Amplifier ya Kuziba ndogo ndogo (na Mfumo wa Sonar wa Wearables, Nk ..): Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Jenga kipaza sauti kidogo cha bei ya chini ambacho kinaweza kupachikwa kwenye muafaka wa glasi za macho na kuunda mfumo wa maono ya vipofu, au mashine rahisi ya ultrasound ambayo hufuatilia moyo wako na hutumia Kujifunza kwa Mashine ya Binadamu kuonya juu ya shida kabla ya kutokea.

Kifaa cha kufunga-ndani ni kipaza sauti ambacho kinaweza kuingia kwenye ishara maalum (pembejeo la kumbukumbu) wakati unapuuza kila kitu kingine. Katika ulimwengu wa mabomu ya mara kwa mara na kelele na usumbufu, uwezo wa kupuuza kitu (i.e. ujinga-ance) ni mali muhimu.

Kikuza sauti bora kuwahi kujengwa katika historia yote ya jamii ya wanadamu ni PAR124A iliyotengenezwa mnamo 1961, na wakati wengi wamejaribu kuzidi au kulinganisha utendaji wake, hakuna aliyefanikiwa [https://wearcam.org/BigDataBigLies.pdf].

Amplifiers za kujifungia ni za msingi kwa sonar, rada, lidar, na aina nyingine nyingi za kuhisi, na nzuri kawaida hugharimu karibu $ 10, 000 hadi $ 50, 000, kulingana na uainishaji, nk.

S. Mann, Chuo Kikuu cha Stanford, Idara ya Uhandisi wa Umeme, 2017.

Sema Mann, Lu, Werner, IEEE GEM2018 kur. 63-70

Hatua ya 1: Pata Vipengele

Klabu ya mwanafunzi anayevaa WearTech katika Chuo Kikuu cha Toronto imetoa kwa ukarimu vifaa vya vifaa kwa kila mwanafunzi aliyejiunga na ECE516.

Unaweza kujiunga na WearTech na kupata vifaa vya vifaa, au vinginevyo, nunua sehemu kutoka Digikey.

Muswada wa Vifaa:

• Jenereta ya Ishara (ambayo bado utakuwa nayo kutoka kwa Lab 1 na mwanzoni hutahitaji jenereta kamili ya ishara ngumu, i.e.katika sehemu ya kwanza ya maabara hii, jenereta yoyote ya ishara inayothaminiwa halisi itafaa);
• LM567 au NE567 decoder ya sauti (8-pin chip);
• R_T = kipingaji cha juu cha mgawanyiko wa voltage ya pembejeo ya kumbukumbu: takriban. 5340 ohms;
• R_B = chini ya kupinga ya mgawanyiko wa voltage ya pembejeo ya kumbukumbu: takriban. 4660 ohms;
• R_L = kipinga mzigo kwa pato (Pini 3): takriban. 9212 ohms;
• Capacitors tatu (coupling capacitors kwa kumbukumbu na pembejeo ishara, na pia lowpass filter filter juu ya pato);
• Swichi za hiari;
• Amplifier ya pato kama vile TL974 (unaweza pia kutumia kipaza sauti cha sauti nyeti au kipaza sauti kwa kipaza sauti na kipingamizi cha juu cha kuingiza ili usipakie kipima kichungi cha pato);
• Vipengele vingine vya anuwai;
• Bodi ya mkate au mzunguko mwingine wa mkutano wa vifaa.

Kwa kuongeza, kufanya kitu muhimu na kipaza sauti cha kufunga, utahitaji kupata:

• Ultrasonic transducers (wingi mbili);
• Vifaa vya sauti au mfumo wa spika;
• Mfumo wa kompyuta au processor au microcontroller (kutoka Lab 1) ya sehemu ya kujifunza mashine.

R_T, R_B, na R_L ni muhimu sana, i.e. maadili ambayo tumechagua kwa uangalifu kupitia majaribio.

Hatua ya 2: waya waya vifaa

Unganisha vifaa kulingana na mchoro ulioonyeshwa.

Mchoro ni mchanganyiko mzuri kati ya mchoro wa skimu na mchoro wa wiring, i.e. inaonyesha mpangilio wa mzunguko na vile vile mzunguko umeunganishwa.

Njia ambayo dekoda ya sauti ya 567 inatumiwa imechukuliwa na wengine kama njia ya ubunifu kutoka kwa matumizi yake ya kawaida. Kawaida Pin 8 ni pini ya pato, lakini hatutumii hiyo kabisa. Kawaida kifaa hugundua toni na kuwasha taa au kipengee kingine sauti inapogunduliwa.

Hapa tunaitumia kwa njia ambayo ni tofauti kabisa na njia ambayo ilikusudiwa kutumiwa.

Badala yake, tunachukua pato kwenye Pin 1 ambayo ni pato la "Kivumbuzi cha Awamu". Tunanyonya ukweli kwamba "Kigunduzi cha Awamu" ni kiongezaji tu.

Pia, Pin 6 kawaida hutumiwa kama unganisho wa kipima muda.

Badala yake, kwa ubunifu, tunatumia Pin 6 kama pembejeo la rejea ya kutumia chip ya 567 kama kipaza sauti. Hii inatuwezesha kufikia kuzidisha kwa moja ya pembejeo zake.

Ili kupata unyeti wa kiwango cha juu kwa pembejeo za kumbukumbu, tuligundua kuwa ikiwa tunapendelea pini hii kwa 46.6% ya reli ya usambazaji, na tukiwa na wenzi wenye uwezo ndani yake, tunapata matokeo bora. Unaweza pia kujaribu kulisha ishara ya kumbukumbu moja kwa moja, kama inavyoonyeshwa na swichi (unaweza tu kutumia waya ya kuruka kwenye ubao wako wa mkate badala ya swichi).

Pini tu ya kuingiza / pato ambayo tunatumia kawaida (i.e. njia ambayo ilitakiwa kutumiwa) ni Pin 3 ambayo inapaswa kutumiwa kama pembejeo, ambayo tunatumia kama pembejeo!

Hatua ya 3: Weka Amplifier ya Kufuli kwa Matumizi mazuri: Msaada wa Maono kwa Wasioona

Tunataka kutumia kipaza sauti kufunga vifaa vya kuona (msaada wa kuona) kwa wasioona.

Wazo hapa ni kwamba tunatumia kwa sonar, kuunda mfumo wa kuhisi wa Doppler sonar.

Ingawa unaweza kununua sensa ya senar kama kiambatisho cha Arduino, tunachagua kujenga mfumo wenyewe kutoka kwa kanuni za kwanza kwenye hii inayoweza kufundishwa kwa sababu zifuatazo:

1. Wanafunzi watajifunza misingi wakati watajenga vitu wenyewe;
2. Hii inakupa ufikiaji wa moja kwa moja kwa ishara mbichi za utafiti zaidi na maendeleo;
3. Mfumo ni msikivu zaidi na wa mara moja, ikilinganishwa na mifumo iliyowekwa tayari ambayo inaripoti tu habari iliyojumuishwa na kuchelewesha kidogo (latency).

Weka transducers mbili za ultrasound kwenye kichwa cha kichwa (vichwa vya sauti), wakitazama mbele. Tunapenda kuziweka pande zote mbili ili kichwa kilinde mtoaji kutoka kwa ishara ya moja kwa moja kutoka kwa mpokeaji.

Waunganishe na kipaza sauti cha kufuli kulingana na mchoro uliopewa.

Unganisha pato la amplifier kwa vifaa vya kichwa. Aina ya kichwa cha ziada cha "Bass ya ziada" hufanya kazi vizuri, kwani majibu ya masafa yanaendelea hadi kwenye masafa ya chini kabisa.

Sasa utaweza kusikia vitu ndani ya chumba na kujenga ramani ya kuona ya akili ya vitu vya chumba kwa mwendo.

Hatua ya 4: Kujifunza kwa Mashine za Binadamu

"Baba wa AI", Marvin Minsky (aligundua uwanja wote wa ujifunzaji wa mashine), pamoja na Ray Kurzweil (Mkurugenzi wa Uhandisi katika Google), na mimi mwenyewe, tuliandika karatasi katika IEEE ISTAS 2013 (Minsky, Kurzweil, Mann, " Jumuiya ya Uwezo wa Akili ", 2013) juu ya aina mpya ya ujifunzaji wa mashine, inayoitwa Akili ya Binadamu.

Hii inatokana na ujifunzaji wa mashine kwenye teknolojia zinazoweza kuvaliwa, i.e. "HuMachine Learning", ambayo sensorer huwa ugani wa kweli wa akili na mwili.

Jaribu kuchukua kurudi kwa sonar ya Doppler na kusambaza kwa pembejeo ya mfumo wa kompyuta wa kompyuta, na kuendesha ujifunzaji wa mashine kwenye data hii.

Hii itatuchukua hatua karibu na maono ya Simon Haykin ya mfumo wa rada au sonar wenye uwezo wa utambuzi.

Fikiria kutumia LEM (Logon Expectation Maximization) mtandao wa neva.

Tazama

Hapa kuna nakala za ziada juu ya ujifunzaji wa mashine na mabadiliko ya chirplet:

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16830941

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

pdfs.semanticscholar.org/21d3/241e70186a9b…

www.researchgate.net/publication/22007368…

Hatua ya 5: Tofauti zingine: Uchunguzi wa Moyo

Sababu ya kwanza ya kifo ni ugonjwa wa moyo, na tunaweza kuunda mfumo unaoweza kuvaa ambao husaidia kushughulikia hili. Tumia hydrophones mbili au geophones "kuona" ndani ya moyo wako mwenyewe. Teknolojia hiyo hiyo ambayo husaidia kipofu "kuona" sasa inaweza kugeuzwa ndani ili kuangalia ndani ya mwili wako mwenyewe.

Mfuatiliaji kama huo wa moyo, pamoja na ECG ya jadi na video inayoangalia nje kwa muktadha, inakupa mfuatiliaji wa moyo unaoweza kuvaliwa wa mazingira kwa afya na usalama wa kibinafsi.

Kujifunza kwa mashine kunaweza kusaidia kutabiri shida kabla ya kutokea.

Hatua ya 6: Tofauti nyingine: Mfumo wa Usalama wa Baiskeli

Matumizi mengine ni mfumo wa kuona nyuma kwa baiskeli. Weka transducers wakitazama nyuma kwenye kofia ya baiskeli.

Hapa tunataka kupuuza ujambazi wa ardhini na kwa ujumla kila kitu kinahama kutoka kwako, lakini tu "tazama" vitu vinapata kwako.

Kwa kusudi hili utataka kutumia mfumo wa sonar wenye thamani ngumu, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro wa wiring hapo juu.

Lisha matokeo (ya kweli na ya kufikiria) kwenye kibadilishaji cha 2-chaneli AtoD (Analog to Digital) na uhesabu badiliko la Fourier, kisha uzingatia masafa mazuri tu. Wakati kuna vifaa vyenye nguvu vya masafa mazuri kuna kitu kinapata kwako. Hii inaweza kuamsha upanuzi wa malisho yako ya kamera ya nyuma, ili kuvutia vitu nyuma yako ambavyo vinakupata.

Kwa matokeo bora, hesabu tranform ya chirplet. Bora zaidi: tumia Adaptive Chirplet Transform (ACT) na utumie mtandao wa neva wa LEM.

Tazama Sura ya 2 ya kitabu cha "Usindikaji wa Picha za Akili", John Wiley na Wana, 2001.

Marejeo ya nyongeza:

wearcam.org/all.pdf

wearcam.org/chirplet.pdf

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1991/

wearcam.org/chirplet/adaptive_chirplet1992/…

arxiv.org/pdf/1611.08749.pdf

www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1127523…

Hatua ya 7: Tofauti Nyingine: Msaada wa Kuona Binaural kwa Wasioona

Tumia kipaza sauti kilichowekwa hapo juu chenye thamani ngumu kutoa sauti ya stereoscopic, na matokeo halisi na ya kufikiria kwa njia mbili za redio.

Kwa njia hii unaweza kusikia hali ngumu ya ulimwengu unaokuzunguka, kwani kusikia kwa wanadamu ni sawa na mabadiliko kidogo ya hatua, na je! Huyu ni mjuzi sana katika kujifunza kuelewa mabadiliko ya hila kati ya njia za awamu na quadrature ya kurudi kwa Doppler.