Игрушка-распознавание фигур

Уважаемые друзья!
Нужна Ваша консультация, а впоследствии и помощь в создании проекта. Надеюсь, что Вы отзовётесь.
Есть идея сделать развивющую игрушку. Попытаюсь описать идею.

Представьте себе шахматную доску. Мы берём от неё 2 ряда. Т.е. физически имеем поле с размером 2 х 8 полей. Поля примерно по 5х5 см. Также имеется, как минимум, 64 фигурки. В каждой фигурке внутри содержится индивидуальный идентификатор, однозначно определяюющий фигурку. На каждом поле имеется приёмник кода идентификатора. Также имеется дисплей, на экране которого ребёнку предлагается положить, например, на поле A1 фигурку с изображением, например, круга. На поле A2, положить фигурку с квадратиком, и т.д. Задача ребёнка найти из кучи фигурок (64 штуки) нужную, и положить её на поле, на котором в данное время мигает RGB светодиод. Допустим синим цветом. Если ребёнок нашёл и положил правильную фигурку, то поле начинает мигать зелёным цветом (это видно через фигурку, так как она сделана из прозрачного оргстекла.) Если фигурка найдена и установлена в соответствующее поле неправильно, то поле мигает красным цветом. Та и другая ситуация сопровождается соответствующими звуковыми фразами.
Изначально само опознавание фигурок мыслилось с помощью средств RFID или NFC меток. Их сегодня можно приобрести, примерно, за 10 рублей. Эту тему я обсуждал га форуме http://forum.amperka.ru/threads/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%84%D0%B8%D0%B3%D1%83%D1%80.6964/ Но идти поэтому пути невозможно, так для этого на каждом поле необходимо установить считыватель, который стоит порядка 1000 рублей. Т.е. цена получается заоблачная. Да и взаимное влияние из-за близкого расположения полей тоже не избежать. Также рассматривал вариант с применением меток IButton (в каждой фигурке "таблетка", а на поле считыватель ), но этот вариант, хоть и свободен от электромагнитного влияния, но всё-равно получается очень дорогим, когда это умножаешь на количество фигурок и полей. Также думал располагать в фигурке маленькие неодиномовые магниты, используя различные комбинации магнитов из 6 мест, а на каждом поле разместить по 6 герконов. Используя такой метод, можно закодировать 64 комбинации (2 в 6 степени = 64). Затем, сканируя состояние 6 герконов на каждом поле, определять какая фигурка установлена на каждом поле. Но этот этот метод после экспериментов, тоже пришлось отклонить, так как магниты, хоть и очень маленькие (2х2 мм), но поле у них очень сильное, и оно, к сожалению, также заставляет сработать соседние герконы. В общем, ввиду дороговизны, хотел уже забросить эту идею, т.к вполне определённо понимаю, что покупать игрушку за 10 и более тысяч рублей, никто не станет. Но недавно осенила следующая идея, которую надо экспериментально проверить, но в данный момент жду из Китая соответствующую схемотехнику. От специалистов, хотел бы услышать, работающая эта идея, или нет.

Суть в следующем. Размещаем в каждом поле 2 контакта, котрые являются нижней частью резистивного делителя напряжения. Верхний резистор делителя постоянный, а нижний резистор, это различные резисторы, вставленные в сами фигурки и оканчивающиеся двумя контактами. Делитель запитываем источником опорного напряжения - 4,096 вольта. Таким образом, подключая различные фигурки с различными номиналами резисторов, вы меняем напряжение на выходе делителя. Т.е. нужна линейка из 64 резисторов. Т.к. опорное напряжение стабильное, а применяемые резисторы высокоточные (1%) мы получим на выходе достаточно точное стабильное напряжение. При разных фигурках мы получим на выходе 64 различные номиналы напряжений. Если в памяти контроллера будут записаны коды этих 64 номиналов напряжений, то подав напряжение с выходов делителя на АЦП контроллера, и сравнив с записанными в памяти, контроллер может сделать вывод о том, какую фигурку установили на поле. Переключение и сканирование полей можно организовать с помощью восьмиканальных аналоговых мультиплексоров.

Примерно так будет выглядеть поле для размещения фигурок. На каждом поле 2 контакта и RGB-светодиод. Кладём на поле фигурку, тем самым подключаем к контактам резистор, затем опрашиваем поле, и решаем, та или нет фигурка размещена на поле.

А так планируются сами фигурки


Теоретически, эта идея должна работать. Но это надо проверять на практике, т.к. существует достаточно серьёзное сомнение в работоспособности идеи. Я в Excel сделал табличку, подсчитав напряжение на выходе делителя с различными номиналами резисторов. К сожалению, не знаю, как вставить сюда excel-файл, поэтому расчёты вставляю в виде картинки. Сам excel-файл на Яндекс-диске https://yadi.sk/i/exNXFA78oTRwF Маленько прокомментирую таблицу. Во втором столбце приведены номиналы резисторов стандартного ряда http://www.chipdip.ru/catalog/rezistory/?p.431=1&page=3 В верхнем плече делителя стоит резистор R! 20 кОм. В нижнем плече стоят резисторы R2 с различными номиналами от 1,0 кОм до 430,0 кОм. В третьем столбце показано выходное напряжение делителя с точностью до миливольт. Напряжения, в зависимости от номиналов резисторов, изменяются от 0,195 V до 3,914 V. В четвёртом столбце обозначена величина, которая больше всего вызывает сомнение в работоспособности моей идеи. Мы видим, что границы напряжений при различных номиналах резисторов могут отличаться от 16 mV до 107 mV. Мой вопрос заключается как раз в том, возможно ли средствами Arduino померить такую маленькую разницу (16 mV) напряжений, используя внешний опорный источник для АЦП-Arduino. C внутренним опорным источником 1,1 V по моему даже не надо пытаться. Или надо использовать какой-то внешний высокостабильный АЦП. Скорость обработки напряжения на АЦП высокая не нужна. Пусть хоть секунду подсчитывает напряжение, главное, чтобы это было сделано точно Затем сравнение с кодами напряжений, зашитых в контроллере, и соответствующий вывод, та или нет фигурка положена на поле.




Очень хотелось бы услышать Ваше мнение о работоспособности этой идеи. может у кого-то возникнут более красивые идеи для решения данной задачи. Главное, решение должно быть дешёвым. Очень жду Ваших ответов и советов. Если кто-то предложит варианты сотрудничества в решении данной задачи, то с удовольствием поработаем вместе.

 

Да, всё реально. Только желательно магниты и золотые контакты в виде окружности)).

 

То есть Вы считаете, что идея рабочая? А миливольты можно поймать? Всё-таки разница - 16мВ - очень маленькая величина. Как защититься от наводок и прочего?

 

Всё, как известно, относительно. И нет ничего невозможного.))

 

Вопрос стоимости решения

 

Договорная)). См. ЛС.

 

RFIDы (по модулю на влетку), один общый МК и адресная LCD лента, можно и обычные RGB. Работать будет 100%.

 

Возможно RFID и будет работать. Но вопрос стоимости. На каждую клетку считыватель. Это очень дорого. Я даже думал о возможности использовать один считыватель, а мультиплексно переключать антенны в каждой клетке. Но ничего не нашёл об этом в интернете. Думал использовать RFID на 13,5 мГц

 

Один рфид-ридер со своим МК примерно рублей 800 (по ценам в РФ). Если заказать у дядюшки Ци, то дешевле раза в 3. Магнитики работать не будут. Контактное распознавание тоже не совсем понятно как реализовать, не замучаются дети попадать в дырочки?

Пока писал, пришла в голову еще одна идея с бесконтактными ключами для домофона. Сами метки стоят копейки, считыватели, вероятно тоже. Единственная проблема как игрушку центровать, работают они только в тесном контакте.

 

А резисторы в каждой фигурке чем плохи?

 

Почитайте про iButton, может быть то что надо? Цена таблеток порядка 40 руб, считыватели можно сделать самостоятельно.

 

Контакты пачкаются
Вместо магнитов можно черные метки и датчики освещенности, что ни будь в этом духе.

 

По моему Вы ошибаетесь. В IButton внутри зашит ключ-ПЗУ. Прочитайте здесь http://www.ibutton.ru/about/info/

 

Это тоже очень дорого получится.

 

Посмотрите мою ссылку, там описано как легко и просто считывать данные из iButton. По моему оптимально по соотношению цена-надежность.

 

Когда 40 руб. умножаешь на 64, то получается не очень красивая цифра для игрушки - 2560. И это без всей обвязки, считывателей, да и самих фигурок.

 

Светодиод RGB ненамного дешевле. В любом случае игрушка получается не из дешевых. Пусть папа сидит и наблюдает правильно ли все расставлено. )

 

Светодиод устанавливается на поле. 16 полей-16 светодиодов. А наборы фигурок будут по 64 штуки, но самых разных тем. Затраты на электронику в фигурке 2 контакта плюс резистор. Это при самом ужасном варианте не больше 6 рублей.

 

Клавиатура сделанная по резистивному принципу на 1 аналоговый провод в принципе работает довольно устойчиво, при небольшом перепаде температур. Но там всего 9-12 кнопок. У вас же 64 градации предусмотрено, уверены, что всегда будет определяться с достаточной точностью? Это надо пробовать. Кроме того, как выше заметили, заранее думайте как бороться с загрязнением контактов.

 

Как раз не очень уверен, что будет точно определяться. Поэтому и прошу совета. А где можно посмотреть резистивную клавиатуру? Насчёт контактов вроде всё продумал. Да и альтернативы контактам нет. ключ домофона же никто не протирает.