Ik geloof heilig in een uitspraak van Helen Keller: “Het enige wat erger is dan blind zijn, is zicht hebben maar geen visie”. Technologie zou gehandicapten kunnen helpen een normaal leven te leiden, zoals andere mensen dat doen. Iedereen kent het Indiase meisje Arunima Sinha, dat bij een treinongeluk haar been verloor en voor de rest van haar leven op prothesen moest lopen. Na het ongeluk besloot zij de Mount Everest te beklimmen op prothesebenen en zo effende de nieuwste technologie de weg voor haar om haar droom te verwezenlijken.

Smart stick

Technologie kan inderdaad menselijke handicaps neutraliseren; laten we met dit in gedachten de kracht van Arduino en eenvoudige sensoren gebruiken om een blindenstok te bouwen die een redder in nood kan zijn voor slechtzienden. Op de stok zal een ultrasone sensor worden geïnstalleerd die de afstand van een persoon tot een obstakel zal detecteren, een LDR om lichtomstandigheden te detecteren en een RF-afstandsbediening die de blinde kan gebruiken om zijn stok op afstand te lokaliseren. Alle instructies worden via een zoemer aan de blinde gegeven. We kunnen een vibrerende motor gebruiken in plaats van een zoemer en veel meer vooruitgang boeken door onze creativiteit te gebruiken.

Smart Stick voor blinden (Foto met dank aan Circuit Digest)

Inhoud [Weergave]

  • 1Hoe Arduino te gebruiken in circuit ontwerp
    • 1.1Stap 1: Benodigde componenten (Hardware)
    • 1.2Stap 2: Gebruikte componenten (software)
    • 1.3Stap 3: Onderzoek van de onderdelen
    • 1.4Stap 4: De schakeling in elkaar zetten
    • 1.5Stap 5: Assemblage van de hardware
    • 1.6Stap 6: Aan de slag met Arduino
    • 1.7Stap 7: De code begrijpen
    • 1.8Stap 8: Testen

Hoe gebruik je Arduino in circuit ontwerp?

Nu we de projectopdracht kennen, gaan we verder en verzamelen we verschillende gegevens om aan de slag te gaan. Eerst maken wij een lijst van de onderdelen, dan bestuderen wij ze kort en vervolgens brengen wij alle onderdelen samen tot een werkend systeem.

Stap 1: Noodzakelijke componenten (Hardware)

  • Ultrasone Sesnor
  • LDR
  • Buzzer
  • LED
  • 7805 Spanningsregelaar
  • Superhetrodine-emitter en -receptor
  • Weerstand
  • Drukknop
  • Veroboard
  • Kit gelast ijzer
  • 9V Batterij
  • Digitale multimeter
  • Lijmpistool

Stap 2: Gebruikte componenten (software)

  • Proteus 8 Professional (kan van hier worden gedownload)

Na het downloaden van Proteus 8 Professional, ontwerp je de schakeling op het scherm. Wij hebben hier software-simulaties opgenomen om het voor beginners gemakkelijk te maken de schakeling te ontwerpen en de juiste verbindingen met de hardware te maken.

Stap 3: Bestudering van de onderdelen

Nu we een lijst hebben gemaakt van alle onderdelen die we in dit project gaan gebruiken. Laten we een stap verder gaan en een kort overzicht maken van alle belangrijke onderdelen.

  1. Arduino Nano: Arduino nano is een microcontrollerbord dat wordt gebruikt om verschillende taken in een circuit te controleren of uit te voeren. We branden een C-code in Arduino Nano om de microcontroller te vertellen hoe en welke bewerkingen hij moet uitvoeren. De Arduino Nano heeft precies dezelfde functionaliteit als de Arduino Uno, maar in een vrij klein formaat. De microcontroller op het Arduino Nano bord is ATmega328p.Arduino Nano
  2. HC-SR04 ultrasone sensor: De HC-SR04 printplaat is een ultrasone sensor die wordt gebruikt om de afstand tussen twee voorwerpen te bepalen. Het bestaat uit een zender en een ontvanger.De zender zet het elektrische signaal om in een ultrasoon signaal en de ontvanger zet het ultrasone signaal weer om in het elektrische signaal. Wanneer de zender een ultrasone golf uitzendt, wordt deze weerkaatst nadat hij een bepaald voorwerp heeft geraakt. De afstand wordt berekend aan de hand van de tijd die het ultrasone signaal nodig heeft om van de zender te komen en naar de ontvanger terug te keren.Ultrasone sensor
  3. 433mhz RF zender en ontvanger: Werkt op een specifieke frequentie van 433MHz. Er zijn verschillende andere RF-apparaten op de markt, en in vergelijking daarmee zullen de prestaties van een RF-module van verschillende factoren afhangen, zoals wanneer wij het vermogen van de zender opvoeren, hij een grote communicatieafstand zal opvangen. Dit zal een hoog stroomverbruik in het zendtoestel veroorzaken, wat leidt tot een kortere levensduur van toestellen die op batterijen werken. Als wij dit apparaat bij een hoger zendvermogen gebruiken, dan zal het apparaat interferentie veroorzaken met andere RF-apparaten.RF zender en ontvanger
  4. 7805 Spanningsregelaar: Spanningsregelaars zijn van groot belang in elektrische schakelingen. Zelfs als er schommelingen in de ingangsspanning zijn, zorgt deze spanningsregelaar voor een constante uitgangsspanning. Wij kunnen de toepassing van 7805 IC in de meeste projecten vinden. De naam 7805 heeft twee betekenissen, “78” betekent dat het een positieve spanningsregelaar is en “05” betekent dat hij 5V als uitgang geeft. Onze spanningsregelaar zal dus een uitgangsspanning van +5V leveren. Dit IC kan een stroom van ongeveer 1,5 A aan. Een koellichaam wordt aanbevolen voor projecten die meer stroom verbruiken. Bijvoorbeeld, als de ingangsspanning 12V is en er wordt 1A getrokken, dan is (12-5) * 1 = 7W. Deze 7W zal als warmte worden afgevoerd.Spanningsregelaar

Misschien bent u ook geïnteresseerd in: Kan een telefoon, laptop of tablet overbelast worden?

Stap 4: Zet de schakeling in elkaar

Wij zullen voor dit project twee schakelingen moeten ontwerpen. De eerste schakeling zal op een geschikte plaats in een blindenstok geplaatst worden en de tweede zal een RF-zenderschakeling zijn en gebruikt worden om de hoofdschakeling uit te zoeken. Alvorens de schakeling in Proteus te ontwerpen, moeten wij de Proteus bibliotheek van de RF ontvanger in de software opnemen. U kunt de bibliotheek van hier downloaden en na het downloaden de bibliotheekmap openen en het MODULO_RF.LIB bestand kopiëren en in de Proteus bibliotheekmap plakken. Indien u de bibliotheekmap niet kunt vinden, klik dan op (C:Program Files (x86)Labcenter ElectronicsProteus 8 ProfessionalBIBRARY). Wanneer u dit gedaan hebt, opent u de MODELS map en kopieert u RX.MDF en plakt u het in de Proteus MODELS map. Indien u de MODELS-map niet kunt vinden, klik dan op (C:N-Program Files (x86)N-Labcenter ElectronicsN-Proteus 8 ProfessionalN-MODELS).

Schakelschema (Foto met dank aan Circuit Digest)

De microcontroller die gebruikt zal worden om alle sensoren in de schakeling te besturen is de Arduino Nano. De voeding die gebruikt wordt om de schakeling te laten werken is een 9V batterij en deze 9V spanning wordt teruggebracht tot 5V met behulp van een 7805 spanningsregelaar. In de schakeling is te zien dat de ultrasone sensor wordt gevoed door de Vout van de spanningsregelaar. De trigger- en echo-pennen van de sensor worden verbonden met respectievelijk pen 3 en pen 2 van de Arduino.De lichtafhankelijke weerstand (LDR) is verbonden met de potentiometer met een waarde van 10k en de Arduino analoog-digitaal-conversiepin A1 is met dat punt verbonden om het spanningsverschil te noteren. We moeten het signaal van de RF-ontvanger kennen, dus hebben we de ADC pen A0 verbonden om het signaal van de RF-ontvanger te lezen. De uitgang van het hele circuit wordt gegeven door de zoemer, dus de positieve pin van de zoemer is verbonden met pin 12 van Arduino en de negatieve pin is verbonden met de aarde van de ultrasone sensor.

Misschien bent u ook geïnteresseerd in: Hoe maak je een rookmelder voor uw keuken met Arduino

Wij hebben de RF-zender niet in ons schakelschema opgenomen omdat wij deze apart op de hardware zullen monteren. Wanneer we de 433 MHz superheterodyne zender en ontvanger gebruiken, hebben we een microcontroller nodig als interface, maar in dit project hebben we de enkele zender nodig om signalen naar de ontvanger te zenden, dus hebben we de datapin van de zender met de Vcc verbonden. De ontvanger-datapin wordt door het RC-filter gehaald en dan verbonden met de A0-datapin van respectievelijk de Arduino. Wij drukken herhaaldelijk op de drukknop op de zender en wanneer de knop wordt ingedrukt, geeft de ontvanger een constante waarde als uitgang.

RF zender

Stap 5: Assemblage van de hardware

Aangezien wij de simulatie hebben uitgevoerd, zijn wij niet in staat een prototype te maken. Let bij het solderen van de onderdelen van Perf board vooral op de Arduino Nano pinnen. Zorg ervoor dat de pinnen elkaar niet raken, anders kan de Arduino beschadigd worden. Zoek een stok in je huis en plaats de schakeling met daarop de Arduino en de RF-ontvanger. U kunt een heet lijmpistool gebruiken om de schakeling op de stick te bevestigen en het is het beste wat lijm op de positieve en negatieve aansluitingen aan te brengen, zodat de voedingsdraden niet losraken als de stick stevig op de grond wordt geslagen.

Circuit geassembleerd in hardware (Foto met dank aan Circuit Digest)

Stap 6: Aan de slag met de Arduino

Als je nog niet bekend bent met de Arduino IDE, maak je dan geen zorgen, want hieronder zie je de duidelijke stappen van het branden van code op het microcontroller bord met behulp van de Arduino IDE. U kunt de laatste versie van Arduino IDE van hier downloaden en de onderstaande stappen volgen:

  1. Wanneer het Arduino-bord is aangesloten op je PC, open dan het “Configuratiescherm” en klik op “Hardware en Geluid”. Klik dan op “Apparaten en Printers”. Zoek de naam van de poort waarop uw Arduino-bord is aangesloten. In mijn geval is het “COM14” maar het kan anders zijn op uw PC.Zoek de poort
  2. Klik op het tools menu. en configureer het board naar Arduino Nano vanuit het drop down menu.Configuratie board
  3. Stel in hetzelfde menu de poort in op het poortnummer dat u eerder hebt genoteerd in de Apparaten en printers .Poortinstelling
  4. In hetzelfde tools menu, stel de processor in op ATmega328P (Old Bootloader).Processor
  5. Download de bijgevoegde code en plak die in je Arduino IDE. Klik op de upload knop om de code op te slaan op uw microcontroller board.