Batgoggles à ultrasons : 14 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Souhaitez-vous être chauve-souris? Envie de faire l'expérience de l'écholocation ? Envie d'essayer de "voir" avec vos oreilles ? Pour mon premier Instructable, je vais vous montrer comment construire vos propres lunettes de protection à ultrasons à l'aide d'un clone de microcontrôleur Arduino, d'un capteur à ultrasons Devantech et de lunettes de soudage pour environ 60 $ ou moins si vous avez déjà des composants électroniques standard. Vous pouvez également ignorer l'électronique et créer un simple masque de chauve-souris parfait à porter pour le prochain film de Batman. Dans ce cas, le coût ne serait que d'environ 15 $. Ces lunettes vous permettent de découvrir ce que c'est que d'utiliser des indices auditifs comme une chauve-souris et sont destinées aux enfants d'un centre scientifique pour en apprendre davantage sur l'écholocation. L'objectif était de maintenir les coûts aussi bas que possible, d'éviter que la forme de l'interaction soit générique ou sans rapport avec son objectif éducatif et de s'assurer que la forme physique de l'appareil incarne le sujet. Pour une discussion plus approfondie de sa conception, veuillez consulter la page Web du projet. Pour réduire les coûts et la taille, un clone Arduino est utilisé, mais ce projet fonctionne tout aussi bien avec des microcontrôleurs Arduino pré-construits. Ces lunettes ont été conçues pour " Cours de recherche et de conception dynamiques centrés sur l'utilisateur" dans le programme Arts, Media & Engineering de l'Arizona State University.

Étape 1: Matériel nécessaire

-Arduino ou microcontrôleur comparable* (si vous avez l'argent, vous pouvez acheter l'Arduino mini/nano ou utiliser un boarduino, sinon je vais vous montrer comment faire un petit clone Arduino pas cher pour ce projet.) -Lunettes de soudage (les miennes sont Marque "Neiko" et se trouvent facilement sur eBay en tant que "Lunettes de soudage rabattables" pour 3 à 10 dollars expédiés, ce type spécifique fonctionne très bien)-Capteur à ultrasons Devantech SRF05 (ou autre capteur comparable - cependant, le SRF05 a un très faible consommation d'énergie de 4mA et grande résolution de 3 cm à 4 mètres, c'est environ 30 $)-quelque chose pour faire des oreilles (j'ai utilisé des cônes en plastique, voir aussi: "Comment construire un meilleur costume de chauve-souris")-un type de boîtier pour l'électronique-3/8 "tuyau flexible noir convoluté à couture fendue (pour masquer les fils de connexion)-buzzer piézo pouvant fonctionner sur des fils assortis 5v-9v-aérosol plasti-dip (noir)Microcontrôleur électronique (ces composants peuvent être ignorés si vous utilisez un contrôleur pré-construit) - Arduino programmé Atmega8 ou 168 DIP chip. - un Arduin de rechange o carte ou programmateur USB ArduinoMini - Petite carte PC (disponible chez Radioshack) - Connecteur de batterie 9V (disponible chez Radioshack) - Régulateur de tension 7805 5V - Cristal 16 MHz (disponible @ sparkfun) - Deux condensateurs 22pF (disponible @ Sparkfun) - 10 microF condensateur électrolytique - 1 condensateur électrolytique microF- résistance 1k et 1 LED (facultatif mais fortement recommandé)- transistor 2N4401 (facultatif)- embases femelle et mâle (facultatif) - prise DIP 28 broches ou deux prises DIP 14 broches (facultatif)- petit planche à pain pour le prototypage (facultatif) Les composants électroniques peuvent également être obtenus sur www.digikey.com ou www.mouser.com Outils et fournitures dont vous pourriez avoir besoin-fer à souder-pistolet à colle chaude-Dremel-news papier-ruban de masquage-papier de verre-fil décapants etc.

Étape 2: Concevez des oreilles

Vous êtes libre d'utiliser votre imagination pour construire vos oreilles. Aucune lunette de chauve-souris ne devrait être la même ! J'ai utilisé des cônes en plastique qui sont utilisés pour la thérapie physique, dont nous avions une grande quantité dans notre laboratoire. Mais ce tutoriel donne une autre option intéressante pour les oreilles de chauve-souris. J'ai d'abord dessiné un ovale avec un sharpie et l'ai découpé avec un Dremel. J'ai gardé le morceau coupé à utiliser pour l'intérieur de l'oreille.

Étape 3: Couper les oreilles

J'ai coupé les morceaux coupés du cône avec le Dremel, de sorte qu'ils soient plus petits et je les ai collés à chaud à l'intérieur des plus gros morceaux de cône. Ils ne s'adaptaient pas exactement mais après les avoir maintenus en place à la main, la colle chaude les tenait assez bien en place. Si vous vous laissez suffisamment d'espace sous les oreilles, vous pouvez facilement intégrer l'électronique à l'intérieur de l'oreille, une oreille pour le contrôleur et une pour la batterie. Malheureusement, je n'ai pas laissé assez de place et j'ai dû utiliser un boîtier extérieur. Veuillez faire attention à ne pas vous brûler en utilisant un pistolet à colle chaude !!! Vous pouvez également facilement faire fondre les cônes en plastique par accident.

Étape 4: préparer les lunettes

Les lunettes que j'ai achetées étaient d'une couleur aqua brillante très différente des chauves-souris. Pour rendre les lunettes plus molles, retirez les verres (enlevez d'abord le nez), poncez-les et vaporisez-les avec du spray Plasti Dip pour leur donner une belle texture de caoutchouc coriace. Avant de pulvériser, j'ai masqué l'intérieur des lunettes et les parties qui touchent la peau avec du masking tape. Je n'ai pas non plus appliqué de peinture sur le nez car la peinture réduit un peu la flexibilité du matériau des lunettes et le nez est nécessaire pour maintenir les lunettes ensemble. Vous voudrez également poncer et vaporiser les oreilles. La poussière de plastique poncée est désagréable pour vos poumons et vos yeux, veuillez donc porter un masque et des lunettes de sécurité pour ces étapes. J'ai pulvérisé environ 3 couches avec environ 10 à 15 minutes entre les couches pour obtenir une texture uniforme. Lorsqu'elle est mouillée, la peinture semble brillante, mais elle sèche en une texture mate.

Étape 5: Assembler l'électronique

Ces étapes sont facultatives si vous utilisez un microcontrôleur Arduino déjà construit. Cependant, étant donné que vous n'utilisez qu'une petite partie de ses capacités, il est plus logique de créer une version barebone d'un Arduino beaucoup plus petite et moins chère à reproduire. Cette section peut être légèrement difficile pour quelqu'un qui n'a aucune expérience en électronique, mais devrait être facile pour quiconque a assemblé un kit électronique simple. Un croquis "schéma" de l'électronique est joint. Le schéma est fortement dérivé du schéma Atmega8 Standalone de David A. Mellis. S'il y a un intérêt, je ferai un Instructable dédié pour cette étape. Le circuit d'alimentation découplé est tiré du livre Physical Computing de Tom Igoe. J'ai inclus une image de la version de la carte PC (avec capteur/buzzer non connecté) ainsi qu'une version de prototypage construite sur une maquette pour référence. La version de la maquette montre également comment connecter la carte Arduino en tant que programmeur USB pour la puce du microcontrôleur. Depuis que j'ai utilisé une prise DIP pour la puce, je peux également retirer la puce et la mettre dans une carte Arduino pour la programmer, mais il peut être difficile de retirer la puce sans plier toutes les broches - c'est pourquoi j'ai inclus la femelle broches d'en-tête pour le tx/rx. Même si la carte est très à l'étroit, vous pouvez voir que toutes les broches du contrôleur ont un plot de soudure disponible pour se connecter. Comme ils ne sont pas nécessaires pour ce projet, je n'ai pas soudé d'en-têtes femelles aux broches inutilisées, mais s'ils l'étaient, vous auriez toutes les capacités d'un Arduino Diecimilia, à l'exception de l'USB intégré dans un très petit boîtier. La largeur de la planche est approximativement la moitié de la planche Diecimilia et environ la même longueur. (voici une configuration similaire.) Il est facultatif d'utiliser un transistor pour alimenter le buzzer, l'Arduino peut fournir suffisamment de courant à partir de la broche elle-même. Cependant, l'utilisation du transistor vous permet d'utiliser d'autres dispositifs de fabrication de sons qu'un buzzer si vous en avez un.

Étape 6: préparer les fils de l'avertisseur sonore et du capteur

Le capteur à ultrasons et le buzzer ont besoin de longs fils pour relier les lunettes à l'électronique. Le capteur à ultrasons nécessite 4 fils (5v, masse, écho, déclencheur) et le buzzer nécessite deux fils (sortie numérique du contrôleur, masse). Avec un peu de planification, vous pouvez utiliser un câble plat à 5 fils, si vous en avez un et partager la connexion à la terre entre le buzzer et le capteur. Je n'avais qu'un ruban à 4 fils, donc je l'ai utilisé pour le capteur à ultrasons et j'ai utilisé un câble à deux fils pour le buzzer. Étant donné que le buzzer a deux connecteurs, j'ai soudé une rangée d'en-têtes femelles aux deux fils au bon espacement, de cette façon je peux facilement retirer le buzzer piézo si nécessaire. Le capteur a des trous de soudure à souder auxquels vous devez vous diriger et utiliser. Assurez-vous d'utiliser le bon côté, les trous de l'autre côté servent à programmer le capteur et ne fonctionneront pas !

Étape 7: Terminer les fils

Soudez ensuite les broches d'en-tête mâles à l'autre extrémité des fils. (Ceux-ci se connecteront au microcontrôleur.)

Étape 8: Télécharger le code

Pour télécharger le code, connectez les broches 5v, masse, TX, RX de la carte PC à ces mêmes broches sur une carte Arduino retirée de la puce à l'aide de certains fils. Ensuite, connectez la broche de réinitialisation de la carte PC à l'endroit où la broche 13 irait dans la prise DIP de la carte Arduino. Si cela prête à confusion, veuillez voir l'image que cela reproduit, sauf avec un Arduino Mini. Ensuite, passez simplement le code joint dans l'éditeur Arduino (ou parcourez et ouvrez le fichier.pde dans Arduino après le téléchargement) et sélectionnez le port série approprié et la puce Arduino que vous utilisez et appuyez sur le bouton de téléchargement. Le code fonctionne en émettant des bips et puis faire varier l'intervalle inter-bip en fonction de la distance mesurée par le capteur. Ainsi, si vous êtes proche d'un objet, l'intervalle entre les bips diminue et les bips se produisent plus rapidement. Si vous êtes loin d'un objet, l'intervalle entre les bips augmente de sorte que les bips se produisent plus lentement. Le contrôleur vérifie la distance toutes les 60 ms, de sorte que l'intervalle entre les bips change de manière dynamique. Actuellement, il est mis à l'échelle de sorte que 1 pouce fait une différence de 10 ms dans l'intervalle entre les bips. Cela permet aux lunettes de mieux fonctionner pour des distances plus proches, mais peut être augmentée pour mieux fonctionner pour des distances plus longues. J'ai essayé une mise à l'échelle exponentielle qui augmentait la portée à des distances plus proches (en utilisant fscale mais cela ne semblait pas beaucoup changer la réponse en échange de tonnes de code, alors je l'ai abandonné.) Étant donné que le temps nécessaire pour lire la distance dépend de la distance de l'objet détecté (le capteur renvoie des impulsions jusqu'à 30 ms de long), le code mesure le temps qu'il a fallu pour obtenir la lecture et compense les délais de ce montant. Chaque ligne du code est commentée et (espérons-le) auto -explicatif.

Étape 9: placez l'électronique dans un boîtier

Coupez le tube alambiqué de manière à ce qu'il soit de la bonne longueur entre les lunettes et la main ou la poche de quelqu'un. Placez les fils de connexion au capteur à ultrasons et au buzzer piézo à l'intérieur du tube alvéolé à couture fendue. Percez un trou dans votre boîtier qui peut s'adapter à la tubulure alvéolée. J'ai fait cela en utilisant une approche d'essais et d'erreurs en commençant par une petite taille et en augmentant le diamètre jusqu'à ce que le tube s'adapte parfaitement. Faites passer les fils à travers le trou puis serrez dans le tube alvéolé. Mes câbles sont légèrement longs, j'ai donc dû les plier pour les adapter. Certains Velcro maintient le circuit imprimé au boîtier.

Étape 10: connectez les fils

Vous pouvez maintenant utiliser les broches mâles aux extrémités de vos fils et vous connecter aux broches appropriées sur la carte PC (utilisez le schéma !). Si vous utilisez votre propre Arduino, utilisez simplement les mêmes mappages de broches que dans le schéma.

Étape 11: Fermez le boîtier

Ce boîtier avait des vis pour le maintenir fermé, mais d'autres boîtiers (étain altoids?) Comme je n'étais pas sûr que cela fonctionnait, j'ai utilisé du ruban adhésif pour le garder fermé pour le moment.

Étape 12: Attachez les oreilles

Pour attacher les oreilles, nous devons d'abord mettre deux fentes verticales avec le dremel dans les oreilles pour que la sangle puisse passer.

Étape 13: Fixation des oreilles (suite)

Après avoir passé les sangles dans les oreilles, j'ai utilisé du Velcro pour fixer les oreilles aux lunettes. Cela a fini par être quelque peu instable, mais hautement réglable pour les faire pointer dans le bon sens. Les coller aurait été plus permanent, mais le velcro a survécu à plusieurs démonstrations. Le capteur à ultrasons était en quelque sorte l'ajustement parfait pour être poussé sur le mécanisme de verrouillage pour la capacité de basculement des lunettes. Vous devez retirer légèrement le cadre des lunettes en caoutchouc de la lentille en plastique par le haut pour faire de la place, puis le capteur s'adapte parfaitement. Le capteur sort parfois, donc un peu de colle pourrait le fixer pour de bon. Malheureusement, cette méthode de fixation rend impossible le retournement des lentilles.

Étape 14: Expérimentez l'écholocation

Branchez une batterie, mettez le boîtier dans votre poche et explorez ! Plus vous vous approchez des objets dans votre champ de vision, plus le bip est rapide, plus vous vous éloignez, plus le bip est lent. Veuillez ne pas les porter dans des environnements dangereux ou dans la circulation ! Ces lunettes sont uniquement à des fins éducatives et destinées aux environnements contrôlés, car elles sont destinées à bloquer votre vision périphérique et votre vision normale, de sorte que vous dépendez davantage des signaux auditifs. Je ne suis pas responsable des blessures résultant du port de ces lunettes ! Merci ! Étant donné que cela est basé sur Arduino, vous pouvez facilement ajouter un module Zigbee ou blueSMIRF pour les interfacer sans fil avec des ordinateurs. Les travaux futurs pourraient consister à ajouter un cadran pour régler la sensibilité et à ajouter un interrupteur marche/arrêt.

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