DigiLevel - Digitális szint két tengellyel: 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ennek az oktatható anyagnak az ihletője a DIY digitális vízmérték, amelyet a GreatScottLab itt talál. Tetszett ez a dizájn, de szerettem volna egy nagyobb kijelzőt grafikusabb felülettel. Szerettem volna jobb szerelési lehetőségeket is a tok elektronikájához. Végül ezt a projektet arra használtam, hogy fejlesszem a 3D -s tervezési készségeimet (a Fusion 360 használatával), és új elektronikus alkatrészeket fedezzek fel.

A DigiLevel visszajelzést ad arról, hogy egy felület vízszintes-az x tengely (vízszintes) és az y tengely (függőleges) mentén. A szint fokozatait, valamint a 2 tengelyes grafikon grafikus ábrázolását mutatjuk be. Ezenkívül megjelenik az akkumulátor töltöttségi szintje, és az aktuális hőmérséklet Fahrenheitben vagy Celsius -fokban (a gyorsulásmérő chipje szerint). Ez minimális hallható visszajelzés - kezdeti hangjelzés az áramellátás ellenőrzésére, majd dupla hangjelzés minden alkalommal, amikor a szintet nem szintbeli helyzetből egy szintbe állítja.

Részletes utasításokat adtam arról, hogyan készítheti el ezt a digitális szintet, de bátran bővítse és módosítsa a tervezést, ugyanúgy, mint a DIY digitális vízmértéknél.

1. lépés: Anyagok

Az alábbiakban a digitális szint összeállításához használt anyagok találhatók. A legtöbb vásárlási link több darabra vonatkozik, amelyek általában olcsóbbak, mint az egyes alkatrészek megvásárlása. Például a TP4056 chip 10 darabot kap 9 dollárért (kevesebb, mint 1 dollár/TP4056), vagy külön is megvásárolható 5 dollárért.

• TP4056 Li -Po akkumulátor töltő (Amazon -
• LSM9DS1 gyorsulásmérő (Amazon -
• Arduino Nano (Amazon -
• 128x64 OLED LCD kijelző (Amazon -
• Piezo hangszóró (Amazon -

• 3,7 V -os Li -Po akkumulátor (Amazon -

  a.co/d/1v9n7uP)

• M2 edényfej önmetsző csavarok - 4 M2x4, 6 M2x6 és 6 M2x8 csavar szükséges (eBay -
• Csúsztatható kapcsoló (Amazon -

A csavarok kivételével a megadott linkek az Amazonhoz vezetnek. Szinte mindezek azonban jelentős kedvezménnyel megvásárolhatók az eBay -en vagy közvetlenül Kínából. Ne feledje, hogy a Kínából történő rendelés hosszú átfutási időt eredményezhet (3-4 hét nem szokatlan).

Vegye figyelembe azt is, hogy ezeknek az összetevőknek számos alternatívája létezik. Például az LSM9DS1 helyett más gyorsulásmérőt (pl. MPU-9205) helyettesíthet. Az Arduino Nano-t bármely Arduino-kompatibilis processzorral és a megfelelő GPIO csapokkal cserélheti.

Különösen az LSM9DS1 -et vettem akciósan a Sparkfun -nál kevesebb mint 10 dollárért, de általában magasabb áron; az MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) hasonló funkciókat kínál alacsonyabb áron.

Ha cserét hajt végre, akkor valószínűleg módosítania kell a tokot (vagy legalábbis az alkatrész rögzítésének módját), és valószínűleg módosítania kell a szoftvert, hogy csatlakozzon az alternatív komponenshez. Nincsenek ilyen módosításaim - szükség szerint kutatni és frissíteni kell.

2. lépés: bekötési rajz

A bekötési vázlat részletezi a különböző elektronikus alkatrészek egymáshoz való csatlakoztatásának módját. A piros vonalak pozitív feszültséget jelentenek, míg a fekete vonalak a földet. Sárga és zöld vonalakat használnak a gyorsulásmérőből és az OLED LCD kijelzőről érkező adatjelekhez. A következő lépésekben láthatja, hogyan kapcsolják össze ezeket az összetevőket.

3. lépés: Készítse el a tokot

Ha 3D nyomtatója van, a tok könnyen kinyomtatható. Az ebben az utasításban található STL fájlok. Ha nincs 3D nyomtatója, feltöltheti az STL fájlokat egy 3D nyomtató irodába (például ez), és kinyomtathatja azokat.

Az enyémet perem vagy tutaj nélkül (és támaszok nélkül) és 20% -os kitöltéssel nyomtattam, de a tiédet is kinyomtathatod, bárhogyan szoktál nyomtatni. Minden darabot külön kell nyomtatni, laposan fekve. Lehet, hogy 45 fokkal el kell forgatnia, hogy illeszkedjen a nyomtatóágyhoz. Az enyémet Monoprice Maker Select Plus segítségével nyomtatták, 200 x 200 mm méretű ágyakkal - minden darab nyomtatása körülbelül 12 órát vett igénybe. Ha kisebb ágya van, előfordulhat, hogy nem fér el. A méretezés nem ajánlott, mivel az elektronikus alkatrészek rögzítései nem lesznek megfelelően méretezve.

4. lépés: Csatlakoztassa az alkatrészeket egy kenyértáblához a csatlakozás ellenőrzéséhez (opcionális)

Határozottan javaslom, hogy az elsődleges alkatrészeket egy kenyérsütő táblához kösse, hogy ellenőrizze a csatlakozást, mielőtt folytatná az alkatrészek házon belüli felszerelését. Letöltheti a szoftvert az Arduino Nano -ra (lásd a következő lépést), és ellenőrizheti, hogy az OLED LCD kijelző megfelelően van -e bekötve és működik -e, valamint hogy a gyorsulásmérő megfelelően van -e bekötve, és hogy adatait jelenti az Arduino Nano -nak.. Ezenkívül ellenőrizhető az opcionális piezo hangszóró működése.

Ebben a szakaszban nem csatlakoztattam az akkumulátort és a töltőt a kenyértáblához - a kapcsoló csatlakoztatása az akkumulátor vezérlése után történik, miután a kapcsolót a tokhoz rögzítette. Az utolsó kép azt mutatja, hogy ez hogyan néz ki a bekötés előtt.

Lépés: Töltse le a szoftvert az Arduino Nano készülékre

A szoftvert az Arduino Nano segítségével töltik be az Arduino IDE segítségével. Ezt bármikor megteheti a DigiLevel felépítése során, de a legjobb, ha az alkatrészeket kenyérsütő deszkával kötötték össze (lásd az előző lépést), hogy ellenőrizze az elektromos alkatrészek helyes bekötését és működését.

A szoftverhez 2 könyvtár telepítése szükséges. Az első az U8g2 könyvtár (oliver által) -ezt telepítheti az Arduino IDE 'Vázlat -> Könyvtár beillesztése -> Könyvtárak kezelése …' elemére kattintva. Keresse meg az U8g2 szót, majd kattintson a Telepítés gombra. A második könyvtár a Sparkfun LSM9DS1 könyvtár. A könyvtár telepítéséről itt olvashat útmutatást.

A könyvtár specifikációi után a szoftver rendelkezik egy beállítási részben és egy fő feldolgozási körben. A beállítási szakasz inicializálja a gyorsulásmérőt és az OLED LCD kijelzőt, majd a főképernyő megjelenítése előtt megjelenít egy indítási képernyőt. Ha hangszóró van csatlakoztatva, akkor egy hangjelzést ad a hangszórón, jelezve a bekapcsolási állapotot.

A fő feldolgozó hurok feladata a gyorsulásmérő leolvasása, az x és y szögek beszerzése, majd az értékek abszolút számok halmazaként való megjelenítése és grafikus ábrázolása is. A gyorsulásmérő hőmérséklet -leolvasása is megjelenik (Fahrenheit vagy Celsius -fokban). Ha a szint korábban nem volt szint, a szintre való visszatéréskor két hangjelzést ad a hangszórón (ha csatlakoztatva van).

Végül megkapjuk az akkumulátor feszültségét az akkumulátor aktuális töltöttségi szintjének meghatározásához és megjelenítéséhez. Nem tudom, mennyire pontos ez a kód, de elég pontos ahhoz, hogy a teljes akkumulátort és az akkumulátor töltöttségi szintjét fokozatosan le lehessen mutatni használat közben.

6. lépés: Szerelje fel és csatlakoztassa az OLED kijelzőt és a piezo hangszórót

Az 1,3 hüvelykes OLED kijelző (128x64) a tok felső felére rögzíthető 4 db M2x4 méretű fejcsavarral. Javaslom, hogy a kábeleket a szerelés előtt csatlakoztassa a kijelzőhöz. Ez biztosítja, hogy láthassa a csapok helyzetét címkével, amikor a vezetékeket csatlakoztatja. A kijelző felszerelése után nem fogja látni a csapok címkéit. Észre fogja venni, hogy címkét adtam a kijelző hátoldalához, hogy emlékezzek a pin értékek (mivel ezt nem először tettem, és rosszul kötöttem be …).

A hangszóró rövid hangjelzést ad a digitális szint bekapcsolásakor, hogy ellenőrizze, hogy az akkumulátor jó -e és működik -e. Ezenkívül dupla hangot bocsát ki, amikor a szintet nem szinthelyzetből szintes helyzetbe helyezi át. Ennek célja, hogy hallható visszajelzést adjon a szint elhelyezésekor, vagy bármilyen szinten. A tok felső felére van felszerelve 2 db M2x4-es serpenyőfejű öncsavar segítségével. Nincs szüksége hangszóróra - a DigiLevel tökéletesen fog működni nélküle, azonban hiányzik a hallható visszajelzés.

7. lépés: Szerelje fel és kösse be az akkumulátort, az akkumulátortöltőt és a kapcsolót

A kapcsolót a házhoz kell csatlakoztatni, mielőtt csatlakoztatja az akkumulátorhoz. Ennek az az oka, hogy ha először csatlakoztatja a kábelt, akkor nem tudja felhelyezni a kapcsolót anélkül, hogy leválasztaná. Tehát először szerelje fel a kapcsolót, majd szerelje fel az előre bekötött TP4056 és a Li-Po akkumulátort, majd fejezze be a kapcsolást.

A TP4056 4 vezetékpárnával rendelkezik: B+, B-, Out+, Out-. Az akkumulátort a B+ (pozitív feszültség) és a B- (föld) csatlakozásokhoz kell vezetni. Az Out-csatlakozást az Arduino Nano-hoz tartozó földeléshez használják, az Out+ pedig a kapcsoló egyik érintkezőjéhez. A kapcsoló második csapja ezután az Arduino Nano VIN -jéhez van kötve.

A forrasztási munkám nem a legjobb - szeretem a hőre zsugorodó csöveket a forrasztott kötés lefedésére és szigetelésére. Észre fogja venni, hogy az egyik itt forrasztott csatlakozón a hőre zsugorodó csövet befolyásolta a forrasztás hője, és összezsugorodott, mielőtt el tudtam mozdítani.

Lépés: Szerelje fel és kösse be a gyorsulásmérőt

A gyorsulásmérő (LSM9DS1) a tok alsó felének közepére van felszerelve. 4 tűt kell bekötni: A VCC az Arduino Nano V5 -ös csapjához megy; GND a földre megy; Az SDA az Arduino Nano A5 -ös csapjára megy; és az SCL az Arduino Nano A4 -es csapjára megy.

A kábelezéshez Dupont csatlakozóval ellátott áthidaló vezetékeket használtam, de ha úgy kívánja, közvetlenül a tűkhöz forraszthatja a vezetéket. Ha a vezetékeket közvetlenül a csapokhoz forrasztja, akkor ezt valószínűleg a gyorsulásmérő chip felszerelése előtt szeretné megtenni, hogy megkönnyítse.

9. lépés: Fejezze be az elektronikát az Arduino Nano bekötésével

A végső huzalozás az összes elektromos alkatrész csatlakoztatásával történik az Arduino Nano készülékhez. Ezt legjobb az Arduino Nano felszerelése előtt megtenni, hogy az USB -port hozzáférhető legyen a kalibráláshoz és az utolsó pillanatban végzett szoftvercserékhez.

Kezdje úgy, hogy a kapcsolót a Nano -hoz csatlakoztatja. A pozitív vezeték (piros) a kapcsolótól a Nano VIN csapjáig megy. Az akkumulátor negatív vezetéke (fekete) a Nano GND csapjára kerül. Két GND csap van a Nano -n, és mind a négy elektromos alkatrész földelő vezetékkel rendelkezik. Úgy döntöttem, hogy a ház alján található két alapot egy vezetékbe kapcsolom a GND egyik csapjához. A két alapot a tok tetejéről egyesítettem a másik GND csaphoz csatlakoztatott vezetékbe.

A gyorsulásmérő (LSM9DS1) csatlakoztatható a Nano -hoz úgy, hogy a gyorsulásmérőn található VDD csapot a Nano 3V3 -as csatlakozójához csatlakoztatja. NE csatlakoztassa ezt az 5V -os tüskéhez, különben megsérül a gyorsulásmérő chipje. Csatlakoztassa az SDA -t a Nano A4 -es tűjéhez, és az SCL -t a Nano A5 -ös tűjéhez. A GND csap a Nano GND csapjához kerül (az akkumulátor negatív vezetékével együtt).

Az OLED LCD kijelző ezután csatlakoztatható a Nano készülékhez úgy, hogy a kijelzőn található VCC tűt a Nano 5 V -os csatlakozójához csatlakoztatja. Csatlakoztassa az SDA -t a Nano D2 -es tűjéhez, és az SCL -t a Nano D5 -ös érintkezőjéhez.

Végül a hangszóró csatlakoztatható úgy, hogy a piros vezetéket (pozitív) a Nano D7 -es csatlakozójához csatlakoztatja. A fekete vezeték a GND -hez megy az OLED LCD kijelző GND -jével együtt.

10. lépés: Kalibrálás

A szoftver letöltése után, és az Arduino Nano felszerelése előtt szükség lehet a szint kalibrálására. Győződjön meg arról, hogy a gyorsulásmérő kártya fel van szerelve. Ha a csavarokkal rögzíti, akkor vízszintes táblát kell eredményeznie, de ha valamilyen oknál fogva kissé ki van kapcsolva, a kalibrálás biztosítja a helyes megjelenítést.

Helyezze az alsó tokot olyan felületre, amelyről ismert, hogy vízszintes (buborékszint vagy más eszköz segítségével). Olvassa el az X és Y megjelenített értékeit. Ha bármelyik nem nulla, frissítenie kell a szoftvert a kalibrálási összeggel. Ez úgy történik, hogy az xCalibration változót vagy az yCalibration változót a megfelelő mennyiségre állítja be (ami megjelenik).

// // Állítsa be ezeket a változókat megfelelő értékekkel kezdeti értékekkel // bool displayF = true; // igaz Fahrenheitre, hamis Celsiusra int xCalibration = 0; // kalibrációs összeg az x tengely kiegyenlítésére int yCalibration = 0; // kalibrálási összeg az y tengely hosszú irvCalibration = 1457; // belső referenciafeszültség kalibrálási mennyisége

Ekkor a displayF értékét is a megfelelő beállításra kell állítania attól függően, hogy a hőmérsékletet Fahrenheit vagy Celsius fokban szeretné megjeleníteni.

A szoftver újbóli betöltése a Nano készülékre 0/0 értéket eredményez egy ismert felületen.

11. lépés: Szerelje fel az Arduino Nano -t és szerelje össze a tokot

A kalibrálás befejezése után az Arduino Nano készüléket a tokba szerelheti úgy, hogy forró ragasztót visz fel a sínekre, és az Arduino Nano -t ezekre a sínekre helyezi úgy, hogy a csapok felfelé nézzenek, és az USB -port a ház belseje felé nézzen.

Az összes elektronikát tartalmazó tok most összeállítható úgy, hogy a két felet összerakja, és 4 db M2x8 serpenyőfejű önmetsző csavart használ.

12. lépés: Ellenőrizze az új digitális szint működését

Győződjön meg arról, hogy a Li-Po akkumulátor fel van töltve. Ha a tok össze van szerelve, akkor nem láthatja közvetlenül a töltés LED jelzőit. Ha a töltési lámpák közvetlen megtekintésével szeretné ellenőrizni a töltési műveletet, akkor ki kell nyitnia a tokot, de látnia kell a piros izzást, amely azt jelzi, hogy a töltés zárt tokkal történik.

Feltöltés és összeszerelés után kapcsolja be a digitális szintet és ellenőrizze annak működését. Ha nem működik, akkor a két valószínű hibapont az OLED LCD kijelző és a gyorsulásmérő kábelezése. Ha a kijelző nem mutat semmit, akkor kezdje az OLED LCD kábelezésével. Ha a kijelző működik, de a H és V címkék egyaránt 0 -t mutatnak, és a hőmérséklet 0 (C) vagy 32 (F), akkor a gyorsulásmérő valószínűleg nincs megfelelően bekötve.

13. lépés: Utolsó gondolatok…

Ezt a digitális szintet (és az Instructable -t) elsősorban tanulási élményként állítottam össze. Számomra kevésbé volt fontos, hogy működőképes szintet hozzak létre, mint a különböző komponensek és képességeik feltárását, majd értékteremtő módon történő összeállítását.

Milyen fejlesztéseket hajtanék végre? Többet is fontolgatok a jövőbeni frissítéshez:

• Nyissa ki az Arduino Nano USB -portját a házon keresztül a beépítés módjának módosításával. Ez lehetővé tenné a szoftver egyszerűbb frissítését (ami minden esetben ritka lehet).
• 3D nyomtatás a tokból fa szál segítségével. Kísérleteztem a Hatchbox Wood filamenttel, és nagyon elégedett vagyok a kapott eredményekkel. Úgy gondolom, hogy ez jobb összképet biztosít a DigiLevel számára.
• Frissítse a kialakítást, hogy az MPU-9250 gyorsulásmérőt használja a költségek csökkentésére, miközben nem befolyásolja a funkciót.

Ez az első tanulságos, és örömmel fogadom a visszajelzéseket. Bár megpróbáltam elkerülni, biztos vagyok benne, hogy ennek még inkább USA -központú perspektívája van - ezért elnézést az Egyesült Államokon kívüliektől.

Ha érdekesnek találta, kérem, szavazzon rám az első szerzői versenyen. Köszönöm, hogy végig olvastad!

Második hely az első szerzőben