Wie groß bist du? - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Verfolgen Sie das Wachstum Ihres Kindes mit einem digitalen Stadiometer

Während meiner Kindheit war es meine Mutter gewohnt, regelmäßig meine Größe zu messen und sie auf Blocknotizen aufzuschreiben, um mein Wachstum zu verfolgen. Da ich natürlich kein Stadiometer zu Hause hatte, stand ich an der Wand oder dem Türpfosten, während sie mit einem Maßband Maß nahm. Jetzt habe ich eine neugeborene Enkelin und wenn sie anfängt zu laufen, werden ihre Eltern sicherlich daran interessiert sein, ihr Wachstum zu verfolgen. So war die Idee eines digitalen Stadiometers geboren.

Es besteht aus einem Arduino Nano und einem "Time of Flight" -Sensor, der misst, wie lange das winzige Laserlicht braucht, um zum Sensor zurückzukehren.

Schritt 1: Teile und Komponenten

• Arduino Nano Rev 3
• CJMCU 530 (VL53L0x) Lasersensor
• KY-040 Drehgeber
• SSD1306 OLED 128x64-Display
• Passiver Summer
• 2x10KΩ Widerstände

Schritt 2: Der Sensor

Das VL53L0X von ST Microelectronics ist ein Time-of-Flight (ToF)-Laser-Entfernungsmodul der neuen Generation, das in einem winzigen Gehäuse untergebracht ist und im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien eine genaue Entfernungsmessung unabhängig von den Zielreflexionen ermöglicht.

Es kann absolute Distanzen bis zu 2m messen. Der interne Laser ist für das menschliche Auge vollkommen unsichtbar (Wellenlänge 940 nm) und entspricht dem neuesten Sicherheitsstandard. Es integriert eine Reihe von SPADs (Single Photon Avalanche Diodes)

Die Kommunikation mit dem Sensor erfolgt über I2C. Da im Projekt auch ein weiteres I2C verbaut ist (die OLED), werden auf den SCL- und SDA-Leitungen 2 x 10KΩ Pullup-Widerstände benötigt.

Ich habe das CJMCU-530 verwendet, ein Breakout-Modul mit dem VL53L0X von ST Microelectronics.

Schritt 3: Betrieb und Sensorpositionierung

Nach dem Bau und Test sollte das Gerät in der Mitte eines Türrahmenoberteils montiert werden; Dies liegt daran, dass der IR-Laserstrahl gestört wird, wenn Sie ihn zu nahe an einer Wand oder einem Hindernis montieren und ein Übersprechen an der Messung erzeugen. Eine andere Möglichkeit wäre, das Gerät durch eine Verlängerungsstange zu installieren, um es von der Wand zu entfernen, aber es ist unpraktischer.

Nehmen Sie sorgfältig das richtige Längenmaß zwischen Boden und Sensor (Offset einzustellen) und kalibrieren Sie das Gerät (siehe nächster Schritt). Nach der Kalibrierung kann das Gerät ohne erneute Kalibrierung verwendet werden, es sei denn, Sie verschieben es in eine andere Position.

Schalten Sie das Gerät ein und stellen Sie sich in gerader und fester Position darunter. Die Messung wird durchgeführt, wenn das Gerät eine konstante Länge von mehr als 2,5 Sekunden erkennt. An diesem Punkt gibt es einen "Erfolgs"-Musikton aus und hält den Takt auf dem Display.

Schritt 4: Offset-Kalibrierung

Wie bereits erwähnt, müssen Sie für den Offset, den Abstand zwischen Messgerät und Boden, den richtigen Wert (in Zentimetern) einstellen. Dies kann durch Drücken des Drehgeberknopfes (der einen Druckknopfschalter hat) erreicht werden. Sobald der Kalibrierungsmodus aktiviert ist, stellen Sie den richtigen Abstand ein, indem Sie den Knopf drehen (im Uhrzeigersinn werden Zentimeter hinzugefügt, gegen den Uhrzeigersinn abgezogen). Der Versatz reicht von 0 bis 2,55 m.

Wenn Sie fertig sind, drücken Sie einfach den Knopf erneut. Der interne Summer erzeugt zwei verschiedene Töne, um Ihnen ein akustisches Feedback zu geben. Der Kalibriermodus hat einen Timeout von 1 Minute: Wenn Sie den Offset nicht innerhalb dieses Timeouts einstellen, verlässt das Gerät den Kalibriermodus und fällt in den Messmodus zurück, ohne den gespeicherten Offset zu ändern. Der Offset wird im EEPROM-Speicher von Arduino gespeichert, um ihn über nachfolgende Abschaltungen hinweg beizubehalten.

Schritt 5: Code

ST Microelectronics hat eine vollständige API-Bibliothek für den VL53L0X veröffentlicht, einschließlich Gestenerkennung. Für die Zwecke meines Geräts habe ich festgestellt, dass die VL53L0X-Bibliothek von Pololu für Arduino einfacher zu verwenden ist. Diese Bibliothek soll einen schnelleren und einfacheren Einstieg in die Verwendung des VL53L0X mit einem Arduino-kompatiblen Controller bieten, im Gegensatz zum Anpassen und Kompilieren der ST-API für das Arduino.

Ich habe den Sensor in den Modus HIGH GENAUIGKEIT und LONG RANGE eingestellt, um mehr Freiheit bei der Montagehöhe und der Offset-Einstellung zu haben. Dies führt zu einer langsameren Erkennungsgeschwindigkeit, die für den Zweck dieses Geräts ohnehin ausreicht.

Der Offset wird im EEPROM-Speicher von Arduino gespeichert, dessen Werte beim Ausschalten der Platine beibehalten werden.

Im Loop-Bereich wird der neue Takt mit dem vorherigen verglichen und wenn 2,5 Sekunden auf demselben Takt verstrichen sind (und wenn es KEIN Offrange- oder Timeout-Wert ist), wird der Takt vom Offset abgezogen und dauerhaft auf dem Display angezeigt. Eine "erfolgreiche" kurze Musik wird vom Piezo-Summer abgespielt, um den Benutzer akustisch zu benachrichtigen.

Schritt 6: Schaltpläne

Schritt 7: Gehäuse/Gehäuse und Zusammenbau

Da meine Unfähigkeit, rechteckige Fenster auf handelsüblichen Kartons zu schneiden, sehr bekannt ist, habe ich den Weg eingeschlagen, ein Gehäuse mit einem CAD zu entwerfen und zum 3D-Druck zu senden. Es ist nicht die billigste Wahl, aber dennoch eine bequeme Lösung, da es die Möglichkeit bietet, bei der Positionierung aller Komponenten sehr präzise und flexibel zu sein.

Der kleine Laserchip wird ohne Deckglas montiert, um Übersprechen und sprunghafte Maßnahmen zu vermeiden. Wenn Sie den Laser hinter einer Abdeckung installieren möchten, müssen Sie ein komplexes Kalibrierungsverfahren durchführen, wie in der Dokumentation von ST Microelectronics beschrieben.