前言

老冰棍温馨提示，该装置制作难度大且物料成本高

 

 

此次所制作的装置以功能验证及娱乐为主，未以量产作为考虑，请知晓

 

我应该还会继续改进各部分设计，至少下一版本要比这个更好看😂

实物演示

视频：https://www.bilibili.com/video/BV1n94y1p7ki/?spm_id_from=333.999.0.0

（视频内将详细介绍项目的背景、设计、制作及演示）

 

系统实物图
环境参数的HUD显示效果图
盖革计数器模块报警效果图
关闭HUD后的观测效果

 

项目说明

 

目的	试制作一个带抬头显示（HUD）的多功能观测仪
已实现功能	具备短距离测距、温湿度测量及罗盘方位提示功能，且上述参数可投射到HUD上；带远程视频传输功能；带盖革计数器模块，实现辐射超标报警
用途	满足驴友在户外探索时感知环境、救援队在野外搜救及钓鱼佬对环境情况把握的需求；此外，外加皮卡丁尼支架后，可安装到WARGAME设备上（基线太高，当外设用）
意义	通过可视化方式，将环境参数投放到使用者面前，让使用者更直观感知环境
实物制作情况	大部分传感器模块均已通过验证；ESP32 CAM分屏部分有BUG（显示帧数低，有条纹及卡顿）

 

开源协议

 

根据GPL 3.0协议，可随意修改代码。保持开源，共建美好硬创社区

 

由于项目含400V升压电路，有一定危险程度，任何因个人不慎操作产生的任何负面后果，作者不承担责任

 

项目功能

 

1）测量环境温湿度、方位信息，投影到HUD上；

2）可近距离(2米内)测量物体的距离，将距离信息投影到HUD上；

3）使用ESP32 CAM，可令其变为远程监控器；

4）通过外加的盖革计数器，实现辐射监测功能，提供周围环境的辐射指数，辐射超标时有投屏报警功能

 

制作说明

 

所需物料

大分类	名称	规格
电子系统	元器件	参考BOM表
	PCB	FR-4板材，双层板
	J305盖革管/M4011盖革管	-
	XH2.54线	4P，10P
	棱镜玻璃	25.4mm*25.4mm*25.4mm
	TFT屏幕	1.3寸
机械系统	部件	参考外壳文件，生产工艺不限
	螺丝	M2*12，M3*10，M3*14，M3*25，M3*35
	螺母	M2防松螺母，M3防松螺母
所需工具	电烙铁、热风枪、万用表、稳压电源、3D打印机（可选）	-

 

 

电子部分

模块	功能
中控板	采集并处理传感器数据、驱动TFT显示；该板还搭载一个ESP32 CAM模块，负责图像回传
测距传感器及CAM板	测光及测距功能、固定摄像头
综合传感器板	检测环境温湿度、方位、备用光强检测
盖革计数器模块	检测环境辐射指数

 

注：传感器芯片很难焊接，对焊接温度、器材及技术均有要求；可以用240°热风枪配合183°低温锡膏，但最好用138°超低温锡膏

 

机械部分

 

使用SOLIDWORK绘图

 

无美学设计，废土制造就突出一个粗犷😉

 

程序部分

 

将DEMO程序烧录至AT MEGA328PB，将IDE自带的CAM例程烧录进ESP32即可

 

如下图，烧录328PB时，烧录开关往左拨，进入328PB烧录模式

 

如下图，烧录ESP32时，烧录开关往右拨，然后同时按住EN_RST与IN0_RST键，首先松开EN_RST键，最后松开IN0_RST键，进入ESP32烧录模式

 

项目属性

 

本项目为首次公开，为本人原创项目

 

项目进度

 

第1阶段（2023/8/2-2023/8/16）

目标：完成中控板的制作与DEBUG；完成主程序编写

绘制3个模块的电路图，LAYOUT；首先制作中控板，到货后制作PCB，进行硬件DEBUG；进行软件编程；

 

第2阶段（与第1阶段并行，2023/8/6-2023/8/22）

目标，完成机械系统制作，完成相应部件制作及采购

制作机械架构，使用SOLIDWORK绘制并导出STL文件

 

第3阶段（2023/8/25-2023/9/11）

目标：完成机电模块的总装及调试

8/25 完成在三维猴下单，开始制作外壳

 

第4阶段（2023/8/25-2023/9/17）

目标：完成项目收尾工作

对制作过程进行总结复盘，发布项目

制作过程VLOG，视频上传B站

 

设计原理

 

1）本项目的HUD显示原理与棱镜小电视一样，详细原理可参考https://www.codenong.com/cs105897213/

 

2）电路设计原理可参考以下的“设计注意事项及相关工程”一栏

 

软件相关

 

DEMO代码可完美运行，链接已放在附件内，重要代码已做中文注释

 

设计注意事项及相关参考工程

 

大部分芯片的参数强烈建议参考官方文档，这些文档基本都能在立创商城内找到

 

一些关键部分参考了开源广场中已验证的设计，并根据本项目需求进行变动，参考项目如下：

[1] ESP32 CAM电路参考https://oshwhub.com/FJ956391150/esp32-cam；

[2]HUD显示部分的原理参考https://oshwhub.com/guo-0512/holocubic

 

盖革计数器模块参考以下两个项目，他们都是基于Emmanuel Odunlade的GC-20型盖革计数器https://www.electronics-lab.com/project/new-improved-geiger-counter-now-wifi/：

[3]https://oshwhub.com/xxdz12345/gai-ge-ji-shuo-qiili9341tft-chu-mo-ping-ban

[4]https://oshwhub.com/yanranxiaoxi/Multi-adaptation-Wi-Fi-Geiger-Counter-Double-Tube-Type

在这些工作的基础上，添加6*30保险丝座作为更好的固定措施，可适配安装J305及M4011盖革管

 

DEBUG

 

1）调试测距模块时，无法读取数据，发现程序有问题，市面上基本上没有适配8位单片机的VL53L3X程序（基本都是适配STM32）。去外面查了下，发现开源大牛们都没搞适配程序

（图源POLOLU官网）

只能换VL53L0X，这两个模块管脚pin to pin，不用重新打板。经过验证后，该板可换用VL53L0X，测距效果良好

 

2）重要元器件（如LDO、DCDC这类电源芯片）最好在正规商城里买；某宝买的TVL1117-3V3不行，上电就烧掉我的第一块测试板

 

功能验证视频如下，完整版请看顶部视频