Opozorilo o nevarni ravni hrupa: 11 korakov (s slikami)

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

Kuhinja Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) je največji ustvarjalni prostor na univerzi Rice, ki vsem študentom ponuja prostor za oblikovanje in izdelavo prototipov rešitev za izzive v resničnem svetu. V ta namen ima OEDK številna električna orodja in velike stroje, ki proizvajajo glasne, potencialno nevarne zvoke. Medtem ko je OEDK uspešno vzpostavil kulturo varnosti za zaščito oči in rokavice, ni mogel vzpostaviti iste kulture varstva pri zaščiti sluha, ker uporabniki niso prepričani, kdaj je potrebna zaščita sluha.

Naša ekipa, Ring the Decibels, želi rešiti to težavo z oblikovanjem, izgradnjo in implementacijo sistema opozarjanja, ki uporabnikom OEDK -a svetuje, da nosijo ustrezno zaščito za sluh pri nevarni ravni zvoka.

1. korak: Pregled

Ta naprava uporablja mikrokrmilnik Arduino Uno. Analogni zvočni podatki se vzamejo iz merilnika ravni gravitacije, povprečijo in nato uporabijo za sprožitev izhoda digitalnega LED traku. Vizualni prikazi vključujejo gradient, ki stalno prikazuje povprečno raven decibelov, in niz slušalk, ki utripajo rdeče, ko je dosežen vnaprej določen prag decibelov.

Ohišje je izdelano iz dveh vezanih plošč, ločenih z dvema okroglimi vezanimi ploščami, ločenimi z aluminijastimi oporniki. Zasloni nagiba in slušalk so ustvarjeni z zmrznjenim akrilom Vse elektronske komponente so nameščene na zadnjo ploščo.

Od surovin do namestitve na steno ta naprava traja le manj kot 2 uri. S tem projektom smo se veliko naučili o glajenju podatkov in nadzoru LED trakov in upamo, da se boste pri gradnji zabavali!

2. korak: Potrebne komponente in orodja

Skupni stroški materiala za to napravo so nekaj manj kot 100 USD. Ker naša ekipa množično izdeluje to napravo, smo lahko nekaj materialov kupili v razsutem stanju, da smo znižali stroške. Ker gradimo to napravo za in v inženirskem prostoru za ustvarjanje, smo že imeli dostop do številnih komponent in orodij.

Spodaj navedene količine komponent so za eno napravo.

Sestavni deli

• 1x Arduino Uno (ali podoben mikrokrmilnik) s kablom USB
• 1x Prototipna plošča
• 1x Perfboard (neobvezno)
• 2x rdeče moško-moške žice
• 2x rdeče moško-ženske žice
• 2x črne moško-moške žice
• 2x črne moško-ženske žice
• 3x modre moško-moške kratke žice
• 2x modra moško-ženska skakalna žica
• 1x napajalnik 5V 1A
• 1x gravitacijski analogni merilnik ravni zvoka
• 1x individualno naslovljiv RGB LED trak WS2812B (najmanj 20 LED)
• 6x zatiči za glavo moški-moški
• 2x 330 ohmski upori
• 24”x 12” 1/4”brezove vezane plošče
• 7 "x 9" od 1/4 "akrila
• 9 "x 9" od 1/8 "akrila (širina se lahko razlikuje)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 žensko-ženski aluminijasti podstavki
• 6x 1/4 "šestkotna/1 1/4" 6-32 žensko-ženska aluminijasta stojala
• 18x 3/4 "6-32 vijaki z ravno glavo
• 18x podložke št. 6
• 8x 10 mm M2.5 žensko-ženski najlonski nosilci
• 4x 25 mm najlonske opornice za ženske in ženske M2.5
• 4x 18 mm M2.5 moško-ženski najlonski nosilci
• 24x 6 mm vijaki M2.5

Orodja

• Arduino IDE
• Spajkalnik (HAKKO FM-204) s spajkalnikom
• Kolofonij
• Laserski rezalnik (EPILOG Fusion M2 40)
• Akrilno lepilo
• Peskalnik (neobvezno)
• Brusni papir
• 2-delni epoksid
• Akumulatorski vrtalnik
• 5/32 "sveder
• 1/8 "sveder
• 1/2 "82º navojni nastavek
• Vrtalna stiskalnica
• #5 Bit proti luknji
• Izvijači
• Pištola za vroče lepilo z lepilnimi palicami

3. korak: Pripravite LED

Odrežite dva traka posamično naslovljivih LED trakov na oznakah na traku. Izrežete lahko poljubno število LED, samo pozneje znova inicializirajte število LED v kodi. Na trak smo uporabili 10 LED.

Zatiči za spajkanje glave na vsakem od treh priključkov, enega na LED traku. Ne pozabite spajkati na koncu vnosa podatkov (DI). Ponovite za drugi LED trak. Za olajšanje spajkanja smo na konektorjih LED trakov uporabili malo kolofonije.

Upognite in zložite enega od LED trakov v obliki loka, ki ustreza krivulji nagibnega kosa. To smo dosegli z ustvarjanjem valovitega vzorca z LED trakom, ki bi se lahko ukrivil nase. S to isto tehniko oblikujte drugi LED trak, ki sledi krivulji dela slušalk.

4. korak: Sestavite vezje

Začnite tako, da priključite 5V Arduino pin na napajalno vodilo na plošči. Nato priključite zatič skupine Arduino na ozemljitveno tirnico na plošči.

Priključitev LED trakov

Priključite digitalni zatič 5 Arduino na priključek za vhod podatkov (DI) na enem LED traku in med zatičem 5 in priključkom DI dodajte 330 ohmski upor. Napajalni vodnik na plošči priklopite na priključek za priključek 5V na LED traku in ozemljitveno tirnico ohišja priključite na priključek GND na LED traku. To bo LED trak za prikaz nagiba.

Priključite digitalni zatič 6 Arduino na priključek DI na drugem LED traku in med zatičem 6 in priključkom DI dodajte 330 ohmski upor. Napajalni vodnik na plošči povežite s priključkom 5V na LED traku in ozemljilno tirnico ohišja povežite s priključkom GND na LED traku. To bo LED trak za zaslon slušalk.

Priključitev merilnika ravni gravitacije (mikrofon)

Priključite analogni pin A0 Arduino na analogna vrata na merilniku ravni gravitacije. Napajalno tirnico na plošči povežite z vrati VCC na plošči Gravity in ozemljilno tirnico na ohišju z vrati GND na plošči Gravity.

Prenos vezja na ploščo Perf (neobvezno)

Da bi vse elektronske komponente ostale dlje na mestu, se je naša ekipa odločila, da naše vezje premakne na ploščo perf. Naše vezje ni zelo zapleteno, zato smo z nožno žago razrezali 4 cm x 6 cm perf ploščo na ploščo 4 cm x 3 cm in vanj izvrtali nove montažne luknje z nastavkom 1/8 . Ta korak je popolnoma neobvezen.

5. korak: Uredite in naložite kodo

Prenesite kodo in jo odprite v Arduino IDE.

Preverite, ali se vrednost, določena za število LED na vsakem traku (NUM_LEDS_1 in NUM_LEDS_2), ujema s številom LED, ki ste jih izrezali za prvi LED trak (naklon) in drugi LED trak (slušalke). Če se te vrednosti ne ujemajo, spremenite številko na kodi.

Preverite in naložite kodo na svojo ploščo Arduino.

6. korak: Pripravite leseno ohišje

Prenesite datoteko za lasersko rezanje lesa.

Lasersko razrežite sprednjo in zadnjo ploščo ter 6 LED nosilcev iz 1/4 vezanega lesa z ustreznimi nastavitvami na laserskem rezalniku. Prosto zamenjajte logotip rastered na sprednji plošči v poljubno obliko.

Na laserskem rezalniku (EPILOG Fusion M2 40) smo uporabili naslednje nastavitve:

• 4 hitrosti, 100 moči, 10 frekvenc do vektorskega reza
• 50 hitrosti, 100 moči, 300 DPI za rastrsko graviranje

Uporabili smo laserski rezalnik, ker imamo dostop do enega na OEDK, lahko pa naložite tudi datoteke, ki jih uporabite kot oris za rezanje kosov s CNC usmerjevalnikom ali tračno žago.

V sprednjo ploščo izvrtajte 3 luknje s 5/32 bitom na mestih, ki so prikazana z rdečimi črkami X na sliki. Med naklonom in slušalkami mora biti ena luknja, ena pod desnimi slušalkami in ena pod logotipom. te luknje od spredaj. Te luknje bodo za 2 -palčna odmika.

Sprednjo ploščo položite na zadnjo ploščo tako, da sta obe usmerjeni v smeri, kot je prikazano v datoteki za lasersko rezanje. S svinčnikom rahlo prečrtajte obris gradienta in slušalk, luknjo za mikrofon in 3 luknje, ki so bile pravkar izvrtane v sprednji plošči na zadnjo ploščo.

V zadnjo ploščo izvrtajte 3 luknje s 5/32 -palčnim nastavkom na mestih, ki ste jih pravkar prenesli s sprednje plošče.

7. korak: Pripravite akrilne kose

Prenesite 1/4 "akrilno datoteko za lasersko rezanje in 1/8" datoteko za lasersko rezanje.

Lasersko izrežite sprednje vložke iz 1/4 "akrila in podlage iz 1/8" akrila z ustreznimi nastavitvami na laserskem rezalniku. Na laserskem rezalniku (EPILOG Fusion M2 40) smo uporabili naslednje nastavitve:

• 2 hitrosti, 100 moči, 100 frekvenc za 1/4 "akril
• 4 hitrosti, 100 moči, 100 frekvenc za 1/8 "akril

Uporabili smo laserski rezalnik, ker imamo dostop do enega na OEDK, lahko pa naložite tudi datoteke, ki jih uporabite kot oris za rezanje kosov s CNC usmerjevalnikom ali tračno žago. Poleg tega je mogoče podlage izrezati iz akrila katere koli širine, vendar smo ugotovili, da so 1/8 ali tanjši dovolj dobro pritrjeni na les, hkrati pa zmanjšajo težo.

Vsak akrilni hrbtni del z akrilnim lepilom prilepite na ustrezen kos sprednjega vložka, tako da so kosi sprednjih vložkov vstavljeni v sprednjo ploščo, jezički na podstavkih poravnani s hrbtno stranjo sprednje strani.

Ko se lepilo strdi (vsaj 30 minut), zmrznite sprednji in zadnji del spojenih akrilnih kosov, da bo bolje razpršila svetlobo. Za to smo uporabili peskalnik, vendar bo deloval tudi drobnozrnat brusni papir (zrnavost 600 ali več) in nekaj masti za komolce.

8. korak: Akrilne kose pritrdite na leseno ohišje

Sprednjo ploščo položite z licem navzdol in suhe namestite akrilne koščke v ustrezne prostore. Če imate težave pri nameščanju akrilnih kosov, pobrusite notranje robove sprednje plošče, dokler se akrilni kosi ne prilegajo.

Ko dosežete dobro prileganje, odstranite akrilne koščke s sprednje plošče in nanesite dvodelni epoksid na površino jezičkov podstavkov, ki se dotikajo lesa. Akrilne kose položite v njihove prostore, pritisnite navzdol in pustite, da se epoksid popolnoma posuši.

Korak 9: Namestite elektronske plošče na leseno ohišje

Z obrisom odprtine mikrofona na hrbtni plošči položite merilnik ravni gravitacije na zadnjo ploščo tako, da se mikrofon poravna s svojim obrisom. Označite, kje so štiri pritrdilne luknje na gravitacijski plošči na zadnji plošči.

Pustite merilnik ravni gravitacije na zadnji plošči, ploščo Arduino in ploščo perf postavite na zadnjo ploščo. Ploščo Adruino usmerite tako, da bo vtičnica usmerjena navzdol in med vsako ploščo pustila vsaj 1/4 prostora. Natančna postavitev teh plošč ni posebej pomembna, dokler se plošče ne prekrivajo med seboj ali Obrisi gradienta in slušalk. Odločili smo se, da ploščo Arduino postavimo levo od plošče Gravity in ploščo perf nad ploščo Gravity.

Na zadnji plošči označite, kje so pritrdilne luknje za plošče Arduino in perf.

Odstranite elektroniko s hrbtne plošče in izvrtajte vse luknje, ki so bile pravkar označene s svedrom za 1/8 . Ker so za naše vijake M2,5 potrebovali luknjo z odprtino, ki je poravnana s hrbtno ploščo, smo zadnjo ploščo odpravili s hrbtne strani z uporabo vrtalna stiskalnica.

Merilnik ravni gravitacije zvoka pritrdite na zadnjo ploščo z najlonskimi nosilci in vijaki M2,5. Mikrofon bi moral biti blizu sprednje plošče, zato smo za čim večjo dvigovanje plošče uporabili 25-milimetrsko razdaljo žensko-žensko in 18-milimetrsko moško-žensko.

Ploščo Arduino in perf pritrdite na hrbtno ploščo s pomočjo pritrdilnih elementov M2.5 ženski-ženski in vijakov. Dolžina zastoja ni kritična, če so vsa odstopanja, uporabljena za eno ploščo, enake dolžine in dovolj kratka, da ploščo zadržijo v napravi. Uporabili smo 10 mm razdalje žensko-žensko.

Če vaše vezje uporablja ploščo namesto plošče perf, preprosto pritrdite ploščo z lepilno podlago, namesto da uporabite stojala in vijake.

Ko je elektronika nameščena, povežite vezje.

10. korak: Pritrdite nosilce LED

Na zadnji plošči narišite 3 pike znotraj rahlo narisanega obrisa za gradient, kot je prikazano z rdečimi črkami X. Na vsakem koncu nagiba mora biti ena luknja in na sredini ena. To ponovite v obrisu slušalk, kot prikazuje rdeča črka X.

Izvrtajte luknje s 5/32 "bitom, kjer je bilo pravkar narisanih 6 pik. Odstranite te luknje od zadaj. Te luknje bodo nameščene za 1 1/4" stojala za podporo LED trakov.

Na enem koncu vsakega od 6 LED nosilcev izvrtajte luknje s 5/32 bitom.

Nosilec LED pritrdite na zadnjo ploščo na vsako od 6 lukenj v naklonu in obrisih slušalk s pomočjo 1 1/4 stojala. Uporabite podložko na vsaki strani stojala med stojalom in lesom. Nosilce LED poravnajte tako, da LED trak je nameščen na neizvrtanem koncu nosilca, bo LED trak centriran v naklonu ali slušalkah.

11. korak: Končna montaža in montaža

Z vročim lepilom pritrdite LED trakove na LED nosilce. Vhodne žice za LED trakove morajo biti usmerjene proti dnu naprave.

Priključite LED trakove na vezje in priključite 5V napajalnik na kabel USB v Arduinu.

Pritrdite sprednjo ploščo na zadnjo ploščo z 2-palčnimi oporniki, 6-32 podložkami in 6-32 vijaki, tako da podložke postavite med stojala in les.

Napravo pritrdite na steno z montažno luknjo na zadnji plošči. V steni lahko uporabite vijak za les ali pa uporabite ukazni kavelj.

Priključite napravo in si zagotovite zaščito za sluh!