In diesem Artikel betrachten wir Material zur Herstellung von Handschuhen, mit denen Sie verschiedene Geräte steuern können. Der Autor des Materials wird uns in die Theorie einführen und in der Praxis zeigen, wie man ein solches Gerät herstellt. Dieses Material ist eher lehrreich und ich hoffe, es wird für Kinder und Erwachsene nützlich sein. Für Kinder - um Interesse an Physik zu wecken, Elektronik, Erwachsene - um etwas Material aus einem Kurs in Physik zu erinnern.
DIY IRglove Fernbedienung. Durch Verbinden von zwei Fingerspitzen können Sie mit einem Infrarotsender ein Signal an das Gerät senden. IRglove verwendet das Prinzip der Übertragung von Steuersignalen über unsichtbare Wellenlängen (im Infrarotbereich), damit sich das Gerät bewegen oder drehen kann. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie optoelektronische Komponenten implementieren und mit einem Mikrocontroller verwalten.
Werkzeuge und Materialien:
-IR Sender;
-IR Empfänger;
-Batterieanschluss;
- Arduino Uno;
Transistor
- Widerstände 330 Ohm und 10 Ohm;
-Board;
- 9V Batterie;
-Glove;
- Klettverschluss;
-Laser Cutter;
-Lötkolben;
-Computer zum Programmieren von Arduino;
-Kleberpistole;
-Nähnadeln;
-Leitender Faden;
Erster Schritt: Theorie
Licht ist elektromagnetische Strahlung. Und eine der wichtigsten Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung ist die Wellenlänge.
Jede Welle hat eine bestimmte Form und Länge. Der Abstand zwischen den Peaks (High Points) wird als Wellenlänge bezeichnet. Der Unterschied in der Wellenlänge besteht darin, wie wir zwischen verschiedenen Arten elektromagnetischer Energie unterscheiden. Die Wellenlänge wird normalerweise durch den griechischen Buchstaben Lambda (λ) angegeben.
Das elektromagnetische Spektrum ist ein Sammelbegriff für alle bekannten Frequenzen und die damit verbundenen Wellenlängen bekannter Photonen (elektromagnetische Strahlung).
Radiowellen: 104 km> λ> 1 m
Funkwellen werden verwendet, um Daten durch Modulation zu übertragen. Zum Beispiel: Fernsehen, Mobiltelefone, drahtlose Netzwerke und Amateurfunk verwenden Radiowellen.
Mikrowellen: 1 m> λ> 1 mm
Mikrowellen werden von Molekülen absorbiert, die in Flüssigkeiten ein Dipolmoment haben. In einer Mikrowelle wird dieser Effekt zum Erhitzen von Lebensmitteln verwendet.
Infrarotwellen: 1 mm> λ> 780 nm.
Fernes Infrarot: (1 mm - 10 μm): Wird in der Astronomie verwendet.
Mittleres Infrarot: (10 μm - 2,5 μm): Heiße Objekte können in diesem Bereich stark strahlen. Nahinfrarot: (2,5 μm - 780 nm): Wird in Bildsensoren für die Infrarotfotografie verwendet.
Sichtbares Licht: 780 nm> λ> 380 nm.
Sichtbares Licht umfasst alle Farben, die wir mit dem menschlichen Auge sehen können. Der Farbbereich liegt zwischen Rot (700 nm) und Blau (400 nm).
Ultraviolette Wellen: 380 nm> λ> 10 nm
Die Sonne sendet große ultraviolette Strahlung aus, die möglicherweise den größten Teil des Lebens auf der Erde zerstören kann.
Röntgenstrahlen: 10 nm> λ> 1 pm.
Röntgenstrahlen können mit Materie interagieren. Eine der bemerkenswerten Anwendungen ist die diagnostische Radiographie in der Medizin.
Gammastrahlen: λ <1pm.
Dies sind die energiereichsten Photonen. Sie werden in der Medizin zur Strahlentherapie von Krebs eingesetzt.
Im Rahmen des Artikels interessieren wir uns für den Infrarotbereich. Infrarotlicht ist eine elektromagnetische Welle, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, aber einige Tiere, zum Beispiel Schlangen, die sich darauf konzentrieren, schätzen den Ort und die Entfernung zur Beute.
Alles mit einer Temperatur über -268 ° C emittiert Infrarotstrahlung und die Wellenlänge hängt von der Temperatur ab. Die Sonne gibt die Hälfte ihrer Gesamtenergie in Form von Infrarotstrahlung ab, und der größte Teil des sichtbaren Lichts wird in Form von Infrarotstrahlung absorbiert und übertragen.
Wichtig ist, dass Infrarotstrahlung unsere Gesundheit nicht beeinträchtigt.
Infrarotlicht hat viele Verwendungszwecke.
Eine Infrarotkamera kann die Wärme von Objekten oder Körpern erfassen. Es wird zum Beispiel verwendet, um Wärmeverluste in einem Haus zu erfassen. Die Kamera wird auch in der Veterinärmedizin verwendet, um erkrankte Bereiche des Tierkörpers zu erkennen.
Nachts nach vermissten Personen suchen, Objekte, Meteo- und astrologische Beobachtungen bewachen und sogar Fernsehkanäle wechseln - all dies kommt nicht ohne Infrarotbereich aus.
Schritt zwei: Handschuhvorbereitung
Der leitende Faden muss über die Fingerspitzen des Handschuhs genäht werden. Wenn Sie dann eine Fingerspitze auf die andere legen, wird der Stromkreis geschlossen und ein Infrarotsignal gesendet. In der Tat ist es ein elektrischer Schalter.
Die Länge des Fadens sollte von der Fingerspitze bis zum Handgelenk mindestens doppelt so lang sein. Schneiden Sie den Fadenanfang nicht ab.
Nähen Sie den Faden entlang der Oberseite des Handschuhs bis zum Handgelenk. Lassen Sie mindestens 5 cm Faden am Handgelenk. Mach es für alle 5 Finger. Stellen Sie sicher, dass sich die Drähte verschiedener Finger nicht berühren, da dies sonst zu einem Kurzschluss führen kann.
Die Tasten sind fertig. Aber um ein Signal zu senden, brauchen wir einen Infrarot-Emitter. Dieser IR-Sender sollte in Handschuhposition sichtbar sein. Der einfachste Ort ist oben auf den Knöcheln.
Ziehen Sie die Beine des IR-Senders durch den Handschuh. Tun Sie dies auf dem Handrücken, auf Höhe der Knöchel. Biegen Sie die Beine des IR-Strahlers mit einer Zange, um Haken zu machen. Vergessen Sie nicht, wo das lange und wo das kurze Bein ist.
Befestigen Sie den leitenden Faden (zwei separate Teile) an beiden Beinen (der Meister bindet den Faden einfach am Ende des Beins und wickelt ihn mehrmals ein). Als nächstes müssen Sie den Handschuh mit Faden zum Handgelenk blitzen lassen. Am Ende sollte mindestens 5 cm Faden vorhanden sein.
Bereiten Sie sieben etwa 20 cm lange elektrische Drähte vor: 1 für den Daumen, 4 für die anderen Finger, 1 für das lange Bein des IR-Emitters und 1 für das kurze Bein des IR-Emitters. Entfernen Sie alle Drähte an beiden Enden. Drähte werden vorzugsweise in verschiedenen Farben verwendet.
Jetzt müssen Sie die Drähte an die Enden der Gewinde anschließen und die Verbindungen mit einem Wärmerohr isolieren.
Schritt drei: Schaltplan
Befolgen Sie die Schaltpläne, um alle Komponenten miteinander zu verbinden.
Befestigen Sie die Drähte, die von den Fingern kommen, im Arduino. Vier Drähte, beginnend mit vier Fingern, sind neben dem großen mit 8, 9, 10, 11 Arduino-Stiften verbunden.
Installieren Sie den IR-Empfänger, den Transistor und die Widerstände wie im Schaltplan gezeigt auf dem Steckbrett. Der Transistor dient hauptsächlich zum Verstärken oder Schalten elektronischer Signale. Im Allgemeinen gibt es drei Beine. Das verstärkte Signal wird dem Emitter E zugeführt, das verstärkte Signal kann aus dem Kollektor C extrahiert werden, und die dritte Verbindung ist den beiden Signalen, Basis B, gemeinsam.Der Transistorkollektor muss in Reihe mit einem 330-Ohm-Widerstand geschaltet werden. Dann muss der Widerstand in Reihe mit dem IR-Emitter geschaltet werden. Verbinden Sie den IR-Emitterkollektor (kurzes Bein) mit dem Widerstand.
Verbinden Sie dann die Basis des Transistors mit einem 330-Ohm-Widerstand. Verbinden Sie die andere Seite des Widerstands mit dem D3-Pin des Arduino.
Der Ausgang der Emitter des Transistors muss geerdet sein. Der nächste Schritt besteht darin, den IR-Empfänger ordnungsgemäß anzuschließen. Der IR-Empfänger hat eine flache Seite und eine konvexe Seite. Wenn die konvexe Seite nach oben zeigt, sollte das mittlere Bein mit GND verbunden sein, der linke Fuß ist der Ausgang OUT und der rechte Fuß ist Vs. Verbinden Sie das Kabel mit dem OUT-Anschluss des IR-Empfängers, der mit dem D2-Anschluss des Arduino verbunden wird.
Verbinden Sie das Kabel mit dem GND-Anschluss des IR-Empfängers, der mit dem GND-Arduino-Pin verbunden wird. Schließen Sie das Kabel an den Vs-Fuß des IR-Empfängers an, der an den 5-Volt-Ausgang des Arduino angeschlossen wird.
Schritt vier: Arduino
Machen Sie mit einem Laserschneider ein Gehäuse für den Arduino. Die Datei kann unten heruntergeladen werden.
gloveIR.svg
Kleben Sie die Seiten und den Boden zusammen. Installieren Sie das Arduino und die Platine im Gehäuse. Stecken Sie die Verbindungsstifte in die dafür vorgesehenen Löcher im Kastendeckel. Setzen Sie die Stifte auf das richtige Arduino I / O. Bringen Sie die Abdeckung wieder an.
Schneiden Sie ein Stück Klettband mit einer Länge, die dem Durchmesser Ihres Handgelenks entspricht. Befestigen Sie das Gehäuse mit einem Klettverschluss durch die vorgesehenen Löcher. Zieh einen Handschuh an und Armband zur Hand.
Der Akku wird separat installiert, auch mit Klettverschluss.
Fünfter Schritt: Programmieren
Die Programmierung funktioniert mit Arduino Version 1.8.7 aufgrund eines internen Fehlers nicht.
Laden Sie das Arduino-Programm auf Ihren Computer herunter. Arduino ist Open Source und kann kostenlos unter folgendem Link heruntergeladen werden: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Mit Arduino Uno und diesem Programm können Sie viele Systeme erstellen.
Um das Programm für IRglove zu verwenden, müssen Sie zuerst die IR-Bibliothek installieren.
- Besuchen Sie die IRLib2-Seite auf GitHub.
-Wählen Sie "ZIP herunterladen" oder klicken Sie einfach darauf der Link.
- Entpacken Sie die Zip-Datei nach dem Download.
-File “IRLib2-master” enthält 5 separate Dateien. Dies liegt daran, dass diese Bibliothek eine Sammlung von 5 Bibliotheken ist, die zusammenarbeiten.
- Erstellen Sie eine Kopie aller 5 Dateien in eine Arduino-Bibliotheksdatei neben anderen Arduino-Bibliotheken. Sie finden dies meistens in Ihrer Datei: home / Documents / Arduino / Libraries. Bibliotheken können nicht neben der Arduino-Anwendung selbst installiert werden.
- Starten Sie die Arduino IDE neu.
Verbinden Sie Ihr Arduino mit Ihrem Computer. Wählen Sie den richtigen Ordner: "Arduino / Genuino Uno". Und wählen Sie dann den richtigen „Port“.
Laden Sie das Programm GloveIR_phablabs (bereitgestellt) auf Arduino herunter. Es werden 2 Registerkarten geöffnet: GloveIR und EEPROMAnything.h.
Wählen Sie ein Fernbedienungsgerät (mit IR arbeiten), das Sie mit Ihrem IR-Handschuh steuern möchten. Sie können 4 Teams zuweisen. Öffnen Sie den Arduino Serial-Monitor, indem Sie auf die Lupe in der oberen rechten Ecke klicken.
Geben Sie die erste Zahl „0“ ein und drücken Sie dann die Taste (verbinden Sie Ihren Daumen und einen anderen Finger) auf der Fernbedienung. Eine Meldung zeigt an, dass ein Signal empfangen wurde. Als nächstes müssen Sie den gleichen Vorgang für die anderen Finger ausführen, diese jedoch als 1, 2, 3 festlegen.
Jetzt werden diese Befehle von Arduino erkannt. Schließen Sie den Akku an Ihr Arduino an, bevor Sie das Arduino vom Computer trennen.
Nachdem Sie den Sender an den Empfänger gebunden und diesen mit dem Gerät verbunden haben, können Sie ihn mit einem Handschuh steuern.
Der Code kann unten heruntergeladen werden.
GloveIR_phablabs.zip
