ชื่อโปรเจกต์: บอร์ดอินเทอร์แอคทีฟไร้สายราคาประหยัด

โครงการนี้เกี่ยวกับการสร้างบอร์ดอินเทอร์แอคทีฟ (สัมผัส) ที่มีความสามารถแบบโมดูลาร์และไร้สาย คุณอาจสงสัยว่าทำไมถึงต้องการทำเช่นนี้ และคำตอบคือ บอร์ดอินเทอร์แอคทีฟในปัจจุบันเป็นแบบมีสาย ซึ่งหมายความว่าต้องอยู่ติดหรือใกล้กับคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมอยู่ ปัญหาอีกประการของบอร์ดอินเทอร์แอคทีฟปัจจุบันคือมีขนาดคงที่ ซึ่งทำให้เคลื่อนย้ายได้ยากและไม่ยืดหยุ่น (หากต้องการขนาดที่แตกต่างกัน จะต้องซื้อ Smart Board ใหม่ทั้งหมด) ปัญหาสุดท้ายที่สำคัญของบอร์ดอินเทอร์แอคทีฟคือมีราคาแพง ส่วนใหญ่มีราคาเป็นพันดอลลาร์ ทำให้มีราคาสูงและเข้าถึงได้ยากสำหรับคนส่วนใหญ่ ด้วยการสร้างบอร์ดอินเทอร์แอคทีฟนี้ ข้อจำกัดด้านขนาดและการเชื่อมต่อแบบมีสายจะถูกแก้ไขด้วยคุณสมบัติไร้สายและโมดูลาร์ ปัญหาเรื่องราคาก็ลดลง เมื่อพิจารณาว่าบอร์ดอินเทอร์แอคทีฟนี้มีต้นทุนการผลิตเพียงห้าสิบดอลลาร์ ($50)

โครงการนี้มุ่งเน้นการสร้างอินเทอร์เฟซสัมผัสแบบอินเทอร์แอคทีฟโดยใช้ Infrared Sensors และ Emitters มีส่วนประกอบจำนวนมากที่เกี่ยวข้องในโครงการนี้ ดังนั้น เพื่อเริ่มต้น ควรทบทวนว่าส่วนประกอบหลักเชื่อมต่อกันอย่างไรและสื่อสารกันอย่างไร Arduino Nanos ควบคุม Hub เซ็นเซอร์ทั้ง 4 ตัว Nanos อ่านข้อมูลจาก [24+] Infrared Phototransistors ผ่าน Multiplexers เนื่องจาก Nanos มี Analog Pins เพียง 8 พิน และจำนวนเซ็นเซอร์ขั้นต่ำคือ 24 Nanos รันโปรแกรมที่วิเคราะห์ค่าจากเซ็นเซอร์แต่ละตัวเพื่อพิจารณาว่าควรนับเป็นจุดที่เกิดการสัมผัสหรือไม่ หลังจากการวิเคราะห์ ไมโครคอนโทรลเลอร์เซ็นเซอร์ทั้ง 4 ตัวจะส่งข้อมูลไปยัง Pro Micro ซึ่งจะทำการวิเคราะห์เพิ่มเติมและเลื่อนเมาส์ตามเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับการสัมผัสได้ การสื่อสารระหว่าง Nanos ทั้ง 4 ตัวกับ Pro Micro ทำได้โดยใช้ Radio Transceivers Nanos ทั้ง 4 ตัวถูกตั้งโปรแกรมให้จ่ายพลังงานให้กับ Infrared Emitters อย่างน้อย 24 ตัว ซึ่งให้แสงสำหรับ Phototransistors เมื่อสร้างระบบเช่นนี้ จะสามารถใช้งานจอแสดงผลสัมผัสแบบอินเทอร์แอคทีฟไร้สายได้; มีคุณสมบัติซอฟต์แวร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ในระบบเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดเงาที่อาจทำให้เกิดการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจ แต่จะกล่าวถึงในส่วนซอฟต์แวร์

การสาธิตเวอร์ชันล่าสุดของบอร์ดสัมผัสอินเทอร์แอคทีฟไร้สายนี้มีอยู่ในวิดีโอที่ผมโพสต์บน YouTube โดยแสดงให้เห็นการใช้งานเพื่อทำงานให้สำเร็จ ในวิดีโอ ผมใช้นิ้วและปากกาเป็นอุปกรณ์อินพุตสำหรับอินเทอร์เฟซสัมผัส

ในวิดีโอที่สอง ผมสาธิตฮาร์ดแวร์ที่ใช้ในโปรเจกต์และลักษณะโมดูลาร์โดยการปรับขนาดผ่านการถอด Extension Hub ออก

การสร้าง

โปรเจกต์นี้จำเป็นต้องประกอบวงจรเซ็นเซอร์/ตัวปล่อย 4 วงจรที่ค่อนข้างคล้ายกัน (ซึ่งจะเรียกว่า Hubs 1-4) และวงจรเมาส์ (ซึ่งจะเรียกว่า Hub 5) โชคดีที่คุณไม่จำเป็นต้องออกแบบวงจรเหล่านี้ (นั่นเป็นงานของผม J) ผมได้จัดเตรียมแผนภาพวงจรเพื่อช่วยในการประกอบ รวมถึงโค้ดที่ระบุให้รันบน Hub แต่ละตัว สิ่งที่คุณต้องทำคือปฏิบัติตามแผนภาพวงจรและสร้างวงจร จากนั้นอัปโหลดโปรแกรมที่เกี่ยวข้องและเริ่มใช้อินเทอร์เฟซ Hubs 1-4 คล้ายกันตรงที่ทั้งหมดใช้ Arduino Nano และมี Infrared Phototransistors และ Emitters หน้าที่ของ Hubs เหล่านี้คือการสร้างตาราง XY ของ Infrared Sensors และส่งข้อมูลไปยัง Hub 5 เมื่อพวกมัน 'คิดว่า' มีการสัมผัสเกิดขึ้น

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น Hubs 1-4 มีการออกแบบที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้น Fritzing Diagrams จึงคล้ายกัน เว้นแต่ความแตกต่างบางประการในการเดินสายไฟ โปรดใส่ใจกับการเดินสายไฟที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่าง Hubs 1 และ 2 กับส่วนที่เหลือ (Hubs 1 และ 2 ซับซ้อนกว่า Hubs 3 และ 4 เล็กน้อย); ความแตกต่างเหล่านี้เกิดจากความแตกต่างในการทำงานซึ่งจะอธิบายในภายหลัง

ในกระบวนการประกอบ Hubs 1-4 ควรเริ่มต้นโดยอ้างอิง Fritzing Diagrams 1-4 เนื่องจากแผนภาพที่แตกต่างกันแสดงถึงขั้นตอนที่แตกต่างกันในกระบวนการสร้าง โดยมีการเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติมลงบน Breadboards วิธีที่ดีที่สุดในการสร้าง Hub ทั้งสี่อย่างมีประสิทธิภาพคือการสร้างทั้ง 4 Hub พร้อมกัน แทนที่จะสร้างทีละตัวแล้วย้ายไปตัวถัดไป (เริ่มสร้างทั้ง 4 ตัวพร้อมกันและมีความคืบหน้าเท่าๆ กันในทั้ง 4 ตัวในขณะที่คุณดูแผนภาพ)

Fritzing Diagrams พร้อมรายละเอียดวิธีการสร้าง Hub ทั้ง 5 ตัวสามารถพบได้ในส่วนของโปรเจกต์นี้ที่ชื่อว่า “Schematics” โปรดอย่ากังวลกับการจับคู่สีสายไฟตามที่ปรากฏใน Schematics

การอัปโหลดโค้ด

หลังจากสร้าง Hubs ต่างๆ และ Extension Circuits ที่มาพร้อมกับ Hubs เหล่านั้น โปรดอ้างอิงถึงส่วนของบทความนี้ที่ชื่อว่า “Code” ในส่วนนี้มี 5 โปรแกรม โดยแต่ละโปรแกรมมีคำอธิบายว่าควรจะอัปโหลดไปยัง Hub ใด โปรดอัปโหลดโปรแกรมไปยัง Hub ที่เกี่ยวข้อง

การใช้งาน

เพื่อใช้งาน Hubs และโมดูลของพวกมัน จำเป็นต้องเปิด Serial Monitor ของ Arduino (Hub) แต่ละตัว ภายในโค้ดมีคำสั่งบางอย่างที่อนุญาตให้ผู้ใช้ Calibrate อินเทอร์เฟซสัมผัสผ่าน Serial Communication (Serial Monitor) หลังจากปรับทิศทางให้ถูกต้องและเปิด Serial Monitor แล้ว ให้ส่งตัวอักษร ‘n’ ใน Serial Monitor ที่ตรงกับ Hubs 1-4 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเอาต์พุตของแต่ละ Hub มีตารางที่ตรงกับจำนวนเซ็นเซอร์ที่ครอบคลุม (หาก Hub มี Receiver Extension Module ตารางควรแสดง 48 องค์ประกอบ และมิฉะนั้นควรเป็น 24) ส่งคำสั่ง ‘ar’ และสร้างเงาบนอินเทอร์เฟซ (อย่าขวางเส้นทางระหว่าง Receiver กับ Emitter) เพียงแค่สร้างเงาบน Receivers และแสงโดยรอบ (ไม่ใช่จาก Emitters) หลังจาก 1 นาที การ Calibrate จะเสร็จสิ้น และ Hubs ทั้ง 4 ตัวจะส่งข้อมูลการสัมผัสระหว่างกันและกับคอมพิวเตอร์ที่ Hub 5 เชื่อมต่ออยู่ Hub 5 ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกับที่ Hubs 1-4 เชื่อมต่ออยู่ แต่ Serial Monitor สำหรับ Hub 5 จะต้องเปิดอยู่บนคอมพิวเตอร์เครื่องนั้น

บทสรุป

โดยสรุป เราสามารถใช้ส่วนประกอบวงจรที่แตกต่างกันเพื่อสร้างจอแสดงผลสัมผัสแบบอินเทอร์แอคทีฟของเราเอง ซึ่งมีคุณสมบัติมากกว่าผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน ด้วยการใช้ Arduino เราสามารถปรับปรุงเทคโนโลยีที่มีอยู่เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีรูปแบบต่างๆ

เกี่ยวกับผม

ผมชื่อ Adellar Irankunda เป็นนักเรียนชั้นปีที่สามของ Jefferson High School ใน Jefferson County, West Virginia หากคุณต้องการความช่วยเหลือในการทำโปรเจกต์นี้ให้สำเร็จ หรือมีคำถามใดๆ โปรดติดต่อผมได้ที่: addyirankunda@gmail.com

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม

การตรวจจับรูปแบบขนาดใหญ่ในราคาประหยัด

โปรเจกต์นี้เปลี่ยนพื้นผิวเรียบใดๆ ให้กลายเป็น "Smart Board" แบบอินเทอร์แอคทีฟขนาดใหญ่โดยใช้เทคโนโลยี Infrared Tracking

• **O