Доступные очки дополненной реальности на Arduino для чтения мультиметра

Компоненты и расходные материалы

SparkFun Arduino Pro Mini 328 — 3.3В/8 МГц

×

1

Необходимые инструменты и станки

• 3D-принтер

О проекте

Видео работающего устройства.

Пытался сделать дешёвые очки данных на Arduino для всех. Просто хотел их иметь.

Устройство работает и даже помогает избегать аварий. От идеи до рабочего прототипа ушло 4 месяца.

Вызов: конструкция из распространённых материалов. Проект больше об оптической системе для HMD. Один момент понятен: нельзя просто поставить экран перед глазами — глаз не сфокусируется.

В логах видно путь от первых тестов к текущему результату.

Оптический дизайн — самая сложная часть, но решение найдено. Стоимость прототипа ~70 евро.

Теперь у меня есть головной дисплей для высокого напряжения.

Шаг 1: Что внутри и как это работает

Принятые по Bluetooth данные выводятся на OLED-дисплей, отражаются от зеркала, проходят через линзу и вы видите изображение в маленьком прозрачном акрилковом стекле.

Шаг 2: Линза — самая сложная часть

Сделал очки работающими, но это был метод проб и ошибок. Прошёл «краш-курс» по оптике.

Сначала понял разницу между реальным и виртуальным изображением линз. Важно: глаз фокусирует объекты не ближе 25 см. Нужен был расчёт по формуле линзы: 1/f = 1/o + 1/i, где f — фокусное расстояние, o — расстояние от объекта до линзы, i — расстояние виртуального изображения.

Использованные значения:

• f = 10 см
• o = 7,3 см

Получаем i = -27,03 см (виртуальное изображение всегда отрицательное) и увеличение M = 3,7.

Калькулятор линз: hyperphysics

Шаг 3: Альтернативные линзы

Линзу сложно найти. Использовал линзу от дешёвого картона (фокус 100 мм, не 45 мм как у Google Cardboard).

Обновление: нашёл хорошее решение — малая френелевская линза (FL ≈ 110 мм). Дешёвая, легко найти, можно резать ножом. Пример: Amazon.

Альтернатива — линза от головного лупы (обычно 3-5 линз, одна с FL 110-120 мм). Чуть тяжелее и сложнее резать.

Шаг 4: Электроника

Все электронные детали для очков. В финальной версии использовал меньшую батарею. Для 280 мАч аккумулятора заменил резистор 3к на 5,6к на зарядном модуле — ток заряда снизился до ~200 мА.

Шаг 5: Корпус

Первые тесты — корпус из картона. Дешево и работало хорошо.

Финальная версия — 3D-печать. Модель в 123D Design. Нужны доработки, но неплохо для первой попытки.

STL-файлы: FLDXAHDIWMQXWRP.stl, FI9NE6GIWMQXWRV.stl, F72OH47IWMQXWRW.stl, FSAHDV3IWMQXWS2.stl, F7DF5AJIWMQXWSA.stl

Шаг 6: Подключение мультиметра Owon B35T к очкам

Мультиметр имеет Bluetooth 4.0 — можно подключить к телефону/планшету. Пришлось реверс-инжинирить последовательный протокол.

Настройка BT-модуля: простой Arduino-скетч для отправки/приёма AT-команд. Сначала перевод модуля в центральный режим:

AT+ROLE1    // модуль = central
AT+RESET    // сброс
AT+SHOW1    // показывать имя в ответе
AT+IMME0    // автоподключение
AT+FILT0    // сканировать устройства
AT+DISC?    // показать устройства
AT+CONE0    // подключиться к Owon B35T (MAC-адрес)

Софт на GitHub: github.com/awall9999/Arduino-Glass

Шаг 7: Финальные Arduino Data Glasses

Видно, как все детали помещаются в корпус. Пробовал разные держатели для акрилового рефлектора.

Список деталей:

• 1× Arduino Pro Micro 3.3V 8 МГц
• 1× Bluetooth 4.0 BLE модуль HM-11
• 1× LiPo 280 мАч + зарядка 50-500 мА
• 1× Плано-выпуклая линза 30 мм, FL 100 мм (aliexpress)
• 1× Пластиковое зеркало 1 мм
• 1× Micro OLED 0.66″ 64×48 px (SparkFun)
• 1× Короб от CD-диска (для рефлектора)

Софт на GitHub, видео на YouTube.

Шаг 8: Фото и видео первых шагов

Тесты с разными линзами: первое Bluetooth-видео, видео одного из прототипов.

Планы:

• Дописать софт для автоподключения к Owon мультиметру.
• Добавить индикатор батареи на дисплей (BLE-модуль поддерживает).
• Разные рефлекторы с тонировкой и зеркальной фолгой для работы на ярком свете.
• Уменьшить вес, переработать корпус.
• Протестировать с дисплеем 0.49″.