Грустно, что нам приходится носить маски из-за пандемии COVID -19. Ощущения не из приятных – вам жарко, вы потеете, нервничаете, и вам тяжелее дышать. Иногда бывает, что очень хочется снять маску, но вы боитесь это делать.
Что, если бы маска могла сама открываться в безопасной ситуации, когда вокруг нет людей? Можно было бы охладиться, выпить воды. Однако при приближении других людей маска должна автоматически закрываться.
Шаг 1: начнём с прототипа
Поскольку это носимая электроника, я начал прототипирование с картонной модели. Так быстрее и дешевле всего правильно подобрать размер и прочие параметры.
Шаг 2: как всё работает, и компоненты
Планирую использовать Arduino Nano, который будет считывать сигналы с трёх пассивных инфракрасных датчиков (ПИД). Если любой из них даёт сигнал о приближении, маска закрывает дверку при помощи сервопривода и зажигает светодиоды, из которых видно, какой датчик сработал.
Что я использовал:
- 3D printer
- Arduino Nano
- ПИД: HC SR 501
- Mini Servo
- Кабель-канал
- Переводная бумага для лазерного принтера
- Макетная плата
Шаг 3: как работает ПИД и почему для данного проекта он не идеален
Под линзой сенсора HC-SR501 на самом деле находятся два датчика и компаратор. Он отправляет сигнал HIGH, когда показания с двух датчиков расходятся.
Если датчик неподвижен, то окружающий его фон даёт ему одинаковые сигналы. Когда мимо движется человек или объект, излучающий тепло, показания датчиков начнут отличаться, что включит этот модуль.
Однако если датчик сам будет двигаться, то постоянное движение будет чаще активировать модуль, поскольку фон будет двигаться относительно датчика, даже если рядом никого нет. Почти все окружающие нас предметы излучают в инфракрасном диапазоне.
И хотя этот датчик не предназначен конкретно для обнаружения людей, для маски он подходит достаточно хорошо, и даже делает её безопаснее из-за всех этих ложноположительных срабатываний.
Шаг 4: разработка маски
Чтобы обеспечить круговое покрытие в 360°, я взял 3 датчика – два для щёк, и один для затылка. У одного датчика угол зрения составляет 110°, поэтому в итоге получается почти круговой обзор.
2 белых шарообразных линзы на щеках смотрятся, как клоунский наряд – поэтому я начал делать наброски, чтобы достичь более фантастического внешнего вида. Взяв на вооружение этот стиль и полученные с помощью прототипов размеры, можно приступать к 3D-моделированию.
Шаг 5: 3D-моделирование
Я использовал Fusion 360, начав с основных частей и механизмов, а потом добавляя детали для более фантастического внешнего вида.
Шаг 6: собираем всё вместе
Шаг 7: подключаем электронику
Сборка крайне проста. Просто соединить кучку 5 В, GND и цифровых контактов. Поскольку портов питания у Arduino Nano очень мало, я сделал собственное расширение на макетке. Нужно просто спаять все провода вместе, сделав шину питания.
Также я сначала сделал кучу разъёмов, что оказалось ненужным и даже мешало – каждый раз нужно было думать, как что соединять. Потом я всё поменял с использованием технологии «защита от дурака», и теперь всё можно соединить единственно верным способом.
Шаг 8: код
Код получился простым, просто цикл с условием. Когда любой из датчиков срабатывает, дверка закрывается и зажигается светодиод.
Шаг 9: улучшения на будущее
У такой схемы есть два явных недостатка.
- Проблема ложноположительных срабатываний датчика. Хорошо бы использовать более качественный датчик или даже камеру с ИИ.
- Я не старался герметизировать маску, однако придумал, как герметизировать дверцу. Думаю, что для проверок в будущем интересно будет взять механизм открывания рта у рыб.
Проект не идеален, но надеюсь, что он развлечёт вас и, возможно, вдохновит.
Автор проекта: DesignMaker
См. также:
