比率和比例的感官扩展(PhET 交互式模拟)

老小孩
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发布时间: 2025-06-09 22:38:54 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
封面
在本教程中,您将学习如何创建和编程与比率和比例( PhET 交互式模拟) 交互的感官扩展设备。感官扩展是增强人类感官的技术,超越了生物能力。它们通常吸收人类难以感知的物体的特性,并将这些信息转换为可感知的格式。使用户能够将他们的物理/感官体验与模拟概念联系起来!

准备工作:

材料:

本 Instructable 中使用的所有组件(带购买链接!)都可以在随附的电子表格中找到。根据您选择构建设备的方式,您可能不需要列表中的所有项目。例如,您可以使用常规跳线代替每个设备列出的 Adafruit 电缆,但您需要 Grove 电缆尾纤。

PDF
RaP+BOM.xlsx+-+Sheet1.pdf
1.36MB
1

沟通

每个传感扩展设备都由一个传感器(力、距离、声音频率、磁场强度)组成,该传感器连接到微控制器。每个微控制器都使用蓝牙与模拟进行通信。模拟使用 Chrome 的 Web Bluetooth API 读取传感器值,并在创建比率(文本描述、声音、视觉效果)时对多模式输出做出反应。在此 Instructable 中,蓝牙通信代码包含在每个 .ino 文件中,因此您需要做的就是将代码上传到微控制器,然后将设备与模拟配对。

2

控制单元

您需要两个传感扩展设备(两个控制单元和两个传感器)才能与比率和比例模拟进行交互。我用 PETG 3D 打印了控制单元的外壳,没有任何支撑。拿到底板后,使用四个支架将微控制器和扩展板固定到基板上。我还建议现在将电池放入其插槽中。然后在底板的角落再添加两个支架。现在您有了控制单元,对另一侧重复此步骤!

STL
LeftRaPHousing.stl
468.34KB
STL
RaPHands.stl
833.48KB
STL
RapHousingBottom.stl
51.64KB
STL
RightRaPHousing.stl
488.75KB
3

重量传感器

重量感应扩展器的外壳分为五部分打印而成:底板、按钮、按钮平台、顶板(ixp 设计的混搭)和松紧带。设备的顶部、底部和按钮文件采用 PETG 打印,平台文件采用 TPU 打印。力传感器粘在底板上,松紧带穿过顶板和底板,将所有部件固定在一起。按钮放在顶板内,然后将平台压入按钮中。

为了将传感器连接到微控制器,我们使用了力敏电阻的标准连接,并使用约 500 毫米长的电线将传感器连接到扩展板。上传相应控制单元的 .ino 代码文件并查看串行监视器中的值。如果一切正常,您可以连接到 sim 并通过握住不同重量的物体来制作比率。

STL
RaPFSRBottom+(4).stl
234.75KB
STL
RaPFSRTop+(1).stl
225.57KB
STL
FSRbutton+(2).stl
82.50KB
STL
FSRPlatform+(1).stl
92.27KB
INO
ratio_proportion_right-hand_force.ino
4.10KB
INO
ratio_proportion_left-hand_force.ino
4.10KB
4

声音频率传感器

耳朵( printable_models 设计的混音)可以用 TPU 或 PETG 打印(取决于您是否想要柔软的感觉),MEMs 麦克风用热胶和背面带胶的尼龙搭扣固定在耳朵上。为了能够检测更高的频率范围(高达 21k),我们需要将麦克风连接到运算放大器以放大信号。麦克风和运算放大器的连接可以在图 3 中看到,我还建议使用至少 800 毫米长的电线,以便麦克风/耳朵可以佩戴在身体的不同部位。焊接后,上传代码并使用音调发生器测量串行监视器中的频率来检查您的设备是否正常工作。

INO
ratio_proportion_left-hand_freq.ino
3.77KB
INO
ratio_proportion_right-hand_freq.ino
3.77KB
STL
ElecticEar+(3).stl
633.87KB
5

磁场传感器

获得 GMR 传感器和 PCB 后,按照图 4 所示的方向将它们焊接在一起。传感器的放置位置正确非常重要!然后使用约 400 毫米的电线连接传感器/PCB 和微控制器。手指套(ZackFreedman设计的混音)用 TPU 打印,传感器/PCB 滑入其中。通过打开串行监视器并将传感器靠近具有磁场的物体来测试设备,当您靠近磁场时,值应该会变得更高。

INO
ratio_proportion_right-hand_mag.ino
3.96KB
INO
ratio_proportion_left-hand_mag.ino
3.96KB
STL
RaPMagSensorHolder+(3).stl
101.25KB
6

距离传感器

这是最直接的传感器,可构建并连接到控制单元。这些环采用 PETG 打印,设计成距离传感器可以卡入其中。然后使用带有 STEMMA QT / Qwiic 接头的电缆插入传感器,并将另一端插入扩展板。如果当您将手从表面移开时串行监视器中的值变大,则表示设备正常工作。

STL
RapLIDARRing+(2).stl
368.83KB
INO
ratio_proportion_right-hand_dist.ino
3.92KB
7

连接比率和比例

有了两个传感扩展设备(两个传感器和两个微控制器)后,您就可以连接到Ratio 和 Proportion了!首先,选择“BLE 左设备”或“BLE 右设备”,然后窗口左上角会打开一个对话框,然后选择“nrf52L”或“nrf52R”,然后按“配对”。对另一侧重复此过程,现在两个传感扩展设备都已连接到 sim。祝您制作比例愉快!

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