当前位置:首页>手把手带你魔改一个带击杀音效的电蚊拍

手把手带你魔改一个带击杀音效的电蚊拍

  • 2023-08-15 11:53:25

  • 夏天来了,又到了蚊子嗡嗡嗡的季节。在这一点上,国内和海外并没有区别。

    今天我们介绍的项目,就是魔改升级我们的武器――电蚊拍,让我们与蚊子的斗争更加有趣一些!

    作者的想法是,声音功能可以用DFPLAYER模块很容易地在ATTINY上添加。

    分数将会用一个4位7段的显示器来显示,它的板载TM1637只用两根线(ATTINY的两个IO引脚)就能驱动这个显示器。

    因为这些电子模块是在5V下运行的,而电蚊拍通常是用2节1.5V的电池的,所以顺便用USB充电电池升级一下电蚊拍的电源部分。

    换句话说,这次的“武器升级”都是用相对容易找到的现成的电子模块来改造的,唯一的 复杂一点的地方是在信号计算方面,这块是由ATTINY通过编程处理的。

    在下面的教程分享中,假定大家都对ARDIUNO和如何编程有一些了解,如果没有,可以先学习一下ARDUINO基础教程。

    电蚊拍使用高电压(按下按钮时网状物上有几百伏的电压),即使电流很低,在连接电池时也要注意不要接触它或其内部电路。

    电位器(我用的是1MΩ的,这不是很重要,但高数值会限制通过电位器的电流消耗)

    带有TM1637的四位数LED显示屏(确保是4位数显示屏+TM1637,而不是只有4位数显示屏)

    工具部分,我们需要用到电烙铁、一把热胶枪和一台3D打印机(一些创意来修改拍子的手柄......)

    如果你不关心它的工作方式,只是想要做“终极”电蚊拍,那可以跳过这个步骤。

    它是振荡电路和一个将电压提升到数百伏的电路,再加上连接到拍子的金属网组成的。

    首先遇到的问题是,找不到什么东西可以在这里挂上ATTINY(由于ATTINY的5伏限制,高压侧不能直接使用)。

    测量这个消耗的最好方法是测一下电流消耗,而测量电流的最简单方法是测量电阻上的电压,这一点ATTINY可以做到。

    因此,计数蚊子的方法是在电池和电蚊拍电路之间插入一个小电阻,并监测这个电阻上的电压。

    除此之外,我们使用已经制作好的电子模块(每个功能都有一个:声音、显示、充电器等),所以综合来说,这是一个相对比较简单的电子项目了。

    我们最好先把它们摆放好,好确保它们能放进在手柄里,DIGISPARK和DFPLAYER可以靠近一点,根据它们在最终模块中的位置,给其他组件留出合适的电线长度(即USB充电器上有一个USB端口,需要可以用来充电)。

    可以先看一下大概有多少空间留给我们来放附加的组件。

    也可以顺便看看你的拍子是否与这个教程分享中使用的拍子一样。

    需要注意的主要区别是拍子的推钮的 "位置"。在图中,它位于电池的号和拍子的电路之间。如果是这样的话,就可以了(见照片)。

    在某些拍子上,这个按钮位于地线和电路之间。在这种情况下,下面修改和代码将不起作用。将会需要在硬件和软件方面进行一些调整。

    在为两个AAA电池设计的隔间里给电池腾出一些空间(并重新使用充电电池的电池接头)。

    在上一步中,为了清楚起见,没有画出地线和VCC(5V)线,但所有的地线都需要相互连接,所有的VCC都需要相互连接。

    对于VCC,DIGISPARK有3个标有5V的引脚,它们是连在一起的,可以用来重新分配给其他元件。不要使用DIGISPARK的VIN(VIN是一个需要高于6V的电压输入,我们不使用它,而是使用电池充电器的5V输出)。

    使用热缩管避免接触和短路(比如在DIGISPARK和DFPLAYER之间的电阻)

    电蚊拍电路的和上的电容器,注意电容器的极性!

    DIGISPARK的A12脚与按钮相连(按钮有两个接头,一个与电池连接,A12与另一个连接)

    使用热缩管来避免接触和短路(在电容器/电阻上等)。

    在测试中发现会遇到显示问题――当蚊子碰到电蚊拍的网眼时,显示屏会关闭或者出错。

    怀疑这是由于高电压变化产生的电子干扰影响了显示电路和连接。

    修复方法很简单,在电路上贴一些胶带,铝箔(电磁屏蔽),再贴胶带。

    DFPLAYER播放的声音是存储在SD卡上的。

    做法很简单,把卡装好,然后复制选择的声音:

    根据观察,发现文件不是根据它们的名字来排序的,而是根据它们在卡上的号来排序的(在LINUX上可以用 查看)。

    如果你从一张新成型的卡开始,轨道号/INODE的顺序将是声音文件的复制顺序(即复制在卡上的第一个文件就是1号)。

    在下面的代码中,文件/音轨的选择是通过完成的。

    你可以自行修改这部分,让动作和播放的音频之间匹配上。

    如果电蚊拍和上面的一样,可以直接打印这个的手柄设计。

    不过,有些拍子的手柄很大,然后里面几乎什么都没有,也可以直接装上附加电路。记得我们仍然需要为显示屏和扬声器找一个位置。

    这边用热胶枪将零件固定在它们的最终位置。

    扬声器也是直接粘在拍子上的。

    再次重申,如果你不关心它的工作方式,只是想得到你的“终极”电蚊拍的玩家,你可以跳过这一步......或者之后再来看。

    一旦我们把所有的元件都焊接在一起,如果在ATTINY上加载一个简单的程序,只做一个模拟读取(A12),然后看一下原始数据:

    原始数据看起来非常嘈杂,我们无法知道在图上什么地方/什么时候有蚊子(或其他东西,我没有等蚊子打我的球拍来调试代码 :) 它自己撞到了电蚊拍的网眼上(见图1)。

    平均数是清理部分噪音的好方法,我的想法是将最后的平均数与 "长期 "平均数进行比较,但结果也有点让人失望(见图2)。

    这看起来正是我们寻找的,计算信号的标准差应该能让我们检测到蚊子被击杀了(见上面链接中的“ANIMATION OF CHANGE POINT DETECTION VIA SLIDING WINDOW”部分)。

    在程序中,我们计算了标准差的平方,我们可以看到,当按下或释放按钮时,它达到非常高的值(这是预期的,信号从0V到接近5V),但一旦这些阶段被排除,我们就可以监测这个标准差,并假设如果它达到一些高值,我们在电路中有一个干扰,这一定就是一个蚊子被“击杀”了(图4)!

    现在我们知道了如何判断完成了“一次击杀”,剩下的就简单了(播放声音,增加分数)。

    一个470UF的电容器(它本身提供了一些更多的噪音过滤,并在需要大电流时作为“充电宝”);

    我们有一个两级平均机制(在代码中可以看到,我们在原始状态下测量了5次A12脚的电压,取其平均值,然后将这个平均值存储在标准差计算的滑动窗口中)。

    在函数中,我们初始化DFPLAYER所需的串行通信,读取电位计值以调整音量(在设置时只读取一次,这意味着拍子需要关闭/打开电源来考虑到音量调整)。

    对于计数器的重置,如果你想把分数重置为零,你需要按下重置按钮,打开拍子的电源,等待显示屏显示 "0"。

    然后它就会读取存储在EEPROM中的分数。

    它设置显示屏的亮度(否则它将保持关闭)。

    在函数中,我们基本上是处理拍子功率的平均值和标准差的平方,它告诉我们是否有杀伤力

    它检查我们是否上传了一个新的程序,如果没有就启动已经加载的程序。

    问题是它需要等待6秒钟,这个时间对于我们想要启动我们的武器来拍蚊子,就会显得比较长了。

    不过,MICRONUCLEUS有一些变种有不同的检查机制。如果你按照这些说明更新MICRONUCLEUS(使用 "推荐 "配置),拍子将在一两秒后准备好。

    在更新MICRONUCLEUS固件后,重新加载你的程序即可。

    2、如果电蚊拍自己重新启动(你听到了启动的声音,但没有开/关),请给电池充电;

    一些USB充电器电路有一个自动待机模式(我的就是这种情况,使用的是芯片IP5306),如果消耗的电流低于一定量(IP5306为45MA),就会进入待机模式。

    第一个可能的解决方法是定期按下拍子按钮......比如每20秒。电路板(含IP5306)有一个 "钥匙 "功能,可以开启或关闭电源,在电路板上标有 "K"。上面建议的代码中的功能将保持电源正常工作。

    4、如果拍子的检测能力真的很差或经常检测错误...那么可能要做一些代码调整。

    如果你想用USB端口来显示一些变量,你必须修改代码,以便使用DIGICDC库并删除SOFTSERIAL(用于4位数显示)。但更重要的是,当这样做时,我们将从USB口而不是电池充电器口获得电源,这就有很大的区别......VCC的质量对我们计算的平均数和标准差有很大影响......

    换句话说,在USB上连接时进行的任何调整,在用电池运行时可能会失效。

    获得一些小信息的方法是使用显示器本身(即在按下复位按钮时显示最后的标准差)。

    知道了这些,你就可以试着调整代码中的以下数值,这些数值对我们的检测有很大的影响。

    如果你找到了更加简单的改造电蚊拍的方法或者是设计,欢迎分享出来!