Batgoggles ล้ำเสียง: 14 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

หวังว่าคุณจะเป็นค้างคาว? ต้องการสัมผัสประสบการณ์ Echolocation หรือไม่? อยากลอง "เห็น" ด้วยหูไหม? สำหรับคำแนะนำแรกของฉัน ฉันจะแสดงวิธีสร้าง batgoggles ล้ำเสียงของคุณเองโดยใช้โคลนไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก Devantech และแว่นตาสำหรับการเชื่อมในราคาประมาณ $ 60 หรือน้อยกว่าหากคุณมีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานอยู่แล้ว คุณยังสามารถข้ามอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทำหน้ากากค้างคาวแบบง่ายๆ เพื่อสวมใส่ในภาพยนตร์แบทแมนเรื่องต่อไปได้ ในกรณีดังกล่าว ค่าใช้จ่ายจะอยู่ที่ประมาณ 15 ดอลลาร์เท่านั้น แว่นตาเหล่านี้ช่วยให้คุณได้สัมผัสประสบการณ์การใช้เสียงเหมือนค้างคาว และมีไว้สำหรับเด็กที่อยู่ในศูนย์วิทยาศาสตร์เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับตำแหน่งทางเสียงสะท้อน เป้าหมายคือการรักษาต้นทุนให้ต่ำที่สุด หลีกเลี่ยงการทำให้รูปแบบการโต้ตอบเป็นแบบทั่วไปหรือไม่เกี่ยวข้องกับวัตถุประสงค์ด้านการศึกษา และเพื่อให้แน่ใจว่ารูปแบบทางกายภาพของอุปกรณ์จะรวมเอาเนื้อหาที่เป็นประเด็น สำหรับการอภิปรายอย่างละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับการออกแบบ โปรดดูที่หน้าเว็บของโครงการ เพื่อรักษาต้นทุนและขนาดให้ต่ำ จึงมีการสร้างโคลน Arduino ขึ้น แต่โครงการนี้ใช้งานได้ดีกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ที่สร้างไว้ล่วงหน้า แว่นตาเหล่านี้สร้างขึ้นสำหรับ " หลักสูตรการวิจัยและการออกแบบที่เน้นผู้ใช้เป็นศูนย์กลางแบบไดนามิก" ในโปรแกรมศิลปะ สื่อและวิศวกรรมที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น

-Arduino หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เทียบเคียงได้* (ถ้าคุณมีเงินคุณสามารถซื้อ Arduino mini/nano หรือใช้ boarduino ได้ มิฉะนั้น ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้าง Arduino clone ขนาดเล็กและราคาถูกสำหรับโครงการนี้) - แว่นตาสำหรับการเชื่อม (ของฉันคือ แบรนด์ "Neiko" และพบได้ง่ายบนอีเบย์ในชื่อ "แว่นตาเชื่อมแบบพลิกขึ้น" ด้วยราคา 3-10 ดอลลาร์ที่จัดส่ง เฉพาะประเภทนี้ใช้งานได้ดีมาก) -Devantech SRF05 Ultrasonic Sensor (หรือเซ็นเซอร์อื่นๆ ที่เทียบเคียงได้ - อย่างไรก็ตาม SRF05 มีคุณสมบัติมาก ใช้พลังงานต่ำ 4mA และความละเอียดสูงตั้งแต่ 3 ซม. ถึง 4 เมตร ประมาณ 30 ดอลลาร์สหรัฐฯ) - บางอย่างที่จะทำให้หูของคุณหมด (ฉันใช้กรวยพลาสติก ดูเพิ่มเติมที่: "วิธีสร้างเครื่องแต่งกายค้างคาวที่ดีขึ้น") - บางประเภท กล่องหุ้มสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์-3/8" รอยต่อแบบยืดหยุ่นท่อสีดำที่ซับซ้อน (เพื่อซ่อนสายเชื่อมต่อ) - ออดเซอร์แบบพายโซที่สามารถทำงานได้บนสายไฟแบบต่างๆ 5v-9v- กระป๋องสเปรย์พลาสติกแบบจุ่ม (สีดำ) ไมโครคอนโทรลเลอร์อิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนประกอบเหล่านี้สามารถข้ามได้ หากใช้คอนโทรลเลอร์ที่สร้างไว้ล่วงหน้า) - Arduino โปรแกรม Atmega8 หรือชิป 168 DIP - Arduin สำรอง o บอร์ดหรือโปรแกรมเมอร์ ArduinoMini USB - บอร์ด PC ขนาดเล็ก (มีจำหน่ายที่ Radioshack)- ขั้วต่อแบตเตอรี่ 9V (มีที่ Radioshack)- 7805 5v ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า- คริสตัล 16 MHz (มีที่ sparkfun)- ตัวเก็บประจุ 22pF สองตัว (มีที่ @ sparkfun) - 10 microF ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า - ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ 1 microF- ตัวต้านทาน 1k และ 1 LED (ตัวเลือก แต่แนะนำเป็นอย่างยิ่ง)- ทรานซิสเตอร์ 2N4401 (อุปกรณ์เสริม) - ส่วนหัวของตัวเมียและตัวผู้ (อุปกรณ์เสริม) - ซ็อกเก็ต DIP 28 พินหรือซ็อกเก็ต DIP 14 พินสองตัว (อุปกรณ์เสริม) - เล็ก เขียงหั่นขนมสำหรับการสร้างต้นแบบ (อุปกรณ์เสริม) ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ยังสามารถหาได้จาก www.digikey.com หรือ www.mouser.com เครื่องมือและอุปกรณ์ที่คุณอาจต้องใช้-บัดกรีปืนกาวร้อน-Dremel-news กระดาษกาวเทป-กระดาษทราย-ลวด นักเปลื้องผ้า ฯลฯ

ขั้นตอนที่ 2: ออกแบบหูบางส่วน

คุณมีอิสระที่จะใช้จินตนาการเพื่อสร้างหูของคุณ ไม่มีแว่นตาค้างคาวที่ควรจะเหมือนกัน! ฉันใช้กรวยพลาสติกที่ใช้สำหรับกายภาพบำบัดซึ่งเรามีอุปทานจำนวนมากในห้องปฏิบัติการของเรา แต่บทช่วยสอนนี้ให้ตัวเลือกที่ดีอีกอย่างหนึ่งสำหรับหูค้างคาว ก่อนอื่นฉันวาดรูปวงรีด้วยที่แหลมและตัดมันออกด้วยเดรเมล ฉันบันทึกชิ้นตัดเพื่อใช้สำหรับด้านในของหู

ขั้นตอนที่ 3: ตัดหู

ฉันตัดแต่งส่วนที่ตัดของกรวยด้วย Dremel เพื่อให้มีขนาดเล็กลงและติดกาวร้อนไว้ด้านในของชิ้นกรวยที่ใหญ่กว่า มันไม่พอดีกันทุกประการ แต่หลังจากจับเข้าที่ด้วยมือ กาวร้อนก็จับเข้าที่ได้ค่อนข้างดี หากคุณปล่อยให้ตัวเองมีพื้นที่ใต้ใบหูเพียงพอ คุณสามารถฝังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไว้ในหู หูข้างหนึ่งสำหรับตัวควบคุม และอีกข้างสำหรับแบตเตอรี่ เสียดายที่เนื้อที่ไม่พอและต้องใช้โครงภายนอก โปรดระวังอย่าเผาตัวเองขณะใช้ปืนกาวร้อน!!! คุณยังสามารถละลายกรวยพลาสติกได้อย่างง่ายดายโดยไม่ได้ตั้งใจ

ขั้นตอนที่ 4: เตรียม Goggles

แว่นตาที่ฉันซื้อเป็นสีน้ำที่แวววาวไม่เหมือนใคร ในการทำให้แว่นตาดูมีฝุ่นมากขึ้น ให้ถอดเลนส์ออก (ถอดชิ้นส่วนจมูกออกก่อน) ขัดให้เรียบ แล้วพ่นด้วยสเปรย์ Plasti Dip เพื่อให้เนื้อยางดูเหนียวนุ่ม ก่อนฉีดพ่น ฉันจะปิดหน้ากากด้านในของแว่นตาและส่วนที่สัมผัสกับผิวหนังด้วยเทปกาว ฉันไม่ได้ลงสีใดๆ กับชิ้นจมูกเพราะสีจะลดความยืดหยุ่นของวัสดุแว่นตาเล็กน้อย และชิ้นจมูกก็จำเป็นเพื่อยึดแว่นตาไว้ด้วยกัน คุณจะต้องการทรายและพ่นที่หูด้วย ฝุ่นพลาสติกที่ขัดแล้วเป็นอันตรายต่อปอดและดวงตาของคุณ ดังนั้นโปรดสวมหน้ากากและแว่นตานิรภัยสำหรับขั้นตอนเหล่านี้ ฉันพ่นเสื้อโค้ทประมาณ 3 รอบ โดยใช้เวลาประมาณ 10-15 นาทีระหว่างเสื้อโค้ทเพื่อให้ได้เนื้อสัมผัสที่สม่ำเสมอ เมื่อเปียก สีจะดูมันวาว แต่แห้งจนเป็นพื้นผิวด้าน

ขั้นตอนที่ 5: ประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ขั้นตอนเหล่านี้เป็นทางเลือก หากคุณใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ที่สร้างไว้แล้ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณใช้ความสามารถเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การสร้าง Arduino รุ่นแบร์โบนที่เล็กกว่ามากและราคาถูกกว่าในการทำซ้ำจึงเหมาะสมกว่า ส่วนนี้อาจยากเล็กน้อยสำหรับผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ด้านอิเล็กทรอนิกส์ แต่ควรเป็นเรื่องง่ายสำหรับผู้ที่ประกอบชุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบง่ายๆ มีการแนบภาพร่าง "แผนผัง" สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แผนผังนี้ได้มาจาก Atmega8 Standalone schematic ของ David A. Mellis อย่างมาก หากมีความสนใจฉันจะจัดทำคำแนะนำเฉพาะสำหรับขั้นตอนนี้ วงจรไฟฟ้าแบบแยกส่วนมาจากหนังสือ Physical Computing ของ Tom Igoe ฉันได้รวมรูปภาพของเวอร์ชันบอร์ด PC (โดยที่ไม่ได้เชื่อมต่อเซ็นเซอร์/ออด) รวมถึงเวอร์ชันการสร้างต้นแบบที่สร้างบนเขียงหั่นขนมเพื่อใช้อ้างอิง รุ่นเขียงหั่นขนมยังแสดงวิธีเชื่อมต่อบอร์ด Arduino เป็นโปรแกรมเมอร์ USB สำหรับชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ เนื่องจากฉันใช้ซ็อกเก็ต DIP สำหรับชิป ฉันจึงสามารถถอดชิปและใส่ไว้ในบอร์ด Arduino เพื่อตั้งโปรแกรมได้ แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะดึงชิปออกโดยไม่งอหมุดทั้งหมด - นั่นคือเหตุผลที่ฉันรวมตัวเมีย หมุดส่วนหัวสำหรับ tx/rx แม้ว่าบอร์ดจะแคบมาก แต่คุณก็สามารถเห็นได้ว่าหมุดทั้งหมดของคอนโทรลเลอร์มีแผ่นบัดกรีสำหรับเชื่อมต่อ เนื่องจากไม่จำเป็นสำหรับโครงการนี้ ฉันไม่ได้ประสานส่วนหัวของตัวเมียกับหมุดที่ไม่ได้ใช้ แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น คุณจะมีความสามารถเต็มรูปแบบของ Arduino Diecimilia ยกเว้น USB ออนบอร์ดในแพ็คเกจขนาดเล็กมาก ความกว้างของกระดานคือประมาณครึ่งหนึ่งของกระดาน Diecimilia และมีความยาวเท่ากัน (นี่คือการตั้งค่าที่คล้ายกัน) เป็นทางเลือกที่จะใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อจ่ายไฟให้กับออด Arduino สามารถให้กระแสไฟเพียงพอจากพินเอง อย่างไรก็ตาม การใช้ทรานซิสเตอร์ทำให้คุณสามารถใช้อุปกรณ์สร้างเสียงอื่นๆ ได้ ยกเว้นกริ่งถ้าคุณมี

ขั้นตอนที่ 6: เตรียม Buzzer และสายเซนเซอร์

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกและออดต้องใช้สายไฟยาวเพื่อวิ่งจากแว่นตาไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกต้องใช้สายไฟ 4 เส้น (5v, กราวด์, เสียงสะท้อน, ทริกเกอร์) และเสียงกริ่งต้องใช้สองสาย (เอาต์พุตดิจิตอลจากคอนโทรลเลอร์, กราวด์) ด้วยการวางแผนบางอย่าง คุณสามารถใช้สายแพแบบ 5 เส้นได้ ถ้าคุณมีและแชร์การเชื่อมต่อกราวด์ระหว่างออดและเซ็นเซอร์ ฉันมีริบบิ้นลวด 4 เส้นเท่านั้นดังนั้นฉันจึงใช้สำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกและใช้สายเคเบิลสองเส้นสำหรับออด เนื่องจากออดมีคอนเน็กเตอร์สองตัว ฉันจึงบัดกรีส่วนหัวของตัวเมียหนึ่งแถวเข้ากับสายไฟสองเส้นที่ระยะห่างที่ถูกต้อง วิธีนี้ฉันสามารถถอดออดเซอร์เพียโซออกได้อย่างง่ายดายหากจำเป็น เซ็นเซอร์มีรูบัดกรีสำหรับบัดกรีซึ่งคุณควรไปใช้งาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้ด้านที่ถูกต้อง รูที่อยู่อีกด้านหนึ่งมีไว้สำหรับตั้งโปรแกรมเซ็นเซอร์และจะไม่ทำงาน!

ขั้นตอนที่ 7: จบสาย

ถัดไปบัดกรีหมุดส่วนหัวของตัวผู้ไปที่ปลายอีกด้านของสายไฟ (สิ่งเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์)

ขั้นตอนที่ 8: อัปโหลดรหัส

ในการอัปโหลดโค้ด ให้เชื่อมต่อพิน 5v, กราวด์, TX, RX บนบอร์ด PC เข้ากับพินเดียวกันบนบอร์ด Arduino ที่ถอดชิปออกโดยใช้สายไฟ จากนั้นเชื่อมต่อพินรีเซ็ตบนบอร์ด PC กับตำแหน่งที่พิน 13 จะไปในซ็อกเก็ต DIP บนบอร์ด Arduino หากทำให้เกิดความสับสน โปรดดูภาพที่ทำซ้ำ ยกเว้น Arduino Mini ถัดไปเพียงวางโค้ดที่แนบมาในตัวแก้ไข Arduino (หรือเรียกดูและเปิดไฟล์.pde ใน Arduino หลังจากดาวน์โหลด) แล้วเลือกพอร์ตอนุกรมที่เหมาะสมและชิป Arduino ที่คุณใช้อยู่ แล้วกดปุ่มอัปโหลด รหัสทำงานโดยส่งเสียงบี๊บและ จากนั้นเปลี่ยนช่วงเสียงบี๊บระหว่างกันตามระยะทางที่วัดโดยเซ็นเซอร์ ดังนั้น หากคุณอยู่ใกล้กับวัตถุ ช่วงเวลาเสียงบี๊บระหว่างกันจะลดลงและเสียงบี๊บจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น หากคุณอยู่ห่างจากวัตถุ ช่วงเวลาเสียงบี๊บระหว่างกันจะเพิ่มขึ้นเพื่อให้มีเสียงบี๊บช้าลง ตัวควบคุมจะตรวจสอบระยะทางทุกๆ 60ms ดังนั้นช่วงเสียงบี๊บระหว่างกันจะเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก ขณะนี้มีการปรับขนาดดังนั้น 1 นิ้วจึงทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างช่วงเสียงบี๊บระหว่าง 10ms สิ่งนี้ทำให้แว่นตาทำงานได้ดีขึ้นสำหรับระยะทางที่ใกล้ขึ้น แต่สามารถเพิ่มขึ้นเพื่อให้ทำงานได้ดีขึ้นในระยะทางไกล ฉันลองใช้สเกลแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลที่เพิ่มระยะในระยะใกล้ (โดยใช้ fscale แต่ดูเหมือนว่าจะไม่เปลี่ยนการตอบสนองมากนักเพื่อแลกกับโค้ดจำนวนมาก ดังนั้นฉันจึงทิ้งมันไว้) เนื่องจากเวลาที่ใช้ในการอ่านระยะทางขึ้นอยู่กับ ระยะห่างของวัตถุที่ตรวจจับได้ (เซ็นเซอร์จะส่งกลับพัลส์นานถึง 30 มิลลิวินาที) โค้ดจะวัดเวลาที่ใช้ในการอ่านและชดเชยเวลาหน่วงด้วยจำนวนนั้น ทุกบรรทัดในโค้ดได้รับการแสดงความคิดเห็นและ (หวังว่า) จะเป็นตัวเอง -อธิบาย

ขั้นตอนที่ 9: ใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในสิ่งที่แนบมา

ตัดท่อที่บิดเบี้ยวเพื่อให้มีความยาวที่เหมาะสมจากแว่นตาถึงมือหรือกระเป๋าของใครบางคน วางสายไฟที่เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกและออดแบบเพียโซภายในท่อที่มีรอยต่อแบบแยกส่วน เจาะรูในตู้ที่สามารถใส่ท่อที่บิดเบี้ยวได้ ฉันทำสิ่งนี้โดยใช้วิธีการลองผิดลองถูกโดยเริ่มจากขนาดที่เล็กและเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางจนกว่าท่อจะพอดี ร้อยสายไฟผ่านรูแล้วบีบในท่อที่บิดเบี้ยว สายเคเบิลของฉันยาวเล็กน้อย ดังนั้นฉันจึงต้องพับให้พอดี เวลโครบางตัวจับแผงวงจรไว้กับตัวเครื่อง

ขั้นตอนที่ 10: เชื่อมต่อสาย

ตอนนี้คุณสามารถใช้หมุดส่วนหัวของตัวผู้ที่ปลายสายไฟและเชื่อมต่อกับหมุดที่เหมาะสมบนบอร์ด PC (ใช้แผนผัง!) หากคุณกำลังใช้ Arduino ของคุณเอง ให้ใช้การแมปพินเดียวกันกับในแผนผัง

ขั้นตอนที่ 11: ปิดสิ่งที่แนบมา

ตู้นี้มีสกรูสำหรับปิดไว้ แต่กล่องหุ้มอื่นๆ (กระป๋องอัลทอยด์) ก็ปิดได้ เนื่องจากฉันไม่แน่ใจว่ามันใช้งานได้หรือเปล่า ตอนนี้ฉันจึงใช้เทปปิดไว้

ขั้นตอนที่ 12: แนบหู

ในการติดหู เราต้องใส่ช่องแนวตั้งสองช่องก่อนโดยให้หูเดรเมลสอดเข้าไปในหูเพื่อให้สายรัดผ่านได้

ขั้นตอนที่ 13: การแนบหูต่อ

หลังจากร้อยสายรัดผ่านหู ฉันใช้เวลโครเพื่อติดหูเข้ากับแว่นตา ในที่สุดสิ่งนี้ก็ค่อนข้างไม่เสถียร แต่สามารถปรับได้สูงเพื่อให้ชี้ไปในทางที่ถูกต้อง การติดกาวจะคงอยู่ถาวรมากกว่า แต่ Velcro รอดจากการสาธิตหลายครั้ง เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกก็เหมาะสมอย่างยิ่งที่จะใส่เข้าไปในกลไกการล็อคเพื่อพลิกความสามารถของแว่นตา คุณต้องดึงกรอบแว่นตายางออกจากชิ้นเลนส์พลาสติกเล็กน้อยจากด้านบนเพื่อให้มีที่ว่าง จากนั้นเซ็นเซอร์จะเข้าที่พอดี บางครั้งเซ็นเซอร์ก็โผล่ออกมา ดังนั้นกาวเล็กน้อยจึงสามารถแก้ไขได้อย่างดี น่าเสียดายที่วิธีการแนบนี้ทำให้ไม่สามารถพลิกเลนส์ขึ้นได้อีก

ขั้นตอนที่ 14: สัมผัสประสบการณ์ Echolocation

เสียบแบตเตอรี่ใส่กล่องหุ้มในกระเป๋าเสื้อของคุณและออกสำรวจ! ยิ่งคุณเข้าใกล้วัตถุในสายตาคุณมากเท่าไร ยิ่งส่งเสียงบี๊บเร็วขึ้น ยิ่งไปได้ไกล เสียงบี๊บจะดังขึ้นช้าลง กรุณาอย่าสวมใส่สิ่งเหล่านี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายหรือในการจราจร! แว่นตาเหล่านี้มีไว้เพื่อการศึกษาเท่านั้นและมีไว้สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม เนื่องจากมีจุดประสงค์เพื่อปิดกั้นการมองเห็นรอบข้างและการมองเห็นปกติของคุณ ดังนั้นคุณจึงพึ่งพาสัญญาณการได้ยินมากขึ้น ฉันไม่รับผิดชอบต่อการบาดเจ็บใด ๆ อันเป็นผลมาจากการสวมแว่นตาเหล่านี้! ขอบคุณ เนื่องจากสิ่งนี้ใช้ Arduino คุณสามารถเพิ่มโมดูล Zigbee หรือ blueSMIRF เพื่อเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้อย่างง่ายดาย งานในอนาคตอาจเพิ่มแป้นหมุนเพื่อปรับความไวและเพิ่มสวิตช์เปิด/ปิด

รางวัลที่สองในการประกวด Instructables และ RoboGames Robot