手勢傳感器ADUX1020的使用例子 - 鑰匙鎖認證系統

作為代替機械按鈕和開關的新使用者介面,手勢感測器正在受到關注。但是,很多人不知道手勢感測器實際上適用于哪個應用

將手勢傳感器用作用戶界面的優勢應用包括食品和醫療等關注衛生的領域。在這些領域使用手勢傳感器的ADUX1020作為用戶界面時,無需用手觸摸即可操作機器,因此不僅衛生方面得到提高,而且不需要為了操作而每次觸摸機器時都要進行的手的清洗、消毒,還有工作效率提高的優點。另外,在防水、防塵性能很重要的應用程式中,不需要在用戶界面上設置機械式的按鈕或開關,例如通過用透明外殼覆蓋主機殼,也可以提高防水、防塵性能。

作為使用手勢傳感器ADUX1020的應用的一個例子，本文將介紹我們試著製作的密碼和數位一致後解鎖的鑰匙鎖認證系統。
與以往的用戶界面的鑰匙鎖認證系統不同,由於是以非接觸的方式進行數字輸入,所以不用擔心密碼會因為按鈕的污濁程度而洩漏,另外還具有在兩手都被佔用的狀態下也可以進行操作等優點。

除ADUX1020外,我們還決定使用以下設備進行手勢檢測。

• 衝擊檢測用加速度傳感器 ： ADXL345
• 密碼輸入結果顯示用7(2位)段LED顯示器 ： A-552SR-A
• 紅色LED ： OS5RPM5111A
• 藍色LED ： OSB56A5111A
• 結果發送用無線模塊 ： ESP-WROOM-02
• 整體控制用MCU ： ADUCM360

• 關於手勢檢測順序

1. 通過X1、X2、Y1、Y2 4點監視LED反光
2.  根據接收到的數據如下計算光的强度
   I=X1+X2＋Y1+Y2
3. A次以上連續光的強度超過臨界值C,並且,根據是否連續B次以上決定處理方法。

• B次以内光的强度在臨界值C以下的情况⇒把7波段LED顯示器的数字提高1個
•   ・B次以上連續光的强度超過臨界值C的情况⇒進入判斷動作

   ※A、B、C是製作基板並確認實機動作後決定的

• 關於判定動作

這次是在將密碼設定為"5"的基礎上進行判斷動作。

•  當7波段LED顯示器顯示5時

以ADUCM360點亮7波段LED顯示幕,向ESP-WROOM-02發送結果。

接收後,ESP-WROOM-02點亮藍色LED,無線發送"OK"至PC,PC將其文字顯示在畫面上。

• 7波段LED顯示器顯示5以外的情況

ADuCM360點亮7波段LED顯示幕,將數字調至0,向ESP-WROOM-02發送結果。

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

當檢測到2.5g以上的振動時,ADUCM360點亮7波段LED顯示器,數字返回0,結果發送給ESP-WROOM-02,接收後ESP-WROOM-02點亮紅色、藍色LED,無線發送給"DANGER"和PC,PC將文字顯示在畫面上。

規格頂下來了, 所以實際製作了基板，但產生了一個問題。

我原打算用ADUCM360的GPIO端子控制7波段LED顯示器A-552SR-A,但結果發現GPIO端子不足以顯示0～99的2位数字。這個A-552SR-A在1個LED的ON/OFF中需要1個GPIO端子,要顯示0～99的2位元數位,總共需要7個2X+電源共計15個GPIO端子。

但是,GPIO端子只空出10個,因此,通過將10位元數的顯示設為0和1,減少了個數,將範圍變更為0～19,19的下一個變更為0。

基板完成後,將手放在門前,決定反射光強度的臨界值、檢測次數,決定數位計數UP的條件。

打開電源後,手遮擋前反射光的值約為測量範圍最大值的70%左右,後來查明是因為沒有進行X1、X2、Y1、Y2各ch的偏移修正, 所以隨之進行了修正。

偏移補償後,手遮蓋前的各ch的反射光為1000以下,整體的反射光為4000以下的值,手遮蓋後,根據距離發生反應,大概可以檢測到15cm的反射光。通過反復試驗,將數位計數UP的條件定為連續檢測到5次全體反射光6000以上的數值,判定動作在150次以上。

因為參數已經決定,所以要進行動作確認,7波段LED顯示器的數位操作、有密碼時、沒有密碼時的動作都按規格動作,順利完成。

在製作時,首先構圖了整體構成。在鑰匙認證之後,用無線將進行了鑰匙認證以及密碼是否一致的資訊發送到電腦上。另外,如果想強行打開並對門施加衝擊的話,衝擊檢測用的加速度傳感器會做出反應,並通過無線發送到電腦。

手勢檢測,這次是橫過傳感器前面的情況,但是也可以將手放在傳感器的由上到下,由下到上,從右到左,從左到右,分開檢測。

[參考資料]

應用筆記：AN-1419

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

延伸閱讀:

手勢感測器:試著運行ADI的ADUX1020