Ağıllı yastıq: 3 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu Təlimat, xorultuya həssas olan ağıllı bir yastığın necə hazırlanacağını təsvir edir!

Ağıllı yastıq, yuxuda yatarkən xoruldayanda yuxuya gələnə işarə etmək üçün vibrasiyaya əsaslanır. Bir adam başını yastığa qoyanda avtomatik işləyir.

Horlama uğursuz bir haldır, çünki bu, yalnız xoruldayan insana deyil, həm də onun ətrafında yatan insanlara da təsir edir. Xoruldama ABŞ -da boşanmanın ən böyük tibbi səbəbi olaraq seçildi. Əlavə olaraq, yuxu apnesi, yuxuya gedən şəxsin xorultuya səbəb olan bir mövqe seçməməsini təmin etməklə yüngülləşdirilə biləcək bir çox sağlamlıq probleminə səbəb ola bilər.

Bu Təlimat kitabında səsləri aşkarlaya və təhlil edə biləcək bir sistem quracağıq. Xoruldayan bir səsi təhlil edərkən, yuxuya gedənin oyanması üçün titrəmə motorunu işə salacaq. Yuxuda olan adam başını yastıqdan qaldıranda vibrasiya mühərriki dayanacaq. Bir yuxu görən şəxs yuxu mövqeyini dəyişdikdə, daha çox xoruldamanın qarşısını alacaq fərqli bir mövqe tutur.

Addım 1: Yastıq vəzifələri:

• Yastığın toxunma sensoru var ki, adam başını yastığa qoyanda sistem avtomatik olaraq işə düşür və başını yuxarı qaldıranda boş qalır.
• Sistem xoruldama və ya başqa bir kakofonik səs algıladığında, yatanı oyatmaq üçün bir vibrator işə salınır.
• 2 istifadəçi tərəfindən tənzimlənən titrəmə rejimi: davamlı və ya nəbzli. Sistem xoruldan əziyyət çəkən insanlar üçün faydalıdır. Təhlükəsizlik üçün, çox dərin yuxudan əziyyət çəkən insanlar da qapı zənglərini, zəngli telefonları və ya körpə ağlayan uşaqları aşkar edə biləcəyi üçün bu sistemdən istifadə edə bilərlər.

Bu layihəni Silego SLG46620V CMIC, səs sensoru, titrəmə mühərriki, qüvvə algılayıcı rezistor və bəzi passiv komponentlərlə həyata keçirdik.

Bu dizayn üçün komponentlərin ümumi sayı, mikrokontrolördən istifadə etməməsinə baxmayaraq, olduqca azdır. GreenPAK CMIC-lərin aşağı qiyməti və aşağı enerji istehlakı olduğundan bu həll üçün ideal bir komponentdir. Kiçik ölçüləri, istehsal problemi olmadan yastığa asanlıqla inteqrasiya olunmasına imkan verəcəkdir.

Səs aşkarlanmasından asılı olan layihələrin əksəriyyəti, müxtəlif sensorlar arasında səhv olma ehtimalı səbəbindən lazım olan "yanlış tetikleme dərəcəsinə" malikdir. Bu layihə ilə əlaqəli sensorlar yalnız bir səs səviyyəsini aşkar edir; səsin növünü və ya mənşəyinin təbiətini aşkar etmirlər. Nəticədə, yalançı tətik, alqışlamaq, döymək və ya sensor tərəfindən aşkar edilə bilən xoruldamaqla əlaqəsi olmayan digər səs -küy səbəb ola bilər.

Bu layihədə sistem yanlış tetikleme nisbətinə səbəb olan qısa səsləri görməyəcək, buna görə də xoruldama səsi kimi bir səs seqmentini aşkar edə biləcək bir rəqəmsal filtr quracağıq.

Şəkil 1 -də xoruldama səsini əks etdirən qrafik əyriyə baxın.

Təkrarlanan və zamanla əlaqəli iki hissədən ibarət olduğunu görə bilərik. Birinci hissədə xoruldama aşkarlanır; 0,5 ilə 4 saniyə davam edən qısa pulslar ardıcıllığıdır, ardınca 0,4 ilə 4 saniyə arasında davam edən və fon səs -küyünü ehtiva edə bilən bir sükut dövrüdür.

Buna görə də, digər səsləri süzmək üçün sistem 0,5 saniyədən çox davam edən bir xoruldama seqmentini aşkar etməli və hər hansı bir qısa səs hissəsinə məhəl qoymamalıdır. Sistemin daha sabit olmasını təmin etmək üçün, iki ardıcıl xorlama seqmenti aşkar edildikdən sonra həyəcanı işə salmaq üçün xoruldama seqmentlərini sayan bir sayğac tətbiq edilməlidir.

Bu vəziyyətdə, bir səs 0,5 saniyədən çox davam etsə də, müəyyən bir müddət ərzində təkrarlanmadığı təqdirdə sistem onu süzəcək. Bu şəkildə bir hərəkətin, öskürəyin və ya hətta qısa səs siqnallarının səbəb ola biləcəyi səsi süzə bilərik.

Addım 2: İcra Planı

Bu layihənin dizaynı iki hissədən ibarətdir; birinci hissə səsin aşkarlanmasından məsuldur və yatanı xəbərdar etmək üçün xoruldama səsini aşkar etmək üçün təhlil edir.

İkinci hissə toxunma sensorudur; bir adam başını yastığa qoyduqda sistemi avtomatik olaraq işə salmaqdan və yuxuda olan adam başını yastıqdan qaldıranda sistemi deaktiv etməkdən məsuldur.

Ağıllı bir yastıq, tək GreenPAK konfiqurasiya edilə bilən qarışıq siqnallı IC (CMIC) ilə çox asanlıqla həyata keçirilə bilər.

GreenPAK çipinin Ağıllı Yastığı idarə etmək üçün necə proqramlaşdırıldığını anlamaq üçün bütün addımlardan keçə bilərsiniz. Ancaq bütün daxili dövrəni başa düşmədən Ağıllı Yastığı asanlıqla yaratmaq istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış Ağıllı Yastıq GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün pulsuz GreenPAK proqramını yükləyin. Kompüterinizi GreenPAK İnkişaf Kitinə qoşun və Smart Yastığınızı idarə etmək üçün xüsusi IC yaratmaq üçün proqramı vurun. IC yaradıldıqdan sonra növbəti addımı atlaya bilərsiniz. Növbəti addım, dövrənin necə işlədiyini anlamaq istəyənlər üçün Smart Pillow GreenPAK dizayn faylının içindəki məntiqi müzakirə edəcək.

Bu necə işləyir?

Bir adam başını yastığa qoyanda toxunma sensoru dövrəni aktivləşdirmək və səs sensorundan nümunələr götürməyə başlamaq üçün Matrix2 -dən Matrix1 -ə P10 vasitəsilə aktivasiya siqnalı göndərir.

Sistem, səs sensöründən 5 ms müddətində hər 30 saniyədə bir nümunə götürür. Bu yolla enerji istehlakı qənaət ediləcək və qısa səs pulsları süzgəcdən keçiriləcəkdir.

15 ardıcıl səs nümunəsi aşkar etsək (heç bir nümunə arasında heç bir səssizlik 400 ms -dən çox davam etmir), səsin davamlı olduğu qənaətinə gəlinir. Bu vəziyyətdə səs seqmenti xoruldama seqmenti hesab ediləcək. Bu hərəkət 400 ms -dən çox və 6 saniyədən az davam edən bir sükutdan sonra təkrar edildikdə, çəkilən səs xoruldama sayılacaq və yuxuda olan şəxs titrəmə ilə xəbərdar ediləcək.

Dizayndakı pipedelay0 konfiqurasiyasından dəqiqliyi artırmaq üçün 2 -dən çox xorultu seqmenti üçün xəbərdarlığı təxirə sala bilərsiniz, lakin bu cavab müddətini artıra bilər. 6sec çərçivə də artırılmalıdır.

Addım 3: GreenPAK Dizaynı

Birinci Bölmə: Horlamanın Algılanması

Səs sensorunun çıxışı analog giriş kimi konfiqurasiya edilmiş Pin6 -ya qoşulacaq. Siqnal pimdən ACMP0 girişinə gətiriləcək. ACMP0 -un digər girişi 300mv arayış olaraq konfiqurasiya edilmişdir.

ACMP0 çıxışı ters çevrilir və sonra 400 ms -ə bərabər gecikmə ilə yüksələn kənar gecikmə olaraq təyin olunan CNT/DLY0 -a qoşulur. Çıxışı, sükutu aşkar etdikdən sonra qısa bir sıfırlama nəbzi yaradacaq yüksələn bir kənar detektora bağlıdır.

CNT5 & CNT6, səs nümunələri götürmək üçün hər 30 saniyədə 5 ms davam edən bir vaxt qapısının açılmasından məsuldur; bu 5 ms ərzində bir səs siqnalı aşkar edilərsə, DFF0 çıxışı CNT9 sayğacına bir nəbz verir. Sessizliyin aşkarlanması 400 ms -dən çox davam edərsə, CNT9 sıfırlanacaq və bu zaman səs nümunələrinin sayılması yenidən başlayacaq.

CNT9 çıxışı, horlama seqmentini aşkar etmək üçün istifadə olunan DFF2 -yə qoşulur. Bir xoruldama seqmenti aşkar edildikdə, DFF2 çıxışı 6 saniyəyə bərabər bir gecikmə ilə "düşən kənar gecikmə" olaraq işləmək üçün qurulmuş CNT2/Dly2 -ni aktivləşdirmək üçün HI -yə çevrilir.

DFF2, 400 ms -dən çox davam edən bir səssizlik algılamasından sonra sıfırlanacaq. Daha sonra horlama seqmentini yenidən aşkar etməyə başlayacaq.

DFF2 çıxışı, LUT1 vasitəsilə pin9 -a qoşulan Pipedelaydan keçir. Pin9 vibrasiya motoruna qoşulacaq.

Pipedelay çıxışı, CNT2 (6 saniyə) üçün vaxt qapısında iki ardıcıl xorlama seqmenti aşkar etdikdə Aşağıdan Yüksəkə keçir.

LUT3 boru kəmərini sıfırlamaq üçün istifadə olunur, buna görə də yuxuda olan adam başını yastıqdan qaldırarsa çıxışı aşağı olacaq. Bu vəziyyətdə, CNT2 -nin zaman qapısı iki ardıcıl horlama seqmentini aşkar etməzdən əvvəl tamamlanır.

Pin3 giriş olaraq konfiqurasiya edilir və "Vibrasiya rejimi düyməsinə" bağlıdır. Pin3 -dən gələn siqnal DFF4 -dən keçir və DFF5 vibrasiya modelini iki nümunədən birinə qurur: mode1 və mode2. Mode1 vəziyyətində: xoruldama aşkar edildikdə, titrəmə motoruna fasiləsiz bir siqnal göndərilir ki, bu da motorun fasiləsiz işlədiyini göstərir.

Mode2 vəziyyətində: xoruldama aşkar edildikdə, vibrasiya mühərriki CNT6 çıxışının vaxtı ilə vurulur.

Beləliklə, DFF5 -in çıxışı yüksək olduqda, rejim1 aktiv olacaq. Aşağı olduqda (rejim 2), DFF4 çıxışı yüksəkdir və CNT6 çıxışı LUT1 vasitəsilə pin9 -da görünəcək.

Səs sensoruna həssaslıq modulda quraşdırılmış potensiometr tərəfindən idarə olunur. Lazım olan həssaslığı əldə etmək üçün sensor ilk dəfə əllə işə salınmalıdır.

PIN10, bir LED -ə xaricdən bağlı olan ACMP0 çıxışına bağlıdır. Səs sensoru kalibr edildikdə, pin10 -un çıxışı olduqca aşağı olmalıdır, bu da topin10 -a qoşulan xarici LED -də heç bir titrəmə olmadığını göstərir. Bu şəkildə, səs sensoru tərəfindən səssiz olaraq yaradılan gərginliyin 300mv ACMP0 həddini keçməyəcəyinə zəmanət verə bilərik.

Titrəməyə əlavə olaraq başqa bir həyəcana ehtiyacınız varsa, səsli siqnalın da işə salınması üçün pin9 -a səs siqnalı bağlaya bilərsiniz.

İkinci hissə: toxunma sensoru

Qurduğumuz toxunma sensoru Force Sensing Resistor (FSR) istifadə edir. Güc hissedici rezistorlar səthinə güc tətbiq edildikdən sonra müqaviməti proqnozlaşdırılan şəkildə dəyişən keçirici bir polimerdən ibarətdir. Algılayıcı film, həm elektrik keçirən, həm də keçirməyən hissəciklərdən ibarətdir və matrisdə asılır. Algılayıcı filmin səthinə bir qüvvə tətbiq etmək, hissəciklərin keçirici elektrodlara toxunmasına səbəb olur və filmin müqavimətini dəyişir. FSR fərqli ölçü və formalarda (dairə və kvadrat) gəlir.

Müqavimət heç bir təzyiq olmadan 1 MΩ -i keçdi və təzyiq yüngüldən ağıra qədər dəyişdiyindən təxminən 100 kΩ ilə bir neçə yüz Ohm arasında dəyişdi. Layihəmizdə FSR baş toxunma sensoru olaraq istifadə ediləcək və yastığın içərisindədir. İnsan başının orta çəkisi 4,5 ilə 5 kq arasındadır. İstifadəçi başını yastığa qoyduqda, FSR üzərində qüvvə tətbiq olunur və müqaviməti dəyişir. GPAK bu dəyişikliyi algılar və sistem işə düşür.

Rezistiv sensoru bağlamağın yolu, bir ucunu Gücə, digər ucunu isə yerə çəkilən bir rezistora bağlamaqdır. Sonra sabit çəkmə rezistoru ilə dəyişən FSR rezistoru arasındakı nöqtə şəkil 7 -də göstərildiyi kimi GPAK (Pin12) analog girişinə bağlanır. Siqnal pimdən ACMP1 girişinə gətiriləcək. ACMP1 -in digər girişi 1200mv arayış parametrinə bağlıdır. Müqayisə nəticəsi DFF6 -da saxlanılır. Başa toxunma aşkar edildikdə, DFF2 çıxışı HI -ə çevrilir və CNT2/Dly2 -ni aktivləşdirir ki, bu da "düşən kənar gecikmə" olaraq 1,5 saniyə gecikmə ilə işləyəcək. Bu vəziyyətdə, şpal bir tərəfdən bir tərəfə hərəkət edərsə və ya dönərsə və FSR 1,5 saniyədən az bir müddətə kəsilərsə, sistem hələ də aktivdir və sıfırlama baş vermir. CNT7 və CNT8, enerji istehlakını azaltmaq üçün hər 1sn -də 50 mS üçün FSR və ACMP1 -i aktivləşdirmək üçün istifadə olunur.

Nəticə

Bu layihədə, yuxuda olan insanı titrəyişlə xəbərdar etmək üçün xoruldama aşkarlanması üçün istifadə olunan ağıllı bir yastıq hazırladıq.

Yastıqdan istifadə edərkən sistemi avtomatik olaraq aktivləşdirmək üçün FSR istifadə edərək toxunma sensoru da hazırladıq. Daha genişləndirmə variantı, daha böyük ölçülü yastıqları yerləşdirmək üçün paralel FSR dizaynı ola bilər. Yanlış həyəcan siqnallarının meydana gəlməsini minimuma endirmək üçün rəqəmsal filtrlər də hazırladıq.