В этой статье мы рассмотрим материал об изготовлении перчатки, с помощью которой можно управлять различными устройствами. Автор материала познакомит нас с теорией и покажет на практике, как сделать такое устройство. Этот материал, скорее учебный и надеюсь будет полезен детям и взрослым. Детям — чтобы пробудить интерес к физике, электронике, взрослым — чтобы напомнить некоторый материал из курса физики.
Сделайте сами пульт дистанционного управления IRglove. Соединяя два кончика пальца, вы, с помощью инфракрасного передатчика сможете послать сигнал на устройство. В IRglove используется принцип передачи управляющих сигналов через невидимые длины волн (в инфракрасном диапазоне), чтобы позволить устройству двигаться или вращаться. Из статьи вы узнаете, как реализовать оптоэлектронные компоненты и управлять ими с помощью микроконтроллера.
Инструменты и материалы:
-ИК-передатчик;
-ИК-приемник;
-Батарейный разъем;
— Arduino Uno;
-Транзистор;
-Резисторы 330 Ом и 10 Ом;
-Макетная плата;
-Батарея 9 В;
-Перчатка;
-Застежка-липучка;
-Лазерный резак;
-Паяльник;
-Компьютер для программирования Arduino;
-Клеевой пистолет;
-Швейные иглы;
-Токопроводящая нить;
Шаг первый: теория
Свет — это электромагнитное излучение. И одним из самых важных свойств электромагнитного излучение является длина волны.
Каждая волна имеет определенную форму и длину. Расстояние между пиками (высокими точками) называется длиной волны. Разница в длине волны заключается в том, как мы различаем разные виды электромагнитной энергии. Длина волны обычно обозначается греческой буквой лямбда (λ).
Электромагнитный спектр — это собирательный термин для всех известных частот и связанных с ними длин волн известных фотонов (электромагнитное излучение).
Радиоволны: 104 км> λ> 1 м
Радиоволны используются для передачи данных посредством модуляции. Например: телевидение, мобильные телефоны, беспроводные сети и любительское радио используют радиоволны.
Микроволны: 1 м> λ> 1 мм
Микроволны поглощаются молекулами, которые имеют дипольный момент в жидкостях. В микроволновой печи этот эффект используется для разогрева пищи.
Инфракрасные волны: 1 мм> λ> 780 нм.
Дальний инфракрасный диапазон: (1 мм — 10 мкм): используется в астрономии.
Средний инфракрасный диапазон: (10 мкм — 2,5 мкм): горячие объекты могут сильно излучать в этом диапазоне. Ближний инфракрасный диапазон: (2,5 мкм — 780 нм): используется в датчиках изображения для инфракрасной фотографии.
Видимый свет: 780 нм> λ> 380 нм.
Видимый свет включает в себя все цвета, которые мы можем видеть человеческим глазом. Диапазон цветов лежит между красным (700 нм) и синим (400 нм).
Ультрафиолетовые волны: 380 нм> λ> 10 нм
Солнце излучает большое ультрафиолетовое излучение, которое потенциально может уничтожить большую часть жизни на Земле.
Рентгеновские лучи: 10 нм> λ> 1 вечера.
Рентгеновские лучи могут взаимодействовать с веществом. Одним из заметных применений является диагностическая рентгенография в медицине.
Гамма-лучи: λ <1pm.
Это самые энергичные фотоны. Они используются в медицине при лучевой терапии рака.
В контексте статьи нас интересует инфракрасный диапазон. Инфракрасный свет — это электромагнитная волна, которая не видна человеческому глазу, но некоторые животные, например, змеи, ориентируясь на него оценивают местоположение и расстояние до добычи.
Все с температурой выше -268°C испускает ИК-излучение, причем длина волны зависит от температуры. Солнце испускает половину своей полной энергии в виде инфракрасного излучения, и большая часть видимого света поглощается и передается в виде инфракрасного излучения.
Важно то, что инфракрасное излучение не оказывает негативного влияния на наше здоровье.
Инфракрасный свет имеет множество применений.
Инфракрасная камера может определять тепло предметов или тел. Она используется, например, для обнаружения потерь тепла в доме. Камера также используется в ветеринарии, для обнаружения больных участков тела животного.
Поиски пропавших людей ночью, охрана объектов, метео и астрологические наблюдения, и даже переключение каналов ТВ, все это не обходится без ИК-диапазона.
Шаг второй: подготовка перчатки
Токопроводящую нить нужно шить поверх кончиков пальцев перчатки. Если затем положите один кончик пальца на другой, электрическая цепь замкнется и будет отправлен инфракрасный сигнал. По сути это электровыключатель.
Длина нити должна быть как минимум вдвое больше длины от кончика пальца до запястья. Не обрезайте начало нити.
Прошейте нить вдоль верхней части перчатки до самого запястья. Оставьте на запястье не менее 5 см нити. Сделайте это для всех 5 пальцев. Убедитесь, что провода разных пальцев не касаются друг друга, иначе это вызовете короткое замыкание.
Кнопки готовы. Но для отправки сигнала нам нужен инфракрасный излучатель. Этот ИК-передатчик должен располагаться на видном месте на перчатке. Самое простое место — на вершине костяшек руки.
Протяните ножки ИК-излучателя через ткань перчатки. Сделайте это на тыльной стороне руки, на уровне костяшек. Согните ноги ИК-излучателя с помощью плоскогубцев, чтобы сделать крючки. Не забывайте где длинная, а где короткая ножка.
Закрепите токопроводящую нити (два отдельных куска) на обеих ногах (мастер просто завязывает нить на конце ножки и обматывает несколько раз). Дальше нужно прошить перчатку нитью до самого запястья. На конце должно остаться не менее 5 см нити.
Подготовьте семь электрических проводов длиной около 20 см. 1 для большого пальца, 4 для других пальцев, 1 для длинной ноги ИК-излучателя и 1 для короткой ноги ИК-излучателя. Зачистите все провода на обоих концах. Провода желательно использовать разного цвета.
Теперь нужно соединить провода с концами нитей и заизолировать места соединения термотрубкой.
Шаг третий: электрическая схема
Руководствуйтесь электрическим схемам, чтобы соединить все компоненты друг с другом.
Закрепите провода, идущие от пальцев, в Arduino. Четыре провода, начиная с четырех пальцев, кроме большого подключаются к 8, 9, 10, 11 контактам Arduino.
Установите ИК-приемник, транзистор и резисторы на макетную плату, как показано на электрической схеме. Транзистор, в основном, предназначен для усиления или переключения электронных сигналов. В общем, есть три ножки. Усиливаемый сигнал подается на эмиттер E, усиленный сигнал может быть извлечен из коллектора C, и третье соединение является общим для двух сигналов, база B. Коллектор транзистора должен быть подключен к резистору 330 Ом последовательно. Затем резистор должен быть подключен к ИК-излучателю последовательно. Подсоедините коллектор ИК-излучателя (короткая ножка) к резистору.
Затем подключите базу транзистора к резистору 330 Ом. Присоедините другую сторону резистора к выводу D3 Arduino.
Вывод эмиттеров транзистора должен быть заземлен. Следующим шагом является правильное подключение ИК-приемника. ИК-приемник имеет плоскую сторону и выпуклую сторону. Когда выпуклая сторона обращена вверх, средняя ножка должна быть подключена к GND, левая нога — это выход, OUT, а правая нога — Vs. Подключите провод к выводу OUT ИК-приемника, который будет подключен к выводу D2 Arduino.
Подсоедините провод к клемме GND ИК-приемника, который будет подключен к выводу GND Arduino. Подсоедините провод к ножке Vs ИК-приемника, который будет подключен к 5-вольтовому выводу Arduino.
Шаг четвертый: ардуино
Сделайте корпус для Arduino с помощью лазерного резака. Файл можно скачать ниже.
gloveIR.svg
Склейте боковые части и дно вместе. Установите Arduino и плату в корпус. Вставьте соединительные штыри в предусмотренные отверстия в крышке коробки. Поместите контакты в правильные входы / выходы Arduino. Установите крышку.
Отрежьте кусок липучки с длиной, равной диаметру вашего запястья. Закрепите корпус на липучке через предусмотренные отверстия. Наденьте перчатку и браслет на руку.
Аккумулятор устанавливается отдельно, тоже на липучке.
Шаг пятый: программирование
Программирование не работает с версией 1.8.7 arduino из-за внутренней ошибки.
Загрузите программу «Arduino» на свой компьютер. Arduino имеет открытый исходный код и его можно бесплатно загрузить по этой ссылке: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. С помощью Arduino Uno и этой программы вы можете создавать множество систем.
Чтобы использовать программу для IRglove, сначала необходимо установить IR Library.
— Посетите страницу IRLib2 на GitHub.
-Выберите «скачать ZIP», или просто нажмите на эту ссылку.
— Распакуйте ZIP-файл после загрузки.
-Файл «IRLib2-мастер» содержит 5 отдельных файлов. Это потому, что эта библиотека представляет собой набор из 5 библиотек, которые работают вместе.
-Сделайте копию всех 5 файлов в файл библиотеки Arduino рядом с другими библиотеками Arduino. В основном вы найдете это в вашем файле: home / Documents / Arduino / Libraries. Библиотеки не могут быть установлены рядом с самим Arduino-приложением.
-Перезапустите программу Arduino IDE.
Подключите Arduino к компьютеру. Выберите правильную папку: «Arduino / Genuino Uno». И затем выберите правильный «Port».
Загрузите программу «GloveIR_phablabs» (Прилагается) в Arduino. Откроются 2 вкладки: GloveIR и EEPROMAnything.h.
Выберите устройство с дистанционным управлением (работающим с ИК), которым вы хотели бы управлять с помощью своей ИК перчатки. Можно назначить 4 команды. Откройте Serial monitor программы Arduino, нажав на увеличительное стекло в правом верхнем углу.
Введите первое число «0», а затем нажмите кнопку (соедините большой и любой другой палец) на пульте дистанционного управления. Должно отобразится сообщение о приеме сигнала. Далее нужно сделать такую же операцию для других пальцев, но обозначив их, как 1, 2, 3.
Теперь эти команды распознаются Arduino. Подсоедините аккумулятор к вашему Arduino, прежде чем отсоединять Arduino от компьютера.
Теперь, привязав передатчик к приемнику и подсоединив последний к устройству, можно управлять им посредством перчатки.
Код можно скачать ниже.
GloveIR_phablabs.zip
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник:
