DIGITÁLIS TÖBBFUNKCIÓS MÉRŐSZER: 21 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Fusion 360 projektek »

Sziasztok. Mindig is szerettem volna egy olyan eszközt, amely segít a 3D nyomtatóágyam kiegyenlítésében, és valami más eszközt, amely segíthet egy ívelt felület hozzávetőleges hosszának megszerzésében, hogy könnyen kivághassam a megfelelő hosszúságú matricát az adott felületre való felhelyezéshez, és így megelőzve a pazarlást. Ezért arra gondoltam, miért nem kombinálom mindkét ötletet, és nem készítek egyetlen modult, amely mindkettőre képes. Végül egy olyan eszközt építettem, amely nemcsak az ívelt vonalakat és a felszíni síkosságot képes mérni, hanem az egyenes távolságokat és a vonal szögét is. Tehát alapvetően ez a szerkentyű minden egyben digitális szinten+vonalzó+szögmérő+tekercs. A készülék elég kicsi ahhoz, hogy elférjen egy zsebben, és az akkumulátorai könnyen feltölthetők egy telefon töltővel.

Ez az eszköz gyorsulásmérőt és giroszkópérzékelőt használ a felszín szintjének és szögének pontos méréséhez, egy éles infravörös érzékelőt a lineáris hosszúság érintésmentes méréséhez, valamint egy jeladót egy kerékkel, amely görbült felületen vagy ívelt vonalon keresztül gurítható megkapja a hosszát.

A navigálás a készülék módjai és funkciói között 3 érintőgomb segítségével történik, amelyek M (mód), U (egység) és 0 (nulla) jelzéssel vannak megjelölve

M - A különböző típusú mérések közül választhat

U - A mm, cm, hüvelyk és méter mértékegységek közül választhat

0 - A mért értékek 0 -ra való visszaállítása távolság vagy szög mérése után.

Az érintőgombok használatának oka az, hogy óvatosan navigálhat az üzemmódokban és egységekben, anélkül, hogy megzavarná a készülék helyzetét mérés közben.

A készülék alapjába beágyazott neodímium mágnes van, így nem csúszik le vagy csúszik le a mérendő fémfelületről.

A burkolatot úgy tervezték, hogy a készüléket a lehető legkompaktabbá tegye, és könnyen nyomtathasson 3D -ben.

1. lépés: SZÜKSÉGES ALKATRÉSZEK ÉS MODULOK

Az alkatrészeket úgy választottuk, hogy szem előtt tartjuk, hogy ez az eszköz úgy van kialakítva, hogy elférjen egy zsebben. Így a legkisebb kijelzőt, akkumulátort és érzékelőket használtam.

1. 3D nyomtatott tok

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR távolságérzékelő X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 gyorsulásmérő/giroszkóp X 1 modul (Aliexpress)

4. Boost+töltőmodul X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse X1 kódoló (Aliexpress)

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

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

8. 12 mm -es zümmögő X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 érintőgombos modul X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodímium mágnes X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB - UART TTL modul X 1 (Aliexpress)

13. Zománcozott rézhuzal (Aliexpress)

14. 10K ellenállások X 2

15. 19 (hossz) X2 (átmérő) mm acéltengely X 1

16. 3 mm -es led X 1

17. Bármilyen vinil matrica tekercs (Aliexpress)

18. Micro USB kábel

MPU6050

Az MPU6050 egy mems eszköz, amely egy 3 tengelyes gyorsulásmérőből és egy 3 tengelyes giroszkópból áll. Ez segít a gyorsulás, sebesség, orientáció és elmozdulás mérésében. Ez egy I2C alapú eszköz, amely 3,3 és 5 V között működik. Ebben a projektben az MPU6050 -et használják annak mérésére, hogy egy felület vízszintes -e vagy sem, és egy vonal szögének mérésére is.

GROVE egér kódoló

Ez egy mechanikus inkrementális forgó jeladó, amely a forgásirány és a forgási sebesség visszacsatolási adatait tartalmazza. Azért használtam ezt a kódolót, mert ez a legkisebb kódoló, amit találtam, és a programozási része is egyszerű volt. Ennek a kódolónak 24 lépése van forgásonként. Ennek segítségével kiszámíthatjuk a kerék által az enkóderrel megtett távolságot, ha a kerékátmérő ismert. Ennek elvégzéséről szóló számításokat az útmutató későbbi lépéseiben tárgyaljuk. Ez a projekt a kódolót használja az ívelt vonalak távolságának mérésére.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR TÁVOLSÁGI MODUL

Ez egy analóg érzékelő, amely változó feszültséget ad kimenetként az objektum és az érzékelő közötti távolság alapján. Más IR modulokkal ellentétben az észlelt objektum színe nem befolyásolja az érzékelő kimenetét. Az éles érzékelőknek sok változata létezik, de az általunk használt tartomány 4-30 cm. Az érzékelő 4,5-5,5 volt közötti feszültséget működtet, és mindössze 12 mA áramot vesz fel. A piros (+) és a fekete (-) vezetékek a tápvezetékek, a harmadik (akár fehér, akár sárga) vezetékek az analóg kimeneti vezetékek. Az érzékelőt ebben a projektben lineáris távolságok mérésére használják érintés nélkül.

2. lépés: SZÜKSÉGES ESZKÖZÖK

1. Egy olló

2. Dobozvágók vagy más szuperéles kések

3. csipesz

4. Forró ragasztópisztoly

5. Azonnali ragasztó (mint a szuperragasztó)

6. Gumi alapú ragasztó (mint a fevi kötés)

7. Forrasztópáka és ólom

8. lézervágó

9. 3D nyomtató

10. Forgó szerszám korongvágóval

11. Drótvágók

12. Csiszolópapír

3. lépés: STL fájlok 3D nyomtatáshoz

Ennek az eszköznek a tokját az Autodesk Fusion 360 szoftverben tervezték. 3 darab van. Ezen darabok STL fájljait az alábbiakban adjuk meg.

A "LID" és a "wheel" fájlok támogatás nélkül nyomtathatók, míg a "BODY" fájl támogatást igényel. Ezeket 0,2 mm rétegmagasságban kinyomtattam 100% -os kitöltéssel, zöld PLA használatával. A nyomtató egy TEVO tarantula.

4. lépés: A burkolat lefedése VINYL -lel

1. Finom csiszolópapírral simítsa ki a 3D nyomtatott darabok összes külső felületét, hogy a vinil matrica könnyen tapadjon.

2. Nedves ruhával távolítsa el az összes finom részecskét, amely a csiszolás után a felületeken maradhat.

3. Miután a felület megszáradt, vigye fel a vinil matricát a felületre. Győződjön meg arról, hogy nincsenek beszorult légbuborékok.

4. Ollóval vágja le a felesleges matricát a szélek körül.

5. Most ragasszon matricát a burkolat oldalaira, és vágja le a felesleget.

6. Használjon dobozvágót vagy más borotvát a lyukak kivágásához az OLED kijelző, a töltőport, az enkóderkerék és az éles infravörös érzékelő számára.

FIGYELMEZTETÉS: NAGYON ÓVATOSAN VAGYON ÉLES PENGÉKKEL ÉS SZERSZÁMOKKAL

5. lépés: ÁRAMDIAGRAMOK

PRO MINI PROGRAMOZÁSA

Az Arduino nano-val ellentétben a pro mini nem programozható közvetlenül USB-kábel csatlakoztatásával, mivel nem rendelkezik beépített USB-soros TTL átalakítóval. Ezért először csatlakoztassunk egy külső USB -t a soros átalakítóhoz a pro mini -hez a programozáshoz. Az első kép azt mutatja, hogyan kell ezeket a kapcsolatokat létrehozni.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

TELJES ÁRAMKÖR DIAGRAM

A második kép a projekt teljes kapcsolási rajzát mutatja.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (ÜZEMMÓD)

D5 - I/O (EGYSÉG)

D6 - I/O (nulla)

D7 - +(1) KÓDER

D8 - +(2) KÓDER

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Hangjelző

A4 - SDA (OLED ÉS MPU6050)

A5 - SCL (OLED ÉS MPU6050)

GND - GND MINDEN MODUL ÉS ÉRZÉKELŐ ÉS BOOST MODUL

VCC - + A BOOST MODUL USB PORT

B + - AKKUMULÁTOR +

B- - AKKUMULÁTOR -

A harmadik kép a kód létrehozása közben készült. Ez egy ideiglenes beállítás a kód, a modulok és az áramkör tesztelésére. Nem kötelező kipróbálni

6. lépés: A Mágnes behelyezése

1. Vigyen fel azonnali ragasztót a töltőnyílás alatt található mágnes üregébe.

2. Helyezze a mágnest az üregbe, és tartsa lenyomva, amíg a ragasztó megszárad, valami nem mágneses segítségével.

A mágnes megakadályozza a készülék lecsúszását vagy elmozdulását, ha fémfelületen használják.

7. lépés: AZ ÉRZÉKELŐK ALAKÍTÁSA

Annak érdekében, hogy a készülék a lehető legkisebb legyen, az éles infravörös érzékelő és a jeladó rögzítőkonzoljait levágták egy forgószerszámmal, vágótárcsa -bit rögzítéssel.

8. lépés: AZ OLED KIJELZŐ ELHELYEZÉSE

1. Jelölje be a tűneveket az OLED kijelző hátoldalán, hogy a későbbiekben megfelelően lehessen csatlakozni.

2. Helyezze az OLED kijelzőt a megfelelő pozícióba, ahogy a második kép mutatja. A kijelző nyílása úgy van kialakítva, hogy a kijelző kissé a falakba kerül. Ez biztosítja, hogy a kijelző a megfelelő helyzetben és irányban legyen, és ne mozogjon könnyen.

3. A forró ragasztót óvatosan kell felhordani a kijelző körül. A forró ragasztót részesítik előnyben, mert ez a kijelző lengéscsillapítójaként működik, és nem terheli a kijelzőt, amikor felviszik.

9. lépés: AZ ÉRINTŐGOMBOK ÉS az MPU6050 ELHASZNÁLÁSA

1. Gumi alapú ragasztót használnak.

2. A ragasztót mindkét felületre felviszik.

3. Győződjön meg arról, hogy az összes forrasztási pont a ház nyitott oldala felé néz, helyezze a modulokat a hozzájuk rendelt helyekre, ahogyan a képeken látható.

4. Tartsa a modult és a burkolatot finoman egymáshoz nyomva legalább 2 percig, miután összeragasztotta őket.

10. lépés: BOOST+CHARGING MODUL

Ez egy modul, amelyet kivettem egy olcsó egycellás árambankból. Ez a modul akkumulátor védelmi áramkörrel, valamint 5 V -os, 1 Amp erősítővel rendelkezik. Ezenkívül rendelkezik egy BE/KI nyomógombbal, amely a teljes projekt főkapcsolójaként használható. A modul női USB -portját forrasztópáka segítségével eltávolítottuk, és két vezetéket forrasztottunk a +5 V -os és földelő csatlakozóra, amint az a 4. képen látható.

Forrasztjon 2 db hüvelyes fejlécet a B+ és B- csatlakozóra az első két képen látható módon, majd ellenőrizze, hogy a modul működik-e az elemekkel.

Vigyen fel azonnali ragasztót a modulhoz biztosított platformra, és óvatosan helyezze el a modult, ügyelve arra, hogy a töltőport és a nyílás tökéletesen illeszkedjen.

11. lépés: AZ AKKUMULÁTOR ÉS ÉLES IR ÉRZÉKELŐ HELYEZÉSE

1. A zománcozott rézhuzal bevonatát úgy távolítják el, hogy a huzal hegyét forrasztópáka vagy öngyújtó segítségével hevítik, amíg a szigetelés el nem olvad. Ezután a vezetékeket óvatosan forrasztják az OLED kijelzőhöz. Ez most megtörtént, mert az elemek behelyezése után nehéz lehet ugyanezt tenni.

2. Az akkumulátort úgy csúsztatják a boost modul platformja alá, hogy a vezetékcsatlakozói az OLED kijelző irányába nézzenek, ahogy a 3. képen látható.

3. Az éles infravörös érzékelőt a megfelelő nyílásba helyezzük.

12. lépés: AZ ARDUINO ÉS A BUZZER CSATLAKOZTATÁSA

1. Az USB -soros átalakító az Arduino -hez van forrasztva a mellékelt kapcsolási rajz szerint.

2. Forró ragasztóval ragasztják az Arduino -t a burkolat közepére az akkumulátorok fölé.

3. A huzalokat a zümmögő terminálokhoz forrasztják, majd a zümmögőt a hozzá tartozó burkolat kör alakú üregébe tolják, amint az a 7. képen látható.

13. lépés: KÓDER

1. A jeladó érintkezőit egy penge segítségével tisztítják.

2. Az ellenállásokat a kódolóhoz forrasztják.

3. A rézhuzalok az áramköri rajz szerint vannak forrasztva.

4. Az acél tengely be van helyezve a 3D nyomtatott kerékbe. Ha a kerék túl laza, rögzítse azonnali ragasztóval.

5. Helyezze be a tengelykerék-szerelvényt a jeladóba. Ismét, ha laza, használjon instant ragasztót. De ezúttal nagyon vigyázzon, nehogy ragasztó kerüljön a kódoló mechanizmusaiba.

6. Helyezze a jeladót a ház belsejébe úgy, hogy a kerekek kinyúljanak a mellékelt nyíláson keresztül, és győződjön meg arról, hogy szabadon forog.

7. Forró ragasztóval rögzítse a jeladót a helyén.

14. lépés: KÖTÉTELÉS ÉS FORRÁS

1. Az áramkör bekötése az előző "Áramkör" lépésben megadott kapcsolási rajz szerint történik.

2. Az összes érzékelő és modul +ve és -ve vezetékei párhuzamosan vannak csatlakoztatva az áramforráshoz.

3. Győződjön meg arról, hogy egyik vezeték sem blokkolja az infravörös modul kilátását, vagy nem csavarodik össze a jeladó kerékkel.

15. lépés: KÓDOLÁS

1. Töltse le az alábbi kódot és könyvtárakat.

2. Bontsa ki a könyvtár mappáit. Másolja ezeket a mappákat a "könyvtárak" mappába az "Arduino" mappában, amely a számítógép "Saját dokumentumok" részében található (ha Windows felhasználó).

3. Nyissa meg a megadott kódot ("filal_code") az Arduino IDE -ben, és töltse fel az Arduino -ba.

16. lépés: Az MPU6050 KALIBRÁLÁSA

Mivel az MPU6050 gyorsulásmérő/giroszkóp modult csak a burkolatra ragasztották, előfordulhat, hogy nem tökéletesen vízszintes. Ezért a következő lépéseket kell követni a nulla hiba kijavítására.

1. LÉPÉS: Csatlakoztassa a készüléket a számítógéphez, és tegye olyan felületre, amelyről már tudja, hogy tökéletesen vízszintes (például: csempepadló)

2. LÉPÉS: Lépjen a készülék "LEVEL" módjába az "M" gomb megérintésével, és jegyezze fel az X és Y értékeket.

3. LÉPÉS: Rendelje hozzá ezeket az értékeket a "calibx" és "caliby" változókhoz a kódban.

4. LÉPÉS: Töltse fel újra a programot.

17. lépés: A TÁVOLSÁG SZÁMÍTÁSA A KÓDER LÉPÉSÉNKÉNT

A lépések száma az enkóder tengely fordulatánként, N = 24 lépés

A kerék átmérője, D = 12,7 mm

A kerék kerülete, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,898 mm

Ezért a lépésenként eltolt távolság = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Ha más átmérőjű kereket vagy kódolót használnak, más lépésszámmal, akkor keresse meg a mm -enként megtett távolságot az értékek fenti képletbe való behelyettesítésével, és miután megtalálta a felbontást, írja be ezt az értéket a képletbe a kódon belül, ahogy az a kép.

Fordítsa össze és töltse fel újra a kódot az Arduino -ba.

Miután befejezte a kódoló kalibrálását és a módosított program feltöltését, kioldhatja és eltávolíthatja az USB -soros TTL átalakító modult az Arduino Pro Mini -ből.

18. lépés: MINDEN TESZTELÉSE AZ ÜZEM ZÁRÁSA ELŐTT

Tesztelni való dolgok:

1. Ha a töltő könnyen csatlakoztatható a porthoz, és az akkumulátorok megfelelően töltődnek.

2. A be-/kikapcsoló gomb működik, vagy nem.

3. Az OLED mindent a megfelelő tájolásban és helyzetben jelenít meg, megfelelő távolságokkal.

4. Az érintőgombok mindegyike megfelelően működik, és megfelelően fel vannak címkézve.

5. Ha a jeladó elforgatáskor megadja a távolságértékeket.

6. Az MPU6050 és a SHARP IR modulok működnek, és a helyes leolvasást adják.

7. A csengő megszólal.

8. Győződjön meg arról, hogy belül semmi nem melegszik be, amikor be van kapcsolva. Ha felmelegszik, az azt jelenti, hogy valahol a vezeték rossz.

9. Győződjön meg arról, hogy minden a helyén van rögzítve, és nem mozog a házban.

19. lépés: A NYOMÓGOMB BŐVÍTŐ HELYEZÉSE ÉS A HÁT KÖTÉSE

LED HASZNÁLATA A NYOMÓGOMB TENGELYÉNEK BŐVÍTÉSÉHEZ

A töltőmodul nyomógombjának tengelye túl rövid ahhoz, hogy ki tudjon lépni a burkolaton lévő nyíláson keresztül. Tehát egy 3 mm -es LED fejet használnak hosszabbítóként.

1. A LED -ek lábát drótvágóval vágják le.

2. A LED lapos oldala csiszolópapírral sima és vízszintes. Ha a LED túl kicsi a kézi kezeléshez, használjon csipeszt.

3. Helyezze a LED -fejet a ház fedelén található lyukba, amint az a képen látható. Győződjön meg arról, hogy a LED nem szoros, mivel a nyomógomb megnyomásakor becsúszhat és kicsúszhat

AZ ESET KÖTÉSE

1. A gumi alapú ragasztókat (én Fevi Bond -ot használtam) óvatosan vigye fel a perem mentén a testre és a kupakra.

2. Várjon 5-10 percet, amíg a ragasztó kissé megszárad, majd nyomja össze mindkét felét. Győződjön meg arról, hogy a jeladó kerék acéltengelyének szabad vége a kupakon lévő lyukba megy.

3. Nagy terheléssel (én UPS akkumulátort használtam) tartsa mindkét darabot nyomva, amíg a ragasztó megszárad.

Gumi alapú ragasztót ajánlott itt használni, mivel abban az esetben, ha a házat a jövőben fel kell nyitni elemcsere vagy újraprogramozás céljából, ez könnyen elvégezhető éles pengével vagy késsel a kötés mentén.

20. lépés: AZ ÉRINTŐGOMBOK CIMKÉZÉSE

A címkézés az érintőgombok helyzetének és funkcióinak könnyű azonosítása érdekében történik.

Az ábécéket egy fehér matricalapból vágtam ki, házi készítésű lézervágóm segítségével.

A vágott darabokat csipesszel eltávolítottuk a főlapról, majd a megfelelő helyzetben és tájolásban felhelyeztük a készülékre.

Max ábécé magassága: 8 mm

Max ábécé szélesség: 10MM

FIGYELMEZTETÉS: VISELJEN LÉZERZÁRÓ BIZTONSÁGI SZEMÜVEGET LÉZERGRAVERrel VAGY VÁGÓVAL MŰKÖDÉSRE

21. lépés: EREDMÉNYEK

A készülék végre elkészült. Ha kétségei vagy javaslatai vannak a projekttel kapcsolatban, kérjük, jelezze a megjegyzésekben.

KÖSZÖNÖM

Első díj a zsebméretű versenyben