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指南針模塊

指南針模塊可能是頭帶中最重要的部分。 沒有它我們將無法確定方位角。

在對(duì)此進(jìn)行排序之后，我們開始在串行監(jiān)視器上打印數(shù)據(jù)并注意到某些事情是不對(duì)的。 為了更好地了解輸出數(shù)據(jù)，我們決定使用Python將其繪制成圖形，如上圖所示。

因?yàn)樗�是一個(gè)三軸羅盤，所以將點(diǎn)繪制成三個(gè)平面，在第一列中，所有三個(gè)平面都顯示為重疊，然后分別顯示每個(gè)平面。 在第一行中繪制來自羅盤模塊的未改變的數(shù)據(jù)。 正如您可以清楚地看到點(diǎn)正在形成一個(gè)圓，其中心與圖中的零不相同，原因是值具有一些偏移。

為了消除偏移，需要校準(zhǔn)。 這是通過在每個(gè)可能的方向上理想地旋轉(zhuǎn)羅盤并尋找每個(gè)軸的最大值和最小值來完成的。 在完成校準(zhǔn)之后，保存最大值和最小值（在當(dāng)前版本的軟件中它沒有完全起作用），然后修改從羅盤讀取的值，使得幾乎沒有偏移。

更正的值顯示在第二行中。 根據(jù)這些校正值計(jì)算的方位角非常準(zhǔn)確。我們計(jì)劃將來通過使用帶加速度計(jì)的羅盤模塊來解決這個(gè)問題，然后補(bǔ)償傾斜。

能源管理

為此，我們選擇了尺寸為4x30x40mm和550mAh的LiPo電池。 與03962A充電器模塊一起，它位于盒子的底部。 充電器模塊不僅可以對(duì)電池充電，還可以通過在電池電壓低于2．5V時(shí)斷開電路并通過檢測(cè)過電流來短路來保護(hù)電池免于過放電。 充電模塊板上還有一個(gè)微型USB連接器，可以方便地為頭帶充電。

最初我們計(jì)劃將頭帶中的電子設(shè)備運(yùn)行在3．3V，但是當(dāng)我們將所有模塊放在一起時(shí)，它變得更加復(fù)雜。 Arduino Nano板應(yīng)該在5V上運(yùn)行，它有自己的5V穩(wěn)壓器，另一方面藍(lán)牙和指南針模塊都使用3．3V，它們還配備了板載穩(wěn)壓器。 我們面臨的困境是要么在3．3V上運(yùn)行所有東西，并希望arduino能夠繼續(xù)正常工作或以某種方式獲得5V電源。 我們選擇安全地使用它并使用MT3608升壓升壓轉(zhuǎn)換器將電池電壓增加到大約6．5V，然后通過Arduino的穩(wěn)壓器運(yùn)行以獲得穩(wěn)定的5V電源。 然而，將來我們只想使用3．3V，可以使用例如Arduino Pro Mini，用于此電壓和LDO電壓調(diào)節(jié)器直接連接到電池。

外殼

外殼的尺寸為60x60x30mm，采用3D打印，由三部分組成：底部，頂部和墊片，所有STL文件都上傳到該項(xiàng)目中。 基本上底部包含一切，頂部用作蓋子。 在這兩個(gè)部分之間是兩個(gè)橡皮布，橡膠通過盒子進(jìn)入。 頂部通過四個(gè)M3x15mm螺釘牢固固定，這種小齒輪可以確保橡膠不會(huì)脫落。 在電池和PCB之間放置薄的3D打印薄片，充當(dāng)間隔物并確保PCB底部的尖銳引線不會(huì)損壞電池。 PCB固定在盒子中，其角部有四個(gè)支架，螺釘固定在支架上。

帶電子設(shè)備的盒子只是頭帶的一部分。 另一部分是橡皮筋，它繞過你的頭部并且其中裝有振動(dòng)馬達(dá)。 橡皮筋長50厘米，寬60毫米，折成兩半，內(nèi)部放置電機(jī)和電線連接。 每個(gè)電機(jī)都與LED，電阻器和二極管一起放在3D打印的外殼內(nèi)。

振動(dòng)電機(jī)不能直接從Arduino的輸出驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗鼈兊?伏電壓需要消耗100mA電流，這比Arduino可以處理的要多。 因此，我們添加了四個(gè)雙極NPN晶體管，用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)。 頭帶現(xiàn)在工作得很好，它有一些我們尚未在軟件中解決的硬件功能，如開關(guān)按鈕和電池電壓測(cè)量。您可以在下圖中看到頭帶的整個(gè)原理圖。