Sensore di raggio laser Xanboo/Homesite: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Voglio un sensore a raggio laser in stile Hollywood con cui giocare. Il problema è che ho una pila di fotocamere e sensori Motorola Homesight, ma nessuno di loro ha i laser! Questo progetto documenta le mie prove, i miei fallimenti e i miei successi nella costruzione di un sensore laser con pezzi di ricambio che non avrei usato mentre facevo riconoscere al software Motorola Homesight il sensore fatto in casa. I prodotti per la sicurezza domestica dei consumatori Motorola Homesight sono una versione rinominata dei prodotti Xanboo. Sono praticamente identici.

Sventrerò la fotocamera e utilizzerò l'alloggiamento di plastica per montare il laser. Dato che distruggerò la telecamera, ho deciso di utilizzare una delle telecamere "cablate". Le telecamere wireless mi sono ancora abbastanza utili, quindi le ho vietate per i miei progetti… per ora. Il sensore dell'acqua verrà utilizzato come interfaccia di contatto/senza contatto nel sistema Homesight. Ho usato un sensore dell'acqua piuttosto che una porta o un sensore di temperatura perché non perderò davvero nulla se lo friggo durante la mia sperimentazione. Trovo ancora utili la porta e i sensori di temperatura. La sfida è costruire un piccolo circuito che possa aprire o chiudere i contatti del sensore in base alla presenza/assenza della luce laser e spremere quel circuito nel vano batterie dell'acqua… ehm… voglio dire, sensore laser. Devo dire che userò un laser strappato da un livello laser davvero economico che ho trovato in liquidazione per ~ $ 0,50. A buon mercato. Ottieni quello per cui paghi quando hai a che fare con i laser. In questo caso, è una buona cosa. Se colleghi un laser davvero potente a questo, brucerai il tuo sensore, la tua casa, la casa dei tuoi vicini, potenzialmente incendiando il tuo sensore, la tua casa, la casa del tuo vicino. Diamine, potresti essere abbastanza fortunato da accecare il tuo intruso o tagliargli le gambe al ginocchio, o bruciare i capelli dal gatto del vicino, ecc. I rischi superano i premi, quindi vai con il tuo tipico puntatore laser laser. K?

Passaggio 1: sventrare la fotocamera, montare il laser

Non sono sicuro di dover approfondire come smontare la plastica sulla fotocamera. È piuttosto semplice. La custodia della fotocamera ha un grande potenziale di cui non sfrutterò subito. Il foro dell'obiettivo è perfetto per montare un laser raccolto da un puntatore laser, livella laser o laser qualunque. Ci sono molte fonti economiche di laser rossi, quindi non ne parlerò, ma il foro dell'obiettivo è il punto da cui il laser scatterà. La sezione bianca sotto il foro dell'obiettivo è una lente trasparente a infrarossi per il sensore di movimento a infrarossi passivo della fotocamera. L'ho strappato prima di rendermi conto di quanto potesse essere utile in futuro. (Pensando che i laser a infrarossi invisibili … la sicurezza degli occhi potrebbe essere un problema però …) Quindi, comunque, estrai la fotocamera, assicurandoti di non danneggiare la custodia di plastica. Quindi, incollare a caldo il laser in posizione. Saldare alcuni cavi più lunghi sul laser, avvolgere i giunti di saldatura in nastro isolante o tubo termoretraibile, quindi far passare i fili attraverso il foro previsto e lungo il collo della custodia della fotocamera. Per inciso, il circuito della fotocamera stesso è piuttosto pulito. Il connettore fa pensare che sia una connessione s-video, ma non lo è. I pin sul connettore sono per il video composito, l'audio analogico mono e il trigger del sensore di movimento (oh, e anche l'alimentazione e la massa). Molto utile, quindi l'ho insaccato, etichettato e gettato nell'armadio per qualche altro progetto, più tardi, in futuro, a un certo punto… onesto… ci crederesti che mia moglie mi sta guardando bene Ora? Ok, torna in pista. Come alimentare il laser? Continuare a leggere.

Passaggio 2: alimentazione del laser e altre cose

Bene, l'unico problema con le telecamere cablate è che non hanno alcun meccanismo conveniente per applicare l'alimentazione. Fortunatamente, c'è un supporto rimovibile che viene fornito con i moduli della fotocamera wireless che ha un jack di alimentazione, un interruttore di alimentazione e un LED di alimentazione. Se si apre il fondo, è abbastanza facile modificare questa base per alimentare il laser. Il problema, tuttavia, è che le verruche da parete fornite con l'apparecchiatura Homesight sono 9V e 12V. Dal momento che il laser funziona a circa 3,3 V (3 pile a bottone), dovrò fare qualcosa al riguardo per evitare di bruciare il laser prima che il mio intruso bussa. Quindi, come si fa a ridurre una sorgente da 9 V CC per ~3.3V? Bene, usi un circuito regolatore di tensione, ovviamente. Facendo un po' di ricerca su Google, ho trovato un tutorial su https://www.sparkfun.com/ su come costruire un alimentatore breadboard. Perfetto per le mie esigenze. L'ho adattato in qualche modo per ridurre i componenti, inciso il mio PCB (i tutorial abbondano su questo argomento) e, VOILA! una sorgente regolata da 3,3 V CC.

Passaggio 3: l'acqua… ehm… voglio dire, il sensore laser

Come si trasforma un sensore dell'acqua in un sensore laser? Bene, la tecnologia di base è la stessa. È un semplice sensore di "chiusura del contatto" per cui il sensore viene attivato quando il circuito tra due contatti è chiuso. Per un sensore dell'acqua, la conduttività dell'acqua chiude il circuito tra le due sonde e attiva il sensore. Per un sensore laser, dobbiamo capire come chiudere i contatti con un raggio di luce rossa. Ecco dove dovrai prestare molta attenzione alle immagini. Non sono una persona molto descrittiva, quindi lavora con me qui… La figura 1 mostra un sensore di acque libere strappato. In realtà, la grande maggioranza dei sensori di questo fattore di forma nella linea Motorola sono praticamente identici a questo. La differenza è che la tecnologia di rilevamento è popolata in modo diverso. Quindi, ecco la cosa bella. Vedi quei sensori della porta? Se li colleghi insieme con un filo, il sensore scatta, li disconnetti, si resettano. Vedi come è un sistema di tipo a chiusura di contatto? Quindi, come si ottiene un laser per colmare questo divario? Con un sensore di luce. Continua a leggere e ti mostrerò come costruirne uno.

Passaggio 4: costruzione del sensore laser

Quindi, ci sono queste cose carine che ho trovato a Radio Shack chiamate fotoresistenze. A volte vengono chiamati resistori sensibili alla luce (o LSR). Cambiano la resistenza in base alla quantità di luce che vedono. Fotoresistenze diverse hanno valori diversi, quindi, a meno che tu non sia abbastanza fortunato da usare esattamente le mie stesse, ti suggerirei di misurare la loro alta e bassa resistenza. Ti dirò come in un secondo, ma prima le cose prima. Usiamo uno di questi ragazzi per creare un sensore. Per prima cosa, trova una penna a sfera. Sai, del tipo che rubi dalle stanze d'albergo? Il tipo che usavi per gli sputi alle elementari? Sì, quelli. Smontare la penna e gettare il cappuccio e la cartuccia di inchiostro. Questo ti lascia con il tubo e il piccolo tappo alla fine. Togli la spina perché è qui che sta andando la fotoresistenza. Raddrizza le gambe della fotoresistenza e falla scorrere nel tubo di circa 1/2 pollice o giù di lì. Piegare i cavi della fotoresistenza attorno al bordo del tubo. Rimetti la spina al suo posto, fissando i due fili tra il lato del tubo e la spina. Congratulazioni! Hai appena creato un fotosensore. Alcune note… Innanzitutto, non è necessario che la penna sia nera, ma se non lo è, avvolgi un po' di nastro isolante attorno al tubo. Infatti, anche se è nero, avvolgi del nastro isolante attorno al tubo. L'idea è che solo la luce che entra dall'estremità del tubo raggiunga la fotoresistenza. Le penne bianche, in particolare, emettono luce attraverso i lati del tubo. Devo porre fine a questo perché causerà letture false in seguito. Inoltre, è qui che se hai un laser troppo potente, brucerà la tua fotoresistenza. Attieniti a puntatori laser economici e starai bene. Una volta che questa cosa funziona in modo affidabile, ho intenzione di sperimentare con lunghezze di tubo più corte. Avere un tubo da 5" come sensore non è molto flessibile. Con qualche ritocco, mi piacerebbe portarlo sotto 1" e nella fotocamera..ehm…testa laser. Ora, questa parte successiva è importante e spero che tu avere a portata di mano un ohmmetro. Prendete il vostro ohmmetro e collegatelo ai cavi della fotocellula. Faremo delle letture sulla resistenza della fotoresistenza in completa oscurità e in condizioni di illuminazione laser. In primo luogo, l'oscurità. Piuttosto che mettere il dito sull'estremità del sensore (la tua pelle in realtà sanguina una quantità pazzesca di luce), fissalo con del nastro adesivo e gettalo in un cassetto. Prendi la lettura del tuo ohmmetro. Dovrebbe essere un numero molto alto, quindi assicurati che lo strumento sia impostato correttamente. La mia fotocellula ha superato i 2 milioni di ohm in completa oscurità, il che ha superato il mio contatore, quindi l'ho appena chiamato 2 MOhm. Scrivilo! Rdark = 2MOhms Quindi, prendi la tua fotocamera laser e punta il laser nell'estremità aperta del sensore. Considera la tua lettura come la resistenza più bassa misurata. Sarà dannatamente basso, quindi avvicinati. La mia lettura era di circa 100 Ohm. Scrivilo! Rlaser = 100 Ohm Perché lo sto facendo? Bella domanda, ma non posso ancora dirtelo, dovrai leggere il passaggio successivo. Ti do un suggerimento, divisore di tensione.

Passaggio 5: costruire la chiusura dei contatti

Qui è dove non sono molto sicuro di averlo fatto correttamente. Tutto quello che so è che funziona e questo deve significare che la mia matematica è almeno vicina. Accolgo con favore i commenti su questa parte, beh, davvero accolgo con favore i commenti su qualsiasi parte, ma questa in particolare. Ricordi il circuito di chiusura dell'acqua? Bene, ho deciso di usare i pad del sensore della porta per collegare il mio sensore. Quindi, ecco di cosa abbiamo a che fare: uno dei pad è collegato direttamente a terra. L'altro pad è collegato al pin 19 sul PIC in basso sulla parte sottile della scheda sul lato inferiore. Quel pin è un pin di input/output digitale. Ora è qui che sono un po' confuso, ma non ho lasciato che questo mi fermasse. Misurando la tensione su quel pad, ottengo 0,85 V. È un po' più basso di quanto mi aspettassi. Tuttavia, anche con la tensione inferiore al previsto, se metto a terra quel pad, attiva il trigger. Quindi, ho solo bisogno di escogitare un circuito che apra e chiuda questa connessione. Un compito perfetto per un transistor. Non so molto sui transistor a parte il fatto che sono, nella mia comprensione più semplice, un interruttore on/off controllato elettricamente. Metti abbastanza tensione sulla base e questo fa sì che l'elettricità fluisca tra il collettore e l'emettitore. Questo è tutto ciò che so, e i suoi progetti come questi mi aiuteranno a saperne di più. Ora, potremmo semplicemente collegare il fotosensore al transistor, ma non otterremmo l'effetto che stiamo cercando, i resistori limitano la corrente, non la tensione. Vogliamo stati on e off, bianco e nero, non sfumature di grigio e vogliamo controllarlo con la tensione. Per le fotoresistenze, un tipico circuito "acceso al buio" utilizza quello che viene chiamato divisore di tensione. Utilizza due resistori in serie (uno dei quali è il fotoresistore) e il carico del circuito, una luce nella maggior parte dei casi, è collegato al punto tra i resistori. La tensione in quel punto è una frazione della tensione originale basata sulla proporzione di R1/R2. Semplice, vero? Non credo. Non riesco ancora a capire perché funziona, ma è così. Comunque, la base del transistor è collegata al punto tra i resistori. Ho imparato questo (e molte altre cose) sul sito Web della Society of Robots, in particolare https://www.societyofrobots.com/schematics_photoresistor.shtml. Controlla. Roba buona. Non solo per le cose dei robot, che è eccellente, ma per molte cose elettriche, meccaniche e software. Quindi, dai un'occhiata al mio schema e cerca di non ridere. Sto imparando, ok? Devo alimentare il circuito del sensore da un alimentatore anziché solo dal pad del sensore della porta perché semplicemente non c'è abbastanza tensione/corrente su quel pad per attivare il transistor. Ho provato, oh, ho provato e non sono riuscito a farlo funzionare. Quindi, VCC e GND sono collegati ai terminali della batteria all'interno del modulo del sensore dell'acqua. SIG è collegato a uno dei pad del sensore della porta. Assicurati di collegarlo a quello che va al PIC, non a quello che va a GND. Per capire quale resistore ti serve per R2, prendi la carta su cui hai scritto Rdark e Rlaser nell'ultimo passaggio. Fai questo calcolo: R2 = sqrt (Rdark * Rlaser), quindi scegli il resistore più vicino che hai a quel valore. Il condensatore su C1 è opzionale. L'ho aggiunto alla mia scheda nel caso volessi regolare il tempo di reazione del grilletto. Questo condensatore farà ritardare leggermente il trigger. Questo è sia bene che male. Il bello è che ti protegge dai falsi allarmi quando, diciamo, arriva il netturbino e crea vibrazioni nell'aria e nel terreno che potrebbero disallineare il tuo laser per una frazione di secondo. Il condensatore impedirà al sensore di scattare. La cosa brutta è che se usi un condensatore troppo grande, il tuo intruso potrebbe effettivamente passare attraverso il tuo sensore senza spegnerlo. Ho scoperto che un condensatore da 1uF ha funzionato abbastanza bene. Potrei ancora passare attraverso il sensore con una matita senza attivarlo, ma dubito che qualsiasi intruso potrebbe anche se fosse a conoscenza del laser (lo calpesterebbero. DOH!) Quindi, dai un'occhiata al mio circuito, bruciato fino a diventare croccante e grondante di flusso da tutte le iterazioni di… sulla breadboard funziona, sul circuito non funziona, avanti e indietro, avanti e indietro. Finalmente funziona. Finalmente. Di nuovo, cerca di non ridere, ma se lo fai, lo capisco. Ci riderò sopra un giorno… quando il dolore psicologico inizierà a svanire. Comunque, funziona. L'ho impostato per proteggere i miei biscotti Girl Scout da mia moglie e dalle mie figlie. Sì, sono zecche sottili… come devi anche chiedere…;-) Aggiornamento: per qualche ragione il primo circuito non funziona in modo affidabile. Sto testando un secondo circuito che utilizza un relè 3V. È stata caricata una foto del circuito, quindi dai un'occhiata. Non l'ho ancora costruito, quindi resta sintonizzato per vedere cosa succede. Maggiori informazioni su come l'ho impostato nella prossima sezione.

Passaggio 6: configurazione

Ok, questo è quello che stavate aspettando tutti. A parte te, ti ho visto saltare fino alla fine.

Ci sono due modi per collegarlo. Laser e sensore sullo stesso lato, oppure laser su un lato e sensore sull'altro. Ad ogni modo funziona. Parliamo dei pro e dei contro di ciascun approccio. Laser e sensore sullo stesso lato: Pro: la fotocamera laser e il sensore laser possono essere alimentati dalla stessa alimentazione. Metti semplicemente entrambi vicino a una presa e sei a posto. L'interruttore di alimentazione sul laser può spegnere anche il sensore. Bello. Ciò consente di eseguire operazioni avanzate come l'utilizzo di un modulo di alimentazione per accendere il sensore laser solo se una delle telecamere wireless rileva un movimento con il suo sensore a infrarossi. Essendo un intruso, come ti piacerebbe camminare fino a una casa solo per vedere un sistema di rilevamento laser armarsi mentre ti avvicini. Troppo forte. Contro: è necessario uno specchio per far rimbalzare il laser sul sensore. Niente di grave, ma i meccanismi di una cosa del genere sono un po' complicati. Inoltre, lo specchio può, e probabilmente lo farà, distorcere il raggio laser. Questo perché la maggior parte degli specchi è retroriflettente, il che significa che il laser deve passare attraverso uno strato di vetro prima di essere riflesso. Inoltre, per una questione più pratica, lo specchio potrebbe semplicemente sporcarsi. Sto usando uno specchio che ho "preso in prestito" da mia moglie e finora sembra andare bene. Probabilmente lo sostituirò con qualcosa che ha meno probabilità di mettermi nei guai. Laser e sensore sui lati opposti: Pro: nessuno specchio di cui preoccuparsi, meno distanza percorsa per il laser. Contro: Necessita di alimentazione su entrambi i lati. Potresti alimentare il modulo sensore con le batterie AAA come progettato, ma non ho testato/calcolato l'assorbimento di corrente delle mie modifiche, quindi potrebbe potenzialmente passare attraverso le batterie come un matto. Nel software Motorola Homesight, il modulo idrico viene rilevato e funziona come previsto. In questo caso, il modulo mostra "Dry" quando è normale e "Wet" quando il laser è stato interrotto. Dolce!