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指南針模塊

指南針模塊可能是頭帶中最重要的部分。 沒有它我們將無法確定方位角。

在對此進行排序之后，我們開始在串行監視器上打印數據并注意到某些事情是不對的。 為了更好地了解輸出數據，我們決定使用Python將其繪制成圖形，如上圖所示。

因為它是一個三軸羅盤，所以將點繪制成三個平面，在第一列中，所有三個平面都顯示為重疊，然后分別顯示每個平面。 在第一行中繪制來自羅盤模塊的未改變的數據。 正如您可以清楚地看到點正在形成一個圓，其中心與圖中的零不相同，原因是值具有一些偏移。

為了消除偏移，需要校準。 這是通過在每個可能的方向上理想地旋轉羅盤并尋找每個軸的最大值和最小值來完成的。 在完成校準之后，保存最大值和最小值（在當前版本的軟件中它沒有完全起作用），然后修改從羅盤讀取的值，使得幾乎沒有偏移。

更正的值顯示在第二行中。 根據這些校正值計算的方位角非常準確。我們計劃將來通過使用帶加速度計的羅盤模塊來解決這個問題，然后補償傾斜。

能源管理

為此，我們選擇了尺寸為4x30x40mm和550mAh的LiPo電池。 與03962A充電器模塊一起，它位于盒子的底部。 充電器模塊不僅可以對電池充電，還可以通過在電池電壓低于2．5V時斷開電路并通過檢測過電流來短路來保護電池免于過放電。 充電模塊板上還有一個微型USB連接器，可以方便地為頭帶充電。

最初我們計劃將頭帶中的電子設備運行在3．3V，但是當我們將所有模塊放在一起時，它變得更加復雜。 Arduino Nano板應該在5V上運行，它有自己的5V穩壓器，另一方面藍牙和指南針模塊都使用3．3V，它們還配備了板載穩壓器。 我們面臨的困境是要么在3．3V上運行所有東西，并希望arduino能夠繼續正常工作或以某種方式獲得5V電源。 我們選擇安全地使用它并使用MT3608升壓升壓轉換器將電池電壓增加到大約6．5V，然后通過Arduino的穩壓器運行以獲得穩定的5V電源。 然而，將來我們只想使用3．3V，可以使用例如Arduino Pro Mini，用于此電壓和LDO電壓調節器直接連接到電池。

外殼

外殼的尺寸為60x60x30mm，采用3D打印，由三部分組成：底部，頂部和墊片，所有STL文件都上傳到該項目中。 基本上底部包含一切，頂部用作蓋子。 在這兩個部分之間是兩個橡皮布，橡膠通過盒子進入。 頂部通過四個M3x15mm螺釘牢固固定，這種小齒輪可以確保橡膠不會脫落。 在電池和PCB之間放置薄的3D打印薄片，充當間隔物并確保PCB底部的尖銳引線不會損壞電池。 PCB固定在盒子中，其角部有四個支架，螺釘固定在支架上。

帶電子設備的盒子只是頭帶的一部分。 另一部分是橡皮筋，它繞過你的頭部并且其中裝有振動馬達。 橡皮筋長50厘米，寬60毫米，折成兩半，內部放置電機和電線連接。 每個電機都與LED，電阻器和二極管一起放在3D打印的外殼內。

振動電機不能直接從Arduino的輸出驅動，因為它們的4伏電壓需要消耗100mA電流，這比Arduino可以處理的要多。 因此，我們添加了四個雙極NPN晶體管，用于驅動一個電機。 頭帶現在工作得很好，它有一些我們尚未在軟件中解決的硬件功能，如開關按鈕和電池電壓測量。您可以在下圖中看到頭帶的整個原理圖。