प्रेशर सेंसिटिव फ्लोर मैट सेंसर: 9 स्टेप्स (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस निर्देशयोग्य में मैं एक प्रेशर सेंसिटिव फ्लोर मैट सेंसर के लिए एक डिज़ाइन साझा करूँगा जो आपके खड़े होने पर पता लगाने में सक्षम है। हालांकि यह आपको ठीक से तौल नहीं सकता है, यह निर्धारित कर सकता है कि आप अपने पूरे वजन के साथ इस पर खड़े हैं या यदि आप बस इसके साथ संपर्क करते हैं।

चटाई वेलोस्टैट का उपयोग करने वाले लोगों को मापती है, एक ऐसी सामग्री जो उस पर लागू दबाव की मात्रा के आधार पर अपने विद्युत प्रतिरोध को बदलती है। मैंने पूरी चटाई € 20 (गलीचा को छोड़कर) के लिए बनाई।

चरण 1: आपको क्या चाहिए

सेंसर बनाने के लिए आपको यही करना होगा:

• वेलोस्टैट: गलीचा के नीचे पर्याप्त क्षेत्र को कवर करने के लिए, मैंने एक Adafruit पुनर्विक्रेता से खरीदे गए २८ सेमी (११") के २ वर्गों का उपयोग किया।
• कॉपर टेप: मैंने 5 मिमी चौड़ा और लगभग 6-7 मीटर टेप का उपयोग किया।
• एक पतला इंसुलेटिंग टेप: मैंने 25 मिमी चौड़े केप्टन टेप का इस्तेमाल किया।
• गलीचा को किसी चीज से जोड़ने के लिए तार।
• कुछ टिन के साथ एक टांका लगाने वाला लोहा।
• परीक्षण के लिए एक मल्टीमीटर।

वास्तव में एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ इस गलीचा का उपयोग करने के लिए, आपको आवश्यकता होगी:

• एक 47ohm रोकनेवाला (या इसी तरह छोटा मूल्य)।
• (वैकल्पिक, 10k रोकनेवाला और 220ohm रोकनेवाला के साथ एक एन-चैनल मस्जिद)।

चरण 2: (वेलोस्टैट पर कॉपर टेप कैसे न लगाएं)

मैं यह बताकर शुरू करूंगा कि वेलोस्टैट पर कॉपर टेप कैसे नहीं लगाया जाए।

मैंने यह मानकर शुरू किया कि टेप पर "प्रवाहकीय गोंद" प्रवाहकीय था। यह एक उचित धारणा लग रही थी, लेकिन या तो मेरा टेप इस "प्रवाहकीय गोंद" प्रकार का नहीं है, या "प्रवाहकीय" भाग मुश्किल से प्रवाहकीय है।

मैंने केप्टन टेप के साथ दोनों तरफ वेलोस्टैट के 2 वर्गों को एक साथ टेप करके शुरू किया। फिर मैंने तांबे के टेप की 25 सेमी लंबी स्ट्रिप्स काट दी और इन्हें समान अंतराल पर लगाया। दोनों तरफ तांबे का टेप ठीक उसी स्थान पर है, जिससे तांबे के बीच वेलोस्टैट की केवल एक पतली परत होती है। छवियों में एक सिंहावलोकन के लिए कटआउट के साथ चटाई का एक योजनाबद्ध दृश्य।

सभी पंक्तियों को एक साथ जोड़ने के लिए तांबे के टेप (लगभग 50 सेमी) की एक लंबी पट्टी का उपयोग किया जाता है।

एक तार दोनों तरफ मिलाप किया गया था, और एक प्रतिरोध माप किया गया था।

जब मैंने इसका परीक्षण करने की कोशिश की, तो मल्टीमीटर मान 10k और 100ohm के बीच बेतहाशा स्विंग हो जाएगा। इसके अलावा, चटाई पर खड़े होने या न होने से माप के लिए बहुत कम फर्क पड़ता है। कुछ भयानक गड़बड़ थी। टेप के एक त्वरित माप से पता चला कि गोंद वास्तव में प्रवाहकीय नहीं था। सामग्री का सैंडविच तांबा, गोंद, वेलोस्टैट, गोंद, तांबा था, और गोंद एक तरह का इन्सुलेटर था।

कहानी का नैतिक, छोटे पैमाने पर परीक्षण करें यदि आप अनिश्चित हैं कि क्या यह काम करेगा।

चरण 3: छोटे पैमाने पर परीक्षण

ड्रॉइंग बोर्ड पर वापस। तांबे के टेप का गोंद पक्ष स्पष्ट रूप से पर्याप्त आचरण नहीं करता है। हालांकि सामने की तरफ शुद्ध तांबा है। क्या होगा अगर मैं टेप को उल्टा कर दूं ताकि तांबे का पक्ष वेलोस्टैट का सामना कर सके।

दोनों तरफ से एक ही निशान को उलट दिया गया था। मैंने उस टेप को लिया जो नीचे की तरफ गोंद था, और उसे केप्टन टेप के एक टुकड़े से चिपका दिया। तांबे के टेप का पुन: उपयोग करना बारीक है, लेकिन यह सामान सिर्फ फेंकने के लिए थोड़ा महंगा है। तांबे के साथ केप्टन टेप का यह टुकड़ा चिपचिपे पक्ष से दूर की ओर था, वेलोस्टैट पर चिपका हुआ था।

एक नया पैमाना बनाया। इसने तुरंत एक स्थिर परिणाम दिया। हालांकि एक बात। एक एकल ट्रेस उच्च होने पर 24 ओम और निम्न होने पर 200 लगता था। यह मेरे हाथ से केवल एक छोटी सी मात्रा को दबाते समय था। अगर मेरे पास 12 निशान हैं, और पूरी तरह से उस पर खड़े हैं, तो चटाई 1 ओम से नीचे गिर सकती है, जिससे बहुत अधिक प्रवाह हो सकता है।

मैंने डिज़ाइन को संशोधित किया ताकि टेप के केवल छोटे हिस्से वेलोस्टैट से संपर्क करें। इस तरह मुझे एक प्रबंधनीय राशि का प्रतिरोध मिलने की उम्मीद थी।

चरण 4: कॉपर टेप को वेलोस्टैट पर लगाना

वास्तव में यह काम कैसे करना है, इस ज्ञान के साथ, मैं सेंसर मैट की मरम्मत के लिए निकल पड़ा। फोटो में आप देखेंगे कि पुरानी चटाई को नई चटाई में संशोधित किया जा रहा है।

पहली चीज जो मैंने की वह है एक इन्सुलेटर के रूप में टेप के छोटे टुकड़े जोड़ना। टेप दोनों तरफ है। टेप के बीच का अंतराल कुछ हद तक स्थिर और लगभग 1-3 सेमी बड़ा होना चाहिए, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप कितना प्रतिरोध चाहते हैं। अंतर दोनों तरफ एक ही स्थान पर होना चाहिए।

तांबे के टेप की एक पट्टी और केप्टन टेप की एक पट्टी प्राप्त करें जो कि वेलोस्टैट को फैलाने के लिए पर्याप्त है। कॉपर टेप को केप्टन टेप से 1-2 सेंटीमीटर लंबा होना चाहिए। कॉपर टेप को केप्टन टेप के चिपचिपे हिस्से पर चिपका दें, तांबे के टेप के एक तरफ केप्टन टेप के पिछले हिस्से पर।

इंसुलेटर के ऊपर असेंबली को वेलोस्टैट से चिपका दें। सुनिश्चित करें कि तांबा दोनों तरफ एक ही जगह पर हो। यह भी सुनिश्चित करें कि अतिरिक्त तांबा हर बार एक ही तरफ हो। अतिरिक्त तांबे को मोड़ो ताकि आपके पास तांबे की कनेक्टिंग स्ट्रिप को माउंट करने के लिए जगह हो। एक सलाह यह है कि अतिरिक्त तांबे को चटाई के एक अछूता हिस्से पर रखा जाए ताकि बाद में इसे मिलाप करना आसान हो।

सभी पंक्तियों के लिए इस चरण को दोहराएं।

तांबे के टेप की एक शीर्ष पंक्ति जोड़ें जो तांबे के सभी पहले से घुड़सवार स्ट्रिप्स को एक साथ जोड़ती है। अवांछित शॉर्ट्स या लीक को रोकने के लिए इस पंक्ति को वेलोस्टैट से इन्सुलेट करना बुद्धिमानी है। शीर्ष पंक्ति पिछले चरणों में बाईं ओर मुड़े हुए टैब से जुड़ती है।

सभी छोटी स्ट्रिप्स को शीर्ष पट्टी में सावधानी से मिलाएं। इस मिलाप की आवश्यकता है क्योंकि अन्यथा शीर्ष पट्टी तांबे की पंक्तियों के साथ संपर्क नहीं बनाएगी। सावधान रहें कि तांबे में बहुत अधिक गर्मी न डालें। तांबे को प्लास्टिक (वेलोस्टैट) पर रखा जाता है, और प्लास्टिक के माध्यम से पिघलना खराब होगा।

दोनों तरफ शीर्ष पंक्तियों में मिलाप तार। कहीं भी ठीक है, मैंने एक कोना चुना।

यह सुनिश्चित करने के लिए चटाई का परीक्षण करें कि यह काम करता है। एक मल्टीमीटर को मैट से कनेक्ट करें, और देखें कि यदि आप बिना इंसुलेटेड भागों में से किसी को दबाते हैं तो प्रतिरोध गिर जाता है या नहीं। यह भी जांचें कि यदि आप कुछ नहीं करते हैं तो प्रतिरोध कुछ हद तक स्थिर है या नहीं। अगर ऐसा है, बधाई हो, चटाई अब काम करती है।

अंतिम चरण के रूप में, सभी उजागर तांबे पर केप्टन टेप लगाएं। हालांकि यह शायद शॉर्ट्स का कारण नहीं होगा, यह उजागर तांबे को छोड़ने के लिए खराब रूप है।

(योजनाबद्ध छवियों में, तांबे की शीर्ष पंक्ति नहीं दिखाई गई है। छवि केवल इस चटाई को काम करने के लिए केप्टन और तांबे के विन्यास को दिखाने के लिए काम करती है।)

चरण 5: Mat. का परीक्षण करना

नई चटाई को फिर से परीक्षण करने के लिए एक मल्टीमीटर से जोड़ा गया था। इस बार, बिना किसी भार के, मैट का प्रतिरोध स्थिर 17-20 ओम है।

जब मैं पूरी तरह से चटाई पर खड़ा हो जाता हूं, तो प्रतिरोध 4-6 ओम तक गिर जाता है। चटाई पर एक पैर लगभग 10 ओम देता है।

यह मेरी तुलना में थोड़ा कम है, लेकिन यह अभी भी एक व्यावहारिक मूल्य है। बिना भार और चटाई पर खड़े व्यक्ति में बहुत अंतर है। एक अवलोकन किया गया है कि दबाव वास्तव में प्रतिरोध को परिभाषित नहीं करता है। सतह क्षेत्र करता है। यदि मैं कम वजन के साथ अधिक चटाई पर खड़ा होता हूं, तो प्रतिरोध कम हो जाता है यदि मैं अपने पूरे वजन के साथ एक ही स्थान पर खड़ा होता हूं। इसके लिए मुझे इस सेंसर की आवश्यकता है, यह बहुत अच्छा है, लेकिन अगर आप इसे बनाते हैं तो इसे ध्यान में रखें।

चरण 6: इसे ऊपर तार करना

चूंकि चटाई सिर्फ एक बड़ा चर अवरोधक है, इसलिए चटाई से माप लेना काफी सरल है।

वोल्टेज विभक्त का उपयोग करने का सबसे आसान तरीका है। प्रेशर सेंसर मैट (स्कीमैटिक्स में R_mat कहा जाता है) से पहले एक रेसिस्टर जोड़ें और रेसिस्टर और मैट (जिसे MatA1 कहा जाता है) के बीच के बिंदु को मापें। मैंने 47 ओम का इस्तेमाल किया, लेकिन आपकी चटाई को कुछ और चाहिए। मेरा तर्क स्तर 3.3V है, आप अपने तर्क शक्ति स्तर का उपयोग कर सकते हैं।

मैंने अपनी चटाई पर एक वैकल्पिक ऑन ऑफ सर्किट जोड़ा। मैं नहीं चाहता था कि मेरी चटाई पर लगातार 50mA ड्रा हो। मैं बस यह नहीं जानता कि वेलोस्टैट इसके माध्यम से एक निरंतर धारा को कैसे पसंद करता है, और मुझे उम्मीद है कि यह चटाई की लंबी उम्र के लिए खराब होगा। सर्किट में आवश्यक प्रतिरोधों के साथ एक एन-चैनल मस्जिद होता है। जब भी मुझे पढ़ने का मन होता है, मैं मस्जिद चालू कर देता हूं। बाकी समय, मस्जिद बंद रहती है, और चटाई में कोई शक्ति नहीं होती है।

चरण 7: इसका उपयोग कैसे करें

Arduino (या किसी अन्य माइक्रोकंट्रोलर) के साथ चटाई का उपयोग करना सरल है। यदि आपके पास केवल वोल्टेज विभक्त है, तो बस अपनी चटाई को एक एनालॉग पिन से संलग्न करें, उस पिन को सेट करें जिसे आप चटाई को इनपुट के रूप में संलग्न करते हैं, और एक एनालॉग रीड कमांड का उपयोग करें। इससे आपको जो मूल्य मिलेगा, वह इस बात पर निर्भर करेगा कि चटाई पर कितना वजन लगाया गया है।

यदि आपके पास मस्जिद स्थापित है, तो माप करने से पहले मस्जिद के इनपुट को उच्च बनाना याद रखें। अन्यथा आप केवल उस वोल्टेज को मापेंगे जो आपने चटाई के लिए उपयोग किया था (मेरे मामले में 3.3V)।

मैट से आपको जो मूल्य मिलता है वह समय के साथ ज्यादा नहीं बदलता है। मैं बस यह निर्धारित करने के लिए एक थ्रेशोल्ड मान का उपयोग करता हूं कि क्या चटाई पर कुछ खड़ा है, और एक महीने के निरंतर उपयोग के बाद, चटाई अभी भी ठीक काम करती है।

चरण 8: अगली बार मैं क्या अलग करूंगा

परियोजना से संबंधित एक महत्वपूर्ण बात यह है कि मैं पहले मैट के छोटे पैमाने के संस्करण का ठीक से परीक्षण करूंगा। मैंने वास्तव में वेलोस्टैट पर तांबे का एक छोटा सा टुकड़ा किया, मल्टीमीटर पर संख्या देखी, और मान लिया कि सब काम कर रहा था। यह एक गलती थी।

एक चटाई से संबंधित बिंदु यह है कि मैं तांबे के छोटे पैच का उपयोग करूंगा। मेरे पास वर्तमान में २-३ सेमी तांबे के ४८ पैच हैं। यह निष्क्रिय होने पर 20 ओम का प्रतिरोध देता है, और जब मैं इस पर खड़ा होता हूं तो लगभग 5 ओम का प्रतिरोध देता है। हालांकि यह एक व्यावहारिक संख्या है, लेकिन अगर यह थोड़ा कम होता तो यह आसान होता। इस चटाई के लिए 1 सेमी खुला तांबा पर्याप्त से अधिक होगा। मैं अब इसे अपने ऊपर नहीं करने जा रहा हूं, लेकिन शायद इसे बनाने के इच्छुक किसी और को इससे फायदा हो सकता है।

चरण 9: मैं इसका उपयोग कैसे करता हूं

मैंने विशेष रूप से इस दबाव संवेदनशील चटाई को क्यों बनाया? मैंने एक फैंसी ESP32 अलार्म घड़ी बनाई। यह मेरे डोमोटिक्ज़ सिस्टम से जुड़ा है, यह CO2 और तापमान जैसे सेंसर मान लौटा सकता है, और मेरी रोशनी को नियंत्रित कर सकता है। यह समय भी बताता है और अलार्म भी लगाता है।

यह वह जगह है जहां सेंसर मैट आता है। मुझे जागने में कोई वास्तविक समस्या नहीं है। मैं वेक-अप लाइट के साथ जागता हूं, और आमतौर पर जब मुझे बाहर निकलने की आवश्यकता होती है तो मैं जाग जाता हूं। हालाँकि मुझे बिस्तर से उठने में समस्या होती है। चटाई मुझे बिस्तर से उठने के लिए मजबूर करती है। अलार्म तभी बंद होता है जब मैं वास्तव में चटाई पर खड़ा होता हूं (या अलार्म घड़ी से प्लग खींचता हूं)। यह मुझे मेरे बिस्तर से बाहर करने के लिए मजबूर करता है, और एक बार जब मैं बिस्तर से बाहर हो जाता हूं, तो मैं शायद ही कभी वापस अंदर आता हूं। हालांकि यह एक समस्या का एक ओवरकिल समाधान है जिसमें कई अन्य समाधान हैं, मैं इससे खुश हूं। अब तक, मैं लगभग एक महीने तक हर सुबह समय पर बिस्तर से उठी हूं। पहले मैं एक घंटे तक बिस्तर पर ही रहता था।

मेरा अलार्म बजने से 20 मिनट पहले, मैट सक्रिय हो जाता है। मैट पावर ऑन करता है, यह एक वोल्टेज रीडिंग लेता है, और मैट फिर से बंद हो जाता है। ऐसा हर सेकेंड में होता है। जब मैं चटाई पर खड़ा होता हूं, या तो अलार्म से पहले या उसके दौरान, यह अलार्म बंद कर देता है।