Senzor gestov, RGB a proximity APDS9960 pre Arduino

Senzor gestov, RGB a proximity APDS9960 pre Arduino

V tomto návode si ukážeme, ako používať modul snímača APDS9960, ktorý kombinuje detekciu gest, snímanie farieb RGB a snímanie blízkosti. Tento všestranný snímač dokáže detekovať pohyby v rôznych smeroch a možno ho integrovať do projektov na ovládanie motorov, svetiel alebo iných zariadení na základe gest rúk. Na konci tohto návodu budete rozumieť, ako zapojiť snímač a implementovať základnú detekciu gest vo vašich projektoch Arduino.

Modul APDS9960 je kompaktný a vyžaduje minimálne zapojenie, čo z neho robí vynikajúcu voľbu pre interaktívne projekty. Na programovanie snímača budeme používať Arduino IDE a zobrazenie detekovaných gest na sériovom monitore. Pre vizuálny návod si pozrite video (vo videu o 00:00).

Vysvetlenie hardvéru

Kľúčovým komponentom tohto projektu je modul snímača APDS9960. Tento modul dokáže detekovať gestá, ako je potiahnutie doľava, doprava, nahor a nadol. Taktiež meria hodnoty farieb RGB a blízkosť k blízkym objektom. Snímač komunikuje s Arduinom pomocou I2C, čo zjednodušuje proces zapojenia a kódovania.

APDS9960 obsahuje viacero vnútorných snímačov: snímač gest, snímač farieb RGB a snímač okolitého svetla. Snímač gest používa infračervenú LED a fotodetektor na detekciu pohybov rúk, zatiaľ čo RGB snímač meria intenzity červeného, zeleného a modrého svetla na identifikáciu farieb. Snímač blízkosti určuje, ako blízko je objekt k snímaču, čo môže byť užitočné v rôznych aplikáciách.

Podrobnosti z datasheetu

• APDS9960 vždy napájajte napätím 3,3 V; vyššie napätia môžu snímač poškodiť.
• Pri pripájaní viacerých zariadení zabezpečte správne pull-up rezistory na linkách I2C.
• Udržujte snímač mimo priameho slnečného svetla, aby ste predišli rušeniu.
• Pre stabilitu použite blokovací kondenzátor blízko napájacích pinov.
• Uvedomte si rozsah snímania pre detekciu blízkosti (zvyčajne okolo 20 cm).

Pokyny na zapojenie

Na zapojenie modulu snímača APDS9960 k Arduinu postupujte podľa týchto krokov:

• Pripojte pin VCC modulu APDS9960 na pin 3,3 V na Arduine.
• Pripojte pin GND na jeden z pinov GND na Arduine.
• Pripojte pin SDA na pin A4 Arduina (linka dát I2C).
• Pripojte pin SCL na pin A5 Arduina (linka hodín I2C).
• Pripojte pin INT na digitálny pin 2 na Arduine na spracovanie prerušení.

Upozorňujeme, že ak používate iný model Arduina, piny SDA a SCL sa môžu líšiť (napr. na Arduino Mega použite SDA na pine 20 a SCL na pine 21). Skontrolujte konkrétne mapovanie pinov pre vašu dosku. Pre rôzne konfigurácie si pozrite video (vo videu o 02:30).

Príklady kódu a vysvetlenie

Vo funkcii setup inicializujeme sériovú komunikáciu a snímač APDS9960. Pin prerušenia je nastavený na počúvanie udalostí gest. Tu je ukážka kódu setup:

void setup() {
  pinMode(APDS9960_INT, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("APDS-9960 inicializácia..."));
  if (apds.init()) {
    Serial.println(F("Inicializácia dokončená"));
  } else {
    Serial.println(F("Inicializácia zlyhala"));
  }
}

Tento kód nastaví potrebné konfigurácie, aby sa zabezpečilo, že snímač je pripravený na použitie, a poskytuje spätnú väzbu v sériovom monitore.

Ďalej definujeme, ako spracovať gestá detekované snímačom. Funkcia handleGesture používa príkaz switch na určenie smeru gesta. Tu je zameraný výňatok:

void handleGesture() {
  if (apds.isGestureAvailable()) {
    switch (apds.readGesture()) {
      case DIR_UP:
        Serial.println("HORE");
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println("DOLU");
        break;
      // Ďalšie prípady pre doľava, doprava, blízko a ďaleko
    }
  }
}

Táto funkcia skontroluje, či je gesto dostupné, a prečíta jeho smer, pričom výsledok vytlačí do sériového monitora na spätnú väzbu. Pre úplnú implementáciu si pozrite celý kód načítaný nižšie pod článkom.

Demonštrácia / Čo očakávať

Keď spustíte program, mali by ste vidieť detekované gestá vytlačené na sériovom monitore, keď pohybujete rukou v rôznych smeroch. Napríklad potiahnutie nahor by malo zobraziť "HORE", zatiaľ čo potiahnutie nadol zobrazí "DOLU". Pri vykonávaní gest blízko a ďaleko držte ruku na sekundu stabilne (vo videu o 10:00).

Buďte opatrní s detekciou blízkosti snímača; ak pohybujete rukou príliš rýchlo alebo príliš ďaleko od snímača, nemusí gesto presne zaregistrovať. Toto je bežný problém, ktorý môže ovplyvniť výkon.

Časové značky videa

• 00:00 - Úvod do senzora APDS9960
• 02:30 - Pokyny na zapojenie
• 05:15 - Vysvetlenie kódu
• 10:00 - Ukážka rozpoznávania gest

Images

APDS-9960 gesture sensor module -2

APDS-9960 gesture sensor module -1

Arduino wiring for APDS9960 Gesture sensor

APDS-9960 gesture sensor module -2

APDS-9960 gesture sensor module -1

Arduino wiring for APDS9960 Gesture sensor

++
/*
This is code for an APDS9960 Gesture, RGB, Proximity sensor module (6 pin).
 * Watch the video on how to use APDS9960: https://youtu.be/jjXx0V13rNs
 
 */
/*
 *  This code has been modified from the Arduino library.
 *  Explained by Ahmad S. on March 25, 2018 at 21:19
 *  in Ajax, Ontario, Canada
 *  for Robojax.com
 *  
 */

 /****************************************************************
GestureTest.ino
APDS-9960 RGB and Gesture Sensor
Shawn Hymel @ SparkFun Electronics
May 30, 2014
https://github.com/sparkfun/APDS-9960_RGB_and_Gesture_Sensor

Tests the gesture sensing abilities of the APDS-9960. Configures
APDS-9960 over I2C and waits for gesture events. Calculates the
direction of the swipe (up, down, left, right) and displays it
on a serial console. 

To perform a NEAR gesture, hold your hand
far above the sensor and move it close to the sensor (within 2
inches). Hold your hand there for at least 1 second and move it
away.

To perform a FAR gesture, hold your hand within 2 inches of the
sensor for at least 1 second and then move it above (out of
range) of the sensor.

Hardware Connections:

IMPORTANT: The APDS-9960 can only accept 3.3V!
 
 Arduino Pin  APDS-9960 Board  Function
 
 3.3V         VCC              Power
 GND          GND              Ground
 A4           SDA              I2C Data
 A5           SCL              I2C Clock
 2            INT              Interrupt

Resources:
Include Wire.h and SparkFun_APDS-9960.h

Development environment specifics:
Written in Arduino 1.0.5
Tested with SparkFun Arduino Pro Mini 3.3V

This code is beerware; if you see me (or any other SparkFun 
employee) at the local, and you've found our code helpful, please
buy us a round!

Distributed as-is; no warranty is given.
****************************************************************/

#include <Wire.h>
#include <SparkFun_APDS9960.h>

// Pins
#define APDS9960_INT    2 // Needs to be an interrupt pin

// Constants

// Global Variables
SparkFun_APDS9960 apds = SparkFun_APDS9960();
int isr_flag = 0;

void setup() {

  // Set interrupt pin as input
  // Robojax Video Tutorial
  pinMode(APDS9960_INT, INPUT);

  // Initialize Serial port
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  Serial.println(F("--------------------------------"));
  Serial.println(F("SparkFun APDS-9960 - GestureTest"));
  Serial.println(F("--------------------------------"));
  
  // Initialize interrupt service routine
  attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);

  // Initialize APDS-9960 (configure I2C and initial values)
  if ( apds.init() ) {
    Serial.println(F("APDS-9960 initialization complete"));
  } else {
    Serial.println(F("Something went wrong during APDS-9960 init!"));
  }

  // Robojax Video Tutorial
  // Start running the APDS-9960 gesture sensor engine
  if ( apds.enableGestureSensor(true) ) {
    Serial.println(F("Gesture sensor is now running"));
  } else {
    Serial.println(F("Something went wrong during gesture sensor init!"));
  }
}

void loop() {
  if( isr_flag == 1 ) {
    detachInterrupt(0);
    handleGesture();
    isr_flag = 0;
    attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);
    // Robojax Video Tutorial
  }
}

void interruptRoutine() {
  isr_flag = 1;
}

void handleGesture() {
    if ( apds.isGestureAvailable() ) {
      // Robojax Video Tutorial
    switch ( apds.readGesture() ) {
      case DIR_UP:
        Serial.println("UP");
        break;
      case DIR_DOWN:
        Serial.println("DOWN");
        break;
      case DIR_LEFT:
        Serial.println("LEFT");
        // Robojax Video Tutorial
        break;
      case DIR_RIGHT:
        Serial.println("RIGHT");
        break;
      case DIR_NEAR:
        Serial.println("NEAR");
        break;
      case DIR_FAR:
        Serial.println("FAR");
        break;
      default:
        Serial.println("NONE");
        // Robojax Video Tutorial
    }
  }
}