Theo dõi chuyển động 3D Tfcd thông qua cảm biến điện dung và đầu ra LED: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Trong hướng dẫn này sẽ giải thích cách chuyển động của bàn tay có thể được theo dõi trong không gian 3D bằng cách sử dụng nguyên tắc cảm ứng điện dung. Bằng cách thay đổi khoảng cách giữa lá nhôm tích điện và bàn tay của bạn, dung lượng của tụ điện sẽ thay đổi. Phương pháp này có thể được sử dụng như một giải pháp thay thế cấp thấp cho các hệ thống quán tính và quang học để theo dõi chuyển động trong không gian 3D. Trong nguyên mẫu này, chúng tôi đã thêm đèn LED sẽ phát sáng khi vật thể di chuyển quá gần tấm lá nhôm.

Bước 1: Công cụ & Vật liệu cần thiết

- Điện trở 3x 270k Ohm

- Điện trở 3x 10k Ohm

- Kẹp cá sấu 3x

- 1x đèn LED đỏ

- 1x đèn LED xanh lam

- 1x đèn LED xanh

- Điện trở 3x 220 Ohm

- Hàn

- Co nhiệt

- Cáp chắn

- Arduino Uno

- Giấy nhôm

- Các tông

- Băng

- Xịt keo

- Bảng bánh mì

- Dây kết nối (độ dài khác nhau)

Bước 2: Xây dựng khung

Cắt ba miếng bìa cứng hình vuông (250x250 mm) và ba miếng giấy nhôm hình vuông (230x230 mm). Dùng keo xịt vào một mặt của lá nhôm và dán từng miếng lên các miếng bìa cứng. Trong nguyên mẫu này, các tấm lá nhôm sẽ hoạt động như các cảm biến điện dung của chúng tôi. Do đó, hãy đảm bảo rằng có đủ không gian giữa lá nhôm và đường viền của bìa cứng, do đó sẽ không có sự tiếp xúc giữa các tấm giấy bạc khác nhau khi khung được lắp ráp. Sau khi giấy bạc được dán vào bìa cứng, đã đến lúc bạn lắp ráp ba miếng bìa cứng bằng băng dính để hoàn thành khung. Một lần nữa, hãy đảm bảo rằng không có sự tiếp xúc giữa các tấm lá nhôm khác nhau.

Bước 3: Nối dây của Shield Wires vào tấm và Arduino

Điều quan trọng là sử dụng cáp có vỏ bọc để kết nối các lá với mạch. Sử dụng cáp thông thường sẽ tạo ra hiệu ứng ăng-ten và ảnh hưởng đến các chỉ số cảm biến của bạn. Đảm bảo bạn có 3 dây cáp được bảo vệ dài khoảng 50 cm. Lấy một sợi cáp, rút dây xuống, cắt bỏ các dây che chắn và chỉ sử dụng dây bên trong để kết nối bằng cách hàn dây vào kẹp cá sấu. Đảm bảo áp dụng co nhiệt để che mối hàn. Kẹp các kẹp cá sấu vào giấy nhôm.

Kết nối tất cả các dây bảo vệ với hàng dương của bảng mạch điện của bạn. Sau đó kết nối hàng tích cực này với kết nối 5V trên Arduino của bạn. Bây giờ lấy dây chính từ cáp lá chắn và kết nối song song một điện trở 10k Ohm và 220k Ohm. Kết nối cái này với cổng đầu ra của Arduino của bạn (chúng tôi đã sử dụng 8, 9 và 10).

Lặp lại bước này 2 lần nữa cho các mặt phẳng khác của nguyên mẫu.

Bước 4: Đấu dây của đèn LED

Hàn các đầu của đèn LED vào dây dài để nó có thể chạm đến các góc của các tấm tương ứng từ bảng arduino.

Chúng tôi đã sử dụng chân 2, 3 & 4 làm chân đầu ra cho đèn LED của chúng tôi. Đầu ra này được kết nối với breadboard và kết nối với chân dương của đèn LED. Chân âm của đèn LED sau đó được kết nối với điện trở 330 Ohm. Đầu kia của điện trở được nối với mặt đất của breadboard, đầu này được nối với mặt đất của Arduino. Lặp lại điều này cho cả 3 đèn LED. Trong nguyên mẫu của chúng tôi, đèn LED màu xanh lam được kết nối với mặt phẳng Y, đèn LED màu đỏ với mặt phẳng Z và đèn LED xanh lá cây với mặt phẳng X. Dán đèn LED vào các mặt phẳng tương ứng để nhận phản hồi trực tiếp khi sử dụng mẫu thử nghiệm.

Nếu bạn không sử dụng breadboard và bạn muốn kết nối cáp lá chắn trực tiếp với Arduino, bạn có thể xem hình ảnh đính kèm để có cái nhìn tổng quan đẹp mắt về các kết nối hàn. Các kết nối cuối cùng của bạn sẽ giống như hình ảnh tổng quan.

Bước 5: Mã hóa

Trong tệp đính kèm, chúng tôi đã đặt mã mà chúng tôi đã sử dụng cho thử nghiệm này. Để có thêm thông tin chi tiết, sau mỗi lệnh chính, một chú thích được đặt, giải thích những gì đang xảy ra trong mã. Mở mã trong phần mềm Arduino trên PC của bạn và tải nó lên Arduino của bạn. Nếu bạn đang sử dụng máy tính xách tay, hãy đảm bảo rằng nó đang được sạc; nếu không thì nguyên mẫu của bạn sẽ không hoạt động.

Bước 6: Sử dụng Nguyên mẫu

Cách theo dõi chuyển động 3D này rất nhạy cảm đối với các biến xung quanh. Do đó, hãy đảm bảo hiệu chỉnh các giá trị trong mã theo tình huống của riêng bạn. Bạn có thể chỉ cần sử dụng màn hình nối tiếp để nhận được các giá trị phù hợp. Mẹo: bạn có thể tự mình xây dựng hiệu chuẩn, trong đó nó lấy các giá trị trung bình + 10% khi chạy mã. Trong video được minh họa cách thức hoạt động chính xác của nguyên mẫu.