Ochelari radar: 14 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-13 06:58

Vara trecută, în vacanță în Maine, am întâlnit un alt cuplu: Mike și Linda. Linda era orbă și fusese orbă de la nașterea (cred) primului lor copil. Au fost foarte drăguți și am râs împreună. După ce am venit acasă, nu m-am putut opri să mă gândesc la ce ar fi să fii orb. Orbii văd câini ochi și bastoane și sunt sigur că o mulțime de alte lucruri îi pot ajuta. Dar totuși, trebuie să existe o mulțime de provocări. Am încercat să-mi imaginez cum ar fi și m-am întrebat, ca tocilar de electronice, dacă aș putea face ceva.

Mi-am ars ochii într-o vară cu un sudor când aveam vreo 20 de ani (poveste lungă … copil prost). Este ceva ce nu voi uita niciodată. Oricum, am avut ochii peticiți pentru o zi. Îmi amintesc că mama mea a încercat să mă plimbe peste stradă. Am tot întrebat-o dacă mașinile s-au oprit. Ea a spus ceva de genul: „Sunt mama ta … crezi că te-aș ieși în trafic?” Gândindu-mă la ceea ce am fost când eram adolescent, m-am întrebat. Dar nu am putut trece fără să știu dacă era ceva să mă lovească în față în timp ce mergeam. Am fost foarte fericit și ușurat când am scos plasturile. Acesta este singurul lucru apropiat de „experiență” pe care l-am avut în viața mea în ceea ce privește orbirea.

Recent am scris un alt instructabil despre un tânăr prieten la serviciu care și-a pierdut vederea în ochiul drept și un dispozitiv pe care l-am făcut pentru a-i spune dacă există ceva în partea dreaptă a acestuia. Dacă doriți să-l citiți este aici. Acest dispozitiv a folosit un senzor Time-of-Flight de către ST Electronics. La aproximativ un minut după ce am terminat acel proiect, am decis că aș putea face un dispozitiv pentru a ajuta orbii. Senzorul VL53L0X pe care l-am folosit în acel proiect are un senzor frate / soră mai mare numit VL53L1X. Acest dispozitiv poate măsura distanțe mai mari decât VL53L0X. Pentru VL53L0X de la Adafruit a existat o placă de separare, iar pentru VL53L1X a existat o placă de separare de la Sparkfun. Am decis să creez o pereche de ochelari cu VL53L1X în față și un dispozitiv de feedback haptic (motor vibrator) în spatele ochelarilor de lângă podul nasului. Aș vibra motorul invers proporțional cu distanța față de un obiect, adică cu cât un obiect era mai aproape de ochelari, cu atât ar vibra mai mult.

Ar trebui să menționez aici că VL53L1X are un câmp vizual foarte îngust (programabil între 15-27 grade), ceea ce înseamnă că sunt FOARTE direcționale. Acest lucru este important, deoarece oferă o rezoluție bună. Ideea este că utilizatorul își poate mișca capul ca o antenă radar. Acest lucru, împreună cu FOV îngust, permite utilizatorului să discearnă mai bine obiectele la diferite distanțe.

O notă despre senzorii VL53L0X și VL53L1X: sunt senzori de timp de zbor. Aceasta înseamnă că trimit un impuls LASER (putere redusă și în spectrul infraroșu, astfel încât să fie în siguranță). Senzorul durează cât durează să vadă revenirea pulsului reflectat. Deci, distanța este egală cu rata X timp, după cum ne amintim cu toții de la orele de matematică / știință, nu? Deci, împarte timpul în jumătate și înmulțește-te cu viteza luminii și obții distanța. Dar așa cum a fost subliniat de un alt membru Instructables, ochelarii ar fi putut fi numiți ochelari LiDAR deoarece utilizarea unui LASER în acest mod este Light Distance and Ranging (LiDAR). Dar, așa cum am spus, nu toată lumea știe ce este LiDAR, dar cred că majoritatea oamenilor știu RADAR. Și în timp ce lumina infraroșie și radioul fac parte din spectrul electromagnetic, lumina nu este considerată o undă radio, așa cum sunt frecvențele cu microunde. Așadar, voi lăsa titlul ca RADAR, dar acum, înțelegi.

Acest proiect utilizează practic aceeași schemă ca cea pentru celălalt proiect … așa cum vom vedea. Marile întrebări pentru acest proiect sunt: cum montăm aparatele electronice pe ochelari și ce fel de ochelari folosim?

Pasul 1: Ochelarii

Am decis că aș putea să proiectez o pereche simplă de ochelari și să le imprim cu ajutorul imprimantei mele 3D. De asemenea, am decis că am nevoie doar să imprim 3D scheletul sau rama ochelarilor. Aș adăuga o placă de circuite imprimate pentru a lipi componentele. Placa de circuite imprimate (protoboard) ar fi atașată cadrelor, ceea ce ar conferi rezistență întregului ansamblu. O redare 3D a cadrelor este prezentată mai sus.

Fișierele STL sunt, de asemenea, atașate la acest pas. Există trei fișiere: left.stl, right.stl (căștile / brațele) și ochelarii.stl (cadrele).

Pasul 2: placa de circuit imprimat

Am folosit un panou de dimensiuni complete Adafruit Perma-Proto. Am poziționat panoul de deasupra faței paharelor și le-am centrat. Marginea superioară a ochelarilor am făcut-o chiar și cu partea superioară a protoboardului. Partea dreptunghiulară a ochelarilor care se extinde de sus este locul în care senzorul Timp de zbor va fi montat în cele din urmă. O porțiune bună din partea superioară a acestei părți a cadrelor se ridică deasupra protoagardului. Acest lucru este în regulă, deoarece nu trebuie să lipim nimic în partea de sus a senzorului, ci doar în partea de jos.

Există o gaură în centrul panoului care este aproape exact deasupra locului în care va fi podul nasului în pahare. Am marcat cele 4 găuri care se află în cadru pe protoboard folosind un marker de vârf fin. Am forat apoi găurile în panoul de măsurare.

Apoi, am montat cadrele pe panou cu ajutorul șuruburilor M2.5. Al meu este din nailon și am primit un set întreg de șuruburi de la Adafruit în acest scop. Odată ce șuruburile au fost atașate, am luat un marker și am tras o linie în jurul cadrelor pe panou. Pentru mine, am marcat drept în jos crestăturile de pe laturile cadrelor în care vor fi amplasate bucățile de urechi. Aceasta este preferința mea … dar poate veți dori ca părțile urechii cadrului să fie vizibile.

Pasul 3: tăierea acestuia

Apoi am scos cele 4 șuruburi înapoi din a ține cadrele de panou. Am făcut o îndepărtare brută a materialului în afara liniei pe care am marcat-o. Am avut grijă să stau puțin departe de linii, pentru că aș rafina asta mai târziu cu mașina de șlefuit pe masă pe care o am. Puteți utiliza un fișier … dar ne depășim.

Puteți tăia brusc în jurul liniei folosind orice mijloace aveți. Poate o ferăstrău cu bandă? Ei bine, nu am unul. Am un „nibbler” pentru plăci cu circuite imprimate, așa că l-am folosit. De fapt, a durat destul de mult timp și este destul de ușor de făcut. Însă materialul plăcilor cu circuite imprimate se poate sparge și se poate sparge și așa că am vrut să merg încet. M-am răsucit în jurul meu și, de asemenea, în zona nasului … dar numai aproximativ. Puteți vedea ce făceam în poza de mai sus.

Pasul 4: Șlefuire sau depunere

Am îndepărtat materialul mult mai aproape de linie folosind șlefuitorul meu pentru curea de masă. Din nou, puteți utiliza un fișier dacă nu aveți altceva. Tot ce pot spune aici despre șlefuire este că, în funcție de granulația de abraziv din șlefuitor, aveți grijă cu cât material încercați să îndepărtați. Nu e cale de întoarcere. Uneori, o singură alunecare poate distruge placa (sau cel puțin o face să pară asimetrică sau pătată). Deci, ia-ți timp.

Puteți vedea pozele mele de mai sus și înainte și după.

Pasul 5: Reglaj fin

Am reașezat cadrele cu cele 4 șuruburi și m-am întors la șlefuitorul de curea. Am șlefuit foarte atent până la marginea cadrelor. Trebuia să folosesc un fișier rotund în secțiunea nasului, pentru că pur și simplu nu puteam face acea întoarcere în șlefuitorul meu. Vedeți rezultatele mele finale de mai sus.

Pasul 6: Adăugarea senzorului

În acest moment am adăugat placa de detectare a senzorului VL53L1X. Mai întâi am adăugat două șuruburi lungi de nailon M2.5 împingându-le prin găurile din cadre și prin găurile din VL53L1X. Am adăugat o piuliță de nailon la fiecare șurub și le-am strâns foarte ușor. Peste partea superioară a fiecărei piulițe am adăugat două (patru total) șaibe de nailon. Acestea sunt necesare pentru a vă asigura că senzorul VL53L1X se află în paralel cu placa de protecție.

Am așezat o bandă de borne cu 6 poziții pe tablă, astfel încât găurile din partea superioară a VL53L1X să se alinieze cu cele două șuruburi pe care le-am pus în partea de sus a cadrelor (cu șaibele din nailon). Am adăugat piulițe de nailon la capetele șuruburilor și, din nou, le-am strâns ușor. Vezi imaginile de mai sus.

Pasul 7: Schematic

Așa cum am spus mai devreme, schema este aproximativ aceeași cu cea pentru proiectul Radar periferic. O diferență este că am adăugat un buton (un comutator de contact monetar). Îmi imaginez că la un moment dat vom avea nevoie de una pentru a schimba modurile sau pentru a implementa o caracteristică … deci, mai bine să o aveți acum decât să o adăugați mai târziu.

Am adăugat și un potențiometru de 10K. Potul este folosit pentru a regla distanța pe care software-ul o va considera drept distanța maximă la care trebuie să răspundă. Gândiți-vă la asta ca la un control al sensibilității.

Schema este prezentată mai sus.

Lista pieselor (pe care ar fi trebuit să o dau mai devreme) este următoarea:

Senzor de distanță SparkFun Breakout - 4 metri, VL53L1X - SEN-14722 Adafruit - Mini motor disc vibrant - ID-ul PRODUSULUI: 1201 Adafruit - Baterie litiu-ion polimer - 3,7v 150mAh - ID-ul PRODUSULUI: 1317 ID: 1606 Butoane comutatoare tactile (6 mm subțiri) x 20 pachet - ID-ul PRODUSULUI: 1489 Spkfun - Conector unghi drept JST - Trecător cu 2 pini - Rezistor PRT-0974910K ohm - Junkbox (uită-te pe podea) Rezistor 10K-100K ohm - Junkbox (uită-te la podeaua ta lângă rezistențele de 10K) 2N3904 NPN Tranzistor - Junkbox (sau telefonează un prieten) Câteva sârme de conectare (am folosit calibru 22 eșuat)

Pentru a încărca bateria LiPo, am luat și eu: Adafruit - Micro Lipo - Încărcător USB LiIon / LiPoly - v1 - ID PRODUS: 1304

Pasul 8: Plasarea componentelor

Încercam să fiu cât mai inteligent în ceea ce privește plasarea componentelor. Încerc, de obicei, să aliniez anumite știfturi, cum ar fi alimentarea și împământarea … dacă pot. Încerc să minimizez lungimile firelor. Trebuia să fiu sigur că voi lăsa un spațiu deasupra unde este podul nasului pentru motorul de vibrații. În cele din urmă am ajuns la plasamentul care poate fi văzut în imaginea de mai sus.

Pasul 9: Motivele

Mai întâi am lipit toate componentele la bord în pozițiile pe care le hotărâsem. Apoi, am adăugat conexiuni la sol. În mod convenabil, una dintre benzile mari și lungi de pe PWB era încă expusă, așa că am făcut din aceasta banda obișnuită.

Imaginea de mai sus prezintă conexiunile la sol și rezistența de 10K. Nu vă voi spune unde să plasați fiecare fir, deoarece majoritatea oamenilor au propriile idei despre cum să facă lucrurile. Voi doar să vă arăt ce am făcut.

Pasul 10: fire

Am adăugat restul de fire așa cum se arată în imaginea de mai sus. Am adăugat o bucată de bandă dublă sub motorul de vibrații pentru a mă asigura că este ținută în poziție. Materialul lipicios care a venit deja pe fundul motorului nu mi s-a părut suficient de puternic.

Am folosit o sârmă cu ecartament 22 pentru conexiunile mele. Dacă aveți ceva mai mic, folosiți-l. Am folosit gabaritul 22 pentru că este cel mai mic pe care l-am avut la îndemână.

Pasul 11: Suportul bateriei

Am imprimat 3D o paranteză pentru a ține bateria LiPo (o redare a acesteia este prezentată mai sus). Am marcat și am făcut găuri în protoboard pentru a monta suportul pe partea opusă a ochelarilor de la componente așa cum se arată mai sus.

Ar trebui să menționez aici că suportul este foarte subțire și subțire și trebuie să-l imprim cu material de susținere (am folosit plastic ABS pentru toate piesele pentru acest proiect). Puteți rupe cu ușurință paranteză încercând să scoateți materialul de sprijin, așa că mergeți ușor.

Un lucru pe care îl fac pentru a-mi face părțile mai puternice este să le scufund în acetonă. Desigur, trebuie să fii foarte atent să faci asta. O fac într-o zonă bine ventilată și folosesc mănuși și protecție pentru ochi. Fac asta după ce am îndepărtat materialul suport (desigur). Am un recipient cu acetonă și, folosind o pensetă, scufund complet piesa în acetonă poate pentru o secundă sau două. Îl îndepărtez imediat și îl pun deoparte să se usuce. De obicei las părți timp de o oră sau mai mult înainte de a le atinge. Acetona va „topi” ABS chimic. Acest lucru are ca efect etanșarea straturilor de plastic.

Fișierul STL pentru paranteză este atașat la acest pas.

Pasul 12: Programare

După ce am verificat dublu toate conexiunile mele, am atașat cablul USB pentru a programa Trinket M0.

Pentru a instala și / sau modifica software-ul (atașat la acest pas) veți avea nevoie de Arduino IDE și fișierele de bord pentru Trinket M0, precum și de bibliotecile pentru VL53L1X de la Sparkfun. Toate acestea sunt aici și aici.

Dacă sunteți nou în domeniu, urmați aici instrucțiunile pentru utilizarea Adafruit M0 pe site-ul lor de învățare. Odată ce software-ul (adăugat la acest pas) este încărcat, placa ar trebui să pornească și să funcționeze cu alimentare de la conexiunea serială USB. Mutați partea laterală a plăcii cu VL53L1X aproape de un perete sau de mâna dvs. și ar trebui să simțiți că motorul vibrează. Vibrația ar trebui să devină mai mică în amplitudine cu cât este mai departe de dispozitivul în care se află un obiect.

Vreau să subliniez că acest software este prima trecere la acest lucru. Am făcut două perechi de ochelari și voi face încă două imediat. Noi (eu și cel puțin o altă persoană care lucrează la acest lucru) vom continua să rafinăm software-ul și să postăm orice actualizări aici. Speranța mea este că și alții vor încerca acest lucru și vor posta (poate în GitHub) orice schimbări / îmbunătățiri pe care le aduc.

Pasul 13: Finalizarea cadrelor

Am rupt bucățile de urechi în crestătura de pe ambele părți ale ochelarilor și am aplicat acetonă folosind un vârf de tac. Mă absorb acetonă, astfel încât să obțin o cantitate bună când o apăs în colțuri. Dacă sunt fixate strâns, atunci acetonă va fi transportată prin atracție capilară. Mă asigur că sunt poziționate drept și, dacă este necesar, folosesc ceva pentru a le menține pe loc cel puțin o oră. Uneori aplic din nou și aștept încă o oră. Acetona face o legătură excelentă și ochelarii mei par destul de puternici la limita cadrului.

Desigur, aceste ochelari sunt doar un prototip, așa că am păstrat designul simplu și de aceea nu există balamale pentru brațele ochelarilor. Oricum funcționează destul de bine. Dar, dacă doriți, le-ați putea reproiecta întotdeauna cu balamale.

Pasul 14: Gânduri finale

Am observat că senzorul nu merge bine în lumina soarelui. Acest lucru are sens, deoarece sunt sigur că senzorul este saturat de IR de la soare, ceea ce face imposibilă separarea acestuia de pulsul emis de senzor. Totuși, ar face ochelari buni în interior și în nopți și poate zile înnorate. Desigur, trebuie să fac mai multe teste.

Un lucru pe care îl voi face pentru a schimba designul este să adaug un fel de cauciuc la crestătura care atinge puntea nasului. Dacă înclinați capul în jos, este greu să simțiți vibrația, deoarece ochelarii se ridică puțin de pe piele sub forța gravitației. Cred că niște cauciuc pentru a crea frecare vor menține ochelarii fixați pe nas, astfel încât vibrația să poată fi transferată la el.

Sper să primesc feedback despre ochelari. Nu știu că ochelarii vor fi de ajutor oamenilor, dar va trebui doar să vedem. Asta înseamnă prototipuri: fezabilitate, învățare și rafinamente.

S-ar fi putut adăuga mai mulți senzori la design. Am ales să folosesc unul pentru acest prototip, deoarece cred că mai mult de un motor de vibrații va fi mai greu de discernut pentru utilizator. Dar ar fi putut fi o idee bună să aveți doi senzori care vizează ochii. Apoi, folosind două motoare, puteți vibra de fiecare parte a ochelarilor. Puteți utiliza, de asemenea, sunet alimentat la fiecare ureche în loc de vibrații. Din nou, ideea este să încerci un prototip și să obții ceva experiență.

Dacă ai reușit până aici, mulțumesc că ai citit!