ИК-трекинг движений глаз на Arduino Pro Mini — демо управления светодиодами

Компоненты и расходные материалы

Приложения и онлайн-сервисы

Arduino IDE

О проекте

Использовал инфракрасный датчик для отслеживания движений глаз и управления светодиодами.

Светодиодный глаз на NeoPixel

Использована лента NeoPixel — 68 светодиодов.

Лента закреплена на чашечке двусторонним скотчем и подключена по схеме:

Трекинг движений глаза

Схема

Датчики

Использовано два датчика QTR-1A для трекинга глаз. Они установлены на пластиковом листе на расстоянии, примерно равном ширине глаза.

Сенсорная часть и микроконтроллер закреплены на очках с помощью клипс.

Код Arduino

Когда радужка приближается к датчику, отражённый свет уменьшается, а показания датчика растут. При удалении — наоборот. Движение зрачка светодиодного глаза управляется изменением показаний одного датчика.

При моргании показания обоих датчиков падают — если оба снижаются одновременно, век светодиодного глаза опускаются.

#include <QTRSensors.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define NUM_SENSORS 2
#define NUM_SAMPLES_PER_SENSOR 10
#define EMITTER_PIN QTR_NO_EMITTER_PIN

int iniSensorValL, sensorValL;
int iniSensorValR, sensorValR;

#define PIN A3
Adafruit_NeoPixel led = Adafruit_NeoPixel(68, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int blackNum = 24;
int pupilNum = 12;
uint32_t color;
int brightness = 40;
byte eyeColor;
int LR = 7;
boolean lid = false;
int cnt = 0;

// Анимации: черный глаз, зрачок, веки (массивы координат LED)
// ... (полные массивы blackLED[15][24], pupilLED[15][12], eyelidLED[56] в исходном коде)

QTRSensorsAnalog qtra((unsigned char[]) {0, 1}, NUM_SENSORS, NUM_SAMPLES_PER_SENSOR, EMITTER_PIN);
unsigned int sensorValues[NUM_SENSORS];

void blink(int eyelid, int LR) {
  if (eyelid != 8) {
    // Серый фон
    for (uint16_t i = 0; i < led.numPixels(); i++) {
      led.setPixelColor(i, led.Color(66, 66, 66));
    }
    // Чёрный глаз
    for (uint16_t i = 0; i < blackNum; i++) {
      led.setPixelColor(blackLED[LR][i], color);
    }
    // Зрачок
    for (uint16_t i = 0; i < pupilNum; i++) {
      led.setPixelColor(pupilLED[LR][i], led.Color(0, 0, 66));
    }
    // Веки
    for (int i = 0; i < eyelidNum[eyelid]; i++) {
      led.setPixelColor(eyelidLED[i], 0);
    }
  } else {
    led.clear();
  }
  led.show();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  led.begin();
  led.setBrightness(brightness);
  led.show();
  color = led.Color(0, 177, 55); // цвет зрачка
  delay(100);
  qtra.read(sensorValues);
  iniSensorValL = sensorValues[0];
  iniSensorValR = sensorValues[1];
  blink(eyelid, LR);
}

void loop() {
  qtra.read(sensorValues);
  sensorValL = sensorValues[0];
  sensorValR = sensorValues[1];

  double rasioL = (double)sensorValL / iniSensorValL;
  double rasioR = (double)sensorValR / iniSensorValR;

  Serial.print(rasioL); Serial.print(" "); Serial.println(rasioR);

  if (rasioL > 0.985 && rasioR < 0.985) { // вправо
    for (int i = LR; i < 12; i++) { blink(0, i); delay(40); LR = i; }
  } else if (rasioL < 0.985 && rasioR > 0.985) { // влево
    for (int i = LR; i > 2; i--) { blink(0, i); delay(40); LR = i; }
  } else if (!lid && rasioL < 0.96 && rasioR < 0.96) { // моргание закрытие
    for (int i = 1; i < 9; i++) { blink(i, LR); delay(40); lid = true; }
  } else if (lid && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96) { // моргание открытие
    for (int i = 8; i > 0; i--) { blink(i, LR); delay(40); lid = false; }
  } else if (!lid && rasioL > 0.96 && rasioR > 0.96) { // норма
    if (LR <= 7) {
      for (int i = LR; i <= 7; i++) { blink(0, i); delay(40); LR = i; }
    } else {
      for (int i = LR; i >= 7; i--) { blink(0, i); delay(40); LR = i; }
    }
    Serial.println("Норма");
  }

  // Обновление базовых значений
  if (cnt > 10) {
    iniSensorValL = sensorValL;
    iniSensorValR = sensorValR;
    cnt = 0;
  }
}

Работа устройства

Устройство отслеживает горизонтальные движения глаза и моргание, передавая их на светодиодный «глаз», который повторяет эти движения в реальном времени.