Bạn cao như thế nào ?: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Theo dõi sự phát triển của con bạn với một máy đo sức khỏe kỹ thuật số

Trong suốt thời thơ ấu của tôi, mẹ tôi thường định kỳ đo chiều cao của tôi và ghi nó vào một tờ giấy ghi chú để theo dõi sự phát triển của tôi. Tất nhiên, không có máy đo độ dài ở nhà, tôi đang đứng dựa vào tường hoặc cửa sập trong khi cô ấy lấy thước đo bằng thước. Bây giờ tôi có một cháu gái mới sinh và khi cháu bắt đầu biết đi, chắc chắn bố mẹ cháu sẽ quan tâm theo dõi sự phát triển chiều cao của cháu. Vì vậy, ý tưởng về một chiếc đồng hồ đo đường bộ kỹ thuật số đã ra đời.

Nó được tạo ra xung quanh Arduino Nano và cảm biến "Thời gian bay" đo thời gian ánh sáng laser nhỏ phản xạ trở lại cảm biến.

Bước 1: Các bộ phận và thành phần

• Arduino Nano Rev 3
• Cảm biến laser CJMCU 530 (VL53L0x)
• Bộ mã hóa quay KY-040
• Màn hình SSD1306 OLED 128x64
• Bộ rung thụ động
• Điện trở 2x10KΩ

Bước 2: Cảm biến

ST Microelectronics VL53L0X là mô-đun đo thời gian bay (ToF) thế hệ mới được đặt trong một gói nhỏ, cung cấp phép đo khoảng cách chính xác bất kể mục tiêu phản xạ không giống như các công nghệ thông thường.

Nó có thể đo khoảng cách tuyệt đối lên đến 2m. Tia laser bên trong hoàn toàn không thể nhìn thấy đối với mắt người (bước sóng 940 nm) và tuân thủ tiêu chuẩn mới nhất về an toàn. Nó tích hợp một loạt các SPAD (Điốt đơn Photon Avalanche)

Giao tiếp với cảm biến được thực hiện qua I2C. Vì dự án cũng bao gồm một I2C khác được lắp đặt (OLED), nên các điện trở kéo lên 2 x 10KΩ là cần thiết trên các đường SCL và SDA.

Tôi đã sử dụng CJMCU-530, là một mô-đun đột phá có tính năng VL53L0X của ST Microelectronics.

Bước 3: Hoạt động và định vị cảm biến

Sau khi được chế tạo và thử nghiệm, thiết bị phải được gắn vào tâm của đỉnh khung cửa; điều này là do nếu bạn lắp nó quá gần tường hoặc chướng ngại vật, chùm tia laze IR sẽ bị nhiễu và tạo ra phenomen xuyên âm trên thước đo. Một lựa chọn khác là cài đặt thiết bị thông qua một thanh kéo dài để di chuyển nó ra khỏi tường, nhưng nó bất tiện hơn.

Cẩn thận đo chiều dài chính xác giữa sàn và cảm biến (độ lệch cần thiết lập) và hiệu chỉnh thiết bị (xem bước tiếp theo). Sau khi hiệu chuẩn, thiết bị có thể được sử dụng mà không cần phải hiệu chỉnh lại, trừ khi bạn di chuyển thiết bị sang vị trí khác.

Bật thiết bị và đặt mình bên dưới thiết bị, ở vị trí thẳng và chắc chắn. Phép đo sẽ được thực hiện khi thiết bị phát hiện độ dài ổn định trong hơn 2,5 giây. Tại thời điểm đó, nó sẽ phát ra âm thanh nhạc "thành công" và giữ cho thước đo được giữ trên màn hình.

Bước 4: Hiệu chỉnh bù đắp

Như đã đề cập trước đây, bạn cần đặt giá trị chính xác (tính bằng cm) cho độ lệch, khoảng cách giữa thiết bị đo và sàn nhà. Điều này có thể đạt được bằng cách nhấn vào núm xoay bộ mã hóa (có một công tắc nút bấm). Sau khi đã kích hoạt chế độ hiệu chuẩn, hãy đặt khoảng cách phù hợp bằng cách xoay núm (theo chiều kim đồng hồ cộng số cm, ngược chiều kim đồng hồ trừ đi). Khoảng chênh lệch từ 0 đến 2,55 m.

Khi hoàn tất, chỉ cần nhấn núm một lần nữa. Hai âm khác nhau sẽ được tạo ra bởi bộ rung bên trong để cung cấp cho bạn phản hồi nhạy bén. Chế độ hiệu chuẩn có thời gian chờ là 1 phút: nếu bạn không đặt độ lệch trong thời gian chờ này, thiết bị sẽ thoát khỏi chế độ hiệu chuẩn và quay trở lại chế độ đo mà không thay đổi độ lệch đã lưu. Phần bù được lưu trữ vào bộ nhớ EEPROM của Arduino, để giữ nó trong những lần tắt tiếp theo.

Bước 5: Mã

ST Microelectronics đã phát hành một thư viện API đầy đủ cho VL53L0X, bao gồm cả tính năng phát hiện cử chỉ. Đối với mục đích của thiết bị của tôi, tôi thấy việc sử dụng thư viện VL53L0X của Pololu cho Arduino dễ dàng hơn. Thư viện này nhằm cung cấp một cách nhanh hơn và dễ dàng hơn để bắt đầu sử dụng VL53L0X với bộ điều khiển tương thích với Arduino, trái ngược với việc tùy chỉnh và biên dịch API của ST cho Arduino.

Tôi đã đặt cảm biến ở chế độ ĐỘ CHÍNH XÁC CAO và DÀI RANGE, để có nhiều tự do hơn về độ cao lắp đặt và cài đặt độ lệch. Điều này sẽ dẫn đến tốc độ phát hiện chậm hơn, dù sao cũng đủ cho mục đích của thiết bị này.

Phần bù được lưu trong bộ nhớ EEPROM của Arduino, giá trị của nó được giữ khi tắt bo mạch.

Trong phần vòng lặp, số đo mới được so sánh với số đo trước đó và nếu 2,5 giây được vượt qua trên cùng một số đo (và nếu nó KHÔNG phải là giá trị Offrange hoặc Timeout), thì số đo sẽ bị trừ đi phần bù và hiển thị ổn định trên màn hình. Một bản nhạc ngắn "thành công" được phát bằng bộ rung piezo để thông báo bằng giọng nói cho người dùng.

Bước 6: Sơ đồ

Bước 7: Bao vây / trường hợp và lắp ráp

Vì khả năng cắt các cửa sổ hình chữ nhật trên các hộp thương mại đã được biết đến rất nhiều, nên tôi đã chọn cách thiết kế một hộp đựng bằng CAD và gửi nó để in 3D. Nó không phải là sự lựa chọn rẻ nhất, nhưng nó vẫn là một giải pháp tiện lợi vì nó mang lại khả năng định vị rất chính xác và linh hoạt cho tất cả các thành phần.

Chip laser nhỏ được gắn mà không có bất kỳ tấm kính che nào, để tránh nhiễu xuyên âm và các biện pháp thất thường. Nếu bạn muốn lắp đặt laser phía sau một tấm che, bạn sẽ cần thực hiện một quy trình hiệu chuẩn phức tạp như được báo cáo trong tài liệu của ST Microelectronics.