Συναγερμός αφής προσώπου: 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Το να αγγίζουμε το πρόσωπό μας είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους τρόπους με τους οποίους μολύνουμε τον εαυτό μας με ιούς όπως ο Covid-19. Μια ακαδημαϊκή μελέτη το 2015 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) διαπίστωσε ότι αγγίζουμε τα πρόσωπά μας κατά μέσο όρο 23 φορές την ώρα. Αποφάσισα να σχεδιάσω μια συσκευή χαμηλού κόστους και χαμηλής ισχύος που θα σας ειδοποιούσε κάθε φορά που πρόκειται να αγγίξετε το πρόσωπό σας. Αυτό το πρόχειρο πρωτότυπο θα μπορούσε να τελειοποιηθεί πολύ εύκολα και παρόλο που είναι απίθανο να θέλετε να το φοράτε όλη μέρα, μπορεί να είναι ένας καλός τρόπος για να σας εκπαιδεύσει να μειώσετε το άγγιγμα προσώπου και ως εκ τούτου να μειώσετε την εξάπλωση του ιού.

Οι περισσότερες μορφές ανίχνευσης κίνησης χρησιμοποιούν επιταχυνσιόμετρα ή επεξεργασία εικόνας. Αυτά είναι σχετικά ακριβά, απαιτούν συνεχή ισχύ και συνεπώς επίσης σχετικά μεγάλη μπαταρία. Wantedθελα να φτιάξω μια συσκευή που καταναλώνει ενέργεια μόνο όταν την ενεργοποιεί η συμπεριφορά και που θα μπορούσε να γίνει στο σπίτι για λιγότερο από 10 $.

Η συσκευή αποτελείται από τρία μέρη. Ένα κολιέ και δύο μικρές ελαστικές ταινίες σε κάθε καρπό. Χρησιμοποιεί την αρχή ότι ένας μαγνήτης που κινείται κοντά σε ένα πηνίο σύρματος δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα στο σύρμα. Όταν το χέρι κινείται προς το πρόσωπο, ο μαγνήτης στον καρπό δημιουργεί μια μικρή τάση στο πηνίο. Αυτό ενισχύεται και εάν είναι υψηλότερο από ένα ορισμένο όριο, ενεργοποιεί ένα μικρό βομβητή.

Προμήθειες

• 100 - 200 μέτρα σωληνοειδές σύρμα. Το μεγαλύτερο μέρος του σύρματος είναι πολύ παχύ. Το σωληνοειδές σύρμα είναι μονωμένο με μια πολύ λεπτή στρώση βερνικιού, έτσι ώστε να μπορείτε να κάνετε πολλές στροφές στο πηνίο διατηρώντας το σχετικά μικρό και ελαφρύ. Χρησιμοποίησα 34 AWG - το οποίο έχει διάμετρο περίπου 0,15 mm
• Γραβάτες καλωδίων ή κασέτα πώλησης
• Μία ενιαία τροφοδοσία χαμηλής ισχύος op-amp. Πρέπει να μπορεί να λειτουργεί στα 3V. Χρησιμοποίησα ένα Microchip MCP601.
• 2 αντιστάσεις (1Μ, 2Κ)
• Αντίσταση κοπής 2Κ
• Ένας πιεζοηχητικός βομβητής 3 - 5 V
• Οποιοδήποτε βασικό τρανζίστορ npn (χρησιμοποίησα ένα 2N3904)
• Λίγο χαρτόνι
• CR2032 (ή οποιαδήποτε μπαταρία νομισμάτων 3V)
• 2 μικροί ισχυροί μαγνήτες
• 2 χοντρές λαστιχένιες ταινίες ή κάποιο υλικό στήριξης συμπίεσης (όπως κάλτσες συμπίεσης)

Βήμα 1: Τυλίξτε το πηνίο

Το πηνίο πρέπει να είναι ένα συνεχές κομμάτι σύρματος, έτσι δυστυχώς δεν μπορεί να γαντζωθεί και να απαγκιστρωθεί σαν κολιέ. Επομένως, είναι σημαντικό η διάμετρος του πηνίου να είναι αρκετά μεγάλη για να το ξεπεράσετε. Τύλιξα το δικό μου γύρω από ένα κυκλικό δοχείο (ένα καλάθι απορριμμάτων χαρτιού) με διάμετρο περίπου 23 εκατοστά (9 ίντσες). Όσο περισσότερες στροφές τόσο το καλύτερο. Έχασα τον αριθμό πόσων έκανα, αλλά δοκιμάζοντας την ηλεκτρική αντίσταση στο τέλος νομίζω ότι κατέληξα σε περίπου 150 στροφές.

Πάρτε το πηνίο από το πρώτο απαλά και ασφαλίστε το πηνίο με συνδέσμους καλωδίων ή ταινία. Είναι σημαντικό να μην σπάσετε κανένα από τα ευαίσθητα σωληνοειδή καλώδια, καθώς θα είναι σχεδόν αδύνατο να επισκευαστεί. Όταν ασφαλίσετε το πηνίο, βρείτε τα δύο άκρα του σύρματος και αφαιρέστε το βερνίκι από τα τελευταία εκατοστά (τελευταία μισή ίντσα) κάθε άκρου. Το έκανα λιώνοντας το βερνίκι με κολλητήρι (δείτε το συνημμένο βίντεο).

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε βίντεο σχετικά με τον τρόπο απογύμνωσης του ηλεκτρομαγνητικού σύρματος

Αυτά τα άκρα μπορούν να κολληθούν απαλά στην πλακέτα κυκλώματος ανιχνευτή σας. Για το πρωτότυπό μου κόλλησα τα άκρα σε ένα μικρό κομμάτι ξεχωριστού veroboard με κεφαλίδα υποδοχής, έτσι ώστε να μπορώ να χρησιμοποιήσω το πείραμα και να χρησιμοποιήσω καλώδια jumper για να το συνδέσω σε διαφορετικά σχέδια κυκλωμάτων.

Βήμα 2: Δημιουργήστε το κύκλωμα ανιχνευτή

Το σχηματικό και το τελικό κύκλωμα φαίνονται παραπάνω.

Χρησιμοποιώ ενισχυτή op σε μη αναστρέψιμη διαμόρφωση για να ενισχύσω την πολύ μικρή τάση που δημιουργείται στο πηνίο. Το κέρδος αυτού του ενισχυτή είναι η αναλογία αντιστάσεων R1 και R2. Πρέπει να είναι αρκετά ψηλά για να ανιχνεύει τον μαγνήτη όταν κινείται περίπου 10 εκατοστά από την άκρη του πηνίου σχετικά αργά (περίπου 20-30 εκατοστά/δευτ.), Αλλά αν το κάνετε πολύ ευαίσθητο τότε μπορεί να γίνει ασταθές και ο βομβητής να ακούγεται συνεχώς Το Δεδομένου ότι ο βέλτιστος αριθμός θα εξαρτηθεί από το πραγματικό πηνίο που κατασκευάζετε και τον μαγνήτη που χρησιμοποιείτε, σας συνιστώ να κατασκευάσετε το κύκλωμα με μεταβλητή αντίσταση που μπορεί να ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε τιμή έως 2Κ. Στο πρωτότυπό μου διαπίστωσα ότι μια τιμή περίπου 1,5K λειτούργησε καλά.

Δεδομένου ότι το πηνίο θα πάρει επίσης αδέσποτα ραδιοκύματα διαφόρων συχνοτήτων, συμπεριέλαβα έναν πυκνωτή στο R1. Αυτό λειτουργεί σαν φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Σε οποιεσδήποτε συχνότητες υψηλότερες από μερικά hertz, η αντίδραση αυτού του πυκνωτή είναι πολύ μικρότερη από την τιμή του R1 και έτσι η ενίσχυση πέφτει.

Δεδομένου ότι το κέρδος είναι τόσο υψηλό, η έξοδος του ενισχυτή λειτουργίας θα είναι πραγματικά μόνο "on" (3V) ή "off" (0V). Αρχικά δεδομένου ότι το MCP601 μπορεί να βγάλει 20mA σκέφτηκα ότι μπορεί να είναι σε θέση να οδηγήσει ένα πιεζοηχητικό βομβητή απευθείας (αυτά απαιτούν μόνο λίγα mA για να λειτουργήσει). Ωστόσο, διαπίστωσα ότι ο ενισχυτής op δυσκολεύτηκε να τον οδηγήσει απευθείας, πιθανώς λόγω της χωρητικότητας του βομβητή. Το έλυσα τροφοδοτώντας την έξοδο της εξόδου μέσω αντίστασης σε ένα τρανζίστορ npn που λειτουργεί σαν διακόπτης. Το R3 επιλέγεται για να βεβαιωθείτε ότι το τρανζίστορ είναι πλήρως ενεργοποιημένο όταν η έξοδος από τον ενισχυτή Op είναι 3V. Για να ελαχιστοποιήσετε την κατανάλωση ενέργειας ιδανικά, αυτό θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερο και να διασφαλίσετε ότι το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο. Έχω επιλέξει το 5K για να διασφαλίσω ότι αυτό το κύκλωμα πρέπει να λειτουργεί με σχεδόν οποιοδήποτε δημοφιλές τρανζίστορ npn.

Το τελευταίο πράγμα που χρειάζεστε είναι μια μπαταρία. Iμουν σε θέση να εκτελέσω το πρωτότυπό μου με επιτυχία με μια μπαταρία 3V νομισμάτων - αλλά ήταν ακόμη πιο ευαίσθητο και αποτελεσματικό σε ελαφρώς υψηλότερη τάση και έτσι αν μπορείτε να βρείτε μια μικρή μπαταρία li -poly (3,7V) θα συνιστούσα να το χρησιμοποιήσετε.

Βήμα 3: Φτιάξτε τις ζώνες καρπού

Εάν ένας μαγνήτης φορεθεί κοντά σε κάθε χέρι, η ενέργεια ανύψωσης του χεριού προς το πρόσωπο θα προκαλέσει τον βομβητή. Αποφάσισα να δημιουργήσω δύο ταινίες καρπού με ελαστικό υλικό κάλτσας στήριξης και τις χρησιμοποίησα για να κρατήσω δύο μικρούς μαγνήτες στον καρπό μου. Θα μπορούσατε επίσης να πειραματιστείτε με ένα μαγνητικό δακτύλιο στο ένα δάχτυλο κάθε χεριού.

Το επαγόμενο ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση γύρω από το πηνίο όταν ο μαγνήτης εισέρχεται στην περιοχή του πηνίου και στην αντίθετη κατεύθυνση όταν φεύγει. Επειδή το πρωτότυπο κύκλωμα είναι σκόπιμα απλό, μόνο μία κατεύθυνση ρεύματος θα ενεργοποιήσει τον βομβητή. Έτσι θα βουίζει είτε όταν το χέρι πλησιάζει το κολιέ είτε όταν απομακρύνεται. Προφανώς θέλουμε να βουίζει στο δρόμο προς το πρόσωπο και μπορούμε να αλλάξουμε την πολικότητα του παραγόμενου ρεύματος ανατρέποντας τον μαγνήτη. Πειραματιστείτε λοιπόν με το ποιος τρόπος κάνει τον ήχο να ακούγεται όταν το χέρι πλησιάζει στο πρόσωπο και σημαδέψτε τον μαγνήτη, ώστε να θυμάστε να το φοράτε σωστά.

Βήμα 4: Δοκιμή

Το μέγεθος του επαγόμενου ρεύματος σχετίζεται με το πόσο γρήγορα αλλάζει το μαγνητικό πεδίο κοντά στο πηνίο. Έτσι, είναι πιο εύκολο να σηκώσετε γρήγορες κινήσεις κοντά στο πηνίο παρά αργές κινήσεις πολύ μακριά από αυτό. Με λίγη δοκιμή και λάθος κατάφερα να το κάνω να λειτουργήσει αξιόπιστα όταν κινούσα τον μαγνήτη με ταχύτητα περίπου 30 cm/s (1 ft/s) σε απόσταση 15 cm (6 ίντσες). Λίγο περισσότερο συντονισμός θα το βελτιώσει κατά δύο ή τρεις φορές.

Όλα είναι λίγο ακατέργαστα αυτή τη στιγμή, καθώς το πρωτότυπο χρησιμοποιεί εξαρτήματα "μέσω οπής", αλλά όλα τα ηλεκτρονικά θα μπορούσαν να συρρικνωθούν εύκολα χρησιμοποιώντας εξαρτήματα τοποθέτησης στην επιφάνεια και το περιοριστικό μέγεθος θα ήταν απλώς η μπαταρία.