Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε υλικό για την κατασκευή γαντιών, με τα οποία μπορείτε να ελέγχετε διάφορες συσκευές. Ο συγγραφέας του υλικού θα μας εισαγάγει στη θεωρία και θα δείξει στην πράξη πώς να κατασκευάσουμε μια τέτοια συσκευή. Αυτό το υλικό είναι πιθανότερο εκπαιδευτικό και ελπίζω ότι θα είναι χρήσιμο για παιδιά και ενήλικες. Για τα παιδιά - να προκαλέσει ενδιαφέρον για τη φυσική, ηλεκτρονικά, ενήλικες - για να υπενθυμίσουμε κάποιο υλικό από ένα μάθημα φυσικής.
DIY IRglove τηλεχειριστήριο. Συνδέοντας δύο άκρες των δαχτύλων, μπορείτε να στείλετε ένα σήμα στη συσκευή χρησιμοποιώντας έναν υπέρυθρο πομπό. Το IRglove χρησιμοποιεί την αρχή της μετάδοσης σημάτων ελέγχου μέσω αόρατων μηκών κύματος (στην περιοχή υπέρυθρων ακτίνων) ώστε να επιτρέπεται η κίνηση ή η περιστροφή της συσκευής. Από το άρθρο θα μάθετε πώς να υλοποιείτε οπτοηλεκτρονικά εξαρτήματα και να τα διαχειρίζεστε χρησιμοποιώντας μικροελεγκτή.
Εργαλεία και υλικά:
-IR πομπό?
-IR δέκτης?
-Σύνδεση μπαταρίας.
- Arduino Uno;
Τρανζίστορ
- αντιστάσεις 330 ohm και 10 ohms,
-Board;
- 9V μπαταρία.
Γάντι.
- Velcro.
-Διακόπτες λέιζερ.
-Σολλητικό σίδερο.
- Υπολογιστή για τον προγραμματισμό του Arduino.
-Περιέρα κόλλας.
-Λιχτές βελόνες.
-Αγωγό νήμα.
Βήμα πρώτο: Θεωρία
Το φως είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Και μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι το μήκος κύματος.
Κάθε κύμα έχει συγκεκριμένο σχήμα και μήκος. Η απόσταση μεταξύ των κορυφών (υψηλά σημεία) ονομάζεται μήκος κύματος. Η διαφορά στο μήκος κύματος είναι η διάκριση μεταξύ διαφορετικών τύπων ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Το μήκος κύματος συνήθως υποδεικνύεται από το ελληνικό γράμμα lambda (λ).
Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι ένας συλλογικός όρος για όλες τις γνωστές συχνότητες και τα αντίστοιχα μήκη κύματος γνωστών φωτονίων (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).
Ραδιοκύματα: 104 km> λ> 1 m
Τα ραδιοκύματα χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων μέσω διαμόρφωσης. Για παράδειγμα: τηλεόραση, κινητά τηλέφωνα, ασύρματα δίκτυα και ερασιτεχνικά ραδιοκύματα.
Φούρνοι μικροκυμάτων: 1 m> λ> 1 mm
Τα μικροκύματα απορροφώνται από μόρια που έχουν διπολική ροπή σε υγρά. Σε ένα φούρνο μικροκυμάτων, αυτό το αποτέλεσμα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των τροφίμων.
Υπέρυθρα κύματα: 1 mm> λ> 780 nm.
Άπω υπέρυθρη: (1 mm - 10 μm): χρησιμοποιείται στην αστρονομία.
Μεσαία υπέρυθρη ακτινοβολία: (10 μm - 2,5 μm): Τα καυτά αντικείμενα μπορούν να ακτινοβολούν έντονα σε αυτό το εύρος. Σχετικά με υπέρυθρες ακτίνες: (2,5 μm - 780 nm): Χρησιμοποιείται σε αισθητήρες εικόνας για υπέρυθρη φωτογραφία.
Ορατό φως: 780 nm> λ> 380 nm.
Ορατό φως περιλαμβάνει όλα τα χρώματα που μπορούμε να δούμε με το ανθρώπινο μάτι. Η περιοχή των χρωμάτων βρίσκεται μεταξύ κόκκινου (700 nm) και μπλε (400 nm).
Υπεριώδη κύματα: 380 nm> λ> 10 nm
Ο ήλιος εκπέμπει μεγάλη υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία μπορεί δυνητικά να καταστρέψει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στη Γη.
Ακτίνες Χ: 10 nm> λ> 1 μm.
Οι ακτίνες Χ μπορούν να αλληλεπιδράσουν με την ύλη. Μία από τις αξιοσημείωτες χρήσεις είναι η διαγνωστική ακτινογραφία στην ιατρική.
Ακτίνες γάμμα: λ <1pm.
Αυτά είναι τα πιο ενεργητικά φωτόνια. Χρησιμοποιούνται στην ιατρική για την ακτινοθεραπεία του καρκίνου.
Στο πλαίσιο του άρθρου, μας ενδιαφέρει το φάσμα υπερύθρων. Το υπέρυθρο φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα που δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι, αλλά μερικά ζώα, όπως τα φίδια, εστιάζοντας σε αυτό εκτιμούν τη θέση και την απόσταση από το θήραμα.
Όλα με θερμοκρασία άνω των -268 ° C εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία και το μήκος κύματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Ο ήλιος εκπέμπει το ήμισυ της συνολικής του ενέργειας με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας και το μεγαλύτερο μέρος του ορατού φωτός απορροφάται και μεταδίδεται με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Το σημαντικό είναι ότι η υπέρυθρη ακτινοβολία δεν επηρεάζει δυσμενώς την υγεία μας.
Το υπέρυθρο φως έχει πολλές χρήσεις.
Μια κάμερα υπέρυθρων μπορεί να ανιχνεύσει τη θερμότητα αντικειμένων ή σωμάτων. Χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για την ανίχνευση απώλειας θερμότητας σε ένα σπίτι. Η κάμερα χρησιμοποιείται επίσης στην κτηνιατρική για την ανίχνευση των ασθενών περιοχών του σώματος του ζώου.
Η αναζήτηση για τους αγνοούμενους το βράδυ, η προστασία των αντικειμένων, οι μετεωρολογικές και αστρολογικές παρατηρήσεις και ακόμη και η εναλλαγή τηλεοπτικών καναλιών, όλα αυτά δεν συμβαίνουν χωρίς την υπέρυθρη ακτίνα.
Βήμα δεύτερο: προετοιμασία γαντιών
Το αγώγιμο νήμα πρέπει να ραμμένο πάνω από τα άκρα των γαντιών. Αν στη συνέχεια τοποθετήσετε ένα δάκτυλο στην άλλη, το κύκλωμα κλείνει και αποστέλλεται ένα σήμα υπέρυθρης ακτινοβολίας. Στην πραγματικότητα, είναι ένας ηλεκτρικός διακόπτης.
Το μήκος του νήματος θα πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσιο από το μήκος του άκρου του δακτύλου μέχρι τον καρπό. Μην κόβετε την αρχή του νήματος.
Ράψτε το νήμα κατά μήκος της κορυφής του γαντιού μέχρι τον καρπό. Αφήστε τουλάχιστον 5 cm νήμα στο καρπό σας. Κάντε το για όλα τα 5 δάχτυλα. Βεβαιωθείτε ότι τα καλώδια των διαφορετικών δακτύλων δεν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, διαφορετικά αυτό θα προκαλέσει βραχυκύκλωμα.
Τα κουμπιά είναι έτοιμα. Αλλά για να στείλουμε ένα σήμα χρειαζόμαστε ένα υπέρυθρο πομπό. Αυτός ο πομπός IR πρέπει να είναι ορατός στη θέση του γαντιού. Το πιο εύκολο μέρος είναι στην κορυφή των αρθρώσεων.
Τραβήξτε τα πόδια του πομπού υπερύθρων μέσω του γαντιού. Κάνετε αυτό στο πίσω μέρος του χεριού σας, στο επίπεδο των αρθρώσεων. Λυγίστε τα πόδια του πομπού IR με πένσες για να κάνετε γάντζους. Μην ξεχνάτε πού είναι το μακρύ και πού είναι το κοντό πόδι.
Στερεώστε το αγώγιμο νήμα (δύο ξεχωριστά κομμάτια) και στα δύο πόδια (ο κύριος απλά συνδέει το νήμα στο τέλος του ποδιού και το τυλίγει αρκετές φορές). Στη συνέχεια, πρέπει να αναβοσβήνετε το γάντι με το νήμα στον καρπό. Στο τέλος θα πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον 5 cm νήμα.
Προετοιμάστε επτά ηλεκτρικά σύρματα μήκους περίπου 20 cm, 1 για τον αντίχειρα, 4 για τα άλλα δάχτυλα, 1 για το μακρύ σκέλος του πομπού IR και 1 για το κοντό σκέλος του πομπού IR. Απογυμνώστε όλα τα καλώδια και στα δύο άκρα. Τα καλώδια χρησιμοποιούνται κατά προτίμηση σε διαφορετικά χρώματα.
Τώρα πρέπει να συνδέσετε τα καλώδια στα άκρα των σπειρωμάτων και να μονώσετε τις αρθρώσεις με ένα σωλήνα θερμότητας.
Βήμα τρίτο: Διάγραμμα καλωδίωσης
Ακολουθήστε τα διαγράμματα καλωδίωσης για να συνδέσετε όλα τα εξαρτήματα μεταξύ τους.
Στερεώστε τα καλώδια που προέρχονται από τα δάχτυλα στο Arduino. Τέσσερα καλώδια, ξεκινώντας με τέσσερα δάχτυλα, εκτός από το μεγάλο, συνδέονται με ακίδες 8, 9, 10, 11 Arduino.
Τοποθετήστε τον δέκτη IR, το τρανζίστορ και τις αντιστάσεις στο πινέλο όπως φαίνεται στο διάγραμμα συνδεσμολογίας. Το τρανζίστορ έχει σχεδιαστεί κυρίως για την ενίσχυση ή την εναλλαγή ηλεκτρονικών σημάτων. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν τρία πόδια. Το ενισχυμένο σήμα παρέχεται στον πομπό Ε, το ενισχυμένο σήμα μπορεί να εξάγεται από τον συλλέκτη C και η τρίτη σύνδεση είναι κοινή στα δύο σήματα, η βάση Β.Ο συλλέκτης τρανζίστορ πρέπει να είναι συνδεδεμένος σε μια αντίσταση 330 ohm σε σειρά. Στη συνέχεια, ο αντιστάτης πρέπει να συνδεθεί στη σειρά με τον πομπό IR. Συνδέστε το συλλέκτη πομπού υπερύθρων (βραχυκύκλωμα) στην αντίσταση.
Στη συνέχεια, συνδέστε τη βάση του τρανζίστορ σε μια αντίσταση 330 ohm. Συνδέστε την άλλη πλευρά της αντιστάσεως με τον πύργο D3 του Arduino.
Η έξοδος των εκπομπόρων του τρανζίστορ πρέπει να είναι γειωμένη. Το επόμενο βήμα είναι η σωστή σύνδεση του δέκτη IR. Ο δέκτης IR έχει επίπεδη και κυρτή πλευρά. Όταν η κυρτή πλευρά είναι στραμμένη προς τα επάνω, το μεσαίο πόδι θα πρέπει να συνδεθεί στο GND, το αριστερό πόδι είναι η έξοδος, το OUT και το δεξιό πόδι είναι Vs. Συνδέστε το καλώδιο στον ακροδέκτη OUT του δέκτη IR, ο οποίος θα συνδεθεί στο τερματικό D2 του Arduino.
Συνδέστε το καλώδιο στον ακροδέκτη GND του δέκτη IR, ο οποίος θα συνδεθεί με τον πείρο GND Arduino. Συνδέστε το καλώδιο στο πόδι Vs του δέκτη IR, ο οποίος θα συνδεθεί με την έξοδο 5 βολτ Arduino.
Βήμα τέσσερα: Arduino
Δημιουργήστε μια θήκη για το Arduino με κόπτη λέιζερ. Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο παρακάτω.
gloveIR.svg
Κόψτε τις πλευρές και το κάτω μέρος μαζί. Τοποθετήστε το Arduino και το σκάφος στο πλαίσιο. Τοποθετήστε τις ακίδες σύνδεσης στις παρεχόμενες οπές στο καπάκι του κουτιού. Τοποθετήστε τις ακίδες στο σωστό I / O Arduino. Αντικαταστήστε το κάλυμμα.
Κόψτε ένα κομμάτι Velcro με μήκος ίσο με τη διάμετρο του καρπού σας. Στερεώστε τη θήκη με το Velcro μέσω των παρεχόμενων οπών. Βάλτε σε ένα γάντι και βραχιόλι στο χέρι.
Η μπαταρία είναι εγκατεστημένη ξεχωριστά, επίσης με Velcro.
Βήμα πέντε: Προγραμματισμός
Ο προγραμματισμός δεν λειτουργεί με την έκδοση 1.8.7 arduino λόγω εσωτερικού σφάλματος.
Κάντε λήψη του προγράμματος Arduino στον υπολογιστή σας. Το Arduino είναι ανοικτού κώδικα και μπορεί να το κατεβάσει δωρεάν σε αυτόν τον σύνδεσμο: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Με το Arduino Uno και αυτό το πρόγραμμα, μπορείτε να δημιουργήσετε πολλά συστήματα.
Για να χρησιμοποιήσετε το πρόγραμμα για IRglove, πρέπει πρώτα να εγκαταστήσετε τη βιβλιοθήκη IR.
- Επισκεφθείτε τη σελίδα IRLib2 στο GitHub.
-Επιλέξτε "download ZIP" ή απλά κάντε κλικ σε αυτό τη σύνδεση.
- Αποσυμπιέστε το αρχείο zip μετά τη λήψη.
-Το αρχείο "IRLib2-master" περιέχει 5 ξεχωριστά αρχεία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτή η βιβλιοθήκη είναι μια συλλογή από 5 βιβλιοθήκες που λειτουργούν μαζί.
- Κάντε ένα αντίγραφο και των 5 αρχείων σε ένα αρχείο βιβλιοθήκης Arduino δίπλα σε άλλες βιβλιοθήκες του Arduino. Θα βρείτε ως επί το πλείστον αυτό στο αρχείο σας: home / Documents / Arduino / Βιβλιοθήκες. Οι βιβλιοθήκες δεν μπορούν να εγκατασταθούν δίπλα στην ίδια την εφαρμογή Arduino.
-Restart Arduino IDE.
Συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή σας. Επιλέξτε τον σωστό φάκελο: "Arduino / Genuino Uno". Στη συνέχεια, επιλέξτε τη σωστή "θύρα".
Κατεβάστε το πρόγραμμα GloveIR_phablabs (παρέχεται) στο Arduino. 2 καρτέλες θα ανοίξουν: GloveIR και EEPROMAnything.h.
Επιλέξτε μια συσκευή τηλεχειρισμού (που λειτουργεί με IR) που θέλετε να ελέγξετε με το γάντι IR. Μπορείτε να ορίσετε 4 ομάδες. Ανοίξτε την σειριακή οθόνη Arduino κάνοντας κλικ στο μεγεθυντικό φακό στην επάνω δεξιά γωνία.
Εισαγάγετε τον πρώτο αριθμό "0" και, στη συνέχεια, πατήστε το κουμπί (συνδέστε τον αντίχειρα και οποιοδήποτε άλλο δάχτυλο) στο τηλεχειριστήριο. Εμφανίζεται ένα μήνυμα που υποδεικνύει ότι έχει ληφθεί ένα σήμα. Στη συνέχεια, πρέπει να κάνετε την ίδια λειτουργία για τα άλλα δάχτυλα, αλλά να τα ορίσετε ως 1, 2, 3.
Τώρα αυτές οι εντολές αναγνωρίζονται από τον Arduino. Συνδέστε την μπαταρία στο Arduino πριν αποσυνδέσετε το Arduino από τον υπολογιστή.
Τώρα, έχοντας συνδέσει τον πομπό στο δέκτη και συνδέσετε τον τελευταίο στη συσκευή, μπορείτε να τον ελέγξετε με ένα γάντι.
Ο κώδικας μπορεί να τηλεφορτωθεί παρακάτω.
GloveIR_phablabs.zip
