DIGITĀLS DAUDZFUNKCIJU MĒRĪŠANAS INSTRUMENTS: 21 solis (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Fusion 360 projekti »

Sveiki visiem. Es vienmēr gribēju ierīci, kas man palīdzētu izlīdzināt 3D printera gultu, un kādu citu ierīci, kas man palīdzētu iegūt aptuvenu izliektas virsmas garumu, lai es varētu viegli izgriezt pareizo uzlīmes garumu, ko uzklāt uz šīs virsmas, un tādējādi novēršot izšķērdēšanu. Tāpēc es domāju, kāpēc gan neapvienot abas idejas un neizveidot vienu sīkrīku, kas spēj paveikt abus. Visbeidzot, es beidzot izveidoju ierīci, kas var ne tikai izmērīt izliektas līnijas un virsmas līdzenumu, bet arī izmērīt taisnu līniju attālumus un līnijas leņķi. Tātad būtībā šis sīkrīks darbojas kā viss vienā digitālā līmenī+lineāls+transportieris+rullīšu mērs. Ierīce ir pietiekami maza, lai ietilptu kabatā, un tās akumulatorus var viegli uzlādēt, izmantojot tālruņa lādētāju.

Šī ierīce izmanto akselerometru un žiroskopa sensoru, lai precīzi izmērītu virsmas līdzenumu un leņķi, asu infrasarkano staru sensoru, lai bezkontakta veidā izmērītu lineāro garumu, un kodētāju ar riteni, ko var pārvilkt pa izliektu virsmu vai izliektu līniju. iegūt tā garumu.

Navigācija pa ierīces režīmiem un funkcijām tiek veikta, izmantojot 3 skārienjutīgas pogas, kas apzīmētas kā M (režīms), U (vienība) un 0 (nulle)

M - lai izvēlētos starp dažādiem mērījumu veidiem

U - lai izvēlētos mērvienības mm, cm, collas un metrs

0 - lai atiestatītu izmērītās vērtības uz 0 pēc attāluma vai leņķa mērīšanas.

Skārienpogu izmantošanas iemesls ir viegla navigācija pa režīmiem un vienībām, netraucējot ierīces stāvokli mērīšanas laikā.

Ierīces pamatnē ir iestrādāts neodīma magnēts, lai tas neslīdētu vai neslīdētu no izmērāmās metāla virsmas.

Korpuss ir veidots tā, lai ierīce būtu pēc iespējas kompakta un viegli drukājama 3D formātā.

1. darbība: OBLIGĀTĀS SASTĀVDAĻAS UN MODULI

Komponenti tika izvēlēti, paturot prātā, ka šī ierīce ir veidota tā, lai ietilptu kabatā. Tātad tika izmantots mazākais no displeja, akumulatora un sensoriem, ko varēju atrast.

1. 3d drukāts korpuss

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR attāluma sensors X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 akselerometrs/žiroskopa modulis X 1 (Aliexpress)

4. Boost+uzlādes modulis X 1 (Aliexpress)

5. Grove peles kodētājs X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 OLED displejs X 1 (Aliexpress)

7. Arduino pro mini ATMEGA328 5V / 16MHz X 1 (Aliexpress)

8. 12 mm skaņas signāls X 1 (Aliexpress)

9. 3.7v, 1000mah lipo akumulators X 1 (Aliexpress)

10. TTP223 skārienpogu modulis X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodīma magnēts X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB uz UART TTL moduli X 1 (Aliexpress)

13. Emaljēta vara stieple (Aliexpress)

14. 10K rezistori X 2

15. 19 (garums) X2 (dia) mm tērauda ass X 1

16. 3 mm vadīts X 1

17. Jebkurš vinila uzlīmju rullis (Aliexpress)

18. Mikro USB kabelis

MPU6050

MPU6050 ir mems ierīce, kas sastāv no 3 asu akselerometra un 3 asu žiroskopa. Tas palīdz mums izmērīt paātrinājumu, ātrumu, orientāciju un pārvietojumu. Šī ir uz I2C balstīta ierīce, kas darbojas no 3.3 līdz 5 v. Šajā projektā MPU6050 tiek izmantots, lai izmērītu, vai virsma ir līdzena vai nē, kā arī lai mērītu līnijas leņķi.

GROVE MOUSE ENCODER

Šis ir mehānisks inkrementāls rotācijas kodētājs ar atgriezeniskās saites datiem par rotācijas virzienu un rotācijas ātrumu. Es izmantoju šo kodētāju, jo tas ir mazākais kodētājs, ko varēju atrast, un arī tā programmēšanas daļa bija vienkārša. Šim kodētājam ir 24 soļi vienā rotācijā. Izmantojot to, mēs varam aprēķināt attālumu, ko ritenis pārvieto uz kodētāja, ja riteņa diametrs ir zināms. Aprēķini, kā to izdarīt, ir apskatīti šīs pamācības turpmākajos soļos. Šis projekts izmanto kodētāju, lai izmērītu izliektu līniju attālumus.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE MODULIS

Šis ir analogais sensors, kas dod mainīgu spriegumu kā izeju, pamatojoties uz objekta attālumu no sensora. Atšķirībā no citiem IR moduļiem, atklātā objekta krāsa neietekmēs sensora izeju. Ir daudz asu sensoru versiju, taču mūsu izmantotais ir diapazonā no 4 līdz 30 cm. Sensors darbojas ar spriegumu no 4,5 līdz 5,5 voltiem un patērē tikai 12 mA strāvu. Sarkanie (+) un melnie (-) vadi ir strāvas vadi, un trešais vads (vai nu balts, vai dzeltens) ir analogās izejas vads. Sensors šajā projektā tiek izmantots lineāro attālumu mērīšanai bez kontakta.

2. darbība: OBLIGĀTI RĪKI

1. Šķēres

2. Kastes griezēji vai citi īpaši asi asmeņi

3. pincetes

4. Karstās līmes pistole

5. Tūlītēja līme (piemēram, super līme)

6. Līme uz gumijas (piemēram, fevi bond)

7. Lodāmurs un svins

8. lāzera griezējs

9. 3D printeris

10. Rotējošs instruments ar diska griešanas uzgali

11. Stiepļu griezēji

12. Smilšpapīrs

3. darbība: STL faili 3D drukāšanai

Šīs ierīces korpuss tika izstrādāts, izmantojot Autodesk Fusion 360 programmatūru. Ir 3 gabali. Šo gabalu STL faili ir norādīti zemāk.

Failus "LID" un "wheel" var izdrukāt bez balstiem, turpretim "BODY" failam ir nepieciešams atbalsts. Es tos izdrukāju 0, 2 mm slāņa augstumā ar 100% piepildījumu, izmantojot zaļo PLA. Izmantotais printeris ir TEVO tarantula.

4. solis: apvalka pārklāšana ar vinilu

1. Izmantojiet smalku smilšpapīru, lai izlīdzinātu visas 3D drukāto detaļu ārējās virsmas, lai vinila uzlīme viegli pielīmētu.

2. Izmantojiet mitru drānu, lai atbrīvotos no visām smalkajām daļiņām, kas pēc slīpēšanas var palikt uz virsmām.

3. Pēc tam, kad virsma izžūst, uz tās uzklājiet vinila uzlīmi. Pārliecinieties, ka nav gaisa burbuļu.

4. Ar šķērēm nogrieziet lieko uzlīmi ap malām.

5. Tagad uzklājiet uzlīmi ap korpusa malām un nogrieziet lieko.

6. Ar kastīšu griezēju vai jebkuru citu skuvekli izgrieziet caurumus OLED displejam, uzlādes portam, kodētāja ritenim un asajam IR sensoram.

BRĪDINĀJUMS: Esiet ļoti piesardzīgs ar asiem asmeņiem un instrumentiem

5. darbība: ĶĒDES DIAGRAMMAS

PRO MINI PROGRAMMĒŠANA

Atšķirībā no Arduino nano, pro mini nevar ieprogrammēt tieši, pievienojot USB kabeli, jo tam nav iebūvēta USB-sērijas TTL pārveidotāja. Tāpēc vispirms, lai to ieprogrammētu, mums vajadzētu savienot ārējo USB ar seriālo pārveidotāju ar mini mini. Pirmais attēls parāda, kā šie savienojumi ir jāizveido.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

Pabeigt shēmas shēmu

Otrais attēls parāda pilnu šī projekta shēmu.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (REŽĪMS)

D5 - I/O (VIENĪBA)

D6 - I/O (ZERO)

D7 - +(1) kodētājs

D8 - +(2) kodētājs

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + skaņas signāls

A4 - SDA (OLED UN MPU6050)

A5 - SCL (OLED UN MPU6050)

GND - GND VISI MODULI UN SENSORI UN BOOST MODULIS

VCC - BOOST MODULE USB PORT

B + - AKUMULATORS +

B- AKUMULATORS -

Trešā bilde tika uzņemta, kamēr es veidoju kodu. Šī ir pagaidu iestatīšana, kas tika veikta koda, moduļu un ķēdes pārbaudei. Jums, puiši, tas nav obligāti jāizmēģina

6. darbība: MAGNETA IEVIETOŠANA

1. Uzlieciet tūlītēju līmi magnēta dobumā, kas atrodas zem uzlādes porta atveres.

2. Ievietojiet magnētu dobumā un turiet to nospiestu, līdz līme izžūst, izmantojot kaut ko nemagnētisku.

Magnēts palīdz novērst ierīces slīdēšanu vai pārvietošanos, ja to lieto uz metāla virsmas.

7. solis: SENSORU MAINĪŠANA

Lai ierīce būtu pēc iespējas mazāka, asā IR sensora un kodētāja stiprinājumi tika nogriezti, izmantojot rotējošu instrumentu ar griešanas diska uzgaļa stiprinājumu.

8. solis: VECĀ Ekrāna ievietošana

1. Atzīmējiet tapu nosaukumus OLED displeja aizmugurē, lai vēlāk varētu pareizi izveidot savienojumus.

2. Novietojiet OLED displeju pareizajā vietā, kā parādīts otrajā attēlā. Displeja atvere ir veidota tā, lai displejs nedaudz iekļūtu sienās. Tas nodrošina, ka displejs atrodas pareizajā pozīcijā un orientācijā un nepārvietojas viegli.

3. Ap displeju uzmanīgi uzklāj karstu līmi. Priekšroka tiek dota karstajai līmei, jo tā darbojas kā displeja amortizators un, uzklājot, neradīs stresu.

9. solis: Skārientaustiņu un MPU6050 PIEVIENOŠANA

1. Tiek izmantota līme uz gumijas bāzes.

2. Līme tiek uzklāta uz abām virsmām.

3. Pārliecinoties, ka visi lodēšanas punkti ir vērsti pret korpusa atvērto pusi, novietojiet moduļus tam paredzētajās vietās, kā parādīts attēlos.

4. Turiet moduli un korpusu viegli saspiestu kopā vismaz 2 minūtes pēc to salīmēšanas.

10. solis: BOOST+LĀDĒŠANAS MODULIS

Šis ir modulis, kuru es izņēmu no lētas vienšūnas jaudas bankas. Šim modulim ir gan akumulatora aizsardzības shēma, gan 5V, 1 amp pastiprinātājs. Tam ir arī ieslēgšanas/izslēgšanas poga, ko var izmantot kā barošanas slēdzi visam projektam. Sievietes USB ports modulī tika noņemts, izmantojot lodāmuru, un divi vadi tika pielodēti pie +5 V un zemējuma spailēm, kā parādīts 4. attēlā.

Lodējiet 2 tērauda galvenes tapas uz B+ un B-, kā parādīts pirmajos divos attēlos, un pēc tam pārbaudiet, vai modulis darbojas ar baterijām.

Uzklājiet tūlītēju līmi uz modulim paredzētās platformas un viegli novietojiet moduli, pārliecinoties, ka uzlādes ports un atvere nodrošina perfektu izlīdzināšanu.

11. solis: AKUMULATORA UN TERMIŅA IR SENSORA IEVIETOŠANA

1. Emaljētā vara stieples pārklājumu noņem, karsējot stieples galu, izmantojot lodāmuru vai šķiltavu, līdz izolācija izkūst. Pēc tam vadi tiek rūpīgi pielodēti pie OLED displeja. Tas tiek darīts tagad, jo pēc bateriju ievietošanas to var būt grūti izdarīt.

2. Akumulators ir iebīdīts zem pastiprināšanas moduļa platformas tā, lai tā vadu savienotāji būtu vērsti uz OLED displeja virzienu, kā redzams 3. attēlā.

3. Asu IR sensoru ievieto tam paredzētajā slotā.

12. solis: ARDUINO UN BUZZER PIEVIENOŠANA

1. USB -sērijas pārveidotājs ir pielodēts pie Arduino saskaņā ar pievienoto shēmu.

2. Karstā līme tiek izmantota, lai Arduino pielīmētu pie korpusa vidus virs baterijām.

3. Vadi tiek pielodēti pie skaņas signāla spailēm, un pēc tam skaņas signāls tiek iebīdīts tam paredzētajā korpusa apļveida dobumā, kā redzams 7. attēlā.

13. darbība: kodētājs

1. Kodētāja spailes tiek notīrītas, izmantojot asmeni.

2. Rezistori ir pielodēti pie kodētāja.

3. Vara stieples ir pielodētas saskaņā ar shēmas shēmu.

4. Tērauda ass ir ievietota 3D drukātajā ritenī. Ja ritenis ir pārāk vaļīgs, nostipriniet to, izmantojot tūlītēju līmi.

5. Ievietojiet asu riteņu komplektu kodētājā. Atkal, ja tā ir vaļīga, izmantojiet tūlītēju līmi. Bet šoreiz esiet ļoti uzmanīgs, lai nekāda līme neiekļūtu kodētāja mehānismos.

6. Novietojiet kodētāju korpusa iekšpusē tā, lai riteņi izvirzītos caur paredzēto atveri, kā arī pārliecinieties, ka tas brīvi griežas.

7. Izmantojiet karstu līmi, lai kodētāju nostiprinātu vietā.

14. solis: SAVIENOŠANA UN LODĒŠANA

1. Ķēdes elektroinstalācija tiek veikta saskaņā ar shēmu, kas sniegta iepriekšējā shēmā "ĶĒDES DIAGRAMMA".

2. Visu sensoru un moduļu +ve un -ve vadi ir savienoti paralēli strāvas avotam.

3. Pārliecinieties, ka neviens no vadiem neaizsedz IS moduļa skatu un nesaista ar kodētāja riteni.

15. darbība: kodēšana

1. Lejupielādējiet tālāk norādīto kodu un bibliotēkas.

2. Izvelciet bibliotēkas mapes. Kopējiet šīs mapes mapē "bibliotēkas" mapē "Arduino", kas atrodas jūsu datora sadaļā "Mani dokumenti" (ja esat Windows lietotājs).

3. Atveriet norādīto kodu ("filal_code") Arduino IDE un augšupielādējiet to Arduino.

16. darbība: MPU6050 KALIBRĒŠANA

Tā kā akselerometra/žiroskopa modulis MPU6050 tikko tika pielīmēts pie korpusa, tas var nebūt pilnīgi līdzens. Tāpēc, lai labotu šo nulles kļūdu, tiek veiktas šādas darbības.

1. SOLIS: pievienojiet ierīci datoram un novietojiet to uz virsmas, par kuru jau zināt, ka tā ir pilnīgi līdzena (piemērs: flīžu grīda)

2. SOLIS: dodieties uz ierīces “LEVEL” režīmu, pieskaroties pogai “M” un pierakstiet X un Y vērtības.

3. SOLIS: piešķiriet šīs vērtības koda mainīgajiem lielumiem "calibx" un "caliby".

4. SOLIS: augšupielādējiet programmu vēlreiz.

17. solis: PĀRVIETOTĀ ATTĀLUMA APRĒĶINĀŠANA UZ KODERA SOLI

Pakāpju skaits vienā kodētāja vārpstas apgriezienā, N = 24 soļi

Riteņa diametrs, D = 12,7 mm

Riteņa apkārtmērs, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,898 mm

Tāpēc attālums, kas pārvietots pa soli = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Ja jūs, puiši, izmantojat cita diametra riteni vai kodētāju ar atšķirīgu soļu skaitu, atrodiet attālumu, kas pārvietots uz mm, aizstājot savas vērtības iepriekšminētajā formulā un, kad esat atradis izšķirtspēju, ievadiet šo vērtību formulā koda ietvaros, kā parādīts bilde.

Apkopojiet un augšupielādējiet kodu vēlreiz Arduino.

Kad kodētāja kalibrēšana ir pabeigta un modificētā programma ir augšupielādēta, jūs varat atkausēt un noņemt USB -sērijas TTL pārveidotāja moduli no Arduino Pro Mini.

18. solis: VISA PĀRBAUDE PIRMS LIETAS AIZVĒRŠANAS

Lietas, kas jāpārbauda:

1. Ja lādētāju var viegli pievienot portam un ja akumulatori tiek pareizi uzlādēti.

2. Ieslēgšanas/izslēgšanas poga darbojas vai nedarbojas.

3. OLED parāda visu pareizā orientācijā un pozīcijā ar pareizu atstarpi.

4. Visas skārienjutīgās pogas darbojas pareizi un ir pareizi marķētas.

5. Ja kodētājs, pagriežot, dod attāluma vērtības.

6. MPU6050 un SHARP IR moduļi darbojas un sniedz pareizus rādījumus.

7. Atskan skaņas signāls.

8. Pārliecinieties, ka, ieslēdzot, nekas iekšā nesasilst. Ja notiek apkure, tas nozīmē, ka elektroinstalācija kaut kur ir nepareiza.

9. Pārliecinieties, ka viss ir nostiprināts vietā un nepārvietojas korpusā.

19. darbība: spiedpogas pagarinātāja ievietošana un korpusa sasiešana

GAISMAS GAISMAS IZMANTOŠANA PUSES POGAS VĀRTENES PALIEKŠANAI

Uzlādes moduļa spiedpogas vārpsta ir pārāk īsa, lai izietu caur korpusa atveri. Tātad kā pagarinātājs tiek izmantota 3 mm LED galva.

1. Gaismas diodes kājas tiek nogrieztas, izmantojot stieples griezēju.

2. Gaismas diodes plakanā puse ir gluda un līdzena, izmantojot smilšpapīru. Ja gaismas diode ir pārāk maza, lai to varētu apstrādāt ar rokām, izmantojiet pinceti.

3. Ievietojiet LED galvu tam paredzētajā atverē uz korpusa vāka, kā parādīts attēlā. Pārliecinieties, ka gaismas diode nav saspringta, jo tai vajadzētu slīdēt iekšā un ārā, nospiežot spiedpogu

LIETOŠANAS SAISTĪŠANA

1. Uzlīmējiet visas līmes uz gumijas bāzes (es izmantoju Fevi Bond) gar malu gan uz korpusa, gan uz vāciņa.

2. Pagaidiet 5 līdz 10 minūtes, līdz līme nedaudz izžūst, un pēc tam saspiediet abas puses kopā. Pārliecinieties, ka kodētāja riteņa tērauda ass brīvais gals iet caurumā, kas tam paredzēts uz vāciņa.

3. Izmantojiet lielu slodzi (es izmantoju UPS akumulatoru), lai līmes žūšanas laikā abi gabali būtu nospiesti.

Šeit tika ieteikta līme uz gumijas bāzes, jo gadījumā, ja korpusu nākotnē nāksies atvērt akumulatora nomaiņai vai pārprogrammēšanai, to var viegli izdarīt, palaižot asu asmeni vai nazi gar savienojumu.

20. darbība. Skārienpogu pogu marķēšana

Marķēšana tiek veikta, lai viegli identificētu skārienpogu pozīcijas un funkcijas.

Alfabēts tika izgriezts no baltas uzlīmes lapas, izmantojot manu mājās gatavoto lāzera griezēju.

Izgrieztie gabali tika noņemti no galvenās loksnes, izmantojot pinceti, un pēc tam tika uzklāti uz ierīces pareizajā stāvoklī un orientācijā.

Maksimālais alfabēta augstums: 8 mm

Maksimālais alfabēta platums: 10 mm

BRĪDINĀJUMS: STRĀDĀJOT AR LĀZERGRAUDĒTĀJU VAI IZGRIEZTĀJU, valkājiet lāzeru bloķējošas aizsargbrilles

21. solis: REZULTĀTI

Ierīce beidzot ir pabeigta. Ja jums, puišiem, ir šaubas vai ieteikumi par projektu, lūdzu, dariet man to zināmu komentāros.

PALDIES

Pirmā balva kabatas izmēra konkursā