V tomto článku se budeme zabývat materiálem na výrobu rukavic, pomocí kterého můžete ovládat různá zařízení. Autor materiálu nás seznámí s teorií a v praxi ukáže, jak takové zařízení vyrobit. Tento materiál je spíše vzdělávací a doufám, že bude užitečný pro děti i dospělé. Pro děti - vzbudit zájem o fyziku, elektronika, dospělí - připomenout nějaký materiál z kurzu fyziky.
DIY IRglove dálkové ovládání. Po připojení dvou špiček prstů můžete do zařízení odeslat signál pomocí infračerveného vysílače. IRglove používá princip přenosu řídicích signálů skrz neviditelné vlnové délky (v infračerveném rozsahu), aby umožnil zařízení pohybovat se nebo rotovat. Z článku se dozvíte, jak implementovat optoelektronické komponenty a spravovat je pomocí mikrokontroléru.
Nářadí a materiály:
-IR vysílač;
-IR přijímač;
- konektor baterie;
- Arduino Uno;
Tranzistor
- rezistory 330 ohmů a 10 ohmů;
-Board;
- 9V baterie;
-Rukavice;
- suchý zip;
-Laserová řezačka;
-Solding iron;
-Počítač pro programování Arduino;
- Lepicí pistole;
- Šicí jehly;
-Vodivé vlákno;
První krok: Teorie
Světlo je elektromagnetické záření. A jednou z nejdůležitějších vlastností elektromagnetického záření je vlnová délka.
Každá vlna má specifický tvar a délku. Vzdálenost mezi vrcholy (vysokými body) se nazývá vlnová délka. Rozdíl ve vlnové délce spočívá v tom, jak rozlišujeme mezi různými typy elektromagnetické energie. Vlnová délka je obvykle označena řeckým písmenem lambda (λ).
Elektromagnetické spektrum je společný termín pro všechny známé frekvence a související vlnové délky známých fotonů (elektromagnetické záření).
Rádiové vlny: 104 km> λ> 1 m
Rádiové vlny se používají k přenosu dat prostřednictvím modulace. Například: televize, mobilní telefony, bezdrátové sítě a amatérské rádio používají rádiové vlny.
Mikrovlny: 1 m> A> 1 mm
Mikrovlny jsou absorbovány molekulami, které mají dipólový moment v kapalinách. V mikrovlnné troubě se tento účinek používá k ohřevu jídla.
Infračervené vlny: 1 mm> A> 780 nm.
Daleko infračervené: (1 mm - 10 μm): používá se v astronomii.
Střední infračervené záření (10 μm - 2,5 μm): Horké předměty mohou v tomto rozsahu silně vyzařovat. Blízko infračerveného: (2,5 μm - 780 nm): Používá se v obrazových senzorech pro infračervené fotografování.
Viditelné světlo: 780 nm> A> 380 nm.
Viditelné světlo zahrnuje všechny barvy, které můžeme vidět lidským okem. Rozsah barev leží mezi červenou (700 nm) a modrou (400 nm).
Ultrafialové vlny: 380 nm> A> 10 nm
Slunce vyzařuje velké ultrafialové záření, které může potenciálně zničit většinu života na Zemi.
Rentgenové paprsky: 10 nm> A> 1 pm.
Rentgenové paprsky mohou interagovat s hmotou. Jedním z významných použití je diagnostická radiografie v medicíně.
Gama paprsky: A <1pm.
Jsou to nejenergičtější fotony. Používají se v medicíně pro radiační terapii rakoviny.
V souvislosti s článkem nás zajímá infračervený rozsah. Infračervené světlo je elektromagnetická vlna, která není pro lidské oko viditelná, ale některá zvířata, jako jsou hadi, se na ni zaměřují, odhadují polohu a vzdálenost, kterou mají kořistit.
Vše s teplotou nad -268 ° C emituje infračervené záření a vlnová délka závisí na teplotě. Slunce emituje polovinu své celkové energie ve formě infračerveného záření a většina viditelného světla je absorbována a přenášena ve formě infračerveného záření.
Důležité je, že infračervené záření nemá nepříznivý vliv na naše zdraví.
Infračervené světlo má mnoho využití.
Infračervená kamera dokáže detekovat teplo předmětů nebo těles. Používá se například k detekci tepelných ztrát v domě. Kamera se také používá ve veterinární medicíně k detekci nemocných oblastí těla zvířete.
Hledání nezvěstných lidí v noci, ochrana objektů, meteo a astrologická pozorování, a dokonce i přepínání TV kanálů, to vše neobejde bez infračerveného dosahu.
Krok dva: příprava rukavice
Vodivý závit musí být přišitý přes prsty rukavice. Pokud potom položíte jeden prst na druhý, obvod se uzavře a vysílá se infračervený signál. Ve skutečnosti jde o elektrický spínač.
Délka nitě by měla být alespoň dvojnásobná od špičky prstu po zápěstí. Neřežte začátek vlákna.
Šijte nit podél horní části rukavice až k zápěstí. Na zápěstí nechte nejméně 5 cm niti. Udělej to pro všech 5 prstů. Ujistěte se, že se dráty různých prstů navzájem nedotýkají, jinak by to způsobilo zkrat.
Tlačítka jsou připravena. K vyslání signálu však potřebujeme infračervený emitor. Tento IR vysílač by měl být viditelný v poloze rukavice. Nejjednodušší místo je v horní části kloubů.
Protáhněte rukavice IR zářiče. Udělejte to na zadní straně ruky, na úrovni kloubů. Ohněte nohy IR vysílače kleštěmi, abyste vytvořili háčky. Nezapomeňte, kde je dlouhá a kde je krátká noha.
Připojte vodivý závit (dva oddělené kusy) na obě nohy (master jednoduše navlékne nit na konec nohy a několikrát jej zalomí). Dále musíte blesknout rukavici se závitem na zápěstí. Na konci by měla být nitě nejméně 5 cm.
Připravte sedm elektrických vodičů o délce asi 20 cm: 1 pro palec, 4 pro ostatní prsty, 1 pro dlouhou nohu IR emitoru a 1 pro krátkou nohu IR emitoru. Odstraňte všechny dráty na obou koncích. Dráty se přednostně používají v různých barvách.
Nyní musíte připojit vodiče ke koncům závitů a izolovat spoje tepelnou trubkou.
Krok 3: Schéma zapojení
Podle schémat zapojení propojte všechny komponenty k sobě.
Zapojte dráty přicházející z prstů do Arduina. Čtyři dráty, počínaje čtyřmi prsty, kromě velkého, jsou připojeny k 8, 9, 10, 11 Arduino pinům.
Namontujte IR přijímač, tranzistor a rezistory na prkénko, jak je znázorněno na schématu zapojení. Tranzistor je určen především pro zesílení nebo přepínání elektronických signálů. Obecně existují tři nohy. Zesílený signál je dodáván do emitoru E, zesílený signál může být extrahován z kolektoru C a třetí spojení je společné pro oba signály, základnu B.Tranzistorový kolektor musí být zapojen do série s odporem 330 ohmů. Poté musí být rezistor připojen k IR zářiči v sérii. Připojte kolektor IR emitoru (krátká noha) k rezistoru.
Poté připojte základnu tranzistoru k odporu 330 ohmů. Připojte druhou stranu rezistoru k D3 pinu Arduino.
Výstup emitorů tranzistoru musí být uzemněn. Dalším krokem je správné připojení IR přijímače. IR přijímač má plochou stranu a konvexní stranu. Když konvexní strana směřuje nahoru, střední noha by měla být připojena k GND, levá noha je výstup, OUT a pravá noha je Vs. Připojte vodič k terminálu OUT IR přijímače, který bude připojen k terminálu D2 Arduino.
Připojte vodič k terminálu GND IR přijímače, který bude připojen k pin GNU Arduino. Připojte drát k Vs patici IR přijímače, který bude připojen k Arduino výstupu 5 V.
Krok 4: Arduino
Vytvořte kryt pro Arduino pomocí laserové řezačky. Soubor si můžete stáhnout níže.
rukaviceeIR.svg
Přilepte strany a dno k sobě. Nainstalujte Arduino a vložte do šasi. Zasuňte spojovací kolíky do příslušných otvorů ve víku krabice. Umístěte kolíky na správné Arduino I / O. Nasaďte kryt.
Odřízněte kousek suchého zipu o délce rovné průměru vašeho zápěstí. Připevněte pouzdro suchým zipem přes dodané otvory. Nasaďte si rukavice a náramek po ruce.
Baterie se instaluje samostatně, také pomocí suchého zipu.
Krok 5: Programování
Programování nefunguje s arduino verze 1.8.7 kvůli interní chybě.
Stáhněte si program Arduino do svého počítače. Arduino je open source a lze si jej zdarma stáhnout na tomto odkazu: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. S Arduino Uno a tímto programem můžete vytvořit mnoho systémů.
Chcete-li použít program pro IRglove, musíte nejprve nainstalovat knihovnu IR.
- Navštivte stránku IRLib2 na GitHubu.
-Vyberte možnost „stáhnout ZIP“ nebo na ni klikněte odkaz.
- Rozbalte zip soubor po stažení.
-Soubor „IRLib2-master“ obsahuje 5 samostatných souborů. Je to proto, že tato knihovna je kolekce 5 knihoven, které spolupracují.
- Vytvořte kopii všech 5 souborů do souboru knihovny Arduino vedle dalších knihoven Arduino. Většinou to najdete ve svém souboru: home / Dokumenty / Arduino / Knihovny. Knihovny nelze nainstalovat vedle samotné aplikace Arduino.
- Znovu spusťte Arduino IDE.
Připojte Arduino k počítači. Vyberte správnou složku: „Arduino / Genuino Uno“. Poté vyberte správný „Port“.
Stáhněte si program GloveIR_phablabs (Poskytováno) do Arduina. Otevře se 2 karty: GloveIR a EEPROMAnything.h.
Vyberte zařízení pro dálkové ovládání (pracující s IR), které chcete ovládat pomocí vaší IR rukavice. Můžete přiřadit 4 týmy. Otevřete monitor Arduino Serial kliknutím na lupu v pravém horním rohu.
Zadejte první číslo „0“ a poté stiskněte tlačítko (připojte palec a jakýkoli jiný prst) na dálkovém ovladači. Objeví se zpráva oznamující přijetí signálu. Dále musíte provést stejnou operaci pro ostatní prsty, ale označit je jako 1, 2, 3.
Arduino tyto příkazy nyní rozpoznává. Před odpojením Arduina od počítače připojte baterii k Arduinu.
Poté, co jste připojili vysílač k přijímači a připojili jej k zařízení, můžete jej ovládat pomocí rukavice.
Kód si můžete stáhnout níže.
GloveIR_phablabs.zip
