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创客三级跳——能感知“摔倒”的互动玩偶

时间:2015-06-03 14:05:26  作者:谢作如 孟涛  来源:  查看:1014  评论:0
导读:   谁家都会有一些毛绒玩偶,但这些玩偶一般都是一个静静的玩物,不会动,不会叫,也不“智能”。如果它们被拍打后会“哭”,摔倒后会叫“Help”,那该多有意思啊。这篇教程,就是让我们自己动手,利用Arduino和传感器等一些简单的元器件,让普通..

        谁家都会有一些毛绒玩偶,但这些玩偶一般都是一个静静的玩物,不会动,不会叫,也不“智能”。如果它们被拍打后会“哭”,摔倒后会叫“Help”,那该多有意思啊。这篇教程,就是让我们自己动手,利用Arduino和传感器等一些简单的元器件,让普通的玩偶变得聪明起来。

1.思路

要让玩偶感知到自己的“姿势”,用陀螺仪或者加速度传感器,那肯定是最好不过的。如果要求不高,仅仅需要知道是否摔倒,也可以使用简单的倾斜开关(也称单向倾角传感器)。

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1 单向倾角传感器

倾斜开关中有一个钢珠,利用滚珠在开关内随不同倾斜角度所发生的位置变化,达到触发电路的目的,内部结构如图2所示。我们使用的型号是SW-200D,开关里面不是使用水银,不存在环保、安全等问题。

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2 倾斜开关的内部结构图

当玩偶感知到摔倒了,应该怎么表达“哭”或者“Help”呢?我们先使用蜂鸣器吧。蜂鸣器是最常见的电子发声装置,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中。

 

2.原型 

要把倾斜开关接入Arduino,需要接一个下拉电阻或者上拉电阻。和LED一样,可以选择220Ω的电阻。我选择了3号口,请按照下面的示意图接线。

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3 倾斜开关的接线示意图

这其实是一个典型的分压电路,试着用欧姆定律来分析一下?

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4 实物连接图

我们首先需要写一段代码,将3号口的值通过串口传回来。测试一下在不同状态下,倾斜开关传回的值是0还是1。因为电阻的接法,还有倾斜开关的方向,都会影响这个数值。与其机械地去记忆,还不如使用前测试一下。在技术领域,这样的测试过程称为技术试验。

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测试代码

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5 在串口监视器中观察状态

如图5所示,我们在串口监视器中,可以清楚地看到,当倾斜开关处于不同的角度时,数字针脚3的值会发生变化。你要记录“倾斜开关”倾斜时是1还是0。这直接影响我们下面的编程哦。

接下来我们把蜂鸣器接到Arduino上。一般来说,蜂鸣器的长脚接5V,短脚接GND。我们选择的是9号口。

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6倾斜开关和蜂鸣器的接线示意图

接下来开始编写代码了,ArduBlock的代码如图7所示。

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7 完整代码

试一试,是不是当面包板倾斜的时候,蜂鸣器就开始发出“滴滴”的声音了?如果跟我们预设的不一致,比如倾斜的时候不发声,水平放置却“滴滴”叫个不停,请修改一下代码,把“高”、“低”互换一下即可。

 

3. 改进

套件中提供了录音贺卡。这种贺卡按下“REC”键录音,可以录制12s的声音内容,按下“Play”键就能播放。按下“REC”键,说一句“Help”吧,或者“救救我”什么的吧,试试效果如何。然后小心撕开贺卡,把中间的电路部分剪下来,这是一个自带电源的完整电路,我们不需要破坏它,仅需要把“Play”按钮的两根线小心地剪出来

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8录音贺卡

找出套件中的继电器模块,继电器是一种用电信号控制电路通断的开关,一般用于小电流控制大电流的电路。在我们这个范例中,仅仅用于连通或者断开电路。

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9 数字继电器模块

            把刚才剪出来的两根线取出,一头接到继电器的COM端,另一头接到NO端。注意,千万不要把其他的线弄断,不然要自己动手重新焊接了。数字继电器模块接上其自带的3P数据线,然后按照颜色,给红线接上5V,黑线接上GND,剩下的线接到原来接蜂鸣器的9号口。实物连接如图10所示。

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10 实物连接图

不用修改代码,接上电源后,改变面包板的位置,原来蜂鸣器的提示是不是换成了你刚才录进去的“救救我”?如果发现录音还没有播放完毕,就又开始重新播放了,那就适当加点延时吧。代码如图11所示。

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11 加了“延时”的代码

4.作品     

接下来找个小盒子,把这些器材小心地装进去,再选一个闲置的玩偶,剪开肚子,把填充物掏出一下,再小心调整位置,把盒子装在里面。当然,不能忘了给Arduino接一个口香糖电池哦,我们的套件中提供了口香糖电池的转换头。

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12 口香糖电池的转换头       

        看一下我做的玩偶吧,是不是外表一点都看不出来?但是一旦把它推倒,它可是会喊“救命”的哦。向小伙伴们炫酷一下吧!

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        专栏主持人电子邮箱:吴俊杰,towujunjie@163.com;谢作如,xiezuoru@vip.qq.com,欢迎有想法的读者随时和我们交流哦。



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