Alarmă tactilă față: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Atingerea feței noastre este una dintre cele mai frecvente modalități prin care ne infectăm cu viruși precum Covid-19. Un studiu academic din 2015 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) a constatat că ne atingem fețele în medie de 23 de ori pe oră. Am decis să proiectez un dispozitiv cu cost redus, cu putere redusă, care să vă alerteze de fiecare dată când sunteți pe punctul de a vă atinge fața. Acest prototip dur ar putea fi rafinat foarte ușor și, deși este puțin probabil să doriți să purtați acest lucru toată ziua, ar putea fi o modalitate bună de a vă antrena pentru a reduce atingerea feței și, prin urmare, pentru a reduce răspândirea virusului.

Majoritatea formelor de detectare a mișcării folosesc accelerometre sau procesare de imagini. Acestea sunt relativ scumpe, necesită alimentare continuă și, prin urmare, o baterie relativ mare. Am vrut să fac un dispozitiv care consumă energie doar atunci când comportamentul îl declanșează și care ar putea fi făcut acasă pentru mai puțin de 10 USD.

Dispozitivul are trei părți. Un colier și două benzi elastice mici pe fiecare încheietură. Se folosește principiul că un magnet care se mișcă lângă o bobină de sârmă generează un curent electric în sârmă. Când mâna se deplasează spre față, magnetul de la încheietura mâinii generează o mică tensiune pe bobină. Acest lucru este amplificat și, dacă este mai mare decât un anumit prag, pornește un buzzer mic.

Provizii

• 100 - 200 de metri de fir solenoid. Majoritatea firelor sunt prea groase. Sârmă solenoidă este izolată cu un strat foarte fin de lac, astfel încât să puteți face o mulțime de rotații în bobină, păstrându-l totuși relativ mic și ușor. Am folosit 34 AWG - care are un diametru de aproximativ 0,15 mm
• Legături de cablu sau bandă de vânzare
• O singură sursă de putere redusă. Trebuie să poată funcționa la 3V. Am folosit un Microchip MCP601.
• 2 rezistențe (1M, 2K)
• Rezistor de tundere 2K
• Un buzzer piezoelectric de 3-5 V
• Orice tranzistor de bază npn (am folosit un 2N3904)
• Unele veroboard
• CR2032 (sau orice baterie cu celule monede de 3V)
• 2 mici magneți puternici
• 2 benzi de cauciuc groase sau ceva material de susținere a compresiei (cum ar fi șosete de compresie)

Pasul 1: Înfășurați bobina

Bobina trebuie să fie o singură bucată continuă de sârmă, astfel încât, din păcate, nu poate fi agățată și decuplată ca un colier. Prin urmare, este important ca diametrul bobinei să fie suficient de mare pentru a-l trece peste cap. Am înfășurat-o pe a mea în jurul unui formator circular (un coș de hârtie) cu un diametru de aproximativ 23 cm (9 inci). Cu cât mai multe viraje, cu atât mai bine. Am pierdut numărul de câte am făcut, dar testând rezistența electrică la final cred că am ajuns la aproximativ 150 de ture.

Luați ușor bobina din prima și fixați bobina cu legături de cablu sau bandă. Este important să nu rupeți niciun fir delicat al solenoidului, deoarece va fi aproape imposibil de reparat. Când aveți bobina fixată, găsiți cele două capete ale firului și scoateți lacul din ultimii cm (ultimul jumătate de centimetru) din fiecare capăt. Am făcut acest lucru topind lacul cu un fier de lipit (vezi videoclipul atașat).

Faceți clic aici pentru a vedea videoclipuri despre cum se dezbracă firul solenoidului

Aceste capete pot fi lipite delicat pe placa de circuit a detectorului. Pentru prototipul meu am lipit capetele pe o bucată mică de veroboard separat cu un antet de soclu, astfel încât să pot folosi experiment și să folosesc cabluri jumper pentru al conecta la diferite modele de circuite.

Pasul 2: Construiți circuitul detectorului

Schema și circuitul final sunt prezentate mai sus.

Folosesc un amplificator op într-o configurație fără inversare pentru a amplifica tensiunea foarte mică generată pe bobină. Câștigul acestui amplificator este raportul rezistențelor R1 și R2. Trebuie să fie suficient de mare pentru a detecta magnetul atunci când se mișcă aproximativ 10cm de la marginea bobinei relativ lent (aproximativ 20-30cm / s), dar dacă îl faceți prea sensibil atunci acesta poate deveni instabil și buzzerul va suna continuu. Deoarece numărul optim va depinde de bobina reală pe care o construiți și de magnetul pe care îl utilizați, vă recomand să construiți circuitul cu un rezistor variabil care poate fi setat la orice valoare de până la 2K. În prototipul meu am constatat că o valoare de aproximativ 1,5K a funcționat bine.

Deoarece bobina va prelua și unde radio de diferite frecvențe, am inclus un condensator pe R1. Acest lucru acționează ca un filtru low-pass. La orice frecvențe mai mari de câțiva hertz, reactanța acestui condensator este mult mai mică decât valoarea lui R1 și astfel amplificarea scade.

Deoarece câștigul este atât de mare, ieșirea amplificatorului de operare va fi într-adevăr doar „pornit” (3V) sau „oprit” (0V). Inițial, deoarece MCP601 poate emite 20mA, m-am gândit că ar putea fi capabil să conducă un buzzer piezo direct (acestea necesită doar câțiva mA pentru a funcționa). Cu toate acestea, am constatat că amplificatorul operațional s-a străduit să îl conducă direct, probabil din cauza capacității buzzerului. Am rezolvat acest lucru alimentând ieșirea ieșirii printr-un rezistor către un tranzistor npn care acționează ca un comutator. R3 este ales pentru a vă asigura că tranzistorul este complet pornit atunci când ieșirea din amplificatorul Op este de 3V. Pentru a minimiza consumul de energie în mod ideal, acest lucru ar trebui să fie cât mai mare posibil și să vă asigurați în continuare că tranzistorul este pornit. Am ales 5K pentru a mă asigura că acest circuit ar trebui să funcționeze cu aproape orice tranzistor npn popular.

Ultimul lucru de care aveți nevoie este o baterie. Am reușit să-mi rulez prototipul cu succes cu o baterie cu celule monede de 3V - dar era și mai sensibilă și mai eficientă la o tensiune ușor mai mare, așa că, dacă găsiți o baterie mică Li-poly (3,7 V), aș recomanda să o folosiți.

Pasul 3: Faceți benzi pentru încheietura mâinii

Dacă un magnet este purtat aproape de fiecare mână, acțiunea de a ridica mâna spre față va declanșa soneria. Am decis să creez două benzi pentru încheietura mâinii cu material elastic pentru șosete și le-am folosit pentru a păstra doi magneți mici la încheietura mâinii. De asemenea, puteți experimenta cu un inel magnetic pe un deget al fiecărei mâini.

Curentul indus circulă într-o direcție în jurul bobinei atunci când magnetul intră în regiunea bobinei și în direcția opusă când pleacă. Deoarece circuitul prototip este intenționat de simplu, o singură direcție de curent va declanșa soneria. Deci va bâzâi fie când mâna se apropie de colier, fie când se îndepărtează. Evident, vrem să bâzâie pe drumul spre față și putem schimba polaritatea curentului generat prin răsucirea magnetului. Așadar, experimentați cu ce mod înconjurător face sunetul sonor atunci când mâna se apropie de față și marchează magnetul, astfel încât să vă amintiți să-l purtați corect.

Pasul 4: Testează

Mărimea curentului indus este legată de cât de repede se schimbă câmpul magnetic lângă bobină. Deci, este mai ușor să ridicați mișcări rapide în apropierea bobinei decât mișcări lente departe de ea. Cu un pic de încercări și erori, am reușit să funcționeze fiabil când am mutat magnetul la aproximativ 30cm / s (1 ft / s) la o distanță de 15 cm (6 inch). Un pic mai mult de reglare ar îmbunătăți acest lucru cu un factor de doi sau trei.

Este un pic cam brut în acest moment, deoarece prototipul folosește componente "prin gaură", dar toate componentele electronice ar putea fi reduse cu ușurință utilizând componente de montare la suprafață, iar dimensiunea limitativă ar fi doar bateria.