Comment construire un fil laser avec Arduino

introduction

Tous les laboratoires de scientifiques fous ou les chambres d'enfants de sept ans ont besoin d'une protection avancée contre l'intrusion d'agents malhonnêtes ou de frères et soeurs. 

Ce didacticiel explique comment construire un fil de déclenchement laser qui déclenche une alarme lorsque le laser est interrompu. Il utilise une photorésistance pour détecter la présence d'un faisceau laser et utilise un élément piézo classique pour reproduire le son directement d'un Arduino sans amplificateur..

Rassembler les composants et les outils

Composants

• Planche à pain de quart
• Arduino (ce tutoriel utilise Nano, mais la plupart des modèles devraient fonctionner)
• Chargeur USB 5V général
• Câble de connexion USB à 2.1mm
• Prise de canon CC de 2,1 mm compatible avec la planche à pain
  
• Interrupteur amical de planche à pain
  
• Miroir de jeu d'échecs laser
  
• Photorésistance 10K Ohm
  
• Résistance 10K Ohm (Marron-Rouge-Orange) (Un bon jeu de résistances est utile pour votre kit)
• Laser! (Le point d'exclamation est nécessaire quand on parle de lasers)
  
• Élément piézo
• Kit de fils de connexion pour planche à pain (quelques-uns seulement sont nécessaires pour ce tutoriel, mais l'ensemble est bon pour un kit électronique)
• Support de montage laser

Outils

• Fer à souder
• Souder
• Troisième outil à main
• Ordinateur avec Arduino IDE pour la programmation
• Câble USB adapté à l'Arduino (Mini B pour le Nano)

Préparer le laser et l'élément piézo

Le laser et l’élément piézo-électrique sont tous deux munis de petits fils qui ne sont pas du tout adaptés à la carte Parce que vous construisez le projet sur une planche à pain, vous devez le préparer.. 

Pour que les fils soient compatibles avec la planche à pain, soudez-les à un fil de connexion court qui vous permettra de les attacher à la planche à pain.. 

Effectuez les étapes suivantes pour les deux dérivations des deux composants. Essayez de faire correspondre la couleur du fil de raccordement avec la couleur du fil du composant pour la cohérence (rouge à rouge, noir à noir).

1. Étamez le fil du composant en le serrant dans l'outil d'aide et en faisant fondre un peu de soudure à l'extrémité du fil
2. Étamez l'extrémité du fil de raccordement en le serrant dans l'autre pince de l'outil d'aide et en faisant fondre un peu de soudure.
3. Souder le fil et le fil ensemble en utilisant l'outil d'aide à la main pour les toucher et faire fondre la soudure. Bien qu'il existe des moyens plus robustes pour épisser les fils, cela suffira pour ce projet

Répétez les étapes pour les quatre pistes.

Sécurité laser

Les lasers ne sont pas des jouets. Assurez-vous de savoir manipuler un laser en toute sécurité en lisant les informations sur sécurité laser. Cela vous donnera des précautions sur différentes classes de lasers. 

Le laser utilisé dans ce projet est un laser de classe IIIa. Cela peut causer des lésions oculaires suffisamment longtemps. Vous devez être assez négligent pour laisser celui-ci vous faire mal, mais comme pour toute technologie, sachez vous en occuper en toute sécurité..

Assembler la planche à pain

Suivez le schéma ci-dessous pour assembler la planche à pain. Voici quelques points à noter sur le circuit.

1. Les principaux bus d’alimentation sur la planche à pain sont réglementés. L’alimentation non régulée de l’adaptateur secteur est transmise au régulateur de puissance de l’Arduino
2. L’interrupteur de la planche à pain amènera la broche numérique 2 en position haute. Cela permettra au code d’esquisse de détecter si l’alarme tripwire est activée ou non. Le son ne sera pas lu si l'interrupteur est éteint. Cela vous permettra de positionner furtivement le fil de dérivation et de vérifier qu'il est correctement aligné avant d'activer l'alarme.
3. La photorésistance est en série avec une autre résistance de 10K ohms tandis que la broche analogique A7 lit la valeur de tension entre les résistances créant un circuit diviseur de tension. Ce circuit permet à l’Arduino de lire de manière sûre et prévisible le niveau de tension analogique qui change lorsque la photorésistance change de résistance. La résistance de la photorésistance diminue à mesure que la lumière reçue est importante. Il en résulte que la valeur lue par la broche A7 diminue quand il y a plus de lumière. J'ai vu des valeurs aussi basses que 14 lorsque je testais le circuit
4. Le laser est toujours allumé lorsque l'appareil est sous tension, soyez donc prudent et ne regardez pas directement dans le laser.. Bien qu’il s’agisse d’un laser de classe IIIa, il peut causer des lésions oculaires suffisamment longtemps. Consultez la page sur la sécurité des lasers pour connaître les précautions à prendre pour les différentes classes de lasers. Vous devez être assez négligent pour laisser celui-ci vous faire mal, mais comme pour toute technologie, sachez vous en occuper en toute sécurité.

Circuit Tripwire Laser

Programmer l'Arduino

Poussez le code vers l'Arduino en procédant comme suit. Assurez-vous que le commutateur de la planche à pain est réglé sur de de sorte que l'appareil ne commence pas à vous bombarder d'alertes dès que le code est téléchargé.

1. Connectez l’Arduino à l’ordinateur avec le câble USB
2. Définissez le type de carte et le port série à partir du Outils menu
3. Téléchargez le code source à partir du package joint à ce tutoriel ou au référentiel github
4. Ouvrez le code source dans l'IDE Arduino
5. Assurez-vous d'avoir les deux lasertripwire.ino et emplacements.h fichiers chargés dans l'esquisse
6. Vérifier et télécharger le croquis
7. Débranchez le câble de programmation
8. Branchez le bloc d'alimentation et branchez le câble pour mettre le périphérique sous tension

Tester l'assemblage Tripwire et Finish

Vérifiez que le circuit tripwire se comporte comme il se doit en pointant le laser en haut de la photorésistance. La DEL intégrée sur la broche 13 de l’Arduino devrait s’allumer lorsque le laser est centré sur la photorésistance. L'esquisse allume cette LED lorsque la valeur de la résistance chute en dessous du seuil défini. Cela vous permettra d’aligner le laser et le miroir avant d’armer l’appareil.. 

En gardant le laser dirigé vers la photorésistance, actionnez le commutateur pour armer l'appareil et utilisez un doigt pour rompre le faisceau laser (cela semble plus excitant qu'il ne l'est). Vous devriez être récompensé avec la mélodie d'alarme. La mélodie de ce projet devrait être reconnue par la plupart des hommes comme une alerte inquiétante qu’un événement néfaste se produit..

La mélodie est jouée sur l’élément piézo en utilisant le Ton fonction de l'Arduino. le Ton Cette fonction génère une onde sonore carrée à une fréquence donnée sur la broche spécifiée pour la durée indiquée. En utilisant cette méthode, il est simple de configurer un ensemble de hauteurs et de durées pour jouer le rôle d’alarme. le emplacements.h fichier aide à rendre cela encore plus simple en installant définit pour les fréquences qui correspondent à des notes sur une portée musicale.

Une fois que vous êtes satisfait du bon fonctionnement du circuit, mettez l'appareil hors tension en débranchant le câble d'alimentation. Assemblez le laser dans le support de montage et serrez les vis. Ce support particulier maintiendra le niveau laser en autoportant sur la plupart des surfaces horizontales.  

Pliez les broches de la photorésistance de manière à ce que le haut de celle-ci soit orienté vers le côté de la planche à pain, à l’horizontale avec le sol. Cela vous permettra de configurer le laser et le miroir pour réfléchir la lumière sur le dessus de la photorésistance horizontalement à travers une porte..

Configurer le Tripwire

Maintenant que l’appareil est assemblé et testé, installez le fil-piège de l'autre côté de la porte de votre laboratoire secret (prononcez ceci lah-bor-uh-tory pour les besoins de ce tutoriel).

1. Désarmer l'alarme en tournant l'interrupteur sur la planche à pain, de
2. Placez le dispositif tripwire sur un côté de la porte sécurisée
3. Branchez l’alimentation électrique sur une prise à proximité et connectez-le à la planche à pain
4. Dirigez le laser à travers la porte vers un endroit où vous pouvez régler le miroir
5. Placez le miroir du côté opposé à la porte du laser et dirigez soigneusement le faisceau laser vers la photorésistance. Des essais, des erreurs et des ajustements peuvent être nécessaires pour obtenir un alignement parfait. Vous pourrez dire que l'alignement est correct lorsque le voyant DEL de l'Arduino s'allume. Si vous vous sentez si incliné, vous pouvez attacher de façon permanente le miroir, le laser et la breadboard à leurs surfaces avec des vis ou du ruban adhésif double face.
6. Armer le fil de déclenchement en faisant basculer l’interrupteur sur la position marche
7. Détendez-vous dans votre repaire en sachant que vous serez prévenu si quelqu'un tente d'entrer

L'utilisation du miroir pour réfléchir le laser vous permet de conserver tous les fils et les connecteurs d'alimentation d'un côté de la porte. Il est possible de placer le laser et le capteur de chaque côté de la porte, mais cela nécessite l’alimentation des deux. Cette solution résout ce problème et simplifie le projet..

Résumé

Vous avez maintenant assemblé et armé votre fil de déclenchement laser. Au cours du processus, vous avez appris à utiliser une photorésistance pour détecter la présence et l'absence d'un faisceau laser. Vous avez également découvert un moyen très simple et facile de reproduire les sons de votre Arduino à l'aide d'un élément piézo. 

Il existe de nombreuses façons de développer ce projet et de le rendre encore plus cool tout en découvrant l’électronique. Essayez de changer la mélodie jouée lors du déclenchement ou de créer un boîtier pour le périphérique vous permettant de le monter au mur.. 

Je vais essayer d'ajouter un contrôle à distance à ce projet en utilisant un commutateur à distance et un porte-clés. Après tout, vous ne voulez pas être pris dans votre propre piège.