¿Qué tan alto eres?: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¡Siga el crecimiento de su hijo con un estadiómetro digital

Durante mi infancia, mi madre estaba acostumbrada a tomar periódicamente mi estatura y anotarla en un bloque de notas para seguir mi crecimiento. Por supuesto, al no tener estadiómetro en casa, yo estaba de pie contra la pared o la jamba de la puerta mientras ella tomaba la medida con cinta. Ahora tengo una nieta recién nacida y cuando comience a caminar, sus padres seguramente estarán interesados en seguir su crecimiento en altura. Así nació la idea de un estadiómetro digital.

Está hecho alrededor de un Arduino Nano y un sensor de "tiempo de vuelo" que mide cuánto tiempo tarda la pequeña luz láser en rebotar en el sensor.

Paso 1: Piezas y componentes

• Arduino Nano Rev 3
• Sensor láser CJMCU 530 (VL53L0x)
• Codificador rotatorio KY-040
• Pantalla OLED 128x64 SSD1306
• Zumbador pasivo
• Resistencias de 2x10KΩ

Paso 2: el sensor

El ST Microelectronics VL53L0X es un módulo de rango láser de tiempo de vuelo (ToF) de nueva generación alojado en un paquete pequeño, que proporciona una medición de distancia precisa independientemente de las reflectancias del objetivo, a diferencia de las tecnologías convencionales.

Puede medir distancias absolutas de hasta 2 m. El láser interno es totalmente invisible para el ojo humano (longitud de onda 940 nm) y cumple con los últimos estándares en materia de seguridad. Integra una serie de SPAD (diodos de avalancha de fotón único)

La comunicación con el sensor se realiza a través de I2C. Como el proyecto también incluye otro I2C instalado (el OLED), se necesitan 2 resistencias pullup de 10KΩ en las líneas SCL y SDA.

He usado el CJMCU-530, que es un módulo de ruptura con el VL53L0X de ST Microelectronics.

Paso 3: Operaciones y posicionamiento del sensor

Una vez construido y probado, el dispositivo debe montarse en el centro de la parte superior del marco de una puerta; esto se debe a que si lo monta demasiado cerca de una pared o un obstáculo, el rayo láser de infrarrojos se interferirá y creará un fenómeno de diafonía en la medida. Otra opción sería instalar el dispositivo a través de una varilla de extensión para alejarlo de la pared, pero es más inconveniente.

Tome con cuidado la medida de longitud correcta entre el piso y el sensor (compensación a configurar) y calibre el dispositivo (vea el siguiente paso). Una vez calibrado, el dispositivo se puede utilizar sin necesidad de volver a calibrarlo, a menos que lo mueva a otra posición.

Encienda el dispositivo y colóquese debajo de él, en una posición recta y firme. La medida se tomará cuando el dispositivo detecte una duración constante durante más de 2,5 segundos. En ese punto, emitirá un sonido de música de "éxito" y mantendrá la medida en la pantalla.

Paso 4: Calibración de compensación

Como se mencionó anteriormente, debe establecer el valor correcto (en centímetros) para el desplazamiento, la distancia entre el dispositivo de medición y el piso. Esto se puede lograr presionando la perilla del codificador giratorio (que tiene un interruptor de botón). Una vez activado el modo de calibración, establezca la distancia correcta girando la perilla (en sentido horario suma centímetros, en sentido antihorario resta). El desplazamiento varía de 0 a 2,55 m.

Cuando termine, vuelva a presionar la perilla. El zumbador interno generará dos tonos diferentes para darle una respuesta acústica. El modo de calibración tiene un tiempo de espera de 1 minuto: si no establece la compensación dentro de este tiempo de espera, el dispositivo sale del modo de calibración y vuelve al modo de medición, sin cambiar la compensación almacenada. El desplazamiento se almacena en la memoria EEPROM de Arduino, para mantenerlo durante apagados posteriores.

Paso 5: Código

ST Microelectronics ha lanzado una biblioteca API completa para el VL53L0X, incluida la detección de gestos. Para el propósito de mi dispositivo, he encontrado más fácil de usar la biblioteca VL53L0X de Pololu para Arduino. Esta biblioteca está destinada a proporcionar una forma más rápida y sencilla de comenzar a usar el VL53L0X con un controlador compatible con Arduino, en contraste con la personalización y compilación de la API de ST para Arduino.

He configurado el sensor en modo ALTA PRECISIÓN y LARGO ALCANCE, para tener más libertad en la configuración de la altura y el desplazamiento de la instalación. Esto dará como resultado una velocidad de detección más lenta, que de todos modos es suficiente para el propósito de este dispositivo.

El desplazamiento se almacena en la memoria EEPROM de Arduino, cuyos valores se mantienen cuando se apaga la placa.

En la sección de bucle, la nueva medida se compara con la anterior y si se pasan 2.5 segundos en la misma medida (y si NO es un valor de Fuera de rango o Tiempo de espera), la medida se resta del desplazamiento y se muestra de manera constante en la pantalla.. El zumbador piezoeléctrico reproduce una música corta "exitosa" para notificar al usuario de forma auditiva.

Paso 6: esquemas

Paso 7: Caja / caja y montaje

Como es bien conocida mi incapacidad para cortar ventanas rectangulares en cajas comerciales, tomé el camino de diseñar una caja con un CAD y enviarla para impresión 3D. No es la opción más barata, pero sigue siendo una solución conveniente porque ofrece la posibilidad de ser muy preciso y flexible en el posicionamiento de todos los componentes.

El pequeño chip láser se monta sin ningún cubreobjetos, para evitar interferencias y medidas erráticas. Si desea instalar el láser detrás de una cubierta, deberá realizar un complejo procedimiento de calibración como se informa en la documentación de ST Microelectronics.