektronik. Sensor ultrasonik membutuhkan 4 kabel (5v, ground, echo, trigger) dan buzzer membutuhkan dua kabel (output digital dari pengontrol, ground). Dengan beberapa perencanaan, Anda dapat menggunakan kabel pita 5 kawat, jika Anda memilikinya dan berbagi koneksi ground antara buzzer dan sensor. Saya hanya memiliki pita 4 kawat jadi saya menggunakannya untuk sensor ultrasonik dan menggunakan kabel dua kawat untuk buzzer. Karena bel memiliki dua konektor, saya menyolder deretan header perempuan ke dua kabel pada jarak yang benar, dengan cara ini saya dapat dengan mudah melepas bel piezo jika perlu. Sensor memiliki beberapa lubang solder untuk disolder yang harus Anda gunakan dan gunakan. Pastikan untuk menggunakan sisi yang benar, lubang di sisi lain untuk memprogram sensor dan tidak akan berfungsi!

Langkah 7: Selesaikan Kabel

Selanjutnya solder pin header laki-laki ke ujung kabel yang lain. (Ini akan terhubung ke mikrokontroler.)

Langkah 8: Unggah Kode

Untuk mengunggah kode, sambungkan pin 5v, ground, TX, RX pada papan PC ke pin yang sama pada chip yang dilepas papan Arduino menggunakan beberapa kabel. Kemudian sambungkan pin reset pada board PC ke tempat pin 13 akan masuk ke soket DIP pada board Arduino. Jika ini membingungkan, silakan lihat gambar yang direplikasi ini, kecuali dengan Arduino Mini. Selanjutnya cukup lewati kode terlampir di editor Arduino (atau jelajahi dan buka file.pde di Arduino setelah mengunduh) dan pilih port serial dan chip Arduino yang sesuai yang Anda gunakan dan tekan tombol unggah. Kode bekerja dengan memainkan bunyi bip dan kemudian memvariasikan interval antar bip berdasarkan jarak yang diukur oleh sensor. Jadi, jika Anda dekat dengan suatu objek, interval antar bip berkurang dan bunyi bip terjadi lebih cepat. Jika Anda berada jauh dari suatu objek, interval antar bip meningkat sehingga bunyi bip terjadi lebih lambat. Kontroler memeriksa jarak setiap 60 md, sehingga interval antar bip berubah secara dinamis. Saat ini diskalakan sehingga 1 inci membuat perbedaan 10 ms dalam interval antar bip. Ini membuat kacamata bekerja lebih baik untuk jarak yang lebih dekat, tetapi dapat ditingkatkan untuk bekerja lebih baik untuk jarak yang lebih jauh. Saya mencoba penskalaan eksponensial yang meningkatkan jangkauan pada jarak yang lebih dekat (menggunakan fscale tetapi tampaknya tidak banyak mengubah respons dengan imbalan banyak kode, jadi saya membatalkannya.) Karena waktu yang diperlukan untuk membaca jarak tergantung pada jarak objek yang dirasakan (sensor mengembalikan pulsa hingga 30 ms panjangnya) kode mengukur waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan pembacaan dan mengkompensasi waktu tunda dengan jumlah itu. Setiap baris pada kode dikomentari dan (semoga) mandiri -jelas.

Langkah 9: Masukkan Elektronik ke dalam Kandang

Potong tabung yang berbelit-belit sehingga panjangnya tepat dari kacamata ke tangan atau saku seseorang. Letakkan kabel yang menghubungkan ke sensor ultrasonik dan buzzer piezo di dalam tabung berbelit-belit jahitan split. Bor lubang di selungkup Anda yang dapat memuat tabung yang berbelit-belit. Saya melakukan ini menggunakan pendekatan coba-coba dimulai dengan ukuran kecil dan meningkatkan diameter sampai tabung pas. Jalankan kabel melalui lubang lalu peras tabung yang berbelit-belit. Kabel saya agak panjang jadi saya harus melipatnya agar pas. Beberapa Velcro memegang papan sirkuit ke enklosur.

Langkah 10: Hubungkan Kabel

Sekarang Anda dapat menggunakan pin header laki-laki di ujung kabel Anda dan terhubung ke pin yang sesuai pada papan PC (gunakan skema!). Jika Anda menggunakan Arduino Anda sendiri, gunakan pemetaan pin yang sama seperti pada skema.

Langkah 11: Tutup Enklosur

Enclosure ini memiliki sekrup untuk menahannya, tetapi enclosure lain (altoid tin?) dapat ditutup dengan mudah. Karena saya tidak yakin apakah itu berfungsi, saya menggunakan selotip untuk menutupnya untuk saat ini.

Langkah 12: Pasang Telinga

Untuk memasang telinga, pertama-tama kita harus meletakkan dua slot vertikal dengan dremel di telinga untuk dilewati tali.

Langkah 13: Memasang Telinga Lanjutan

Setelah menjalankan tali melalui telinga, saya menggunakan Velcro untuk menempelkan telinga ke kacamata. Ini akhirnya menjadi agak tidak stabil, tetapi sangat dapat disesuaikan untuk mengarahkannya ke arah yang benar. Menempelkannya akan lebih permanen, tetapi Velcro telah bertahan dari beberapa demo. Sensor ultrasonik entah bagaimana sangat cocok untuk dimasukkan ke mekanisme penguncian untuk kemampuan flip up kacamata. Anda harus menarik bingkai goggle karet dari bagian lensa plastik sedikit dari atas untuk memberi ruang kemudian sensornya pas masuk. Sensor terkadang keluar, jadi sedikit lem bisa memperbaikinya untuk selamanya. Sayangnya, metode pemasangan ini membuat lensa tidak mungkin lagi dimiringkan.

Langkah 14: Alami Ekolokasi

Colokkan baterai, masukkan enklosur ke dalam saku Anda dan jelajahi! Semakin dekat Anda dengan objek dalam pandangan Anda, semakin cepat bunyi bip, semakin jauh jaraknya, semakin lambat bunyi bip. Tolong jangan memakai ini di lingkungan berbahaya atau lalu lintas! Kacamata ini hanya untuk tujuan pendidikan dan dimaksudkan untuk lingkungan yang terkendali karena dimaksudkan untuk menghalangi penglihatan tepi dan penglihatan reguler Anda sehingga Anda lebih bergantung pada isyarat pendengaran. Saya tidak bertanggung jawab atas cedera apa pun akibat memakai kacamata ini! Terima kasih! Karena ini berbasis Arduino, Anda dapat dengan mudah menambahkan modul Zigbee atau blueSMIRF untuk menghubungkannya dengan komputer secara nirkabel. Pekerjaan di masa depan mungkin menambahkan tombol untuk menyesuaikan sensitivitas dan menambahkan sakelar hidup / mati.

Hadiah Kedua dalam Kontes Robot Instructables dan RoboGames