Cum de a construi un laser Tripwire cu Arduino

Introducere

Fiecare laborator de știință nebun sau camera de șapte ani a copilului are nevoie de o protecție avansată împotriva intruziunii de către agenți necinstiți sau frați. 

Acest tutorial vă arată cum să construiți un laser tripwire care joacă o alarmă atunci când laserul este întrerupt. Folosește un fotorezistor pentru a detecta prezența unui fascicul laser și a folosi un element piezo standard pentru a reda sunetul direct dintr-un arduin fără amplificator.

Adunați componentele și instrumentele

Componente

• Pâine de dimensiuni mici
• Arduino (acest tutorial utilizează Nano, dar majoritatea modelelor ar trebui să funcționeze)
• 5V încărcător USB pentru uz general
• Cablu de conectare USB la 2,1 mm
• Panou de 2,1 mm cilindric cu prindere plăcută la bord
  
• Comutator prietenos pentru tablouri
  
• Oglinda joc de șah cu șah
  
• Fotorezistor de 10 K Ohm
  
• 10K rezistor Ohm (Brown-Red-Orange) (un set bun de rezistențe este util pentru kit-ul dvs.)
• Cu laser! (Punctul de exclamare este necesar atunci când vorbim de lasere)
  
• Element piezo închis
• Breastboard kit de sârmă de conectare (doar câteva necesare pentru acest tutorial, dar setul este bun pentru un kit de electronice)
• Suport pentru montare pe suport laser

Unelte

• Ciocan de lipit
• suda
• Al treilea instrument de mână
• Computer cu IDE Arduino pentru programare
• Cablu USB potrivit pentru Arduino (Mini B pentru Nano)

Pregătiți elementul laser și piezoelectric

Atât laserul, cât și elementul piezo sunt dotate cu niște conductori mici care nu sunt deloc prietenoși. Pentru că construiți proiectul pe un panou, trebuie să-i pregătiți. 

Pentru a face firele de sârmă prietenoase, lipiți-le într-un fir scurt de conectare care vă va permite să le atașați la pană. 

Realizați următorii pași pentru ambele cabluri de la ambele componente. Încercați să potriviți culoarea firului de conectare cu culoarea plumbului din componentă pentru consistență (de la roșu la roșu, negru până la negru).

1. Îndepărtați plumbul de pe component prin împăturirea acestuia în instrumentul de mână de ajutor și topirea unui pic de lipire pe capătul plumbului
2. Tin la capătul firului de conectare prin încorporarea acestuia în cealaltă clemă a sculei de ajutor și topirea unui pic de lipire pe ea
3. Lipiți plumbul și firul împreună prin utilizarea sculei de ajutor pentru a le atinge și a topi lipirea. Deși există modalități mai robuste de a conecta fire, acest lucru va fi suficient pentru acest proiect

Repetați pașii pentru toate cele patru conducte.

Siguranța laserului

Laserele nu sunt jucării. Asigurați-vă că știți cum să manipulați un laser în siguranță citirea informațiilor siguranța laserului. Acest lucru vă va oferi precauții pe diferite clase de lasere. 

Laserul utilizat în acest proiect este un laser clasa IIIa. Poate provoca daune unui ochi datând suficient timp. Trebuie să fii destul de neglijent să-i lăsați pe acesta să te rănească, dar ca și în cazul oricărei tehnologii, știi cum să o rezolvi în siguranță.

Asamblați Breadboard

Urmați diagrama de mai jos pentru a asambla panza. Iată câteva lucruri de remarcat despre circuit.

1. Principalele magistrale de alimentare ale panoului de bord sunt reglate. Puterea nereglementată de la adaptorul de alimentare intră în regulatorul de putere de pe Arduino
2. Comutatorul pe panou va aduce pinul digital 2 înalt când este pornit. Acest lucru va permite codului schiței să detecteze dacă alarmă tripwire este armată sau nu. Nu va reda sunetul dacă întrerupătorul este oprit. Acest lucru vă va permite să poziționați stealth tripwire-ul și să verificați dacă acesta este aliniat corect înainte de a activa alarma
3. Fotorezistorul este în serie cu un alt rezistor de 10K ohm, în timp ce pinul analogic A7 citește valoarea tensiunii dintre rezistențe creând un circuit de divizor de tensiune. Acest circuit permite lui Arduino să citească în condiții de siguranță și previzibil nivelul de tensiune analogic care se schimbă atunci când rezistența fotorezistorului se schimbă. Rezistența fotorezistorului scade cu cât mai multă lumină primește. Rezultatul este că valoarea citită de pinul A7 se reduce când există mai multă lumină. Am văzut valori la fel de scăzute ca 14 când am testat circuitul
4. Laserul este mereu aprins atunci când este pornit, așa că ai grijă și nu te uita direct la laser. În timp ce este vorba doar de un laser clasa IIIa, acesta poate provoca leziuni oculare datând suficient timp. Consultați pagina de siguranță a laserului pentru a citi măsurile de precauție pentru diferite clase de lasere. Trebuie să fii destul de neglijent să-i lăsați pe acesta să te rănească, dar ca și în cazul oricărei tehnologii, știi cum să o rezolvi în siguranță

Circuit cu laser tripwire

Programați Arduino

Împingeți codul la Arduino cu următorii pași. Asigurați-vă că comutatorul de pe panou este setat la de pe astfel încât dispozitivul nu începe să vă bombardeze cu alerte de îndată ce codul este încărcat.

1. Atașați arduino la computer cu ajutorul cablului USB
2. Setați tipul plăcii și portul serial din Unelte meniul
3. Descărcați codul sursă din pachetul atașat la acest tutorial sau în depozitul github
4. Deschideți codul sursă în IDE-ul Arduino
5. Asigurați-vă că aveți ambele lasertripwire.ino și pitches.h fișierele încărcate în schiță
6. Verificați și încărcați schița
7. Deconectați cablul de programare
8. Conectați sursa de alimentare și atașați cablul pentru alimentarea dispozitivului

Testați ansamblul Tripwire și Finish Assembly

Verificați dacă circuitul tripwire se comportă așa cum ar trebui, arătând laserul din partea de sus a fotorezistorului. LED-ul încorporat pe pinul 13 al Arduino trebuie să se aprindă când laserul este centrat pe fotorezistor. Schița luminează acest LED atunci când valoarea rezistenței scade sub pragul definit. Acest lucru vă va permite să aliniați laserul și oglinda înainte de brațul dispozitivului. 

Păstrați laserul îndreptat spre fotorezistor, răsuciți comutatorul pentru a arma dispozitivul și utilizați un deget pentru a rupe fasciculul laser (acest lucru sună mai interesant decât este). Ar trebui să fii recompensat cu melodia de alarmă. Melodia pentru acest proiect ar trebui să fie recunoscută majorității omenirii ca o alertă amețitoare că se produce ceva infricos.

Melodia este jucată pe elementul piezo utilizând butonul ton funcția Arduino. ton funcția generează un val pătrat de sunet la o anumită frecvență pe pinul specificat pentru durata indicată. Folosind această metodă, este simplu să configurați o gamă de intervale și durate de joc ca alarmă. pitches.h fișierul ajută la simplificarea acestei configurații definește pentru frecvențe care corespund notelor referitoare la un personal muzical.

Odată ce sunteți mulțumit de funcționarea corectă a circuitului, opriți dispozitivul prin deconectarea cablului de alimentare. Asamblați laserul în suportul de fixare și strângeți șuruburile. Acest suport va menține nivelul laserului atunci când este liber pe cele mai multe suprafețe orizontale.  

Îndoiți cablurile fotorezistorului astfel încât partea superioară a acestuia să se îndrepte spre partea laterală a panoului, orizontală cu solul. Acest lucru vă va permite să configurați laserul și oglinda pentru a reflecta lumina pe partea de sus a fotorezistorului orizontal pe o ușă.

Configurați Tripwire

Acum, când dispozitivul este asamblat și testat, instalați cablul de trecere de-a lungul ușii în laboratorul dvs. de top secret (vă rog să pronunțați acest lucru lah-uh-borfreze tory pentru scopurile acestui tutorial).

1. Dezactivați alarma prin rotirea butonului de pe panou, de pe
2. Puneți dispozitivul tripwire pe o parte a porții securizate
3. Introduceți sursa de alimentare într-o priză din apropiere și conectați-o la panoul de paie
4. Îndreptați laserul spre ușă spre o locație unde puteți seta oglinda
5. Setați oglinda din partea opusă a porții de la laser și îndreptați-o cu grijă spre fasciculul fotorezistor. Este posibil să fie necesară o încercare, o eroare și o ajustare pentru a obține alinierea corectă. ou va putea spune că alinierea este corectă atunci când LED-ul indicator de pe Arduino se aprinde. Dacă vă simțiți așa de înclinat, puteți atașa permanent oglinda, laserul și panza pe suprafețele lor cu șuruburi sau cu bandă dublă.
6. Porniți cablul de rotire prin rotirea comutatorului în poziția pornit
7. Relaxați-vă în bătălia în siguranță, știind că veți fi avertizat dacă cineva încearcă să intre

Utilizarea oglinzii pentru a reflecta laserul vă permite să păstrați toate firele și conectorii de alimentare de pe o parte a ușii. Este posibil să puneți laserul și senzorul pe fiecare parte a ușii, dar acest lucru necesită alimentarea ambelor. Această soluție rezolvă problema și menține proiectul mai simplu.

rezumat

Acum ți-ai asamblat și ai armat cu laserul. În acest proces ați învățat cum să utilizați un fotorezistor pentru a detecta prezența și absența unui fascicul laser. De asemenea, ați învățat despre o modalitate foarte simplă și simplă de a reda sunete de la Arduino folosind un element piezo. 

Există multe modalități excelente de a construi pe acest proiect și de ao face chiar mai cool în timp ce învățați despre electronică. Încercați să schimbați melodia care se joacă când este declanșată sau când construiți un corp pentru dispozitivul care vă permite să îl montați pe perete. 

Voi încerca să adaug un control de la distanță la acest proiect utilizând un comutator de la distanță și o cheie fob. La urma urmei, nu vrei să fii prins în capcana ta.