Controlador 3D de bricolatge: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

Feu una interfície 3D amb sis resistències, paper d'alumini i un Arduino. Tingueu-ho en compte, Wii. Update: una explicació molt més completa d’aquest projecte està disponible a Make Magazine. Pot ser que sigui més fàcil seguir les seves instruccions i crec que el seu codi està més actualitzat. L'objectiu bàsic aquí era crear un sistema de detecció de la posició de la mà en 3D que la majoria de la gent pugui construir, tot conservant una aparença de funcionalitat. Per obtenir una idea de les possibles aplicacions, consulteu el vídeo de demostració. Si creieu que podeu construir-ne un de més senzill i igual de precís, o lleugerament més complex i precís, comparteix els comentaris! Interfície 3D de bricolatge: Tic Tac Toe de Kyle McDonald a Vimeo.

Pas 1: materials

Eines

• Arduino
• Processament
• Talladors de filferro
• Soldador
• Tallador de caixes

Materials

• (3) resistències de 270 k
• (3) resistències de 10 k
• Soldar
• Filferro
• Paper d'alumini
• Cartró

Opcional:

• Cinta (per exemple: scotch)
• Cable blindat (per exemple: cable coaxial, ~ 3 ')
• (3) clips de cocodril
• Capçalera de 3 pins
• Corbata amb cremallera
• Tubs retràctils o cola calenta

Pas 2: Feu les plaques

Aquest sensor funcionarà mitjançant circuits RC senzills, amb cada circuit que detecta la distància en una dimensió. Vaig trobar que la forma més senzilla d’organitzar tres plaques capacitives amb aquest propòsit es troba a la cantonada d’un cub. Vaig tallar la cantonada d’una caixa de cartró en un cub de 8,5 polzades i després vaig tallar una mica de paper d’alumini per adaptar-la a quadrats lleugerament més petits. La cinta adhesiva de les cantonades els manté al seu lloc. No tapeu tot el perímetre, ho necessitarem més tard per connectar els clips de cocodril.

Pas 3: feu els connectors

Per connectar l'Arduino a les plaques necessitem un cable blindat. Si el cable no està blindat, els cables actuen de manera més evident com a part del condensador. A més, he comprovat que els clips de cocodril faciliten molt la connexió de les coses amb l’alumini, però probablement també hi ha moltes altres maneres.

• Tallar tres longituds iguals de cable blindat. He triat uns 12 ". Com més curt sigui millor. Funciona el cable coaxial, però com més lleuger / més flexible millor.
• Tireu l’última mitja polzada més o menys per revelar el blindatge i l’últim quart de polzada per revelar el filferro.
• Gireu els clips de cocodril als cables sobre els cables i soldeu-los junts.
• Afegiu una mica de tubs termoencolts o cola calenta per mantenir les coses juntes.

Pas 4: Feu el circuit

El "circuit" és només dues resistències per peça d'alumini. Per entendre per què hi són, ajuda a saber què fem amb l’Arduino. El que farem amb cada pin, seqüencialment, és:

• Establiu el pin al mode de sortida.
• Escriviu un "baix" digital al passador. Això significa que els dos costats del condensador estan connectats a terra i es descarregarà.
• Establiu el pin al mode d’entrada.
• Compteu quant de temps triga el condensador a carregar-se esperant que el passador quedi "alt". Això depèn dels valors del condensador i de les dues resistències. Com que les resistències són fixes, es mesurarà un canvi de capacitat. La distància del terra (la mà) serà la variable principal que contribueix a la capacitat.

Les resistències de 270 k proporcionen la tensió per carregar els condensadors. Com més petit sigui el valor, més ràpid es carregaran. Les resistències de 10 k també afecten el temps, però no entenc del tot el seu paper. Farem aquest circuit a la base de cada cable.

• Soldeu la resistència de 10 k fins al final del cable oposat al clip de cocodril
• Soldeu la resistència de 270 k entre l’escut i el cable (placa). Protegirem el cable amb els mateixos 5 V que fem servir per carregar els condensadors

Pas 5: acabeu i connecteu el connector

Un cop hàgiu acabat els 3 connectors, és possible que vulgueu afegir tubs termorretractables o cola calenta per aïllar-los els uns dels altres, ja que soldareu els punts de protecció / 5 V junts.

Per a mi, era més fàcil soldar els dos connectors més externs i després afegir el tercer. Un cop soldats els tres connectors, afegiu un quart cable per subministrar el blindatge / 5 V.

Pas 6: connecteu-vos i pengeu el codi

• Connecteu el connector a l’Arduino (pins 8, 9 i 10)
• Enganxeu els clips de cocodril a les plaques (8: x: esquerra, 9: y: inferior, 10: z: dreta)
• Proveu d’alimentació connectant el quart fil (el meu fil vermell) als 5 V. de l’Arduino
• Connecteu l’Arduino, inicieu l’entorn Arduino
• Pengeu el codi al tauler (nota: si sou fora d'Amèrica del Nord, probablement haureu de canviar #define mains a 50 en lloc de 60).

El codi Arduino s’adjunta com a Interface3D.ino i el codi de processament s’adjunta com a TicTacToe3D.zip

Pas 7: feu alguna cosa genial

Si mireu la finestra sèrie de l’entorn Arduino, notareu que escup coordenades 3D en brut a 115200 baud, aproximadament a 10 Hz = 60Hz / (2 cicles complets * 3 sensors). El codi pren mesures tantes vegades com sigui possible a cada sensor durant el període de dos cicles de la freqüència de potència de xarxa (que és sorprenentment estable) per cancel·lar qualsevol acoblament. El primer que vaig fer amb això va ser fer un simple Tic 3D Interfície Tac Toe. Si voleu començar amb una demostració de treball, el codi està disponible aquí, només heu de deixar anar la carpeta "TicTacToe3D" a la carpeta Esbossos de processament. Tres coses útils que demostra el codi Tic Tac Toe:

• Linealitza les dades en brut. El temps de càrrega realment segueix una llei de potència en relació amb la distància, de manera que heu d’agafar l’arrel quadrada d’una al llarg del temps (és a dir, distància ~ = sqrt (1 / temps))
• Normalitza les dades. Quan inicieu l'esbós, manteniu premut el botó esquerre del ratolí mentre moveu la mà per definir els límits de l'espai amb el qual voleu treballar.
• Afegir "impuls" a les dades per suavitzar els nervis.

A la pràctica, amb aquesta configuració amb paper d'alumini puc obtenir una gamma de la major dimensió del paper d'alumini (la peça més gran que he provat és d'1,5 peus quadrats).

Pas 8: Variacions i notes

Variacions

• Construïu sensors massius
• Optimitzeu les resistències i el codi per a les coses que vibren ràpidament i utilitzeu-les com a recollida / micròfon
• Probablement hi ha altres trucs per desacoblar el sistema del corrent altern (un condensador enorme entre les plaques i el terra?)
• He experimentat amb la protecció de les plaques de la part inferior, però sembla que només causa problemes
• Feu un selector de colors RGB o HSB
• Controlar paràmetres de vídeo o música; seqüencia un compàs o una melodia
• Superfície gran lleugerament doblegada amb diverses plaques + un projector = interfície "Informe de minoria"

Notes

El parc infantil Arduino té dos articles sobre detecció tàctil capacitiva (CapSense i CapacitiveSensor). Al final, vaig anar amb la inversió d’un disseny que vaig trobar en la còpia d’un amic de “Physical Computing” (Sullivan / Igoe) que descrivia com utilitzar RCtime (el circuit tenia el condensador i una resistència fixats i mesurava el valor d’un La sincronització del microsegon es va aconseguir utilitzant un codi lleugerament optimitzat dels fòrums Arduino. Una vegada més: només començo per un munt d’esquemes de theremin que no entenc del tot, sé ben bé que hi ha millors maneres de fer la detecció capacitiva a distància, però volia fer una cosa tan senzilla com sigui possible que sigui funcional. Si teniu un disseny igual de senzill i funcional, publiqueu-lo als comentaris. Gràcies a Dane Kouttron per haver tolerat totes les meves preguntes bàsiques sobre electrònica i ajudar-me a entendre com funciona un senzill circuit de teremin heterodí (originalment, les anava a utilitzar - i, si s'ajusta correctament, probablement seria més precís).

Primer premi del concurs de llibres The Instructables