2020-12-23
文章来源 Macnica Engineer

手势传感器ADUX1020的使用例子 - 钥匙锁认证系统

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手势传感器用例子 – 钥匙锁认证系统

作为代替机械按钮和开关的新用户界面,手势传感器正在受到关注。但是,很多人不知道手势传感器实际上适用于哪个应用。

 

将手势传感器用作用户界面的优势应用包括诸如食品和医疗等关注卫生的领域。在这些领域使用手势传感器的ADUX1020作为用户界面时,无需用手触摸即可操作机器,因此不仅卫生方面得到提高,而且不需要为了操作而每次触摸机器时都要进行的手的清洗、消毒,还有工作效率提高的优点。另外,在防水、防尘性能很重要的应用程序中,不需要在用户界面上设置机械式的按钮或开关,例如通过用透明外壳覆盖机箱,也可以提高防水、防尘性能。

 

作为使用手势传感器ADUX1020的应用的一个例子，本文将介绍我们试着制作的密码和数字一致后解锁的钥匙锁认证系统。

 

与以往的用户界面的钥匙锁认证系统不同,由于是以非接触的方式进行数字输入,所以不用担心密码会因为按钮的污浊程度而泄漏,另外还具有在两手都被占用的状态下也可以进行操作等优点。

考虑产品结构

在制作时,首先构图了整体构成。在钥匙认证之后,用无线将进行了钥匙认证以及密码是否一致的信息发送到电脑上。

另外,如果想强行打开并对门施加冲击的话,冲击检测用的加速度传感器会做出反应,并通过无线发送到电脑。

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配置图

除ADUX1020外,我们还决定使用以下设备进行手势检测

  • 冲击检测用加速度传感器 ： ADXL345
  • 密码输入结果显示用7(2位)段LED显示器 ： A-552SR-A
  • 红色LED ： OS5RPM5111A
  • 蓝色LED ： OSB56A5111A
  • 结果发送用无线模块 ： ESP-WROOM-02
  • 整体控制用MCU ： ADUCM360

动作顺序研究

  • 关于手势检测顺序

通过X1、X2、Y1、Y2 4点监视LED反光

 根据接收到的数据如下计算光的强度
I=X1+X2＋Y1+Y2
A次以上连续光的强度超过临界值C,并且,根据是否连续B次以上决定处理方法。 

  • ・B次以内光的强度在临界值C以下的情况⇒把7波段LED显示器的数字提高1个
    ・B次以上连续光的强度超过临界值C的情况⇒进入判断动作
     ※A、B、C是制作基板并确认实机动作后决定的

关于判定动作
这次是在将密码设定为"5"的基础上进行判断动作。

当7波段LED显示器显示5时
以ADUCM360点亮7波段LED显示屏,向ESP-WROOM-02发送结果。
接收后,ESP-WROOM-02点亮蓝色LED,无线发送"OK"至PC,PC将其文字显示在画面上。

 

 7波段LED显示器显示5以外的情况
ADuCM360点亮7波段LED显示屏,将数字调至0,向ESP-WROOM-02发送结果。
接收后,ESP-WROOM-02点亮红色LED,无线发送"WARNING"至PC,PC将其文字显示在画面上。

  • 其他
    当检测到2.5g以上的振动时,ADUCM360点亮7波段LED显示器,数字返回0,结果发送给ESP-WROOM-02,接收后ESP-WROOM-02点亮红色、蓝色LED,无线发送给"DANGER"和PC,PC将文字显示在画面上。

开始创建

规格顶下来了, 所以实际制作了基板，但产生了一个问题。

 

我原打算用ADUCM360的GPIO端子控制7波段LED显示器A-552SR-A,但结果发现GPIO端子不足以显示0～99的2位数字。这个A-552SR-A在1个LED的ON/OFF中需要1个GPIO端子,要显示0～99的2位数字,总共需要7个2X+电源共计15个GPIO端子。

 

但是,GPIO端子只空出10个,因此,通过将10位数的显示设为0和1,减少了个数,将范围变更为0～19,19的下一个变更为0。

 

基板完成后,将手放在门前,决定反射光强度的临界值、检测次数,决定数字计数UP的条件。
打开电源后,手遮挡前反射光的值约为测量范围最大值的70%左右,后来查明是因为没有进行X1、X2、Y1、Y2各ch的偏移修正, 所以随之进行了修正。

 

偏移补偿后,手遮盖前的各ch的反射光为1000以下,整体的反射光为4000以下的值,手遮盖后,根据距离发生反应,大概可以检测到15cm的反射光。通过反复试验,将数字计数UP的条件定为连续检测到5次全体反射光6000以上的数值,判定动作在150次以上。

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完成的钥匙锁认证系统

完成

因为参数已经决定,所以要进行动作确认,7波段LED显示器的数字操作、有密码时、没有密码时的动作都按规格动作,顺利完成。

左：显示"5"以外时实施判定动作 / 右：显示"5"时实施判定动作
左：显示"5"以外时实施判定动作 / 右：显示"5"时实施判定动作
当门受到撞击时
当门受到撞击时

根据想法,可以用于广泛的应用领域。
手势检测,这次是横过传感器前面的情况,但是也可以将手放在传感器的由上到下,由下到上,从右到左,从左到右,分开检测。

 

[参考资料]
应用笔记：AN-1419

https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-1419_cn.pdf

 

延伸阅读:

手势传感器 : 试着运行ADI的ADUX1020

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