Miniatuurne kantav lukustatav võimendi (ja kantavate esemete sonar jne): 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Ehitage miniatuurne odav lukustusvõimendi, mida saab prilliraamidesse sisse lülitada, ja luuakse pimedate jaoks sonari nägemissüsteem või lihtne ultraheliaparaat, mis jälgib pidevalt teie südant ja kasutab inimeste ja masinate õppimist, et hoiatada probleemide eest enne nende tekkimist. juhtuma.

Lukustatav võimendi on võimendi, mis suudab lukustada kindla signaali (võrdlussisendi), ignoreerides kõike muud. Maailmas, kus toimub pidev müra ja hajameelsusega pommitamine, on võime midagi ignoreerida (st ignoreerimine) väärtuslik väärtus.

Parim võimendi, mis kogu inimkonna ajaloo jooksul on ehitatud, on 1961. aastal toodetud PAR124A ja kuigi paljud on püüdnud oma jõudlust ületada või sellega võrdsustada, pole see õnnestunud [https://wearcam.org/BigDataBigLies.pdf].

Lukustatavad võimendid on olulised sonari, radari, lidari ja paljude muude sensoritüüpide jaoks ning head maksavad tavaliselt umbes 10 000–50 000 dollarit, sõltuvalt spetsifikatsioonidest jne.

S. Mann, Stanfordi ülikool, elektrotehnika osakond, 2017.

Tsiteeri Mann, Lu, Werner, IEEE GEM2018, lk 63-70

Samm: hankige komponendid

WearTechi kantavate arvutite tudengiklubi Toronto Ülikoolis on heldelt annetanud osade komplekti igale ECE516 -s registreeritud üliõpilasele.

Võite liituda WearTechiga ja hankida varuosade komplekti või teise võimalusena osta osad Digikeyst.

Materjalide arve:

• Signaaligeneraator (mida saate endiselt laborist 1 ja esialgu ei vaja te täielikku kompleksset signaaligeneraatorit, st selle labori esimese osa jaoks sobib mis tahes sobiv reaalväärtusega signaaligeneraator);
• LM567 või NE567 toonide dekooder (8-pin kiip);
• R_T = võrdlussisendpinge jagaja ülemine takisti: u. 5340 oomi;
• R_B = sisendpinge võrdlusjaoturi alumine takisti: u. 4660 oomi;
• R_L = koormustakisti väljundile (tihvt 3): u. 9212 oomi;
• Kolm kondensaatorit (sidestuskondensaatorid võrdlus- ja signaalisisendiks, samuti madalpääsfiltri kondensaator väljundis);
• Valikulised lülitid;
• Väljundvõimendi nagu TL974 (saate kasutada ka piisavalt tundlikku helivõimendit või piisavalt kõrge sisendtakistusega kõrvaklappide võimendit, et mitte üle koormata väljundfiltri kondensaatorit);
• Muud mitmesugused komponendid;
• Leivaplaat või muu trükkplaat komponentide kokkupanekuks.

Lisaks, et lukustatava võimendiga midagi kasulikku teha, peate hankima:

• Ultraheli andurid (kogus kaks);
• Audio peakomplekt või kõlarisüsteem;
• Arvutisüsteem või protsessor või mikrokontroller (laborist 1) masinõppe osa jaoks.

R_T, R_Bja R._L on suhteliselt kriitilised, st väärtused, mille oleme katsetamise teel hoolikalt valinud.

2. samm: ühendage komponendid

Ühendage komponendid vastavalt joonisele.

Diagramm on kena segu skemaatilise skeemi ja ühendusskeemi vahel, st see näitab ahela paigutust ja vooluahela ühendamist.

Mõned on pidanud 567 tooni dekoodri kasutamise viisi loominguliseks kõrvalekaldumiseks tavapärasest tavapärasest kasutamisest. Tavaliselt on tihvt 8 väljundnõel, kuid me ei kasuta seda üldse. Tavaliselt tuvastab seade tooni ja lülitab tooni tuvastamisel sisse valguse või muu elemendi.

Siin kasutame seda viisil, mis erineb täielikult sellest, kuidas seda kavatseti kasutada.

Selle asemel võtame väljundi tihvtiga 1, mis on "faasidetektori" väljund. Me kasutame ära asjaolu, et "faasidetektor" on lihtsalt kordaja.

Samuti kasutatakse tihvti 6 tavaliselt ajastuskondensaatori ühendusena.

Selle asemel, loominguliselt, kasutame tihvti 6 võrdlussisendina 567 kiibi kasutamiseks lukustusvõimendina. See võimaldab meil kordajale juurde pääseda ühel selle sisendil.

Et saada maksimaalset tundlikkust võrdlussisendite suhtes, leidsime, et kui me selle tihvti nihutame 46,6% -ni toiteliinist ja ühendame selle mahtuvuslikult, saame parimaid tulemusi. Võid proovida ka võrdlussignaali otse sellele ette anda, nagu näitab lüliti (lüliti asemel võite lihtsalt kasutada oma leivaplaadil hüppaja).

Ainus sisend-/väljundpistik, mida me tavapäraselt kasutame (st selle kasutamise viis), on tihvt 3, mida tuleks kasutada sisendina ja mida me tõepoolest sisendina kasutame!

Samm: kasutage lukustusvõimendit: Pimedate nägemisabi

Soovime kasutada lukustusvõimendit pimedate nägemisabi (nägemisabi) loomiseks.

Idee on selles, et kasutame seda sonari jaoks, et luua Doppleri sonari andurisüsteem.

Kuigi Arduino manusena saate osta sonari, otsustame süsteemi ise ehitada selle juhendi esimestest põhimõtetest lähtudes järgmistel põhjustel.

1. Õpilased õpivad põhitõdesid, kui nad ise asju ehitavad;
2. See annab teile otsese juurdepääsu täiendavatele teadus- ja arendustegevustele mõeldud toorsignaalidele;
3. Süsteem on palju paremini reageeriv ja hetkeline, võrreldes pakendatud süsteemidega, mis lihtsalt esitavad koondatud teabe üsna väikese viivitusega (latentsus).

Paigaldage kaks ultraheliandurit peakomplekti (kõrvaklapid) ettepoole. Meile meeldib neid paigutada mõlemale poole nii, et pea kaitseks saatjat vastuvõtja otsese signaali eest.

Ühendage need lukustatud võimendiga vastavalt esitatud skeemile.

Ühendage võimendi väljund peakomplektiga. Peakomplekt "Extra Bass" töötab kõige paremini, kuna sagedusreaktsioon ulatub madalaima sageduseni.

Nüüd saate kuulda ruumis olevaid esemeid ja koostada ruumi liikuvate objektide vaimse visuaalse kaardi.

4. samm: inimese ja masina õppimine

"Tehisintellekti isa" Marvin Minsky (ta mõtles välja kogu masinõppe valdkonna) koos Ray Kurzweili (Google'i inseneridirektor) ja minaga kirjutasin IEEE ISTAS 2013 -s (Minsky, Kurzweil, Mann,) Intelligentse jälgimise ühiskond ", 2013) uut tüüpi masinõppe kohta, mida nimetatakse humanistlikuks intelligentsuseks.

See tuleneb masinõppest kantavatel tehnoloogiatel, st "HuMachine Learning", kus andurid muutuvad vaimu ja keha tõeliseks laienduseks.

Proovige võtta Doppleri sonari tagasivõtteid ja edastada need arvutisüsteemi analoogsisendisse ning käivitada nende andmetega masinõpe.

See viib meid sammu lähemale Simon Haykini nägemusele tunnetamisvõimelisest radarist või sonarisüsteemist.

Kaaluge LEM (Logon Expectation Maximization) närvivõrgu kasutamist.

Vaata

Siin on mõned täiendavad paberid masinõppe ja chirpletite teisendamise kohta:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16830941

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

www.researchgate.net/publication/22007368…

Samm: muud variatsioonid: südame monitor

Surma põhjus number 1 on südamehaigus ja me saame luua kantava süsteemi, mis aitab seda lahendada. Kasutage kahte hüdrofoni või geofoni, et oma südamesse "näha". Sama tehnoloogiat, mis aitab pimedal "näha", saab nüüd sissepoole pöörata, et vaadata oma keha sisse.

Selline südamemonitor koos traditsioonilise EKG-ga ja väljapoole suunatud videoga kontekstis annab teile isikliku tervise ja ohutuse tagamiseks kantava kontekstiteadliku südamemonitori.

Masinõpe võib aidata ennustada probleeme enne nende tekkimist.

6. samm: muu variatsioon: jalgratta turvasüsteem

Teine rakendus on jalgratta tahavaate süsteem. Asetage andurid jalgrattakiivrile tahapoole.

Siinkohal soovime ignoreerida maapealset segadust ja üldiselt kõike, mis teisest eemale liigub, kuid ainult "näha" asju, mis teie peale tulevad.

Sel eesmärgil soovite kasutada keeruka väärtusega kajaloodisüsteemi, nagu on näidatud ülaltoodud ühendusskeemil.

Viige väljundid (tegelikud ja kujuteldavad) 2-kanalilisse AtoD (analoog-digitaalne) muundurisse ja arvutage Fourier 'teisendus, seejärel arvestage ainult positiivsete sagedustega. Kui on olemas tugevad positiivsed sageduskomponendid, võidab teid midagi. See võib aktiveerida tagumise kaamera voo suurendamise, et juhtida tähelepanu teie taga olevatele esemetele, mis teid võitlevad.

Parema tulemuse saamiseks arvutage chirplet transform. Veelgi parem: kasutage Adaptive Chirplet Transform (ACT) ja kasutage LEM närvivõrku.

Vt õpiku "Arukas pilditöötlus" 2. peatükki, John Wiley ja pojad, 2001.

Täiendavad viited:

wearcam.org/all.pdf

wearcam.org/chirplet.pdf

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1991/

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1992/…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1127523…

7. samm: muu variatsioon: binauraalne nägemisabi pimedatele

Kasutage stereoskoopilise heli tagamiseks ülaltoodud keeruka väärtusega lukustusvõimendit, millel on reaalsed ja kujuteldavad väljundid kahele stereokanalile.

Sel moel saate kuulda ümbritseva maailma keerukat olemust, kuna inimese kuulmine on väikeste faasimuutuste suhtes väga hästi häälestatud ja kas see on väga osav õppima mõistma peeneid muutusi Doppleri tagasipöördumise faasisiseste ja kvadratiivsete kanalite vahel.