Бесконтактный джойстик (было: Проксимити контроллер)

[ArtemKuchin]

Как простенький проект для освоения USB пока на базе софтового AVR-USB хочется сделать типа игровой контроллер для USB по следующему принципу:

Контроллер располагается на полу, рука над ним.
Задача минимум: контроллер должен определять положение руки над собой
Задача максимум: контроллер должен определять положение руки над собой + положение руки в горизонтально плоскости в определенном секторе (который сканирует).

В софте на ПК будет калибратор (чтобы удобно было работать лдям разного роста с разной амплитудой).

Проблема в том, что я насколько профан, что не знаю даже с какой элементной базы начать для сканера. МК будет скорее всего Atmega8 или если софт не влезет, то Atmega16 с 12/16Mhz кристалом (для AVR-USB), но вот ЧЕМ сканировать и определять расстояние - не наю.

Лазер? IR? что-то другое? Есть ли вообще штуки подходящие для задачи по доступным ценам (ну скажем, до 500р за штуку).

[Телерадиокошак]

Проблема в том, что я насколько профан

А задачу то выбрали нетривиальную. Это хорошо, конечно, всякие светодиодные мигалки давно всем надоели.

Может на руку браслет одевать, светящий вниз светодидом, а снизу камерой следить, например, через IR-фильтр..... Или двумя/тремя камерами, для точности. Или, вместо камеры матрицу из трубочек. На дне каждой трубочки - фототранзистор. Трубочки - чтобы каждый фототранистор реагировал только если светодиод находится строго над ним. Трубочки можно заменить рассверленной толстой доской.

Такие вот мысли, чисто теоретические. Как это на практике будет, не знаю. Простого решения, скорее всего, не существует.

Пощите информацию по техническому зрению для роботов, там схожие задачи.

Как простенький проект

не такой уж и простенький.

[ArtemKuchin]

Фишка в чем. Камеры - дорого и AVR-ки такой поток данных на обработке не потянут. Тыкать фототранзисторы - думал о таких, но в другом ключе. Они копейки стоят и это интересную идею вы предложили, думаю по горизонтали штук 16-20 на одну AVR повесить удасться, в может и больше, если хитрую схему придумать.
Проблемы однако с тем, чтобы светить с руки. Неудобно. Рука затекла - захочется повернуть - облом.

А что есть взять толпу диодов с хорошими углами и по всеми периметру браслета в импульсном режиме пустить от пары ААА батареек? Должно хватить вроде надолго. Просто хочется чтобы руке было полегче.

КСТАТИ! к стааати, если светодиоды - инфракрасные, то может быть сделать по другому - устройство типа РАМА, справа и снизу - примники ИК излучения, если водить внутри рамы этим ИР браслетом, то эти приемники будут получить излучение разной мощности. Откалибровав их по мощности и расстоянию можно мерять расстоние до браслета от бокового приемники и от нижнего приемника. Можно даже не рама, а просто нижняя панель и торчащая одна панелька, но рама удобнее, чтобы слишком далеко рукой не уходить, чтобы из зона определения не вывалиться. Спасибо, что на мысль навели. Теперь проблемы:

1) Это вообще живая идея? Т.е. это не так так чтобы полноценный ИК измеритель расстояния. А это именно измеритель уровня получаемого ИК сигнала, а так как мы знаем какой он мощности в начале и знаем как он затухает и то и другое - константы, то достаточно померять уровень сигнала , чтобы понять как он далеко. Это дешвле и проще и мощность МК почти не есть. Получится такое?

2) Я плохо элементную базу знаю. Есть устройство котрое может полученный ИК сигнал преобразовать в уровень потенциала, который мождно АЦП atmega скормить можно? Фоторезистор то же подойдет? Они бывают ИК? Надо ли усиливать сигнал транзисторами?

3) Как выровнять рамку и браслет в одной плоскости. Т.е. если человек за рамку по локоть высунет руку, то сигнал уйдет. Какой угол у ИК диодов?

4) Вообще, я пару таких хоче сделать и надо чтобы они не мешали друг другу. В домашней обстановке они стоять будут разденные воздухом только бок о бок. Боюсь, что они может засветить чужой приемник. Надеюсь что это проблему можно будет решить калибровкой.

[Телерадиокошак]

1) Это вообще живая идея? Т.е. это не так так чтобы полноценный ИК измеритель расстояния. А это именно измеритель уровня получаемого ИК сигнала, а так как мы знаем какой он мощности в начале и знаем как он затухает и то и другое - константы, то достаточно померять уровень сигнала , чтобы понять как он далеко. Это дешвле и проще и мощность МК почти не есть. Получится такое?

Не знаю даже. Обычно ИК используется для передачи цифровых сигналов. Поэксперементируйте с ИК светодиодом и АЦП.

3) Как выровнять рамку и браслет в одной плоскости. Т.е. если человек за рамку по локоть высунет руку, то сигнал уйдет. Какой угол у ИК диодов?

Угол, наверно, такой же как и у обычных. Его можно расширить, спилив верхушку.

4) Вообще, я пару таких хоче сделать и надо чтобы они не мешали друг другу. В домашней обстановке они стоять будут разденные воздухом только бок о бок. Боюсь, что они может засветить чужой приемник. Надеюсь что это проблему можно будет решить калибровкой.

Светодиоды должны не постоянно светить, а мигать с определенной частотой. Соответсвенно, разные частоты для разных контроллеров (частотное разделение). Что-то подобное в любом случае придется делать, чтобы избежать влияние ламп накаливания и прочих источников ИК-излучения. Ну и кроме того, если оба устройства подключены к одному компьютеру (или приставке), то ничто не мешает связать их между собой, и обрабатывать сигналы поочередно. Это по заумному называется "временное разделение" или TDM (Time Division Multplexing). Реализовать, для связанных устройств будет попроще.


По второму вопросу пускай ответит кто-нибудь более компетентный в аналоговой схемотехнике.

[ArtemKuchin]

Спасибо! Вот уже идет много информации предварительной. Это хорошо.

Светодиоды должны не постоянно светить, а мигать с определенной частотой. Соответсвенно, разные частоты для разных контроллеров (частотное разделение). Что-то подобное в любом случае придется делать, чтобы избежать влияние ламп накаливания и прочих источников ИК-излучения. Ну и кроме того, если оба устройства подключены к одному компьютеру (или приставке), то ничто не мешает связать их между собой, и обрабатывать сигналы поочередно. Это по заумному называется "временное разделение" или TDM (Time Division Multplexing). Реализовать, для связанных устройств будет попроще.

TDM тут не поможет собственно, так как излучатель не под управлением совсем. Т.е. то, что на руке не должно иметь проводов вежущих куда и мешающих движению. Браслет - это максимум затруднений. А если мы не контролируем излучатель, то сеннсоры могут принимать паразитный сигнал от соседнего контроллера.
Ну, как я говорил, может быть пройдет калибровкой просто.

По поводу частот я вообще не понял. Это для меня новость. А как же работают обычные ИК устройства не пересекаясь с лампочками накаливания, человеческим телеом, нагревательными элементами? Как это частотное разделение реализуется на практике? И надо ли действительно его делать?

В общем задача номер один на сейчас - понять какой элемент ипользовать в качестве принимающего устройства для ИК сигнала от диода, чтобы он не был просто да/нет, но давал некий диапазон напряжений, зависящих от мощности прнимаемого сигнала.
Не пойму пока, кто нужен фоторезистор или фототранзистор? И бывают ли они ИК?

[Телерадиокошак]

По поводу частот я вообще не понял. Это для меня новость. А как же работают обычные ИК устройства не пересекаясь с лампочками накаливания, человеческим телеом, нагревательными элементами?

На практике в "обычных" устройствах используются частоты около 36-38 кГц, ну и ИК-фильтр, само собой. Ищите описание протокола IRDA. Даже вроде на Радиокоте статья была.
Впрочем, не знаю, используется ли с ИК частотное разделение. Можно попробовать. Почему нет? Только частоты выбрать такие, чтобы существенно отличались, и чтобы были не кратными.

И надо ли действительно его делать?

Попробуйте без него. Вдруг получится:)

[vistador]

ребята. такая конструкция давно придумана ..я в прошлом году разобрал на запчасти заводской манипулятор напольный от сони пс2....состоял он из двух катушек на которых были намотаны типа лески , которые были подпружинены спиральной пружиной(как лента в рулетке)...присоединены они с других концов к запястьям рук----то есть определялось положение рук по высоте относительно пола...в электрическую функцию это преобразовывалось посредством обычного реостата связанного с этими рулетками червячной передачей так что при поднятии руки примерно на метр -реостат как раз совершал свой рабочий поворот......
вобще это конструкция предполагалась по манипуляции типа ты в гольф играешь или боксом рубишься.....
кстати по усб подсоединялась к сони пс2......
у меня остались эти механизмы...могу в принципе и фотку выкатить...

[ArtemKuchin]

у меня остались эти механизмы...могу в принципе и фотку выкатить...

Без поллитра молока не понять. ФОТКУ В СТУДИЮ!

[vistador]

положение руки в остальных направлениях определялись посредством измерения наклона лески в направляющей ,которая на шарнире может наклоняться по осям Х и У ...и наклон этот тоже фиксируется двумя реостатами....таким образом все три свободы перемещения фиксируются только реостатами....то есть нетрудно это в итоге в меге8 например интерпретировать с помощью АЦП....
приблуда была абсолютно новая ....никто ею так и не пользовался...мне ее подарили на запчасти .я и разобрал...

[vistador]

щас поеду домой попробую сфотать..
придется подождать....

[ArtemKuchin]

положение руки в остальных направлениях определялись посредством измерения наклона лески в направляющей ,

Я главного понять не могу. Я так понял все эти лески прикреплены к руке и к фиговине на полу. Т.е. рука и фиговина - соединены, так?

[Сэр Мурр]

Может, имеет смысл использовать идею терменвокса? Там музыкант как раз движениями рук и даже всего тела управляет исполнением музыки. Антенна терменвокса реагирует на ёмкость приближающейся руки. Кому интересно- поищите описание терменвокса.

[vistador]

уффф...уменьшил фотки до приемлемого размера..
вот общий вид....это только потроха ююкорпус я сразу выбросил(там была чугунная железка для устойчивости,как у стиральных машин)

[vistador]

и фрагменты для детального осмотра

[vistador]

["]главного понять не могу. Я так понял все эти лески прикреплены к руке и к фиговине на полу. Т.е. рука и фиговина - соединены, так?

да

[ArtemKuchin]

Так так мы уже отказались от полной свободы руки, то у меня тут еще идейка возникла. Может кто подскажет чего.
А если вделать браслет с постоянным магнитом. И поставить на каком-то расстоянии друг от друга некие детекторы/измерители силы магнитного поля. Снимая с них значения можно понять где между ними находится постоянный магнит. Вопрос: и шо это за измерители постоянного магнитного поля могут быть, чтобы дешево и сердито (т.е. с достаточным разрешением)?

[ArtemKuchin]

["]главного понять не могу. Я так понял все эти лески прикреплены к руке и к фиговине на полу. Т.е. рука и фиговина - соединены, так?

да

Посмотрел фотки. Все понял на конец-то. Оригинально и довольно просто, однако, увы, я хочу свободу лапы. Полную. Ну максимум что нибудь легкое нацепить, ну уж точно без веревочек. Так что этот вариант отметаем.

[Телерадиокошак]

Вопрос: и шо это за измерители постоянного магнитного поля могут быть, чтобы дешево и сердито (т.е. с достаточным разрешением)?

Линейные датчики Холла.

[ArtemKuchin]

Вопрос: и шо это за измерители постоянного магнитного поля могут быть, чтобы дешево и сердито (т.е. с достаточным разрешением)?

Линейные датчики Холла.

так. прочел цклую книжку про сенсоры на honeywell.com
Однакл, из нее я так и не понял, на каком же расстоянии они работают

нашел видео

http://www.youtube.com/watch?v=k72zDOei ... re=related

из него, похоже, расстояние срабатывания мизерное! а мне надо, чтобы от 0 до 2 метров в идеале, или хотя бы 1 метр был. Однако, возможно у него было фиговый сенсор, или фиговый магнит и на сенсоре не было магнита для увеличения магнитного потока.

В общем, из доступных по деньгам нашел только этот
http://www.chipdip.ru/product0/453161331.aspx
остальные стоят по 300-500 р

вот его описание:
http://sensing.honeywell.com/index.cfm? ... _id=128786

расчет:
маленький магнит: 1200 гаусс
магнитное поле обратно пропорционально расстоянию.
гаусс это СГС и это на расстоянии 1см, т.е. на расстоянии 1 м будем иметь 12 гаусс. Если использовать магнит побольше и поставить магнит за датчиком, то, может быть, поднимем в 4 раза, т.е. на 1 метре будет 48 гаусс.
У него 1.4mV на 1 гаус, т.е. при 48 гаусах у него будет выход
68 миллиВольт, т.е. 0.068 В. У моей atmega8L 10битовый АЦП. Т.е. 2048 значений. В близи, т.е. 1 см имеем 5В, в 1м имеет 0.068, разность
4.932, делим на 2048 - 0.002В на 1 шаг, если использовать 8битовый АЦП, то 0.019В на шаг (256 шагов). Хм. Т.е. даже если непосредственно к датчику прицепить ножку контроллера (без усиление), то в 1м должно пахать, а если еще усилить, то ваще фантан. Если, конечно, такие значение как 0.068В уже с паразитическими эффектами не сольются.
(ПРИМ ОТ 2/05/08: РАСЧЕТ НЕВЕРНЫЙ, см. сообщение ниже)

С Терменвоксом разбираюсь пока.

[ArtemKuchin]

Итак, изучил тему терминвокса.
Круто, почитал, тучу схем просмотрел, кино посмотрел.
Но по сути, мне во-первых не требуется генератор частоты как таковой, не трубуется ничего из аудио части, а нужно только одно главное его свойство, а именно то, что терминвокс - это мерялка емкости.

Из этого всего у меня вопрос, а не подойдет ли просто вот такая схема
с аналогичным ПО:

http://pontoppidan.info/lars/index.php? ... ter&page=2

Прошу комментарии.

(проверить не могу сейчас сам, так как нету ни 16MHZ атмеги, ни кристаллов - все жду от чип и дипа в течение 4-6 недель).

Вариант с сенсором эффекта холла завтра попробую провернуть. По крайне мере снять показать мультиметром и посмотреть на каком расстонии там все живо.