DIGITALNO MERILNO ORODJE Z VEČ FUNKCIJAMI: 21 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Projekti Fusion 360 »

Zdravo vsi. Vedno sem si želel napravo, ki bi mi pomagala pri izravnavi postelje s 3D -tiskalnikom, in kakšno drugo napravo, ki bi mi pomagala doseči približno dolžino ukrivljene površine, da bi zlahka izrezal pravo dolžino nalepke, ki bi jo nanesel na to površino in s čimer se prepreči izguba. Zato sem pomislil, zakaj ne bi združil obeh idej in naredil enega samega pripomočka, ki bi zmogel oboje. Končno sem končal z izdelavo naprave, ki ne more meriti le ukrivljenih črt in površinske gladine, ampak lahko meri tudi razdalje in kote črte. Torej v bistvu ta pripomoček deluje kot digitalna raven "vse v enem"+ravnilo+merilno območje+merilni valj. Naprava je dovolj majhna, da se lahko prilega v žep, baterije pa je mogoče enostavno napolniti s polnilnikom za telefon.

Ta naprava uporablja merilnik pospeška in senzor žiroskopa za natančno merjenje gladine in kota površine, oster IR senzor za brezkontaktno merjenje linearne dolžine in dajalnik s kolesom, ki ga je mogoče prevrniti po ukrivljeni površini ali ukrivljeni črti do dobi svojo dolžino.

Krmarjenje po načinih in funkcijah naprave poteka s tremi gumbi na dotik, označenimi kot M (način), U (enota) in 0 (nič)

M - izbira med različnimi vrstami meritev

U - izbira med enotami mm, cm, palci in meter

0 - Po meritvi razdalje ali kota ponastavite izmerjene vrednosti na 0.

Razlog za uporabo gumbov na dotik je nežno krmarjenje po načinih in enotah, ne da bi pri merjenju motili položaj naprave.

Naprava ima v podnožje vgrajen neodim magnet, ki ne zdrsne ali zdrsne s kovinske površine, ki se meri.

Ohišje je zasnovano tako, da je naprava čim bolj kompaktna in tudi enostavna za 3D -tiskanje.

1. korak: POTREBNI KOMPONENTI IN MODULI

Sestavni deli so bili izbrani ob upoštevanju, da je ta naprava izdelana tako, da se prilega žepu. Tako so bili uporabljeni najmanjši zaslon, baterija in senzorji, ki sem jih našel.

1. 3D tiskana omara

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR senzor razdalje X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 merilnik pospeška/žiroskop X 1 (Aliexpress)

4. Boost+polnilni modul X 1 (Aliexpress)

5. Dajalnik miške Grove X 1 (Aliexpress)

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

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

8. 12 mm zvočni signal X 1 (Aliexpress)

9. 3,7V, 1000mah lipo baterija X 1 (Aliexpress)

10. TTP223 modul z gumbom na dotik X 3 (Aliexpress)

11. Neodimijev magnet 20 x 10 x 2 mm X 1 (Aliexpress)

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

13. Emajlirana bakrena žica (Aliexpress)

14. 10K upori X 2

15. 19 (dolžina) X2 (premer) mm jeklena os X 1

16. 3 mm led X 1

17. Vsak zvitek vinilne nalepke (Aliexpress)

18. Kabel mikro USB

MPU6050

MPU6050 je naprava za meme, ki je sestavljena iz 3 -osnega merilnika pospeška in 3 -osnega žiroskopa. To nam pomaga meriti pospešek, hitrost, orientacijo in premik. To je naprava, ki temelji na I2C in deluje na napetostih od 3,3 do 5 V. V tem projektu se MPU6050 uporablja za merjenje, ali je površina ravna ali ne, ter za merjenje kota črte.

KODIRALEC GROVE MOUSE

To je mehanski inkrementalni rotacijski dajalnik s povratnimi podatki o smeri vrtenja in hitrosti vrtenja. Ta kodirnik sem uporabil, ker je bil najmanjši kodirnik, ki sem ga našel, in njegov programski del je bil tudi enostaven. Ta dajalnik ima 24 korakov na rotacijo. S tem lahko izračunamo razdaljo, ki jo kolo premakne na dajalniku, če je premer kolesa znan. Izračuni o tem, kako to storiti, so obravnavani v poznejših korakih tega navodila. Ta projekt uporablja kodirnik za merjenje razdalj ukrivljenih linij.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DALJINSKI MODUL

To je analogni senzor, ki daje spremenljivo napetost kot izhod glede na razdaljo predmeta od senzorja. Za razliko od drugih IR modulov, barva zaznanega predmeta ne bo vplivala na izhod senzorja. Obstaja veliko različic ostrih senzorjev, toda ta, ki ga uporabljamo, ima razpon 4 - 30 cm. Senzor deluje z napetostjo med 4,5 in 5,5 voltov in črpa le 12 mA toka. Rdeča (+) in črna (-) žica sta napajalni žici, tretja žica (bela ali rumena) pa je analogna izhodna žica. Senzor se v tem projektu uporablja za merjenje linearnih razdalj brez stika.

2. korak: OBVEZNA ORODJA

1. Škarje

2. Rezalniki ali katera koli druga zelo ostra rezila

3. pinceta

4. Pištola za vroče lepilo

5. Takojšnje lepilo (kot super lepilo)

6. Lepilo na osnovi gume (kot fevi vez)

7. Spajkalnik in svinec

8. laserski rezalnik

9. 3D tiskalnik

10. Vrtljivo orodje z rezalnim diskom

11. Rezalniki žice

12. Brusni papir

3. korak: datoteke STL za 3D -tiskanje

Etui za to napravo je bil zasnovan v programski opremi Autodesk Fusion 360. Obstajajo 3 kosi. Spodaj so datoteke STL za te dele.

Datoteki "LID" in "wheel" se lahko natisneta brez podpor, datoteka "BODY" pa potrebuje podporo. Te sem natisnil pri višini plasti 0,2 mm pri 100% polnjenju z uporabo zelenega PLA. Uporabljeni tiskalnik je TEVO tarantula.

4. korak: POKRIVANJE Ohišja z vinilom

1. Z drobnim brusnim papirjem poravnajte vse zunanje površine 3D natisnjenih kosov, tako da se vinilna nalepka zlahka zlepi.

2. Z mokro krpo odstranite vse drobne delce, ki bi lahko ostali na površinah po brušenju.

3. Ko se površina posuši, nanjo nalepite vinilno nalepko. Prepričajte se, da ni ujetih zračnih mehurčkov.

4. S škarjami odrežite odvečno nalepko po robovih.

5. Zdaj nalepite nalepko na stranice ohišja in odrežite presežek.

6. Z rezalnikom ali drugimi britvicami izrežite luknje za zaslon OLED, vrata za polnjenje, kolesce dajalnika in oster IR senzor.

OPOZORILO: Bodite zelo previdni z ostrimi rezili in orodji

5. korak: DIAGRAMI VOZIL

PROGRAMIRANJE PRO MINI

Za razliko od Arduino nano, pro mini ni mogoče programirati neposredno z vklopom kabla USB, saj nima vgrajenega pretvornika USB v serijski TTL. Zato bi morali najprej priključiti zunanji USB na serijski pretvornik v pro mini, da ga programiramo. Prva slika prikazuje, kako je treba vzpostaviti te povezave.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

POPOLNA DIAGRAMA VEZI

Druga slika prikazuje celoten diagram tega projekta.

D2 - INT MPU6050

D3 - V/I (NAČIN)

D5 - V/I (ENOTA)

D6 - V/I (ZERO)

D7 - +(1) KODIRALEC

D8 - +(2) KODIRALEC

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Zvočni signal

A4 - SDA (OLED IN MPU6050)

A5 - SCL (OLED IN MPU6050)

GND - GND VSIH MODULOV IN SENZORJEV IN MODUL BOOST

VCC - + MODUL BOOST MODUL USB PORT

B + - BATERIJA +

B- - BATERIJA -

Tretja slika je bila posneta med ustvarjanjem kode. To je začasna nastavitev, ki je bila narejena za testiranje kode, modulov in vezja. Fantje neobvezno poskusite

6. korak: VSTAVLJANJE MAGNETA

1. Takojšnje lepilo nanesite v vdolbino za magnet pod luknjo za polnilno odprtino.

2. Postavite magnet v votlino in ga držite, dokler se lepilo ne posuši z uporabo ne-magnetnega.

Magnet pomaga pri preprečevanju zdrsa ali premikanja naprave pri uporabi na kovinski površini.

7. korak: OBLIKOVANJE SENZORJEV

Da bi bila naprava čim manjša, so bili pritrdilni nosilci ostrega IR senzorja in dajalnika odrezani z vrtljivim orodjem z nastavkom za rezalno ploščo.

8. korak: POSTAVLJANJE OLEDNEGA ZASLONA

1. Označite imena pin na hrbtni strani zaslona OLED, da lahko pozneje pravilno vzpostavite povezavo.

2. Zaslon OLED postavite v pravilen položaj, kot je prikazano na drugi sliki. Odprtina za zaslon je zasnovana tako, da bo zaslon rahlo šel v stene. To zagotavlja, da je zaslon v pravilnem položaju in usmeritvi ter se ne premika zlahka.

3. Vroče lepilo se previdno nanese okoli zaslona. Vroče lepilo je zaželeno, ker deluje kot amortizer za zaslon in ob nanosu ne obremenjuje zaslona.

9. korak: PRILAGAJANJE TIPK NA DOKUMENT IN MPU6050

1. Uporablja se lepilo na osnovi gume.

2. Lepilo se nanese na obe površini.

3. Prepričajte se, da so vse spajkalne točke obrnjene proti odprti strani ohišja, module postavite na predvidena mesta, kot je prikazano na slikah.

4. Modul in ohišje nežno stisnite skupaj vsaj 2 minuti, potem ko ju zlepite skupaj.

10. korak: MODUL BOOST+POLNJENJE

To je modul, ki sem ga vzel iz poceni enocelične baterije. Ta modul ima tako vezje za zaščito baterije kot tudi pretvornik za povečanje moči 5v, 1 amp. Ima tudi gumb za vklop/izklop, ki ga lahko uporabite kot stikalo za vklop za celoten projekt. Ženska vrata USB na modulu so bila odstranjena s spajkalnikom, dve žici pa sta bili spajani na priključke +5v in ozemljitev, kot je prikazano na 4. sliki.

Spajate 2 moška zatiča za glavo na B+ in B-, kot je prikazano na prvih dveh slikah, nato pa preverite, ali modul deluje z baterijami.

Takojšnje lepilo nanesite na ploščad, ki je predvidena za modul, in modul nežno položite, da se prepričate, da sta polnilna vrata in odprtina za to popolnoma poravnana.

11. korak: NAMESTITEV Akumulatorja in ostrega IR senzorja

1. Premaz emajlirane bakrene žice odstranimo s segrevanjem konice žice s spajkalnikom ali vžigalnikom, dokler se izolacija ne raztopi. Žice so nato skrbno spajkane na zaslon OLED. To je storjeno zdaj, ker bi bilo po namestitvi baterij morda težko storiti enako.

2. Baterija je nameščena pod platformo modula za povečanje tako, da so njeni žični priključki obrnjeni v smeri zaslona OLED, kot je prikazano na tretji sliki.

3. Ostri IR senzor je vstavljen v predvideno režo.

12. korak: PRILAGAJANJE ARDUINA IN BUZZERJA

1. Pretvornik USB v serijski pretvornik je spajen na Arduino v skladu s priloženim vezjem.

2. Vroče lepilo se uporablja za lepljenje Arduina na sredino ohišja preko baterij.

3. Žice so spajkane na sponke brenčalnika, nato pa je brenčalnik potisnjen v krožno votlino na predvidenem ohišju, kot je prikazano na 7. sliki.

13. korak: KODIRALEC

1. Sponke dajalnika očistite z rezilom.

2. Upori so spajkani na dajalnik.

3. Bakrene žice so spajkane v skladu s shemo vezja.

4. Jeklena os je vstavljena v 3D tiskano kolo. Če je kolo preveč ohlapno, ga pritrdite s takojšnjim lepilom.

5. Namestite osno kolo v dajalnik. Še enkrat, če je ohlapen, uporabite takojšnje lepilo. Tokrat pa bodite zelo previdni, da lepilo ne pride v mehanizme kodirnika.

6. Dajalnik postavite v ohišje tako, da kolesa štrlijo skozi predvideno odprtino, prav tako pazite, da se prosto vrti.

7. Z vročim lepilom pritrdite kodirnik.

Korak 14: Ožičenje in spajkanje

1. Ožičenje vezja je izvedeno v skladu s shemo vezja, podano v koraku "DIAGRAM CIRCUIT".

2. Žice +ve in -ve vseh senzorjev in modulov so vzporedno priključene na vir napajanja.

3. Prepričajte se, da nobena žica ne blokira pogleda IR modula ali se zaplete s kolescem dajalnika.

15. korak: KODIRANJE

1. Prenesite spodnjo kodo in knjižnice.

2. Izvlecite mape knjižnice. Kopirajte te mape v mapo "knjižnice" v mapi "Arduino", ki se nahaja v "mojih dokumentih" vašega računalnika (če ste uporabnik sistema Windows).

3. Odprite priloženo kodo ("filal_code") v Arduino IDE in jo naložite v Arduino.

Korak 16: UMERJANJE MPU6050

Ker je bil merilnik pospeška/žiroskopa MPU6050 pravkar prilepljen na ohišje, morda ni povsem raven. Zato sledimo naslednjim korakom za odpravo te ničelne napake.

1. KORAK: Napravo priključite na računalnik in jo postavite na površino, za katero že veste, da je popolnoma ravna (primer: tla iz ploščic)

2. KORAK: Dotaknite se gumba "M" na napravi "LEVEL" in si zapišite vrednosti X in Y.

3. KORAK: Te vrednosti dodelite spremenljivkama "calibx" in "caliby" v kodi.

4. KORAK: Ponovno naložite program.

Korak 17: IZRAČUN DALJINE, KI SE PREMIKA NA KORAK KODIRAČA

Število korakov na vrtenje gredi dajalnika, N = 24 korakov

Premer kolesa, D = 12,7 mm

Obseg kolesa, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,889 mm

Zato je razdalja premaknjena na korak = C/N = 39.898/24 = 1.6625 mm

Če uporabljate kolo z drugim premerom ali kodirnik z drugačnim številom korakov, poiščite razdaljo, ki se premakne na mm, tako da svoje vrednosti zamenjate v zgornji formuli in ko najdete ločljivost, vnesite to vrednost v formulo v kodo, kot je prikazano v slika.

Ponovno sestavite in naložite kodo v Arduino.

Ko je kalibracija dajalnika končana in naložen spremenjeni program, lahko odlepite in odstranite pretvorniški modul USB v serijski TTL iz Arduino Pro Mini.

Korak 18: PRESKUSITE VSE PRED ZAKONOM ZADEVE

Stvari, ki jih je treba preizkusiti:

1. Če lahko polnilnik enostavno priključite v vrata in če se baterije pravilno polnijo.

2. Gumb za vklop/izklop deluje ali ne.

3. OLED prikaže vse v pravilni orientaciji in položaju s pravilnim razmikom.

4. Vsi gumbi na dotik delujejo pravilno in so pravilno označeni.

5. Če dajalnik ob vrtenju poda vrednosti razdalje.

6. IR moduli MPU6050 in SHARP delujejo in dajejo pravilne odčitke.

7. Zvoni zvonec.

8. Prepričajte se, da se v notranjosti nič ne segreva. Če pride do segrevanja, to pomeni, da je ožičenje nekje narobe.

9. Prepričajte se, da je vse dobro pritrjeno in se ne premika po ohišju.

Korak 19: VSTAVITEV PODALJŠALNIKA TIPKE IN POVEZAVANJE OROŽJA

UPORABA LED ZA PODALJŠANJE GUMBE TAČKA

Gred potisnega gumba na polnilnem modulu je prekratka, da bi prišla ven skozi odprtino na ohišju. Tako se 3 mm LED glava uporablja kot podaljšek.

1. Noge LED se odrežejo z rezalnikom žice.

2. Ravna stran LED je gladka in ravna z brusnim papirjem. Če je LED premajhna za ročno rokovanje, uporabite pinceto.

3. Glavo LED vstavite v predvideno luknjo na pokrovu ohišja, kot je prikazano na sliki. Prepričajte se, da svetleča dioda ni tesna, saj naj bi pritisnila navzdol in ven, ko pritisnete gumb

POVEZAVANJE ZADEVE

1. Vsa lepila na osnovi gume (uporabil sem Fevi Bond) previdno po robu na telo in pokrov.

2. Počakajte 5 do 10 minut, da se lepilo nekoliko posuši, nato pritisnite obe polovici skupaj. Prepričajte se, da prosti konec jeklene osi koderja dajalnika gre v predvideno zanko na pokrovu.

3. Z veliko obremenitvijo (uporabil sem baterijo UPS) držite oba kosa pritisnjena, medtem ko se lepilo suši.

Tu je bilo priporočeno lepilo na osnovi gume, ker v primeru, da je treba ohišje v prihodnosti odpreti za zamenjavo ali reprogramiranje baterije, je to enostavno storiti tako, da vzdolž spoja potegnete ostro rezilo ali nož.

20. korak: Označevanje tipk na dotik

Označevanje je narejeno za enostavno prepoznavanje položajev in funkcij tipk na dotik.

Abecede so bile izrezane iz belega lista nalepk z mojim domačim laserskim rezalnikom.

Odrezane koščke smo s pinceto odstranili z glavnega lista in jih nato nanesli na napravo v pravilnem položaju in orientaciji.

Največja višina abecede: 8 mm

Največja širina abecede: 10 mm

OPOZORILO: PRI DELU Z LASERSKIM GRAVERJEM ALI REZALCEM NOSITE LASERSKA BLOKIRAJOČA VARNOSTNA OČALA

21. korak: REZULTATI

Naprava je končno gotova. Če imate kakršne koli dvome ali predloge glede projekta, mi to sporočite prek komentarjev.

HVALA VAM

Prva nagrada na žepnem tekmovanju