En aquest article, considerarem material per a la fabricació de guants, amb el qual podreu controlar diversos dispositius. L’autor del material ens introduirà en la teoria i mostrarà en pràctica com es pot fer un dispositiu d’aquest tipus. Aquest material és molt probablement educatiu i espero que sigui útil per a nens i adults. Als nens: per despertar interès per la física, electrònica, adults: per recordar algun material d’un curs de física.
Comandament a distància IRglove. En connectar dos dits, podeu enviar un senyal al dispositiu mitjançant un transmissor d’infrarojos. IRglove utilitza el principi de transmissió de senyals de control a través de longituds d’ona invisibles (dins del rang d’infrarojos) per permetre que el dispositiu es mogui o giri. A partir de l'article aprendràs a implementar components optoelectrònics i a gestionar-los mitjançant un microcontrolador.
Eines i materials:
-Emissor transmissor;
-Receptor;
-Conector de bateria;
- Arduino Uno;
Transistor
- Resistors de 330 ohms i 10 ohms;
-Board;
- bateria de 9V;
-Guanta;
- Velcro;
-Talla talladora;
-Soldador de ferro;
-Computador per a la programació d’Arduino;
-Pistola de vidre;
-Agulles de cosir;
-Fil conductor
Primer pas: Teoria
La llum és radiació electromagnètica. I una de les propietats més importants de la radiació electromagnètica és la longitud d’ona.
Cada ona té una forma i longitud específica. La distància entre els cims (punts elevats) s’anomena longitud d’ona. La diferència de longitud d'ona és la manera com distingim els diferents tipus d'energia electromagnètica. La longitud d’ona s’indica normalment amb la lletra grega lambda (λ).
L’espectre electromagnètic és un terme col·lectiu per a totes les freqüències conegudes i les longituds d’ona associades dels fotons coneguts (radiació electromagnètica).
Ones de ràdio: 104 km> λ> 1 m
Les ones de ràdio s’utilitzen per transmetre dades mitjançant modulació. Per exemple: la televisió, els telèfons mòbils, les xarxes sense fil i la ràdio aficionada utilitzen ones de ràdio.
Microones: 1 m> λ> 1 mm
Els microones són absorbits per molècules que tenen un moment dipolar en els líquids. En un forn de microones, aquest efecte s’utilitza per escalfar aliments.
Onades infraroges: 1 mm> λ> 780 nm.
Infrarroig llunyà: (1 mm - 10 μm): utilitzat en astronomia.
Infrarroig mig: (10 μm - 2,5 μm): els objectes calents poden irradiar-se fortament en aquest interval. Prop d’infrarojos: (2,5 μm - 780 nm): Utilitzat en sensors d’imatge per a fotografia d’infrarojos.
Llum visible: 780 nm> λ> 380 nm.
La llum visible inclou tots els colors que podem veure amb l’ull humà. La gamma de colors es troba entre el vermell (700 nm) i el blau (400 nm).
Ones ultraviolades: 380 nm> λ> 10 nm
El sol emet grans radiacions ultraviolades, que potencialment poden destruir la major part de la vida a la Terra.
Radiografies: 10 nm> λ> 13 h.
Les radiografies poden interactuar amb la matèria. Un dels usos notables és la radiografia diagnòstica en medicina.
Raigs gamma: λ <13 h.
Aquests són els fotons més energètics. S’utilitzen en medicina per radioteràpia del càncer.
En el context de l’article, ens interessa el rang d’infrarojos. La llum infraroja és una ona electromagnètica que no és visible per a l'ull humà, però alguns animals, com les serps, centrats en la seva estimen la ubicació i la distància a la presa.
Tot amb una temperatura superior a -268 ºC emet radiació infraroja i la longitud d’ona depèn de la temperatura. El sol emet la meitat de la seva energia total en forma de radiació infraroja i la major part de la llum visible és absorbida i transmesa en forma de radiació infraroja.
L’important és que la radiació infraroja no afecti negativament la nostra salut.
La llum infraroja té molts usos.
Una càmera d’infrarojos pot detectar la calor d’objectes o cossos. S'utilitza, per exemple, per detectar pèrdues de calor en una casa. La càmera també s'utilitza en medicina veterinària per detectar zones malaltes del cos de l'animal.
La recerca de persones desaparegudes a la nit, la protecció d’objectes, les observacions meteorològiques i astrològiques i fins i tot canviar els canals de televisió, tot això no passa sense la gamma d’infrarojos.
Segon segon: preparació del guant
El fil conductor s’ha de cosir a sobre dels dits del guant. Si a continuació col·loqueu un dit sobre l’altre, el circuit es tanca i s’envia un senyal d’infrarojos. De fet, és un interruptor elèctric.
La longitud del fil ha de ser almenys el doble de la punta del dit fins al canell. No talleu l’inici del fil.
Cosiu el fil durant la part superior del guant fins al canell. Deixa almenys 5 cm de fil al canell. Feu-ho pels 5 dits. Assegureu-vos que els fils dels diferents dits no es toquin entre ells, en cas contrari això provocarà un curtcircuit.
Els botons estan preparats. Però per enviar un senyal necessitem un emissor d’infrarojos. Aquest transmissor IR ha de ser visible en posició de guant. El lloc més fàcil es troba a la part superior dels artells.
Estireu les cames de l’emissor d’IR a través del guant. Feu això a la part posterior de la mà, al nivell dels artells. Doblegueu les potes de l’emissor d’ir amb unes alicates per fer ganxos. No oblideu on és la llarga i on és la cama curta.
Fixeu el fil conductor (dues peces separades) a les dues potes (el mestre simplement lliga el fil a l’extrem de la cama i l’embolcalla diverses vegades). A continuació, cal llampar el guant amb fil al canell. Al final, hi hauria d’haver un mínim de 5 cm de fil.
Prepareu set cables elèctrics d’uns 20 cm de longitud: 1 per al polze, 4 per als altres dits, 1 per a la cama llarga de l’emissor d’IR i 1 per a la cama curta de l’emissor d’IR. Retireu tots els cables pels dos extrems. Preferiblement s’utilitzen cables de diferents colors.
Ara cal connectar els cables als extrems dels fils i aïllar les juntes amb un tub de calor.
Tercer pas: esquema de cablejat
Seguiu els esquemes de cablejat per connectar tots els components entre ells.
Fixeu els cables que provenen dels dits a l'Arduino. Quatre fils, a partir de quatre dits, a més del gran, es connecten a 8, 9, 10, 11 pins Arduino.
Instal·leu el receptor IR, el transistor i les resistències a la placa de taula tal com es mostra a l’esquema de cablejat. El transistor està dissenyat principalment per amplificar o canviar senyals electròniques. En general, hi ha tres potes. El senyal amplificat es proporciona a l'emissor E, el senyal amplificat es pot extreure del col·lector C i la tercera connexió és comuna als dos senyals, la base B.El col·lector de transistors s’ha de connectar a una resistència de 330 ohms en sèrie. Aleshores s’ha de connectar la resistència a l’emissor d’IR en sèrie. Connecteu el colector d'emissor IR (pota curta) a la resistència.
A continuació, connecteu la base del transistor a una resistència de 330 ohms. Connecteu l’altra cara de la resistència al passador D3 de l’Arduino.
La sortida dels emissors del transistor s'ha de connectar a terra. El següent pas és connectar correctament el receptor d’IR. El receptor d’IR té un costat pla i un costat convex. Quan el costat convex es mira cap amunt, la cama mitjana hauria de connectar-se a GND, el peu esquerre és la sortida, OUT i el peu dret és Vs. Connecteu el cable al terminal OUT del receptor IR, que estarà connectat al terminal D2 de l'Arduino.
Connecteu el cable al terminal GND del receptor IR, que estarà connectat al pin GND Arduino. Connecteu el cable al peu Vs del receptor IR, que estarà connectat a la sortida de 5 volts de l'Arduino.
Quatre pas: Arduino
Feu una carcassa per a Arduino amb un tallador làser. El fitxer es pot descarregar a continuació.
gloveIR.svg
Colla els costats i la part inferior junts. Instal·leu l'Arduino i embarqueu-lo al xassís. Introduïu els passadors de connexió als forats proporcionats a la tapa de la caixa. Col·loqueu els pins sobre la correcta Arduino I / O. Substituïu la coberta.
Talla un tros de Velcro amb una longitud igual al diàmetre del canell. Fixeu la caixa amb Velcro pels forats proporcionats. Poseu-vos un guant i polsera a la mà.
La bateria s’instal·la per separat, també amb Velcro.
Cinquè pas: Programació
La programació no funciona amb la versió 1.8.7 arduino a causa d'un error intern.
Descarregueu el programa Arduino al vostre ordinador. Arduino és de codi obert i es pot descarregar gratuïtament en aquest enllaç: https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Amb Arduino Uno i aquest programa, podeu crear molts sistemes.
Per utilitzar el programa d’IRglove, primer heu d’instal·lar la Biblioteca IR.
- Visiteu la pàgina IRLib2 de GitHub.
-Seleccioneu "descarregar ZIP" o simplement feu clic sobre això l’enllaç.
- Descomprimiu el fitxer zip després de la descàrrega.
El fitxer "IRLib2-master" conté 5 fitxers separats. Això es deu al fet que aquesta biblioteca és una col·lecció de cinc biblioteques que funcionen conjuntament.
- Feu una còpia dels 5 fitxers en un fitxer de la biblioteca Arduino al costat d'altres biblioteques Arduino. Principalment ho trobareu al fitxer: home / Documents / Arduino / Biblioteques. Les biblioteques no es poden instal·lar al costat de la pròpia aplicació Arduino.
-Repartir IDE Arduino.
Connecteu el vostre Arduino a l’ordinador. Seleccioneu la carpeta correcta: "Arduino / Genuino Uno". A continuació, seleccioneu "Port" correcte.
Descarregueu el programa GloveIR_phablabs (subministrat) a Arduino. S'obriran 2 pestanyes: GloveIR i EEPROMAnything.h.
Seleccioneu un dispositiu de control remot (que funciona amb IR) que voleu controlar amb el vostre guant IR. Podeu assignar 4 equips. Obriu el monitor de la sèrie Arduino fent clic a la lupa situada a la cantonada superior dreta.
Introduïu el primer número “0” i, a continuació, premeu el botó (connecteu el polze i qualsevol altre dit) del comandament a distància. Apareix un missatge que indica que s'ha rebut un senyal. A continuació, cal fer la mateixa operació per als altres dits, però designant-los com a 1, 2, 3.
Ara aquestes ordres les reconeix Arduino. Connecteu la bateria al vostre Arduino abans de desconnectar l'Arduino de l'ordinador.
Ara, després d’haver lligat l’emissor al receptor i connectar aquest últim al dispositiu, podeu controlar-lo amb un guant.
El codi es pot descarregar a continuació.
GloveIR_phablabs.zip
