Physical Computing Technisch verslag bewegingssensor
Door Kim Nooij en Remco Smit
Inhoudsopgave 1. Student.............................................................................................................. ...........................3 2. Algemeen............................................................................................................ .........................3 3. Functionele Omschrijving.................................................................................. .........................3 4. Technische Omschrijving.................................................................................. ..........................5 5. Concept................................................................................................................. .......................6 6. Demo................................................................................................................................ ............7
1. Student 1.1 Naam: Kim Nooij 1.2 Studiejaar: V1.TDI3 1.3 Student nr: 506715 1.1 Naam: Remco Smit 1.2 Studiejaar: V2.TDI3 1.3 Student nr: 222839 1.4 Vak: Physical Computing 1.5 Docent: Niels Wolf
2. Algemeen 2.1 2.2
2.3
2.4
Naam techniek: bewegingssensor Metadata: Geluidsbron - zendt ultrasone pulsen uit. Ultrasoon geluid - bestaat uit geluidsgolven met frequenties groter dan 20 kHz. Microfoon – registreert echo. Tijd – de tijd tussen het uitzenden van de ultrasone puls en het registreren van de echo wordt door de sensor gemeten. Afstand – wordt berekend door middel van de tijd tussen twee punten. Doelgroep: Mensen met een leeftijd tussen de 20 en 40 jaar, die hard werken, altijd druk zijn en in het weekend lekker weekend hebben. (concept) De techniek is voor iedereen bedoeld en zie je daarom ook overal in terug. Van alarmsysteem tot lamp en spelcomputers. (algemeen) Samenvatting techniek: Een bewegingssensor berekent de afstand tot een voorwerp door middel van het uitzenden van ultrasone pulsen. De sensor zet een elektronisch apparaat pas in werking wanneer een voorwerp of persoon dicht genoeg bij de geluidsbron is. Dit kan handig zijn voor een tuinlamp of een lamp bij de voordeur. Hierdoor verbruik je alleen energie wanneer het nodig is. Daarnaast heb je ook bewegingssensoren die gebruik maken van infrarood ligt. Deze word gemeten en afwijkingen laten het apparaat in werking treden.
3. Functionele Omschrijving 3.1 3.2 3.3
Doel techniek: Beweging waarnemen, alleen apparaat activeren als er beweging plaatsvindt. Door deze sensor te plaatsen gebruik je alleen energie wanneer dat nodig is. De sensor is erg efficiënt. Alternatieven: infrarood sensor, geluid sensor. Interface:
3.4
Use case:
Piet is een beetje uitgekeken op het spelen van gewone spelletjes. Hij wilt een nieuwe ervaring beleven en koopt een Wii. Hij pakt de Wii uit en ziet dat er al een spelletje bij zit (Wii Sports). Benieuwd naar dit spel stopt hij hem in de Wii. Via de Wii Remote beweegt hij zich door de verschillende menu’s en kiest om tennis te spelen. Het is even wennen voor hem. In plaats van op een paar knopjes te drukken om een tennisslag te doen, moet hij zelf de beweging maken via de Wii Remote. Hij is zeer verwonderd over de nieuwe techniek. Na een paar potjes tennis heeft hij de techniek
onder controle. Hij is zeer blij met het vinden van deze nieuwe belevenis. Daar was hij naar op zoek. Sinds er een keer is ingebroken is Linda bang dat dat nog een keer gebeurd. Daarom heeft ze een alarm gekocht en hangt ze deze in de gang. Het alarm maakt gebruik van een bewegingssensor, dus als er iemand inbreekt/langs loopt gaat het alarm af. Om dit uit te testen schakelt ze het alarm in en loopt er langs. Het alarm begint te loeien. Linda is blij en nu iets meer gerust door het gevoel van veiligheid. 3.5
Voorbeelden functionele toepassingen: tuinlamp, schuifdeuren, poortjes, draaideuren, alarmsystemen.
4. Technische Omschrijving 4.1
4.2
Randvoorwaarden: - Persoon of voorwerp moet zich binnen de kegelvormige cirkel bevinden die de geluidsbron uitzendt. - De diameter van de persoon of voorwerp moet groter zijn dan de golflengte van het geluid. - Er wordt uitgegaan van 20°C als het gaat om het berekenen van de geluidssnelheid. Werking techniek:
Het afgebeelde apparaat is een bewegingssensor. Achter de cirkelvormige opening bevindt zich een geluidsbron die ultrasone pulsen uitzendt. Ultrasoon geluid bestaat uit geluidsgolven met frequenties die groter zijn dan 20 kHz. Het ultrasone geluid verspreidt zich in een kegelvormige bundel. Voorwerpen binnen deze bundel kaatsen geluid terug in de richting van de geluidsbron. Deze echo wordt geregistreerd door een microfoon die zich ook achter de cirkelvormige opening bevindt. Volgens een vuistregel kaatst een voorwerp alleen een goed waarneembare echo terug als de diameter van het voorwerp groter is dan de golflengte van het geluid. De sensor meet de tijd Δt die verstrijkt tussen het begin van een puls en het begin van de echo die hierna arriveert. Met behulp van dit gegeven berekent de sensor de afstand tot het voorwerp. De sensor gebruikt als geluidssnelheid altijd de waarde bij 20 °C. Indien er een beweging plaatsvindt, schakelt de bewegingssensor de transistor naar aan, waardoor de lampjes gaan knipperen. (voor het concept):
4.3
Technische kengetallen: Ultrasone geluidsgolven = frequentie. Voorwerp of persoon = diameter in centimeter. Afstand in meters. Tijd in seconden. Bij 9V (voor concept): Weerstanden: R1: 10k R2: 470 R3: 10k R4: 470 Capacitatoren: C1: 100uF C2: 100uF Transistoren: BC337
4.4
Gerelateerde technieken: lichtsensor, infraroodsensor. http://www.gadgetshack.com/motionsensor.html http://www.4qdtec.com/
5. Concept Het lijkt ons erg leuk om een hele grote klok te maken bestaande uit allemaalLED lampjes. Deze klok wordt op een muur in de slaapkamer bevestigd. Wanneer een persoon ontwaakt, die
uiteraard in die kamer verblijft, wordt deze beweging geregistreerd en de tijd op de klok aan de muur weergegeven. Wanneer er geen beweging wordt geregistreerd blijft de klok uit.
6. Demo Ongeveer zoiets als dit:
