Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Ready to Wearable: Auswahl und Verwendung von Sensoren

Dies ist ein komprimierter Auszug aus dem Kapitel über Sensoren von Make: Wearable Electronics: Entwerfen, Prototypen und tragen Sie Ihre eigenen interaktiven Kleidungsstücke. Erhältlich im Maker Shed.

Es ist leicht, von einem kühlen Sensor zu hören und sich für ein Projekt zu entscheiden.

„Oh, es gibt einen wirklich ordentlichen X-Sensor, der gerade herausgekommen ist. Ich sollte natürlich ein X-Projekt machen! "

Dies führt jedoch zu einer Interaktion, die eher um die Technologie als Technologie, die auf eine bestimmte Interaktion ausgelegt ist.

Wenn Sie mit Sensoren arbeiten, sollten Sie darüber nachdenken was Sie zu spüren versuchen. Was ist die Bewegung, Handlung oder Bedingung? Was ist der Kontext und die Umgebung? Was sind die wichtigen Aspekte, die zu beachten sind? Dann können Sie Fragen wie diese stellen:

  • "Welchen anderen Sensor (oder Sensoren) könnte ich verwenden?"
  • „Was möchte ich messen?“ (Ton, Licht, Druck, Präsenz usw.)
  • "Wo sollen die Sensoren leben?"
  • "Nach was sollte ich in den Daten suchen, die ich von ihnen erhalte?"

Im folgenden Auszug aus dem Kapitel Sensoren von Machen Sie: Wearable Electronics, Sie werden einige Möglichkeiten für das Erkennen von Sensoren und eine erste Auswahl an Sensoren betrachten, die zur Rechnung passen. Denken Sie jedoch daran, dass dies nur die Spitze des Eisbergs ist. Wenn Sie sich eine Projektidee vor Augen haben, sollten Sie herausfinden, was verfügbar ist, um Ihre Idee am besten zu verwirklichen.

Biegen

Körper sind kurvig und es passiert einfach so Flex-Sensoren spüre einen Flex oder eine Kurve. Sie sind sehr gut für Körperbereiche, die sich in einem breiten, runden Bogen biegen. Sie funktionieren gut an Ellbogen, Knien, Fingern und Handgelenken. Sie sind variable Widerstände und müssen in Kombination mit einer Spannungsteilerschaltung verwendet werden, um von einem Mikrocontroller gelesen zu werden.

Flex-Sensor-Schaltplan

Die größten Herausforderungen bei der Arbeit mit Flex-Sensoren sind Positionierung und Schutz. Um eine genaue Messung der Ellbogenbeugung zu erhalten, muss der Sensor jedes Mal an derselben Stelle des Ellbogens positioniert werden. Das Erstellen einer sicheren Tasche für den Sensor kann dabei helfen.

Hülse zum Halten des Flex-Sensors

Flex-Sensor an einem gebogenen Ellbogen

Die andere Sache, die zu beachten ist, ist, dass das Biegen zwar ziemlich streng und anstrengend ist, viele Flex-Systeme jedoch besonders an ihren Anschlussterminals ziemlich empfindlich sind. Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre Verbindungen schützen. Verstärken Sie sie mit Schrumpfschlauch und schützen Sie sie mit einem Material.

„The Gloves Project“ verwendet Flex-Sensoren, um experimentelle Gestikmusik zu erstellen. Das Projekt wurde von Rachel Freire, Imogen Heap, Seb Madgwick, Tom Mitchell, Hannah Perner Wilson, Kelly Snook und Adam Stark entwickelt.

Macht

Körper berühren sich oft und werden berührt. Eine Möglichkeit, Berührung zu spüren, ist die Verwendung von Kraftmesswiderstände (FSRs). FSRs sind so aufgebaut wie Biegesensoren, sie sind jedoch so konfiguriert, dass sie eher druckempfindlich sind als biegen. Sie sind ebenfalls variable Widerstände und haben empfindliche Verbindungen, ähnlich wie bei Biegesensoren.

FSR mit Schrumpfschlauch zum Schutz der empfindlichen Lötverbindungen zwischen Sensor und Kabel

FSR-Schaltplan

Eine auf die Socke aufgenähte Tasche hilft, den FSR sicher an Ort und Stelle zu halten.

Wenn Druck auf den Fußballen ausgeübt wird, kann die Änderung der Sensordaten vom Mikrocontroller gelesen werden.

Strecken

Vom Knie des Knies bis zur Ausdehnung und Kontraktion eines Brustkorbs mit jedem Atemzug können richtig positionierte Dehnungssensoren die schwankenden Nuancen und Kurven der menschlichen Form erfassen. Ein Dehnungssensor ist einfach ein leitfähiger Gummikordel, dessen Widerstand umso geringer wird, je stärker er gedehnt wird. Dies ist noch ein weiteres Beispiel eines variablen Widerstands.

Dehnungssensoren mit angebrachten Haken

Die Dehnungssensoren sind in verschiedenen Längen mit vorgefertigten Haken für den einfachen Anschluss vorgefertigt. Sie können sie auch als Meterware kaufen und auf jede gewünschte Länge zuschneiden.

Stretch-Sensor mit Hardware zum Anpassen

Stretch-Sensoren sind ein interessantes Material zum Arbeiten. Sie können auch elegant durch Stricken oder Weben in Textilien eingearbeitet werden.

„Aeolia“ von Sarah Kettley, zusammen mit Tina Downes, Martha Glazzard, Nigel Marshall und Karen Harrigan, untersucht den Prozess des Einbaus von Dehnungssensoren in Kleidungsstücke durch Weben, Stricken und Sticktechniken.

Bewegung, Orientierung und Ort

Menschen sind aktive und bewegliche Kreaturen. Sie greifen nach Dingen, die sie wollen, wenden sich lauten Geräuschen zu und hocken nieder, um die Katze unter dem Bett hervorzurufen. Beim Erstellen von Wearables, die auf Ereignisse wie diese reagieren, ist es hilfreich, Bewegungen wahrnehmen zu können.

Eine kostengünstige und einfache Möglichkeit, Bewegungen zu erfassen, ist die Verwendung von Neigungsschaltern.

Ein grundlegender Neigungsschalter kann von einem digitalen Eingangspin gelesen werden.

Es gibt jedoch auch weitaus komplexere Sensoren, die Sie verwenden können. Beschleunigungsmesser Beschleunigung oder Geschwindigkeitsänderungen der Bewegung messen. Sie können auch eine gute Messung der Neigung aufgrund des sich ändernden Verhältnisses zur Schwerkraft liefern.

Beschleunigungsmesser haben eine festgelegte Anzahl von Achsen - Richtungen, in denen sie messen können. Die oben gezeigten sind Dreiachsen-Beschleunigungsmesser, das heißt, sie können die Beschleunigung in der X-, Y- und Z-Ebene messen.

Beschleunigungsmesser: LilyPad-Beschleunigungsmesser, ADXL 335, Flora-Beschleunigungsmesser

Das Accelerometer-Shirt von Leah Buechley verwendet Accelerometer-Daten, um die Farbe einer RGB-LED zu steuern.

Wenn Neigung, Bewegung und Ausrichtung nicht ausreichen und Sie möchten, dass Ihr Wearable weiß, wo Sie sich auf dem Planeten befinden, ist GPS der richtige Weg. Genau wie Ihr Auto, Ihr Fahrrad oder Ihr Telefon können auch Ihre Jacken- oder Disco-Hosen über GPS verfügen. Es gibt eine Reihe von Arduino-kompatiblen GPS-Geräten, aber das Flora-GPS ist eine kompakte und nähbare Option.

Flora GPS Jacket von Adafruit, Becky Stern und Tyler Cooper

Herzfrequenz und darüber hinaus

Ihr Herz schlägt schneller, wenn Sie aufgeregt sind, und Ihre Haut wird feucht, wenn Sie nervös sind. Neben der Erfassung Ihrer Umgebung und Ihrer Bewegungen können Sie auch Sensoren verwenden, um mehr über das Geschehen im Körper eines Menschen zu erfahren. Ein großartiger Ort, um diese biometrischen Daten zu erfassen, ist der Puls oder die Herzfrequenz.

Optische Herzfrequenzsensoren wie der Pulse Sensor Amped sind eine kleine und kostengünstige Lösung zur Pulsmessung. Dieser Sensortyp misst den mechanischen Blutfluss, üblicherweise in einem Finger oder Ohrläppchen. Es enthält eine LED, die Licht in das Kapillargewebe einstrahlt, und einen Lichtsensor, der das reflektiert, was reflektiert wird. Es erzeugt unterschiedliche analoge Spannungen, die vom analogen Eingang eines beliebigen Arduino gelesen werden können.

Pulssensor

Impuls-Sensor-Schaltplan

Brustgurt-Herzmonitore sind eine teurere, aber genauere Lösung zur Messung der Herzfrequenz. Sie messen die tatsächliche elektrische Frequenz des Herzens durch zwei leitfähige Elektroden (oft aus leitfähigem Gewebe), die fest gegen die Haut gedrückt werden müssen. Polar produziert Herzfrequenzmonitore, die bei jedem Herzschlag ein Signal drahtlos übertragen.

Polar Herzfrequenzmessband

„Heart Spark“ von Eric Boyd ist eine maßgeschneiderte Halskette für gedruckte Leiterplatten, die ein Signal von einem Polar-Herzfrequenzmessband empfängt und im Gleichklang mit dem Herzschlag des Trägers blinkt.

Nähe

Manchmal möchten Sie wissen, wie nah oder fern etwas vom Körper ist. Näherungssensoren sind nützlich, um Objekte in der Nähe, Wände oder sogar andere Personen zu erkennen. Bei der Auswahl eines Näherungssensors ist zu überlegen, wie groß der gewünschte Bereich oder die zu erfassende Entfernung ist und welche Art von Strahlbreite Sie überwachen müssen.

Ultraschall- und Infrarot-Annäherungssensoren

„Augmented Vision“ von Greg McRoberts ist eine tragbare Sehhilfe, die RGB-LED mit Blitzlicht verwendet, um die schwankenden Daten eines Infrarot-Wärmesensors und eines Ultraschall-Abstandssensors darzustellen.

Licht

Die grundlegendste Art von Lichtsensor ist die Fotozelle. Sein Widerstand variiert je nach Lichtstärke. Einige haben einen Widerstand, der mit zunehmendem Lichtpegel zunimmt, aber andere haben die umgekehrte Beziehung. Dies kann schnell festgestellt werden, indem die Sensorwerte im seriellen Monitor angezeigt werden.

Fotozelle, LilyPad-Lichtsensor, Flora-Lichtsensor

Die Fotozelle ist ein großartiger Sensor, mit dem sie arbeiten kann, da sie klein, einfach zu handhaben und unglaublich günstig ist. Es kann verwendet werden, um Umgebungslichtpegel abzufühlen, aber es kann auch für weniger intuitive Zwecke verwendet werden, z. B. um festzustellen, ob eine Jacke offen oder geschlossen ist oder ob die Ferse eines Schuhs auf dem Boden oder in der Luft liegt.

„Perform-o-shoes“ von Andrew Schneider sind musikkontrollierende Schuhe mit einer Fotozelle in der Unterseite der Ferse; Je höher der Schuh vom Boden ist, desto schneller spielt die Musik.

Aktie

Leave A Comment