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手势控制灯

2018-05-28大姚

中学科技 2018年4期
关键词:电源适配器手势红外

大姚

作为人工智能应用领域中重要的一个方面,智能家居已经越来越受到人们的关注。人们常常会想象各种“未来之家”的场景:走进房间,灯光自动打开,电视自动播放,空调自动调节……我们相信这些智能设备在不久的将来都不再只是梦想,它们正在逐步成为现实。现在一些智能产品的实现也变得越来越简单,我们甚至可以自己动手制作一些简单的智能产品了,比如本期介绍的手势控制灯。

准 备 材 料

Arduino控制器,GP2D120X红外距离传感器,RGB LED灯条,电源适配器,杜邦线,连接端子2套,25cm长的有机玻璃棒和有机玻璃固定板。

GP2D120X红外距离传感器可提供约30cm的精确距离探测,当然也可以测得更远一点的距离,只是精度会变低。但是由于手势灯对距离精度的要求不高,我们可采用它进行50cm的测距。

该传感器一般用于机器人的测距、避障以及路径规划,是机器视觉及其应用领域的不错选择,而且它还能很好地兼容Arduino(Uno、Mega、Due等)控制器。其工作电压为4.5—5.5V,输出模拟信号,一共有三个接口,分别是红色的5V电源端、黑色的接地端和橙色信号端。

手势控制灯采用RGB LED灯条。该灯条是软性灯条,一面是发光的LED线阵颗粒,一面附有3M双面胶,可固定于底板。

灯条长50cm,共有72个LED芯片。灯条的两头,一头是信号输入端,一头是信号输出端。输入端有3个接线端,分别是红色的5V电源端、白色的接地端和蓝色的信号输入端。

电源适配器,12V直流输出,输出电流1A。如果没有12V直流电源,则可以采用7—12V直流电源,它们都可以给Arduino Uno控制器供电。

制 作 过 程

1. 将两块有机玻璃固定板用热熔胶连接在一起,构成50cm长的固定板,以匹配LED灯条的长度。再将LED灯条的背面双面胶撕除,粘贴到有机玻璃固定板上。接着用热熔胶将两根有机玻璃棒固定在LED灯条的上方。

2. 找一個硬纸板盒子,用美工刀在盒子上面开两个方孔(10mm×5mm),用于通过红外距离传感器和LED灯条的接线端。同时在盒子的侧面开一个小圆孔,用于走适配器的电线,给Arduino控制器供电。

3. 用3根杜邦线分别连接Arduino控制器与红外距离传感器的接线端,具体连接方式见下图:红外距离传感器红色和黑色线分别接Arduino控制器的5V电源端和接地端,橙色线连接Arduino 控制器的模拟信号A1输入端。

4. 与LED灯条相连:将Arduino控制板的5V电源端、接地端和6号数字口分别连接到LED灯条的5V电源端、地线端和信号接入端。用LED灯条的信号输入端的细线连接Arduino控制器的6号PWM输出端。

5. 插上电源适配器,对Arduino控制器进行供电,至此硬件连接部分全部完毕。要让手势控制灯正常工作,还需要给Arduino控制器下载控制程序。

6. 为了下载控制程序,先要通过D口USB线(蓝色数据线)连接电脑和Arduino 控制器,下载Adafruit_NeoPixel Library库文件(下载地址:https://learn.adafruit.com/adafruit- neopixel- uberguide/arduino- library- installation),将其解压缩在C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries。

7. 运行Arduino,打开GestureControl

LightingV3.ino文件(下载地址:https://pan.baidu.com/s/17M- yd0RC-fzkVvE0a83Onw)。打開菜单栏中“工具”选项,点击“板卡”选项,选择Arduino控制器的型号(这里是Arduino Uno)。

8. 选择Arduino控制器与电脑的连接端口。为了判断是否连接正确,可以通过插拔USB线,查看COM口。插上Arduino与电脑时,新增的COM口即为Arduino的通信端口。

9. 点击“文件”下面的“下载”,将程序上传到Arduino控制器,上传成功后即可脱离电脑运行。

程 序 原 理

当接通电源后,程序会开启红外距离传感器探测,关闭LED灯条上的所有LED。

本程序采用间隔50ms探测红外距离传感器的数据,见程序第9行:int delaytime = 50。

当红外距离传感器的上方有遮挡,且遮挡的距离小于500mm时(见第25行),就会点亮遮挡相应高度内的LED颗粒。

不同的遮挡高度点亮不同颗数的LED,点亮LED的颗数根据500mm对应72颗灯珠依次推算得到。当遮挡物上下移动时,点亮的LED颗数也会随之变化。

当遮挡物从一定高度(500mm以内)抽离时,红外距离传感器的数据就会从当前距离一下子变到500mm以上,那么此时的点亮LED颗粒将在此前的高度。

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