Rastreamento de movimento 3D Tfcd por meio de detecção capacitiva e saída de LED: 6 etapas (com imagens)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Nesta instrução é explicado como o movimento de uma mão pode ser rastreado em um espaço 3D usando o princípio de detecção capacitiva. Alterando a distância entre uma folha de alumínio carregada e sua mão, a capacidade do capacitor irá variar. Este método pode ser usado como uma alternativa de baixo custo para sistemas inerciais e ópticos para rastrear o movimento no espaço 3D. Neste protótipo, adicionamos LEDs que brilharão quando o objeto se mover muito perto da folha de alumínio.

Etapa 1: Ferramentas e materiais necessários

- 3 resistor de 270k Ohm

- 3 resistor de 10k Ohm

- 3 garras jacaré

- 1 LED vermelho

- 1 LED azul

- 1 LED verde

- 3 resistor de 220 Ohm

- solda

- Termoencolhível

- Cabo blindado

- Arduino Uno

- Folha de alumínio

- Cartão

- fita

- cola spray

- breadboard

- Fios de conexão (comprimentos variados)

Etapa 2: Construindo a Estrutura

Corte três pedaços quadrados de papelão (250x250 mm) e três pedaços quadrados de folha de alumínio (230x230 mm). Aplique cola spray em um lado da folha de alumínio e aplique cada um nos pedaços de papelão. Neste protótipo, as folhas de alumínio atuarão como nossos sensores capacitivos. Portanto, certifique-se de que há espaço suficiente entre a folha de alumínio e a borda do papelão, para que não haja contato entre as diferentes folhas de folha uma vez que a moldura seja montada. Uma vez que a folha é aplicada ao papelão, é hora de montar os três pedaços de papelão usando fita adesiva para completar a moldura. Novamente, certifique-se de que não haja contato entre as diferentes folhas de papel alumínio.

Etapa 3: Fiação dos fios blindados para a placa e o Arduino

É importante usar um cabo blindado para conectar as folhas ao circuito. O uso de cabos normais irá gerar um efeito de antena e interferir nas leituras do sensor. Certifique-se de ter 3 cabos blindados com cerca de 50 cm de comprimento. Pegue um cabo, descasque o fio, corte os fios de blindagem e use apenas o fio interno para conectá-lo soldando o fio à garra jacaré. Certifique-se de aplicar um termorretrátil para cobrir a conexão de solda. Prenda as pinças jacaré na folha de alumínio.

Conecte todos os fios de blindagem à linha positiva de sua placa de ensaio. Em seguida, conecte essa linha positiva à conexão de 5 V em seu Arduino. Agora pegue o fio principal do cabo blindado e conecte um resistor de 10k Ohm e 220k Ohm em paralelo. Conecte-o à porta de saída do seu Arduino (usamos 8, 9 e 10).

Repita esta etapa mais 2 vezes para os outros planos do protótipo.

Etapa 4: Fiação dos LEDs

Solde as pontas dos LEDs em um fio longo para que ele alcance os cantos das respectivas placas da placa arduino.

Usamos os pinos 2, 3 e 4 como os pinos de saída para nossos LEDs. Esta saída é conectada à placa de ensaio e conectada à perna positiva do LED. A perna negativa do LED é então conectada ao resistor de 330 Ohm. A outra extremidade do resistor é conectada ao aterramento da placa de ensaio, que é conectada ao aterramento do Arduino. Repita isso para todos os 3 LEDs. Em nosso protótipo, o LED azul está conectado ao plano Y, o LED vermelho ao plano Z e o LED verde ao plano X. Cole os LEDs nos planos correspondentes para obter feedback direto ao usar o protótipo.

Se você não usa uma placa de ensaio e deseja conectar o cabo blindado diretamente ao Arduino, pode ver a imagem anexada para uma boa visão geral das conexões de solda. Suas conexões finais devem ser semelhantes à imagem de visão geral.

Etapa 5: codificação

No anexo colocamos o código que usamos para este experimento. Para insights extras, após cada comando principal, um comentário é colocado, explicando o que está acontecendo no código. Abra o código em seu software Arduino em seu PC e carregue-o para seu Arduino. Se você estiver usando um laptop, certifique-se de que ele esteja sendo carregado; caso contrário, seu protótipo não funcionará.

Etapa 6: usando o protótipo

Esta forma de rastreamento de movimento 3D é muito sensível para as variáveis circundantes. Portanto, certifique-se de calibrar os valores no código para sua própria situação. Você pode simplesmente usar o monitor serial para obter os valores corretos. Dica: você mesmo pode construir uma calibração, onde leva os valores médios + 10% ao executar o código. No vídeo é demonstrado como o protótipo deve funcionar corretamente.