Aký ste vysoký?: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Sledujte rast svojho dieťaťa pomocou digitálneho stadiometra

Počas môjho detstva bola moja matka zvyknutá pravidelne kontrolovať moju výšku a zapisovať si ju do blokových poznámok, aby som sledoval môj rast. Samozrejme, keďže som nemal doma stadiometer, stál som pri stene alebo dvernom zárubni, kým merala páskou. Teraz mám novorodenú vnučku a keď začne chodiť, jej rodičia budú určite mať záujem sledovať jej rast do výšky. Zrodila sa teda myšlienka digitálneho stadiometra.

Je vyrobený okolo Arduino Nano a senzora „Time of Flight“, ktorý meria, ako dlho trvá malému laserovému svetlu odraz k senzoru.

Krok 1: Časti a súčasti

• Arduino Nano Rev 3
• Laserový snímač CJMCU 530 (VL53L0x)
• Rotačný kodér KY-040
• Displej SSD1306 OLED 128x64
• Pasívny bzučiak
• Rezistory 2x10KΩ

Krok 2: Senzor

ST Microelectronics VL53L0X je laserový modul novej generácie Time-of-Flight (ToF) novej generácie umiestnený v malom balení, ktorý poskytuje presné meranie vzdialenosti bez ohľadu na odrazivosť cieľa na rozdiel od bežných technológií.

Dokáže merať absolútne vzdialenosti až 2 m. Vnútorný laser je pre ľudské oko úplne neviditeľný (vlnová dĺžka 940 nm) a vyhovuje najnovším štandardom z hľadiska bezpečnosti. Integruje množstvo SPAD (lavínové diódy s jedným fotónom)

Komunikácia so senzorom prebieha cez I2C. Pretože projekt zahŕňa aj ďalší nainštalovaný I2C (OLED), na linkách SCL a SDA sú potrebné 2 x 10 KΩ pullup rezistory.

Použil som CJMCU-530, čo je prelomový modul s VL53L0X od ST Microelectronics.

Krok 3: Operácie a umiestnenie senzora

Keď je zariadenie postavené a testované, malo by byť namontované v strede hornej časti rámu dverí; je to preto, že ak ho namontujete príliš blízko steny alebo prekážky, infračervený laserový lúč bude interferovať a vytvorí na meradle fenomén presluchu. Ďalšou možnosťou by bolo nainštalovať zariadenie pomocou predlžovacej tyče, aby sa posunulo od steny, ale je to nepohodlnejšie.

Opatrne urobte správnu dĺžku medzi podlahou a senzorom (nastavte offset) a kalibrujte zariadenie (pozri nasledujúci krok). Po kalibrácii môžete zariadenie používať bez ďalšej kalibrácie, pokiaľ ho nepresuniete do inej polohy.

Zapnite zariadenie a postavte sa pod neho v rovnej a pevnej polohe. Opatrenie sa vykoná, keď zariadenie zistí stabilnú dĺžku viac ako 2,5 sekundy. V tom okamihu vydá „úspešný“hudobný zvuk a udrží mierku na displeji.

Krok 4: Offsetová kalibrácia

Ako už bolo spomenuté, pre offset, vzdialenosť medzi meracím zariadením a podlahou musíte nastaviť správnu hodnotu (v centimetroch). To sa dá dosiahnuť stlačením otočného gombíka snímača (ktorý má tlačidlo). Po aktivácii režimu kalibrácie nastavte správnu vzdialenosť otáčaním gombíka (v smere hodinových ručičiek pridáva centimetre, proti smeru hodinových ručičiek odoberá). Offset sa pohybuje od 0 do 2,55 m.

Keď budete hotoví, znova stlačte tlačidlo. Interný bzučiak vygeneruje dva rôzne tóny, ktoré vám poskytnú akustickú spätnú väzbu. Kalibračný režim má časový limit 1 minúta: ak nenastavíte offset v tomto časovom limite, zariadenie sa vypne z kalibračného režimu a prejde späť do režimu merania bez zmeny uloženého offsetu. Offset je uložený v pamäti EEPROM Arduina, aby bol zachovaný pri následných vypnutiach.

Krok 5: Kód

Spoločnosť ST Microelectronics vydala úplnú knižnicu API pre VL53L0X vrátane detekcie gest. Na účely svojho zariadenia som našiel jednoduchšie používanie knižnice Pololu VL53L0X pre Arduino. Táto knižnica má poskytnúť rýchlejší a jednoduchší spôsob, ako začať používať VL53L0X s ovládačom kompatibilným s Arduino, na rozdiel od prispôsobovania a kompilácie rozhrania API ST pre Arduino.

Senzor som nastavil na režim VYSOKÁ PRESNOSŤ a DLHÝ ROZSAH, aby som mal väčšiu voľnosť pri inštalácii výšky a nastavení ofsetu. Výsledkom bude nižšia rýchlosť detekcie, ktorá na účely tohto zariadenia každopádne stačí.

Ofset je uložený v pamäti EEPROM spoločnosti Arduino, ktorej hodnoty sú zachované, keď je doska vypnutá.

V sekcii slučky sa nová miera porovná s predchádzajúcou a ak na rovnakú mieru prejde 2,5 sekundy (a ak sa nejedná o hodnotu Offrange alebo Timeout), miera sa odpočíta od posunu a plynule sa zobrazí na displeji.. „Úspešná“krátka hudba zaznie zvukovým upozornením používateľa.

Krok 6: Schémy

Krok 7: Kryt/puzdro a montáž

Keďže moja neschopnosť rezať obdĺžnikové okná na komerčných škatuliach je veľmi dobre známa, vydal som sa cestou navrhnutia puzdra s CAD a odoslal ho na 3D tlač. Nie je to najlacnejšia voľba, ale stále je to pohodlné riešenie, pretože ponúka možnosť veľmi presného a flexibilného polohovania všetkých komponentov.

Malý laserový čip je namontovaný bez krycieho skla, aby sa zabránilo presluchu a nepravidelným opatreniam. Ak chcete laser nainštalovať za kryt, budete musieť vykonať komplexný postup kalibrácie, ako je uvedené v dokumentácii spoločnosti ST Microelectronics.