Pengontrol 3D DIY: 8 Langkah (dengan Gambar)

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

Buat antarmuka 3D menggunakan enam resistor, aluminium foil, dan Arduino. Ambil itu, Wii. Update: penjelasan yang lebih menyeluruh dari proyek ini tersedia dari Make Magazine. Mungkin lebih mudah untuk mengikuti instruksi mereka, dan saya pikir kode mereka lebih mutakhir. Tujuan dasarnya di sini adalah untuk membuat sistem penginderaan posisi tangan 3D yang dapat dibuat oleh kebanyakan orang, sambil tetap mempertahankan beberapa kemiripan fungsionalitas. Untuk mendapatkan gambaran tentang kemungkinan aplikasi, lihat video demo. Jika Anda pikir Anda dapat membangun yang lebih sederhana dan sama akuratnya, atau sedikit lebih kompleks dan lebih akurat, bagikan di komentar! Antarmuka 3D DIY: Tic Tac Toe dari Kyle McDonald di Vimeo.

Langkah 1: Bahan

Peralatan

• Arduino
• Pengolahan
• Pemotong kawat
• Besi solder
• Pemotong kotak

Bahan:

• (3) resistor 270k
• (3) resistor 10k
• Pateri
• Kabel
• Alumunium foil
• Kardus

Opsional:

• Pita (misalnya: scotch)
• Kawat terlindung (misalnya: kabel koaksial, ~3')
• (3) klip buaya
• 3-pin header
• dasi ritsleting
• Shrink wrap tubing atau lem panas

Langkah 2: Buat Piring

Sensor ini akan bekerja menggunakan rangkaian RC sederhana, dengan masing-masing rangkaian penginderaan jarak dalam satu dimensi. Saya menemukan bahwa cara termudah untuk mengatur tiga pelat kapasitif untuk tujuan ini adalah di sudut kubus. Saya memotong sudut kotak kardus menjadi kubus 8,5 , dan kemudian memotong beberapa aluminium foil agar sesuai dengan kotak yang sedikit lebih kecil. Pita di sudut menahannya di tempatnya. Jangan rekatkan seluruh perimeter, kita akan membutuhkannya nanti untuk memasang klip buaya.

Langkah 3: Buat Konektor

Untuk menghubungkan Arduino ke pelat, kita memerlukan beberapa kabel berpelindung. Jika kabel tidak dilindungi, kabel itu sendiri bertindak lebih jelas sebagai bagian dari kapasitor. Juga, saya telah menemukan bahwa klip buaya membuatnya sangat mudah untuk menghubungkan benda-benda ke aluminium -- tetapi mungkin ada banyak cara lain juga.

• Potong tiga kabel pelindung yang sama panjangnya. Saya memilih sekitar 12". Semakin pendek semakin baik. Kabel koaksial berfungsi, tetapi semakin ringan/lebih fleksibel semakin baik.
• Lepaskan setengah inci terakhir atau lebih untuk mengungkapkan pelindung, dan seperempat inci terakhir untuk mengungkapkan kawat.
• Putar klip buaya ke kabel ke kabel dan solder bersama-sama.
• Tambahkan beberapa tabung panas menyusut atau lem panas untuk menyatukan semuanya.

Langkah 4: Buat Sirkuit

The "sirkuit" hanya dua resistor per bagian dari aluminium. Untuk memahami mengapa mereka ada di sana, ada baiknya mengetahui apa yang kami lakukan dengan Arduino. Apa yang akan kita lakukan dengan setiap pin, secara berurutan, adalah:

• Atur pin ke mode keluaran.
• Tulis digital "rendah" ke pin. Ini berarti kedua sisi kapasitor di-ground dan akan dikosongkan.
• Atur pin ke mode input.
• Hitung berapa lama waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi dengan menunggu pin menjadi "tinggi". Ini tergantung pada nilai kapasitor dan dua resistor. Karena resistor tetap, perubahan kapasitansi akan dapat diukur. Jarak dari tanah (tangan Anda) akan menjadi variabel utama yang berkontribusi pada kapasitansi.

Resistor 270k memberikan tegangan untuk mengisi kapasitor. Semakin kecil nilainya, semakin cepat mereka akan menagih. Resistor 10k mempengaruhi waktu juga, tetapi saya tidak sepenuhnya memahami peran mereka. Kami akan membuat rangkaian ini di dasar setiap kawat.

• Solder resistor 10k ke ujung kabel yang berlawanan dengan klip buaya
• Solder resistor 270k antara pelindung dan kawat (pelat). Kami akan melindungi kabel dengan 5 V yang sama yang kami gunakan untuk mengisi kapasitor

Langkah 5: Selesai dan Pasang Konektor

Setelah 3 konektor selesai, Anda mungkin ingin menambahkan tabung panas menyusut atau lem panas untuk mengisolasinya satu sama lain, karena Anda akan menyolder titik pelindung/5 V bersama-sama.

Bagi saya, paling mudah untuk menyolder dua konektor terluar bersama-sama dan kemudian menambahkan yang ketiga. Setelah Anda menyolder ketiga konektor, tambahkan kabel keempat untuk memasok pelindung/5 V.

Langkah 6: Hubungkan dan Unggah Kode

• Colokkan konektor ke Arduino (pin 8, 9 dan 10)
• Pasang klip buaya ke piring (8:x:kiri, 9:y:bawah, 10:z:kanan)
• Berikan daya dengan mencolokkan kabel keempat (kabel merah saya) ke Arduino 5 V
• Colokkan Arduino, mulai lingkungan Arduino
• Unggah kode ke papan (catatan: jika Anda berada di luar Amerika Utara, Anda mungkin perlu mengubah #define listrik menjadi 50, bukan 60).

Kode Arduino dilampirkan sebagai Interface3D.ino dan kode Pemrosesan dilampirkan sebagai TicTacToe3D.zip

Langkah 7: Lakukan Sesuatu yang Keren

Jika Anda melihat jendela serial di lingkungan Arduino, Anda akan melihatnya mengeluarkan koordinat 3D mentah pada 115200 baud, sekitar 10 Hz = 60Hz / (2 siklus penuh * 3 sensor). Kode melakukan pengukuran sebanyak mungkin pada setiap sensor selama dua siklus frekuensi daya listrik (yang ternyata sangat stabil) untuk membatalkan sambungan apa pun. Hal pertama yang saya lakukan dengan ini adalah membuat Tic 3D sederhana Antarmuka Tac Toe. Jika Anda ingin memulai dengan demo yang berfungsi, kodenya tersedia di sini, cukup letakkan folder "TicTacToe3D" di folder Processing sketches Anda. Tiga hal bermanfaat yang ditunjukkan oleh kode Tic Tac Toe:

• Linearisasi data mentah. Waktu pengisian sebenarnya mengikuti hukum pangkat relatif terhadap jarak, jadi Anda harus mengambil akar kuadrat dari satu dari waktu ke waktu (yaitu, jarak ~= sqrt(1/time))
• Menormalkan data. Saat Anda memulai sketsa, tahan tombol kiri mouse ke bawah sambil menggerakkan tangan Anda untuk menentukan batas ruang yang ingin Anda kerjakan.
• Menambahkan "momentum" ke data untuk menghilangkan kegugupan.

Dalam praktiknya, dengan menggunakan pengaturan ini dengan aluminium foil, saya bisa mendapatkan rentang dimensi foil terbesar (bagian terbesar yang saya uji adalah 1,5 kaki persegi).

Langkah 8: Variasi dan Catatan

Variasi

• Bangun sensor besar
• Optimalkan resistor dan kode untuk hal-hal yang bergetar dengan cepat, dan gunakan sebagai pickup/mikrofon
• Mungkin ada trik lain untuk memisahkan sistem dari dengung AC (kapasitor besar antara pelat dan ground?)
• Saya telah bereksperimen dengan melindungi pelat di bagian bawah, tetapi sepertinya hanya menimbulkan masalah
• Buat pemilih warna RGB atau HSB
• Kontrol parameter video atau musik; urutan ketukan atau melodi
• Permukaan besar dan sedikit bengkok dengan beberapa pelat + proyektor = antarmuka "Laporan Minoritas"

Catatan

Taman bermain Arduino memiliki dua artikel tentang penginderaan sentuh kapasitif (CapSense dan CapacitiveSensor). Pada akhirnya, saya menggunakan kebalikan dari desain yang saya temukan di salinan "Komputasi Fisik" milik teman (Sullivan/Igoe) yang menjelaskan cara menggunakan RCtime (rangkaian memiliki kapasitor dan satu resistor tetap, dan mengukur nilai a potensiometer). Pengaturan waktu mikrodetik dicapai dengan menggunakan beberapa kode yang sedikit dioptimalkan dari forum Arduino. Sekali lagi: hanya dari mulai dari banyak skema theremin saya tidak sepenuhnya mengerti, saya sangat sadar ada cara yang lebih baik untuk melakukan penginderaan jarak kapasitif, tapi saya ingin membuat sesuatu sesederhana mungkin yang tetap fungsional. Jika Anda memiliki desain yang sama sederhana dan fungsional, kirimkan di komentar! Terima kasih kepada Dane Kouttron karena telah menoleransi semua pertanyaan elektronik dasar saya dan membantu saya memahami cara kerja rangkaian heterodyne theremin sederhana (awalnya, saya akan menggunakan ini -- dan, jika disetel dengan benar, mungkin akan lebih akurat).

Hadiah Pertama dalam Kontes Buku Instruksi