Yüze Dokunma Alarmı: 4 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Yüzümüze dokunmak, Covid-19 gibi virüsleri kendimize bulaştırmamızın en yaygın yollarından biridir. 2015 yılında yapılan bir akademik araştırma (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25637115) saatte ortalama 23 kez yüzümüze dokunduğumuzu buldu. Yüzünüze her dokunduğunuzda sizi uyaracak düşük maliyetli, düşük güçlü bir cihaz tasarlamaya karar verdim. Bu kaba prototip çok kolay bir şekilde geliştirilebilir ve bunu bütün gün giymek istemeseniz de, yüzünüze dokunmayı azaltmak ve dolayısıyla virüsün yayılmasını azaltmak için sizi eğitmenin iyi bir yolu olabilir.

Çoğu hareket algılama biçimi, ivmeölçerler veya görüntü işleme kullanır. Bunlar nispeten pahalıdır, sürekli güç gerektirir ve bu nedenle de nispeten büyük bir pil gerektirir. Yalnızca davranış tetiklediğinde güç tüketen ve evde 10 dolardan daha ucuza yapılabilecek bir cihaz yapmak istedim.

Cihazın üç parçası vardır. Her bilekte bir kolye ve iki küçük elastik bant. Bir tel bobininin yanında hareket eden bir mıknatısın telde bir elektrik akımı oluşturması ilkesini kullanır. El yüze doğru hareket ettiğinde bilekteki mıknatıs bobin boyunca küçük bir voltaj üretir. Bu yükseltilir ve belirli bir eşikten yüksekse küçük bir sesli uyarı verir.

Gereçler

• 100 - 200 metre solenoid tel. Çoğu tel çok kalındır. Solenoid tel çok ince bir vernik tabakasıyla yalıtılmıştır, böylece bobini nispeten küçük ve hafif tutarken çok sayıda dönüş yapabilirsiniz. 34 AWG kullandım - yaklaşık 0,15 mm çapında
• Kablo bağları veya selotape
• Tek beslemeli düşük güçlü op-amp. 3V ile çalışabilmelidir. Microchip MCP601 kullandım.
• 2 direnç (1M, 2K)
• 2K düzeltici direnç
• 3 - 5 V piezo buzzer
• Herhangi bir temel npn transistörü (2N3904 kullandım)
• Bazı veroboard
• CR2032 (veya herhangi bir 3V düğme pil)
• 2 küçük güçlü mıknatıs
• 2 kalın lastik bant veya bir miktar sıkıştırma destek malzemesi (kompresyon çorapları gibi)

Adım 1: Bobini Sarın

Bobinin sürekli bir tel parçası olması gerekir, bu yüzden ne yazık ki bir kolye gibi takılıp çıkarılamaz. Bu nedenle, bobin çapının başınızın üzerinden geçebilecek kadar büyük olması önemlidir. Madeni yaklaşık 23 cm (9 inç) çapında dairesel bir şekillendiricinin (bir atık kağıt sepeti) etrafına sardım. Ne kadar çok dönerse o kadar iyi. Kaç tane yaptığımı unuttum ama sonunda elektrik direncini test ederek yaklaşık 150 dönüş yaptığımı düşünüyorum.

Bobini yavaşça öncekinden alın ve bobini kablo bağları veya bantla sabitleyin. Onarımı neredeyse imkansız olacağından, hassas solenoid tellerin hiçbirinin kırılmaması önemlidir. Bobini sabitlediğinizde, telin iki ucunu bulun ve verniği her bir ucun son cm'sinden (son yarım inç) çıkarın. Bunu verniği bir havya ile eriterek yaptım (ekli videoya bakın).

Solenoid telin nasıl soyulacağına dair videoyu görmek için buraya tıklayın

Bu uçlar, dedektör devre kartınıza hassas bir şekilde lehimlenebilir. Prototipim için uçları, soket başlıklı küçük bir ayrı veroboard parçasına lehimledim, böylece deneyi kullanabilir ve farklı devre tasarımlarına bağlamak için atlama kabloları kullanabilirdim.

Adım 2: Dedektör Devresini Oluşturun

Şematik ve son devre yukarıda gösterilmiştir.

Bobin boyunca üretilen çok küçük voltajı yükseltmek için ters çevirmeyen bir konfigürasyonda bir op amp kullanıyorum. Bu amplifikatörün kazancı, R1 ve R2 dirençlerinin oranıdır. Bobinin kenarından yaklaşık 10 cm uzağa nispeten yavaş hareket ettiğinde (yaklaşık 20-30 cm/sn) mıknatısı algılayacak kadar yüksek olması gerekir, ancak çok hassas hale getirirseniz kararsız hale gelebilir ve sesli uyarı sürekli çalar.. Optimum sayı, oluşturduğunuz gerçek bobine ve kullandığınız mıknatısa bağlı olacağından, devreyi 2K'ya kadar herhangi bir değere ayarlanabilen değişken bir dirençle kurmanızı tavsiye ederim. Prototipimde yaklaşık 1.5K değerinde bir değerin işe yaradığını buldum.

Bobin ayrıca çeşitli frekanslardaki başıboş radyo dalgalarını da alacağından, R1'e bir kapasitör ekledim. Bu, düşük geçiş filtresi gibi davranır. Birkaç hertz'den daha yüksek herhangi bir frekansta, bu kapasitörün reaktansı R1 değerinden çok daha azdır ve bu nedenle amplifikasyon düşer.

Kazanç çok yüksek olduğu için, op amp çıkışı gerçekten sadece "açık" (3V) veya "kapalı" (0V) olacaktır. Başlangıçta, MCP601 20mA çıkış verebildiğinden, bir piezo buzzer'ı doğrudan çalıştırabileceğini düşündüm (bunların çalışması için sadece birkaç mA gerekir). Bununla birlikte, op amp'in, muhtemelen zilin kapasitansı nedeniyle doğrudan sürmek için mücadele ettiğini buldum. Bunu, çıkışın çıkışını bir direnç üzerinden bir anahtar gibi davranan bir npn transistörüne besleyerek çözdüm. Op amp çıkışı 3V olduğunda transistörün tamamen açık olduğundan emin olmak için R3 seçilir. Güç tüketimini ideal olarak en aza indirmek için bu, yapabileceğiniz kadar yüksek olmalı ve yine de transistörün açık olduğundan emin olun. Bu devrenin neredeyse tüm popüler npn transistörleriyle çalışmasını sağlamak için 5K'yı seçtim.

İhtiyacınız olan son şey bir pil. Prototipimi 3V düğme pil ile başarılı bir şekilde çalıştırabildim - ancak biraz daha yüksek voltajda daha da hassas ve etkiliydi ve bu nedenle küçük bir li-poly pil (3.7V) bulabilirseniz bunu kullanmanızı tavsiye ederim.

Adım 3: Bilek Bantlarını Yapın

Her iki ele yakın bir mıknatıs takılırsa, eli yüze kaldırma hareketi sesli uyarıyı tetikleyecektir. Elastik destek çorap malzemesi ile iki bileklik oluşturmaya karar verdim ve bunları bileğimde iki küçük mıknatıs tutmak için kullandım. Ayrıca her bir elin bir parmağında manyetik bir yüzükle deneyler yapabilirsiniz.

İndüklenen akım, mıknatıs bobin bölgesine girdiğinde bobin etrafında bir yönde, ayrıldığında ise ters yönde akar. Prototip devre kasıtlı olarak basit olduğu için, yalnızca bir akım yönü sesli uyarıyı tetikleyecektir. Yani ya el kolyeye yaklaştığında ya da uzaklaştığında vızıldayacak. Açıkçası, yüze giderken sesli uyarı vermesini istiyoruz ve üretilen akımın polaritesini mıknatısı çevirerek değiştirebiliriz. Bu nedenle, el yüze yaklaştığında zilin hangi yönden ses çıkardığını deneyin ve mıknatısı doğru şekilde takmayı hatırlamanız için işaretleyin.

4. Adım: Test edin

Endüklenen akımın boyutu, bobinin yakınında manyetik alanın ne kadar hızlı değiştiği ile ilgilidir. Bu nedenle, bobinin yakınındaki hızlı hareketleri, ondan uzaktaki yavaş hareketleri yakalamaktan daha kolaydır. Biraz deneme yanılma ile mıknatısı yaklaşık 30 cm/sn (1 ft/sn) ve 15 cm (6 inç) mesafede hareket ettirdiğimde güvenilir bir şekilde çalışmasını sağladım. Biraz daha fazla ayar, bunu iki veya üç faktör kadar iyileştirir.

Prototip "delikli" bileşenleri kullandığından şu anda biraz kaba, ancak tüm elektronik parçalar yüzeye monte bileşenler kullanılarak kolayca küçültülebilir ve sınırlayıcı boyut sadece pil olacaktır.