Gafas de Datos Arduino Asequibles para Lecturas de Multímetro

Componentes y suministros

SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 3.3V/8MHz

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Herramientas y máquinas necesarias

• Impresora 3D

Sobre este proyecto

Video del dispositivo funcionando

Intentando construir unas gafas de datos Arduino baratas para todos. ¿Por qué? Solo quería unas.

Funciona, y ahora incluso puede ayudar a evitar accidentes. Desde la primera idea al prototipo funcional, tardó 4 meses.

El reto era que se construyera con materiales comunes fáciles de encontrar. El proyecto trata más sobre cómo construir el sistema óptico para este HMD. Una cosa está clara: no puedes simplemente poner una pantalla frente a tus ojos, porque no podrán enfocarla.

En los logs, puedes ver desde las primeras pruebas hasta lo que tengo ahora.

El diseño óptico fue la parte más difícil, pero creo que encontré una solución. Los costes del prototipo ascendieron a ±70 Euros.

Y ahora tengo un display head-up para alto voltaje.

Paso 1: ¿Qué hay dentro y cómo funciona?

Los datos Bluetooth recibidos se muestran en la pantalla OLED. Luego se reflejan en el espejo, pasan por la lente y puedes ver la imagen en el pequeño cristal acrílico transparente.

Paso 2: La Lente: La Parte Más Tricky

Hice funcionar las gafas de datos, pero fue más un reto de prueba y error.

Así que hice un curso intensivo de óptica en Google.

Primero tuve que entender la diferencia entre imagen real y virtual con lentes. Luego una cosa muy importante: el ojo humano solo puede enfocar un objeto a una distancia mínima de 25cm. Y todo lo que necesitaba era esta fórmula (1/f) = (1/o) + (1/i) donde f es la distancia focal de la lente, o es la distancia del objeto a la lente e i es la distancia de la imagen virtual.

Valores que usé:

con f=10cm y o=7.3cm

obtienes i=-27.03cm (las imágenes virtuales siempre tienen valor negativo) y un aumento M=3.7

Web cálculo de lentes: https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/image4.html

Paso 3: Lente Alternativa

Sé que la lente es difícil de encontrar. Usé una de un cartón barato que tiene lentes con distancia focal de 100mm y no como el Google Cardboard de 45mm.

ACTUALIZACIÓN

Creo que encontré una buena solución para la lente. Verifiqué los datos físicos (FL = ±110mm) y deberían ser perfectos. No tengo tiempo ahora para probarlas, pero si alguien lo hace y me da feedback, sería genial. Una pequeña lente Fresnel debería funcionar. Son baratas y fáciles de encontrar en internet. Y se pueden cortar con cúter.

Como esta: https://www.amazon.com/Small-Fresnel-Lens-Magnifier-Pack/dp/B00CF5ZXKK

Otra alternativa es la lente de una lupa frontal. Normalmente entregan 3 a 5 lentes y una debería tener FL entre 110mm y 120mm que funciona bien. Es solo un poco más pesada y no tan fácil de cortar.

Paso 4: Electrónica

Aquí están todas las partes electrónicas para las gafas de datos.

En la versión final usé una batería más pequeña.

Para usar la batería de 280mA, tuve que cambiar la resistencia de 3k por una de 5.6k en la placa original. La corriente de carga ahora se reduce a ±200mA.

Paso 5: La Carcasa

Para las primeras pruebas usé una carcasa de cartón. Fue una solución barata y funcionó muy bien.

Para la versión final usé mi impresora 3D. El archivo de estilo se creó en 123design. Necesito hacer algunas modificaciones al diseño, pero no está mal para el primer intento.

FLDXAHDIWMQXWRP.stl
FI9NE6GIWMQXWRV.stl
F72OH47IWMQXWRW.stl
FSAHDV3IWMQXWS2.stl
F7DF5AJIWMQXWSA.stl

Paso 6: Conectar el Multímetro Owon B35T con las Gafas

Este multímetro tiene comunicación Bluetooth 4.0 interna, así que puedes conectarlo a tu móvil o tablet.

Tuve que hacer ingeniería inversa del protocolo serie.

Config del módulo BT. Usé un programa simple de Arduino para enviar y recibir datos hacia/desde el módulo. Primero tienes que poner el módulo en central.

AT+ROLE1 módulo = central
AT+RESET reset
AT+SHOW1 mostrar nombre Bluetooth en respuesta
AT+IMME0 conectar automáticamente
AT+FILT0 escanear dispositivos
AT+DISC? Mostrar dispositivos
Para conectar al Owon B35T escribir AT+CONE0 (Dirección MAC del multímetro)

Estos softwares están en GitHub: https://github.com/awall9999/Arduino-Glass

Video del test Bluetooth

Paso 7: Las Gafas de Datos Arduino Finales

Aquí puedes ver cómo encajan todas las piezas en la carcasa. Probé diferentes soportes para el reflector acrílico.

Lista de piezas:

• 1× Arduino Pro Micro 3.3V 8MHz
• 1× Módulo Bluetooth V4.0 HM-11 BLE
• 1× Batería Lipo 280mA 1×50 - Circuito cargador LiPo 500mA
• 1× Lente plano-convexa 30mm acrílico con FL 100mm www.aliexpress.com/pmma-plano
• 1× Espejo plástico 1mm grosor
• 1× Micro OLED 0.66-pulgadas 64x48 píxeles: https://www.sparkfun.com/products/13003
• 1× Caja de CD para el reflector

Enlace al software en GitHub

Enlace a todos los videos en YouTube

Paso 8: Fotos y Videos de los Primeros Pasos

Configuración de prueba con diferentes lentes:

Primer video test Bluetooth

Video de uno de los prototipos

Cosas por hacer:

• Terminar el software, para auto-conectar a multímetro Owon.
• Añadir indicador de batería en la pantalla. (El módulo BLE tiene esta función.)
• Construir diferentes reflectores con films tintados y espejo, para que las gafas funcionen en zonas brillantes.
• Reducir peso y rediseñar la carcasa.
• Probar con pantalla más pequeña de 0.49 pulgadas.