Cât de înalt ești ?: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Urmăriți creșterea copilului cu un stadiometru digital

În timpul copilăriei mele, mama mea era obișnuită să mă ia periodic pe înălțime și să o noteze pe note de bloc pentru a-mi urmări creșterea. Bineînțeles, neavând un stadiometru acasă, stăteam pe perete sau pe pragul ușii în timp ce ea lua măsura cu o bandă. Acum am o nepoată nou-născută și când începe să meargă, părinții ei vor fi cu siguranță interesați să-i urmărească creșterea în înălțime. Așadar, s-a născut ideea unui stadiometru digital.

Este realizat în jurul unui senzor Arduino Nano și al unui senzor „Timp de zbor” care măsoară cât durează mica lumină laser pentru a reveni la senzor.

Pasul 1: Piese și componente

• Arduino Nano Rev 3
• Senzor laser CJMCU 530 (VL53L0x)
• Codificator rotativ KY-040
• Afișaj SSD1306 OLED 128x64
• Buzzer pasiv
• Rezistoare 2x10KΩ

Pasul 2: senzorul

ST Microelectronics VL53L0X este un modul de variatie cu laser Time-of-Flight (ToF) de nouă generație găzduit într-un pachet mic, oferind măsurători precise de distanță indiferent de reflectanțele țintă, spre deosebire de tehnologiile convenționale.

Poate măsura distanțe absolute de până la 2m. Laserul intern este total invizibil pentru ochiul uman (lungimea de undă 940 nm) și respectă cele mai noi standarde în materie de siguranță. Integra o serie de SPAD-uri (diode cu avalanșă cu un singur foton)

Comunicarea către senzor se face prin I2C. Deoarece proiectul include, de asemenea, un alt I2C instalat (OLED), sunt necesare 2 rezistențe pullup de 10KΩ pe liniile SCL și SDA.

Am folosit CJMCU-530, care este un modul breakout cu VL53L0X de la ST Microelectronics.

Pasul 3: Operații și poziționarea senzorului

Odată ce a fost construit și testat, dispozitivul ar trebui să fie montat pe centrul unui cadru al ușii; acest lucru se datorează faptului că, dacă îl montați prea aproape de un perete sau un obstacol, fasciculul laser IR va fi interferat și va crea un fenomen crosstalk pe măsură. O altă opțiune ar fi instalarea dispozitivului printr-o tijă de extensie pentru a-l îndepărta de perete, dar este mai incomod.

Luați cu atenție măsura corectă a lungimii între podea și senzor (offsetul trebuie setat) și calibrați dispozitivul (consultați pasul următor). Odată calibrat, dispozitivul poate fi utilizat fără a fi nevoie să se calibreze din nou, cu excepția cazului în care îl mutați în altă poziție.

Porniți dispozitivul și plasați-vă sub el, într-o poziție dreaptă și fermă. Măsura va fi luată atunci când dispozitivul detectează o lungime constantă pentru mai mult de 2,5 secunde. În acel moment, va emite un sunet muzical „de succes” și va menține măsura ținută pe ecran.

Pasul 4: Calibrare offset

După cum sa menționat anterior, trebuie să setați valoarea corectă (în centimetri) pentru offset, distanța dintre dispozitivul de măsurare și podea. Acest lucru poate fi realizat prin apăsarea butonului codificatorului rotativ (care are un comutator cu buton). Odată activat modul de calibrare, setați distanța corectă rotind butonul (în sensul acelor de ceasornic adaugă centimetri, scade în sens invers acelor de ceasornic). Decalajul variază de la 0 la 2,55 m.

Când ați terminat, apăsați din nou butonul. Două tonuri diferite vor fi generate de buzzer-ul intern pentru a vă oferi un feedback acustic. Modul de calibrare are un timeout de 1 minut: dacă nu setați offset-ul în acest timeout, dispozitivul iese din modul de calibrare și revine la modul de măsurare, fără a modifica offset-ul stocat. Offset-ul este stocat în memoria EEPROM a Arduino, pentru a-l păstra prin opriri ulterioare.

Pasul 5: Cod

ST Microelectronics a lansat o bibliotecă API completă pentru VL53L0X, inclusiv detectarea gesturilor. În scopul dispozitivului meu, am găsit mai ușor biblioteca VL53L0X Pololu pentru Arduino. Această bibliotecă este destinată să ofere o modalitate mai rapidă și mai ușoară de a începe utilizarea VL53L0X cu un controler compatibil Arduino, spre deosebire de personalizarea și compilarea API-ului ST pentru Arduino.

Am setat senzorul în modul HIGH ACCURACY și LONG RANGE, pentru a avea mai multă libertate în ceea ce privește înălțimea instalării și setarea offset. Acest lucru va duce la o viteză mai mică de detectare, care este oricum suficientă pentru scopul acestui dispozitiv.

Decalajul este stocat în memoria EEPROM a lui Arduino, ale cărei valori sunt păstrate când placa este oprită.

În secțiunea buclă, noua măsură este comparată cu cea precedentă și dacă 2,5 secunde sunt trecute pe aceeași măsură (și dacă NU este o valoare Offrange sau Timeout), măsura este scăzută din offset și afișată constant pe afișaj. O muzică scurtă „reușită” este redată de buzzer-ul piezo, pentru a notifica auditor utilizatorul.

Pasul 6: Scheme

Pasul 7: Carcasă / carcasă și asamblare

Deoarece este foarte cunoscută incapacitatea mea de a tăia ferestre dreptunghiulare pe cutii comerciale, am luat calea de a proiecta o carcasă cu un CAD și să o trimit pentru imprimare 3D. Nu este cea mai ieftină alegere, dar este totuși o soluție convenabilă, deoarece oferă posibilitatea de a fi foarte precis și flexibil în poziționarea tuturor componentelor.

Micul cip laser este montat fără sticlă de acoperire, pentru a evita diafragma și măsurile neregulate. Dacă doriți să instalați laserul în spatele unui capac, va trebui să efectuați o procedură complexă de calibrare, așa cum este raportat în documentația ST Microelectronics.