Nem biztonságos zajszintjelző rendszer: 11 lépés (képekkel)

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

Az Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) a Rice Egyetem legnagyobb készítőtere, amely lehetőséget biztosít minden hallgató számára a valós kihívásokra vonatkozó megoldások tervezésére és prototípusának elkészítésére. E cél érdekében az OEDK számos elektromos szerszámot és nagy gépet tartalmaz, amelyek hangos, potenciálisan nem biztonságos zajokat adnak ki. Míg az OEDK sikeresen kialakította a biztonsági kultúrát a szemvédelem és a kesztyű körül, nem tudta ugyanazt a biztonsági kultúrát kialakítani a hallásvédelem körül, mivel a felhasználók bizonytalanok abban, hogy mikor szükséges a hallásvédelem.

Csapatunk, a Ring the Decibels célja, hogy megoldja ezt a problémát egy riasztási rendszer megtervezésével, kialakításával és megvalósításával, amely azt tanácsolja az OEDK felhasználóknak, hogy viseljenek megfelelő hallásvédőt nem biztonságos hangszinten.

1. lépés: Áttekintés

Ez az eszköz Arduino Uno mikrokontrollert használ. Az analóg hangadatokat egy gravitációs zajszintmérőről fogadják, átlagolják, majd digitális LED szalagkimenet kiváltására használják. A vizuális kijelzők tartalmaznak egy színátmenetet, amely folyamatosan megjeleníti az átlagos decibelszintet, és egy fejhallgató -készletet, amely pirosan villog, amint eléri az előre meghatározott decibelküszöböt.

A burkolat két rétegelt lemezből készül, amelyeket két kör alakú rétegelt lemez tesz el, amelyeket alumínium leválasztások választanak el. A színátmenet és a fejhallgató kijelzője matt akrilból készült. Minden elektronikus alkatrész a hátlapra van szerelve.

A nyersanyagoktól a falra szerelésig ez az eszköz csak kevesebb, mint 2 órát vesz igénybe. A projekt során rengeteget tanultunk az adatok simításáról és a LED szalagok vezérléséről, és reméljük, hogy jól szórakozik az építésben!

2. lépés: Szükséges alkatrészek és eszközök

Ennek az eszköznek az anyagköltsége valamivel kevesebb, mint 100 dollár. Mivel csapatunk tömegesen építi ezt az eszközt, egyes anyagokat ömlesztve vásárolhattunk a költségek csökkentése érdekében. Ezenkívül, mivel ezt az eszközt egy mérnöki gyártótér számára építjük, sok alkatrészhez és eszközhöz már hozzáfértünk.

Az alább felsorolt összetevők mennyisége egy eszközre vonatkozik.

Alkatrészek

• 1x Arduino Uno (vagy hasonló mikrokontroller) USB -kábellel
• 1x Prototyping Breadboard
• 1x Perfboard (opcionális)
• 2x piros férfi-férfi jumper vezeték
• 2x piros férfi-női jumper vezeték
• 2x fekete férfi-férfi jumper vezeték
• 2x fekete férfi-női jumper vezeték
• 3x kék férfi-férfi jumper vezeték
• 2x kék férfi-női jumper vezetékek
• 1x 5V 1A hálózati adapter
• 1x analóg gravitációs zajszintmérő
• 1x egyedileg címezhető RGB LED WS2812B szalag (legalább 20 LED)
• 6x férfi-férfi fejléc
• 2x 330 Ohm ellenállás
• 24 "x 12" 1/4 "nyír rétegelt lemez
• 7 "x 9" 1/4 "akril
• 9 "x 9" 1/8 "akril (szélessége változhat)
• 3x 1/4 "hexa / 2" 6-32 női-női alumínium leállás
• 6x 1/4 "hexa/1 1/4" 6-32 női-női alumínium leállások
• 18x 3/4 "6-32 laposfejű csavarok
• 18x 6 -os alátétek
• 8x 10 mm-es M2,5 női-női nylon leállás
• 4x 25 mm-es M2,5 női-női nejlon leállás
• 4x 18 mm-es M2,5 férfi-női nejlon leállás
• 24x 6mm M2.5 csavarok

Eszközök

• Arduino IDE
• Forrasztópáka (HAKKO FM-204) forrasztóval
• Koloflux
• Lézervágó (EPILOG Fusion M2 40)
• Akril ragasztó
• Homokfúvó (opcionális)
• Csiszolópapír
• 2 részes epoxi
• Akkumulátoros fúrógép
• 5/32 "-os fúrószár
• 1/8 "-os fúrószár
• 1/2 "82º süllyesztő bit
• Fúrógép
• #5 Ellenfúró bit
• Csavarhúzók
• Forró ragasztópisztoly ragasztópálcákkal

3. lépés: Készítse elő a LED -eket

Vágjon két csíkot az egyedileg címezhető LED -csíkokból a csíkon lévő jelöléseknél. Tetszőleges számú LED-et vághat le, csak győződjön meg róla, hogy később újra inicializálja a LED-ek számát a kódban. Csíkonként 10 LED -et használtunk.

Forrasztófej -csapok a LED -szalag egyik 3 csatlakozójára. Ügyeljen arra, hogy az adatbevitel (DI) végén forrasztjon. Ismételje meg ezt a másik LED szalaggal. A forrasztás megkönnyítése érdekében egy kis gyantafluxot használtunk a LED szalagcsatlakozókon.

Hajlítsa és hajtsa be az egyik LED-szalagot ívszerű alakúra, hogy illeszkedjen a színátmenet görbéjéhez. Ezt úgy értük el, hogy létrehoztunk egy hullámos mintát a LED -szalaggal, amely önmagában görbülhet. Ugyanezzel a technikával alakítsa a másik LED -szalagot úgy, hogy kövesse a fejhallgató darab görbéjét.

4. lépés: Szerelje össze az áramkört

Kezdje úgy, hogy az Arduino 5V -os csatlakozót a kenyértáblán lévő tápcsatlakozóhoz csatlakoztatja. Ezután csatlakoztassa az Arduino csoport csapját a kenyértábla földi sínjéhez.

A LED szalagok csatlakoztatása

Csatlakoztassa az Arduino digitális 5 -ös tüskét az adatbeviteli (DI) csatlakozóhoz egy LED -szalagon, és adjon hozzá 330 ohmos ellenállást az 5 -ös tű és a DI -csatlakozó között. Csatlakoztassa a kenyeretábla tápkábelét a LED szalag 5 V -os csatlakozócsapjához, és kösse össze a kenyérsütő fedélzeti sínjét a LED -szalag GND csatlakozójával. Ez lesz a színátmenetes kijelző LED -csíkja.

Csatlakoztassa az Arduino digitális 6 -os tüskét a másik LED -szalag DI -csatlakozójához, és adjon hozzá 330 ohmos ellenállást a 6 -os tű és a DI -csatlakozó között. Csatlakoztassa a kenyeretábla tápkábelét a LED -szalag 5 V -os csatlakozócsapjához, és kösse össze a kenyérsütő panel földelő sínjét a LED -szalag GND -csatlakozójával. Ez lesz a fejhallgató kijelzőjének LED -csíkja.

A gravitációs zajszintmérő (a mikrofon) csatlakoztatása

Csatlakoztassa az Arduino analóg A0 tűt a Gravity Sound Level Meter analóg portjához. Csatlakoztassa a kenyérsütő tábla tápkábelét a Gravity tábla VCC portjához, és a kenyérlap deszka sínjét a Gravity tábla GND portjához.

Az áramkör átvitele a Perf Boardra (opcionális)

Annak érdekében, hogy az összes elektronikus alkatrész hosszabb ideig a helyén maradjon, csapatunk úgy döntött, hogy az áramkört áthelyezzük egy perf kártyára. Az áramkörünk nem túl bonyolult, ezért egy fémfűrésszel 4 cm x 6 cm -es perforációs táblát 4 cm x 3 cm -es lapra vágtunk, és 1/8 hüvelykes furattal fúrtunk bele új rögzítési lyukakat. Ez a lépés teljesen opcionális.

5. lépés: Szerkessze és töltse fel a kódot

Töltse le a kódot, és nyissa meg az Arduino IDE -ben.

Ellenőrizze, hogy az egyes szalagokon lévő LED -ek számához (NUM_LEDS_1 és NUM_LEDS_2) meghatározott érték megegyezik -e az első LED -szalaghoz (színátmenet) és a második LED -szalaghoz (fejhallgató) vágott LED -ek számával. Ha ezek az értékek nem egyeznek, módosítsa a kódot.

Ellenőrizze és töltse fel a kódot Arduino táblájára.

6. lépés: A fa burkolatának előkészítése

Töltse le a fa lézervágó fájlt.

Lézerrel vágja le az elülső és a hátsó lemezt és 6 LED támaszt 1/4 rétegelt lemezből a megfelelő beállításokkal a lézervágón. Nyugodtan módosítsa az előlapon található raszteres logót bármilyen formátumra.

Lézervágónkon (EPILOG Fusion M2 40) a következő beállításokat használtuk:

• 4 sebesség, 100 teljesítmény, 10 frekvencia a vektoros vágáshoz
• 50 sebesség, 100 teljesítmény, 300 DPI rasztergravírozáshoz

Lézervágót használtunk, mert hozzáférünk az OEDK egyikéhez, de letöltheti azokat a fájlokat is, amelyek körvonalakként vágják le a darabokat CNC útválasztóval vagy szalagfűrésszel.

Fúrjon 3 lyukat 5/32 "bittel az előlapba a képen látható piros X -ek által jelzett helyeken. A színátmenet és a fejhallgató között legyen egy lyuk, egyet a jobb fejhallgató alatt, egyet pedig a logó alatt. ezeket a lyukakat elölről. Ezek a lyukak a 2 "-os leállásokra szolgálnak.

Fektesse az elülső lemezt a hátlap tetejére úgy, hogy mindkettő a lézervágó reszelőben látható irányban legyen. Ceruzával könnyedén kövesse nyomon a színátmenet és a fejhallgató terek körvonalait, a mikrofon furatát és a 3 lyukat, amelyeket az előlapon fúrtak a hátlapra.

Fúrjon 3 lyukat 5/32 -es fúróval a hátlapba az elülső lemezről áthelyezett helyekre. Süllyessze vissza ezeket a lyukakat hátulról.

Lépés: Készítse elő az akril darabokat

Töltse le az 1/4 hüvelykes akril lézervágó fájlt és az 1/8 hüvelykes lézervágó fájlt.

Vágja lézerrel az elülső betétdarabokat 1/4 "akrilból, a hátlapokat pedig 1/8" akrilból a lézervágó megfelelő beállításaival. Lézervágónkon (EPILOG Fusion M2 40) a következő beállításokat használtuk:

• 2 sebesség, 100 teljesítmény, 100 frekvencia az 1/4 "akrilhoz
• 4 sebesség, 100 teljesítmény, 100 frekvencia az 1/8 "akrilhoz

Lézervágót használtunk, mert hozzáférünk az OEDK egyikéhez, de letöltheti azokat a fájlokat is, amelyek vázlatként használhatók a darabok vágásához CNC routerrel vagy szalagfűrésszel. Ezenkívül a hátsó darabok bármilyen szélességű akrilból kivághatók, de azt találtuk, hogy 1/8 vagy vékonyabb elég jól működik ahhoz, hogy a fához rögzítsék, miközben csökkenti a súlyt.

Ragasszon minden akril hátlapot a megfelelő elülső betétdarabhoz akril ragasztóval úgy, hogy amikor az elülső betétdarabokat az előlapba helyezi, a hátlap fülei egy síkban legyenek az előlap hátoldalával.

A ragasztó megszilárdulása után (legalább 30 perc) fagyassza be az összekapcsolt akrildarabok elejét és hátulját, hogy jobban eloszlassa a fényt. Ehhez homokfúvót használtunk, de finom szemcséjű (600-as vagy annál nagyobb) csiszolópapír és néhány könyökzsír is működni fog.

8. lépés: Rögzítse az akrildarabokat a faházhoz

Fektesse az előlapot lefelé, és szárítsa meg, majd illessze az akrildarabokat a megfelelő helyükre. Ha az akrildarabok nehezen illeszkednek, csiszolja az előlap belső széleit, amíg az akrildarabok illeszkednek.

Miután a megfelelő illeszkedést elérte, távolítsa el az akrildarabokat az előlapról, és kétrészes epoxidot vigyen fel a fát érintő hátlapok füleinek felületére. Helyezze az akrildarabokat a helyükre, nyomja le és hagyja teljesen megszáradni.

9. lépés: Szerelje fel az elektronikai paneleket a faházra

A hátlapon lévő mikrofon lyuk vázlatos körvonalait használva fektesse a gravitációs zajszintmérőt a hátlapra úgy, hogy a mikrofon egy vonalba kerüljön. Jelölje meg, hogy a Gravity tábla négy rögzítőfurata hol található a hátlapon.

Hagyja a gravitációs zajszintmérőt a hátlapon, helyezze el az Arduino táblát és a perf táblát a hátlapon. Az Adruino táblát úgy helyezze el, hogy a konnektor lefelé mutasson, és legalább 1/4 -es helyet hagyjon az egyes táblák között. A táblák pontos elhelyezése nem különösebben számít, amíg a táblák nem fedik egymást, vagy A gradiens és a fejhallgató körvonalait választottuk. Az Arduino táblát a Gravity tábla bal oldalára, a perf táblát pedig a Gravity tábla fölé helyeztük.

Jelölje meg a hátlapon, hogy hol vannak a rögzítési lyukak az Arduino és a perf táblákhoz.

Távolítsa el az elektronikát a hátlapról, és fúrjon ki minden 1/8 -os fúróval megjelölt lyukat. Mivel az M2.5 csavarjainknak egy fúrólyukra volt szükségük, hogy egy síkba kerüljön a hátlappal, a hátlapot a hátsó felületről egy fúrógép.

Rögzítse a gravitációs zajszintmérőt a hátlaphoz M2.5 nylon rögzítőelemekkel és csavarokkal. A mikrofonnak közel kell lennie az előlaphoz, így a tábla lehető legmagasabb emelése érdekében 25 mm-es női-női és 18 mm-es férfi-női állványt használtunk.

Csatlakoztassa az Arduino és a perf panelt a hátlaphoz az M2.5 női-női rögzítőelemek és csavarok segítségével. A leállás hossza nem kritikus, amennyiben az egy táblához használt összes leállás azonos hosszúságú és elég rövid ahhoz, hogy a táblát a készüléken belül tartsa. 10 mm-es női-női ellentéteket használtunk.

Ha az áramkör kenyérsütő deszkát használ a parfüm tábla helyett, akkor egyszerűen szerelje fel a kenyérlapot ragasztóháttal, ahelyett, hogy rögzítőelemeket és csavarokat használna.

Az elektronika felszerelése után csatlakoztassa az áramkört.

10. lépés: Csatlakoztassa a LED támaszokat

A hátsó lemezen rajzoljon 3 pontot az enyhén megrajzolt körvonal belsejében a színátmenethez, amint azt a piros X -ek mutatják. A színátmenet mindkét végén egy lyuknak és egy közepének kell lennie. Ismételje meg ezt a fejhallgató körvonalán belül, amint azt a piros X -ek mutatják.

Fúrjon lyukakat 5/32 "-es fúróval, ahol a 6 pontot éppen megrajzolták. Süllyessze be ezeket a lyukakat hátulról. Ezek a lyukak az 1 1/4" -es leállásokhoz szolgálnak a LED -csíkok támogatásához.

Fúrjon lyukakat 5/32 bittel a 6 LED -tartó egyik végén. Süllyessze be ezeket a lyukakat.

Csatlakoztasson egy LED -támaszt a hátlaphoz a gradiens és a fejhallgató körvonalaiban található 6 lyuk mindegyikéhez 1 1/4 -os leválasztással. Használjon alátétet az állvány mindkét oldalán az állvány és a fa között. Igazítsa a LED -tartókat úgy, hogy a LED-szalagot a tartó nem fúrt végére helyezi, a LED-szalag a gradiens vagy a fejhallgató középpontjába kerül.

11. lépés: Végső összeszerelés és szerelés

Forró ragasztóval rögzítse a LED csíkokat a LED tartókhoz. A LED szalagok bemeneti vezetékeit a készülék alja felé kell irányítani.

Csatlakoztassa a LED -csíkokat az áramkörhöz, és csatlakoztassa az 5 V -os hálózati adaptert az Arduino USB -kábeléhez.

Rögzítse az elülső lemezt a hátlaphoz a 2 hüvelykes, 6-32 alátét és 6-32 csavar segítségével, és helyezze az alátéteket az állványok és a fa közé.

Rögzítse a készüléket a falra a hátlapon található rögzítőnyílás segítségével. Használhat facsavart a falban vagy Command horgot.

Csatlakoztassa a készüléket és vegye be a hallásvédőt!