![Page 1: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/1.jpg)
InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы
Универсальный электронный измеритель уровня жидкости для слабовидящих
Автор проекта: Владимир Волкодав Мастерская: 3D Идеи Трек: INNO Направление: HealthNet ЦМИТ: 3D Идеи
![Page 2: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/2.jpg)
Проблема
Устройство решает проблему дозирования жидкостей слепыми и слабовидящими людьми, избавляя от необходимости тактильно определять перелив. На сегодняшний день слепые определяют уровень жидкости в емкости (кружке, кастрюле и пр. исключительно наощупь). Эта проблема была выявлена в ходе бесед со слабовидящими на конференции в ВОС и во время визитов в гимназию для слепых детей.
![Page 3: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/3.jpg)
Проблема
Вторая проблема состоит в том, что все емкости для жидкости обладают разными свойствами: 1. Размер 2. Форма 3. Температура 4. Плотность Соответственно производить измерение уровня при помощи единого погружного измерителя не представляется возможным
![Page 4: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/4.jpg)
Идея 1
Первый прототип устройства-измерителя был выполнен в виде кружки (так мы убираем сразу две переменные - форму и объем). Кружка имела три кнопки для задания требуемого уровня наполнения - 1/2, 2/3, полная. По достижению заданного уровня - звучит звуковой сигнал.
![Page 5: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/5.jpg)
Идея 1
Кнопки представляют из себя емкостные
датчики, не требующие нажатия. Для того, чтобы
было зафиксировано касание — достаточно
просто приложить палец к нужной кнопке.
После того, как было зафиксировано касание —
система получает данные о том, какая именно
кнопка была нажата и запускает алгоритм
ожидания достижения запрограммированного
напряжения на резистивном датчике уровня
жидкости.
![Page 6: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/6.jpg)
Идея 1
НЕДОСТАТКИ ИДЕИ 1
Выявленные недостатки:
1. показания мокрого и сухого датчика уровня
жидкости достаточно сильно отличаются.
2. после тестирования на слабовидящих выяснилось,
что им недостаточно кружки. Необходимо
разработать универсальное устройство, применимое
для использования с кастрюлей, кувшином и т.п. То
есть устройство должно работать одинаково хорошо
с емкостью любой высоты.
![Page 7: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/7.jpg)
Идея 2
Заменить датчик уровня на ИК-сенсор, который можно
было бы повесить на край емкости с жидкостью.
Преимущества - компактность, водонепроницаемость.
Выявлен недостаток - ИК-сенсор имеет крайне малую
дальность действия, ограниченную 2-3 сантиметра. И
не дает возможность точно измерять уровень.
![Page 8: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/8.jpg)
Идея 3
Ультразвуковой сенсор
Ультразвуковой сенсор дал хорошие результаты -
точность измерения уровня жидкости - несколько мм.
Но тестирование выявило 2 недостатка
1. Ультразвуковой датчик боится попадания брыз
2. Минимальная дальность работы - 3 см. Это слишком
много.
![Page 9: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/9.jpg)
Идея 3
Всвязи с выявленными недостатками было решено
направлять ультразвук не по прямой, а при помощи
специального волновода. Таким образом,
ультразвук пойдет по дуге, длиной около 3 см, что
покроет необходимое минимальное расстояние. И
сам датчик не будет в непосредственном контакте с
жидкостью. При помощи 3D печати протестировано
два возможных прототипа волновода - с прямым и
зауженным (для компактности) раструбом.
Стабильные результаты дал волновод с прямым
раструбом.
![Page 10: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/10.jpg)
Идея 3
Внешний вид конструкции с датчиком в сборе
![Page 11: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/11.jpg)
Идея 3
Голосовые оповещения Для работы системы недостаточно звукового сигнала. Для слабовидящего будет гораздо приятнее слышать человеческий голос. Поэтому датчик уровня оснащен модулем, воспроизводящим голосовые сообщения: • к работе готов • емкость заполнена на 1/3 • емкость заполнена на 1/2 • емкость заполнена на 2/3 • емкость полна За воспроизведение сообщений отвечает звуковой модуль WT588d. Сообщения в формате mp3 могут быть перезаписаны многократно, объединены в библиотеки и вызваны по команде с управляющей платы Arduino Nano.
![Page 12: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/12.jpg)
Идея 3
Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край пустой
емкости и нажимает кнопку включения 2. Происходит измерение высоты пустой емкости,
вычисляются высоты, соответствующие 1/3, 1/2, 2/3, 1/1 заполнения
3. Звучит команда «наливайте воду» 4. Каждый уровень озвучивается сообщением и
слабовидящий понимает сколько конкретно жидкости он налил
датчик корпус с электроникой и элементами питания
емкость
![Page 13: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/13.jpg)
Идея 3
Преимущества
1. Свойства среды не важны - ни плотность ни токопроводящие свойства, ни температура - не играют роли
2. Высота емкости не важна - дальность работы ультразвукового датчика - до 3 метров
3. Количество и суть речевых сообщений можно варьировать - озвучивать по сантиметрам или определенные уровни - не важно
4. Устройство может быть мультиязычным. Смена языка решается быстрой заменой или перепрограммированием голосового микрочипа.
![Page 14: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/14.jpg)
План
Тестирование
различных
типов
волновода для
определения
оптимального
Разработка
электронной
части проекта
на базе
платформы
Ардуино
Разработка и 3D
печать корпуса
устройства.
Работа над
эргономикой и
дизайном.
![Page 15: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/15.jpg)
Этапы работы
Проект реализуется на базе ЦМИТ «3D Идеи» под
руководством научного руководителя - Привалова
Сергея Евгеньевича
Для моделирования формы волновода
используется среда SolidWorks
Для реализации прототипов используется
имеющийся в арсенале ЦМИТ 3D принтер Picasso
Designer и ПЛА-пластик.
На сегодняшний день закончено создание
волновода и на 70% закончено программное
обеспечение
![Page 16: InnoMake - 2016 Конкурс проектов ЦМИТ Москвы INNO · Идея 3 Принцип работы 1. Слабовидящий вешает датчик на край](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071211/6023b819a161bc138e0da7f0/html5/thumbnails/16.jpg)
Результаты
На сегодняшний день проект собран в
виде макета. Идет плотная работа над
доработкой программного обеспечения.
Основные задачи:
• доработка программного обеспечения для ускорения обработки сигналов от сенсора
• подбор наиболее приятного тембра голоса для сообщений
• подбор и настройка миниатюрного усилителя мощности для голосовых сообщений