Betaalbare Arduino databril voor multimeter-aflezingen

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• 3D-printer (generic)

Over dit project

Video van het werkende apparaat.

Proberen een goedkope Arduino databril voor iedereen te bouwen. Waarom? Ik wilde er gewoon een hebben.

Het werkt, en nu kan het zelfs helpen ongevallen te voorkomen. Van het eerste idee tot het werkende prototype duurde het 4 maanden.

De uitdaging was dat het gemaakt moest worden uit veelvoorkomende materialen die gemakkelijk te vinden zijn. Het project gaat meer over hoe het optische systeem voor deze HMD (Head-Mounted Display) te bouwen. Eén ding is duidelijk: u kunt niet gewoon een scherm voor uw ogen plaatsen, omdat het voor ze niet mogelijk zal zijn om erop te focusseren.

In de logs kunt u zien van de eerste tests tot wat ik nu heb.

Het optische ontwerp was het moeilijkste deel, maar ik denk dat ik een oplossing heb gevonden. De kosten van het prototype bedroegen ongeveer 70 euro.

En nu heb ik een head-up display voor hoge spanning.

Stap 1: Wat zit erin en hoe werkt het?

De ontvangen Bluetooth-data wordt getoond op het OLED-display. Het wordt vervolgens gereflecteerd over de spiegel, gaat door de lens en u kunt het plaatje zien in het kleine transparante acrylaatglas.

Stap 2: De lens: het trickyste deel

Ik maakte de databril werkend, maar het was meer een trial-and-error uitdaging.

Dus ik volgde een crashcursus in optica.

Allereerst moest ik het verschil begrijpen tussen een echte en een virtuele afbeelding met linsen. Dan is een heel belangrijk ding dat een menselijk oog alleen een object op een afstand van min. 25cm kan focusseren. En alles wat ik nodig had was deze formule (1/f) = (1/o) + (1/i) waar f de brandpuntsafstand van de lens is, o de objectafstand tot de lens en i de afstand van de virtuele afbeelding.

Hier zijn de waarden die ik gebruikte:

Met f=10cm en o=7,3cm

krijgt u i=-27,03cm (virtuele afbeeldingen hebben altijd een negatieve waarde) en een vergroting M=3,7

Lens berekeningswebsite: https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/image4.html

Stap 3: Alternatieve lens

Ik weet dat de lens moeilijk te vinden is. Ik gebruikte één van een goedkope cardboard die lenzen heeft met een brandpuntsafstand van 100mm en niet zoals de Google Cardboard 45mm.

UPDATE

Ik denk dat ik een goede oplossing voor de lens heb gevonden. Ik controleerde de fysieke data (FL = +/- 110mm) en ze zouden perfect moeten zijn. Ik heb nu geen tijd om ze te testen, maar als iemand dat zou kunnen doen en feedback geven, zou dat geweldig zijn. Een kleine Fresnel-lens zou het werk moeten doen. En ze zijn goedkoop en makkelijk te vinden op internet. En u kunt ze met een mes snijden.

Als deze: https://www.amazon.com/Small-Fresnel-Lens-Magnifier-Pack/dp/B00CF5ZXKK

Een andere optie is de lens van een hoofdgemonteerde vergrootglas. Normaal leveren ze 3 tot 5 lenzen en er zou er een moeten zijn met een FL tussen 110mm en 120mm wat prima werkt. Het is net iets zwaarder en niet zo makkelijk te knippen.

Stap 4: Elektronica

Hier zijn alle elektronische onderdelen voor de databril.

Ik gebruikte een kleinere batterij in de finale versie.

Om de 280mA batterij te gebruiken, moest ik de 3k weerstand vervangen door een 5,6k weerstand op het originele bord. De laadstroom is nu gereduceerd tot +/- 200mA.

Stap 5: De behuizing

Voor de eerste tests gebruikte ik een behuizing van karton. Dit was een goedkope oplossing en werkte heel goed.

Voor de finale versie gebruikte ik mijn 3D-printer. Het stl-bestand is gemaakt in 123D Design. Ik moet nog een paar aanpassingen aan het design maken, maar het is niet slecht voor de eerste probeer.

STL-bestanden:

• FLDXAHDIWMQXWRP.stl
• FI9NE6GIWMQXWRV.stl
• F72OH47IWMQXWRW.stl
• FSAHDV3IWMQXWS2.stl
• F7DF5AJIWMQXWSA.stl

Stap 6: De Owon B35T multimeter verbinden met de bril

Deze multimeter heeft interne Bluetooth 4.0 communicatie, zodat u het kunt verbinden met uw telefoon of tablet.

Ik moest het seriële protocol reverse-engineeren.

Config van de BT-module. Ik gebruikte een simpel Arduino-programma om data te sturen en te ontvangen van en naar de module. Eerst moet u de module instellen op central.

AT+ROLE1 module = central
AT+RESET reset
AT+SHOW1 toon Bluetooth-naam in response
AT+IMME0 automatisch verbinden
AT+FILT0 scan naar apparaten
AT+DISC? Toon apparaten

Om te verbinden met de Owon B35T: type AT+CONE0 (Mac-adres van de multimeter)

Deze software is te vinden op GitHub: https://github.com/awall9999/Arduino-Glass

Stap 7: De finale Arduino databrillen

Hier ziet u hoe alle onderdelen in de behuizing passen. Ik probeerde verschillende holders voor de acrylaat-reflector.

Onderdelenlijst:

• 1× Arduino Pro Micro 3.3V 8MHz
• 1× Bluetooth V4.0 HM-11 BLE module
• 1× 280mA LiPo accu + 1×50-500mA LiPo oplaadcircuit
• 1× 30mm acrylaat plano-convexe lens met FL van 100mm
• 1× Kunststof spiegel 1mm dik
• 1× 0.66-inch 64x48 pixel Micro OLED
• 1× CD-hoes voor de reflector

Link naar de software op GitHub

Link naar alle video's op YouTube

Stap 8: Foto's en video's van de eerste stappen

Testsetup met verschillende lenzen:

Eerste Bluetooth test video

Eén van de prototypes video

Te doen:

• Software afmaken, om auto-connect met een Owon multimeter.
• Batterijindicator toevoegen in het display. (De BLE-module heeft deze feature.)
• Verschillende reflectors bouwen met tint en spiegelfolies, om de bril in heldere omgevingen te laten werken.
• Gewicht reduceren en behuizing herontwerpen.
• Testen met een kleinere 0.49-inch display.

Code

GitHub: https://github.com/awall9999/Arduino-Glass

Custom onderdelen en behuizingen

STL-bestanden zoals boven vermeld.

Schema's

Hoe alles verbonden is. Schema-afbeelding beschikbaar in origineel project.