Sensor de feixe de laser Xanboo / Homesite: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Eu quero um sensor de feixe de laser estilo Hollywood para brincar. O problema é que tenho uma pilha de câmeras e sensores Motorola Homesight, mas nenhum deles tem lasers! Este projeto documenta meus testes, falhas e sucessos na construção de um sensor a laser com peças sobressalentes que eu não usaria ao obter o software Motorola Homesight para reconhecer o sensor feito em casa. Os produtos de segurança doméstica do consumidor Motorola Homesight são uma versão reformulada dos produtos Xanboo. Eles são virtualmente idênticos.

Vou estripar a câmera e usar a caixa de plástico para montar o laser. Já que estarei destruindo a câmera, decidi usar uma das câmeras "com fio". As câmeras sem fio ainda são muito úteis para mim, então eu as coloquei fora dos limites para meus projetos … por enquanto. O sensor de água será usado como uma interface de contato / sem contato no sistema Homesight. Usei um sensor de água em vez de uma porta ou sensor de temperatura porque não vou perder nada se fritar durante a minha experimentação. Ainda acho a porta e os sensores de temperatura úteis. O desafio é construir um pequeno circuito que possa abrir ou fechar os contatos do sensor com base na presença / ausência da luz laser e espremer esse circuito no compartimento da bateria da água … er … quero dizer, sensor laser. Devo mencionar que estarei usando um laser extraído de um nível de laser realmente barato que encontrei na liberação por ~ $ 0,50. Barato. Você obtém o que paga ao lidar com lasers. Nesse caso, isso é bom. Se você conectar um laser realmente poderoso a ele, você queimará seu sensor, sua casa, a casa de seu vizinho, potencialmente colocando fogo em seu sensor, em sua casa, na casa de seu vizinho. Caramba, você pode ter sorte o suficiente para cegar seu intruso ou cortar suas pernas na altura do joelho, ou queimar o cabelo do gato do vizinho, etc. Os riscos superam as recompensas, então vá com seu típico laser de estilo ponteiro laser. K?

Etapa 1: estripar a câmera, montar o laser

Não tenho certeza se preciso entrar em como desmontar os plásticos na câmera. É muito simples. O case da câmera tem muito potencial do qual não vou aproveitar imediatamente. O orifício da lente é perfeito para montar um laser obtido de um apontador laser, nível de laser ou qualquer outro tipo de laser. Existem muitas fontes baratas de lasers vermelhos, então não vou entrar nisso, mas o orifício da lente é de onde o laser vai disparar. A seção branca abaixo do orifício da lente é uma lente transparente infravermelha para o sensor de movimento infravermelho passivo da câmera. Eu o arranquei antes de perceber como isso poderia ser útil no futuro. (Pensando em lasers infravermelhos invisíveis … a segurança dos olhos pode ser um problema …) Então, de qualquer maneira, retire a câmera, certificando-se de não danificar a caixa de plástico. Em seguida, cole o laser com cola quente. Solde alguns cabos mais longos no laser, enrole as juntas de solda em fita isolante ou tubo termorretrátil e, em seguida, alimente os fios através do orifício fornecido e desça pelo pescoço do estojo da câmera. A propósito, a placa de circuito da câmera em si é bem bacana. O conector faz pensar que é uma conexão s-video, mas não é. Os pinos no conector são para o vídeo composto, áudio mono analógico e o acionador do sensor de movimento (ah, e alimentação e aterramento também). Muito útil, então empacotei, etiquetei e joguei no armário para algum outro projeto, mais tarde, no futuro, em algum momento … honesto … você acreditaria que minha esposa está revirando os olhos para mim certo agora? Ok, de volta aos trilhos. Como alimentar o laser? Leia.

Etapa 2: Ligar o laser e outras coisas

Bem, o único problema com as câmeras com fio é que elas não têm nenhum mecanismo conveniente para aplicar energia. Felizmente, há um suporte removível que vem com os módulos de câmera sem fio que tem um conector de força, um botão liga / desliga e um LED de força. Se você abrir a parte inferior, é muito fácil modificar esta base para alimentar o laser. O problema, porém, é que as verrugas da parede que vêm com o equipamento Homesight são de 9V e 12V. Uma vez que o laser funciona em cerca de 3,3 V (3 x células-botão), vou ter que fazer algo sobre isso para que não queime o laser antes que meu intruso dê uma batida. Então, como você reduz uma fonte de 9 VCC para ~ 3,3V? Bem, você usa um circuito regulador de tensão, é claro. Pesquisando um pouco no Google, encontrei um tutorial em https://www.sparkfun.com/ sobre como construir uma fonte de alimentação de placa de ensaio. Perfeito para minhas necessidades. Eu o adaptei um pouco para reduzir os componentes, gravei meu próprio PCB (há muitos tutoriais sobre esse assunto) e, VOILA! uma fonte regulada de 3,3 VCC.

Etapa 3: a água … er … quero dizer, o sensor a laser

Como você transforma um sensor de água em um sensor de laser? Bem, a tecnologia subjacente é a mesma. É um sensor simples de "fechamento de contato", por meio do qual o sensor é acionado quando o circuito entre dois contatos é fechado. Para um sensor de água, a condutividade da água fecha o circuito entre as duas sondas e aciona o sensor. Para um sensor a laser, temos que descobrir como fechar os contatos com um feixe de luz vermelha. É aqui que você realmente terá que prestar atenção às imagens. Não sou uma pessoa muito descritiva, então trabalhe comigo aqui … A Figura 1 mostra um sensor de água aberto rasgado. Na verdade, a grande maioria dos sensores desse formato na linha da Motorola são virtualmente idênticos a este. A diferença é que a tecnologia de detecção é preenchida de forma diferente. Então, aqui está o legal. Vê aquelas almofadas de sensor de porta? Se você conectá-los com um fio, o sensor dispara, você os desconecta, eles reiniciam. Vê como é um tipo de sistema de fechamento de contato? Então, como você consegue um laser para preencher essa lacuna? Com sensor de luz. Continue lendo e mostrarei como construir um.

Etapa 4: Construindo o Sensor Laser

Então, há essas coisas bacanas que eu encontrei na Radio Shack chamadas Fotoresistores. Às vezes são chamados de resistores sensíveis à luz (ou LSR). Eles mudam a resistência com base na quantidade de luz que veem. Diferentes fotoresistores têm valores diferentes, portanto, a menos que você tenha a sorte de usar exatamente os mesmos que eu, sugiro que meça sua resistência alta e baixa. Eu vou te dizer como em um segundo, mas as primeiras coisas primeiro. Vamos usar um desses caras para fazer um sensor. Primeiro, encontre uma caneta esferográfica. Você sabe, o tipo que você rouba de quartos de hotel? O tipo que você usava para cuspir na escola primária? Sim, esses. Desmonte a caneta e jogue fora a tampa e o cartucho de tinta. Isso deixa você com o tubo e o pequeno plugue no final. Remova o plugue porque é para onde o fotorresistor está indo. Estique as pernas do fotorresistor e deslize-o para dentro do tubo cerca de 1/2 polegada ou mais. Dobre as pontas do fotorresistor em torno da borda do tubo. Coloque o plugue de volta no lugar, prendendo os dois fios entre a lateral do tubo e o plugue. Parabéns! Você acabou de fazer um fotossensor. Algumas notas … Primeiro, a caneta não precisa ser preta, mas se não for, enrole um pouco de fita isolante em volta do tubo. Na verdade, mesmo que seja preto, enrole fita isolante em volta do tubo. A ideia é que apenas a luz que vem da extremidade do tubo alcance o fotorresistor. Canetas brancas, em particular, liberam luz pelas laterais do tubo. Tenho que acabar com isso porque mais tarde causará leituras falsas. Além disso, se você tiver um laser muito poderoso, ele queimará seu fotorresistor. Limite-se a ponteiros laser baratos e você ficará bem. Uma vez que isso funcione de forma confiável, estou planejando fazer experiências com comprimentos de tubo mais curtos. Ter um tubo de 5 "como sensor não é muito flexível. Com alguns ajustes, gostaria de colocá-lo abaixo de 1" e na câmera … ou … cabeça de laser. Agora, a próxima parte é importante e espero que você tenha um ohmímetro à mão. Pegue o ohmímetro e conecte-o aos fios da fotocélula. Faremos leituras da resistência do fotorresistor na escuridão total e em condições de iluminação a laser. Primeiro, escuridão. Em vez de colocar o dedo na extremidade do sensor (sua pele realmente sangra uma quantidade absurda de luz), prenda-o com fita adesiva e jogue-o na gaveta. Faça a leitura do ohmímetro. Deve ser um número muito alto, portanto, verifique se o medidor está configurado corretamente. Minha fotocélula excedeu 2.000.000 Ohms na escuridão total, o que ultrapassou meu medidor, então chamei-a de 2MOhms. Anotá-la! Rdark = 2MOhmsNext, pegue sua câmera a laser e direcione o laser para a extremidade aberta do sensor. Considere sua leitura como a resistência mais baixa medida. Vai ser muito baixo, então chegue perto. Minha leitura girou em torno de 100 ohms. Anotá-la! Rlaser = 100OhmsPor que estou fazendo isso? Boa pergunta, mas ainda não posso te dizer, você vai ter que ler a próxima etapa. Vou te dar uma dica, divisor de tensão.

Etapa 5: Construindo o fechamento de contato

É aqui que não tenho muita certeza de que fiz isso corretamente. Tudo que sei é que funciona e isso deve significar que minha matemática está pelo menos parecida. Agradeço comentários sobre esta parte, bem, realmente agradeço comentários em qualquer parte, mas esta em particular. Lembra-se da placa de circuito de fechamento de água? Bem, decidi usar as almofadas do sensor da porta para conectar meu sensor. Então, aqui está o que estamos lidando: um dos pads está conectado diretamente ao terra. A outra almofada é conectada ao pino 19 no PIC para baixo na parte estreita da placa na parte inferior. Esse pino é um pino de entrada / saída digital. É aqui que estou um pouco confuso, mas não deixei isso me impedir. Medindo a tensão naquele pad, obtenho 0,85V. Isso é um pouco mais baixo do que eu esperava. No entanto, mesmo com a tensão mais baixa do que a esperada, se eu aterrar o bloco, ele ativará o gatilho. Então, eu só preciso criar um circuito que abra e feche essa conexão. Uma tarefa perfeita para um transistor. Não sei muito sobre transistores, exceto eles são, no meu entendimento mais simples, uma chave liga / desliga controlada eletricamente. Você coloca tensão suficiente na base e isso faz com que a eletricidade flua entre o coletor e o emissor. Isso é tudo que eu sei, e seus projetos como esses me ajudarão a aprender mais. Agora, poderíamos simplesmente conectar o fotossensor ao transistor, mas não obteríamos o efeito que desejamos, os resistores limitam a corrente, não a voltagem. Queremos estados ligado e desligado, preto e branco, não tons de cinza e queremos controlá-lo com voltagem. Para fotorresistores, um circuito típico "ligado quando escuro" usa o que é chamado de divisor de tensão. Ele usa dois resistores em série (sendo um deles o fotorresistor) e a carga do circuito, uma luz na maioria dos casos, é conectada ao ponto entre os resistores. A tensão nesse ponto é uma fração da tensão original com base na proporção de R1 / R2. Simples, certo? Acho que não. Ainda não consigo entender por que isso funciona, mas funciona. De qualquer forma, a base do transistor está conectada ao ponto entre os resistores. Aprendi isso (e muitas outras coisas) no site da Sociedade de Robôs, especificamente https://www.societyofrobots.com/schematics_photoresistor.shtml. Confira. Coisa boa. Não apenas para as coisas de robô, o que é excelente, mas para muitas coisas elétricas, mecânicas e softwarical. Então, dê uma olhada no meu esquema e tente não rir. Estou aprendendo, ok? Preciso alimentar o circuito do sensor com uma fonte de alimentação em vez de apenas com o teclado do sensor da porta, porque simplesmente não há voltagem / corrente suficiente nesse teclado para acionar o transistor. Eu tentei, oh, tentei e não consegui fazer funcionar. Portanto, o VCC e o GND são conectados aos terminais da bateria dentro do módulo do sensor de água. O SIG está conectado a uma das almofadas do sensor da porta. Certifique-se de conectá-lo ao que vai para o PIC, não aquele que vai para GND. Para descobrir qual resistor você precisa para R2, pegue o papel que você escreveu Rdark e Rlaser na última etapa. Faça este cálculo: R2 = sqrt (Rdark * Rlaser), então escolha o resistor mais próximo que você tem desse valor. O capacitor em C1 é opcional. Eu o adicionei à minha placa caso eu quisesse ajustar o tempo de reação do gatilho. Este capacitor fará com que o gatilho atrase ligeiramente. Isso é bom e ruim. O bom é que ele protege você de alarmes falsos quando, digamos, o lixeiro chega e cria vibrações no ar e no solo que podem desalinhar seu laser por uma fração de segundo. O capacitor impedirá o sensor de desarmar. O ruim é que, se você usar um capacitor muito grande, o intruso poderá passar direto pelo sensor sem desligá-lo. Descobri que um capacitor de 1uF funcionou muito bem. Eu ainda poderia passar pelo sensor com um lápis sem acioná-lo, mas duvido que qualquer intruso pudesse, mesmo se estivesse ciente do laser (eles simplesmente passariam por cima dele. DOH!) Então, dê uma olhada na minha placa de circuito, queimado até ficar crocante e pingando fluxo de todas as iterações de … na placa de ensaio funciona, na placa de circuito não funciona, para frente e para trás, para frente e para trás. Finalmente funciona. Finalmente. Novamente, tente não rir, mas se rir, eu entendo. Eu rirei disso algum dia … quando a dor psicológica começar a desaparecer. Anywhoo, então funciona. Eu configurei para proteger meus biscoitos de escoteiras de minha esposa e filhas. Sim, eles são balas finas … como você até tem que perguntar …;-) Atualização: Por algum motivo, o primeiro circuito não está funcionando de forma confiável. Estou testando um segundo circuito que usa um relé de 3V. Uma foto do circuito foi carregada, então dê uma olhada. Ainda não o construí, portanto, fique atento para ver o que acontece. Mais sobre como configurá-lo na próxima seção.

Etapa 6: Configurando

Ok, isso é o que todos vocês estavam esperando. Exceto por você, eu vi você pular para o fim.

Existem duas maneiras de conectar isso. Laser e sensor do mesmo lado ou laser de um lado e sensor do outro. Qualquer maneira funciona. Vamos falar sobre os prós e os contras de cada abordagem. Laser e sensor no mesmo lado: Prós: a câmera a laser e o sensor a laser podem ser alimentados pela mesma fonte. Basta colocar os dois perto de uma tomada e pronto. O interruptor de alimentação do laser também pode desligar o sensor. Agradável. Isso permite que você faça coisas avançadas, como usar um Módulo de Energia para ligar o sensor de laser apenas se uma das câmeras sem fio detectar movimento com seu sensor infravermelho. Por ser um intruso, você gostaria de caminhar até uma casa e ver um sistema de detecção de laser se armar enquanto você se aproxima? Muito legal. Contras: você precisa de um espelho para refletir o laser de volta para o sensor. Não é grande coisa, mas a mecânica de tal coisa é um pouco complicada. Além disso, o espelho pode, e provavelmente irá distorcer o feixe de laser. Isso ocorre porque a maioria dos espelhos são reflexivos traseiros, o que significa que o laser precisa passar por uma camada de vidro antes de ser refletido. Além disso, como uma questão mais prática, o espelho pode simplesmente ficar sujo. Estou usando um espelho que "peguei emprestado" da minha esposa e parece estar bom até agora. Provavelmente irei substituí-lo por algo menos provável de me causar problemas. Laser e sensor em lados opostos: Prós: sem espelhos com que se preocupar, menor distância percorrida para o laser. Contras: Necessita de uma fonte de alimentação em ambos os lados. Você poderia alimentar o módulo do sensor com as baterias AAA conforme projetado, mas eu não testei / calculei o consumo atual de minhas modificações, então ele poderia passar por baterias como um louco. No software Motorola Homesight, o Módulo de Água é descoberto e funciona conforme o esperado. Neste caso, o módulo mostra "Seco" quando normal e "Úmido" quando o laser foi interrompido. Doce!