Skaitmeninis daugiafunkcinis matavimo įrankis: 21 žingsnis (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

„Fusion 360“projektai »

Sveiki visi. Aš visada norėjau prietaiso, kuris padėtų man išlyginti 3D spausdintuvo lovą, ir kokio nors kito prietaiso, kuris padėtų man gauti apytikslį išlenkto paviršiaus ilgį, kad galėčiau lengvai iškirpti reikiamo ilgio lipduką, kurį būtų galima klijuoti ant to paviršiaus. taip užkertant kelią švaistymui. Taigi pagalvojau, kodėl gi nesujungus abiejų idėjų ir nesudarius vieno dalykėlio, galinčio padaryti abu. Pagaliau aš sukūriau prietaisą, galintį ne tik išmatuoti išlenktas linijas ir paviršiaus lygumą, bet ir išmatuoti tiesių linijų atstumus ir linijos kampą. Taigi iš esmės ši programėlė veikia kaip viskas viename skaitmeniniame lygyje+liniuotė+matrica+ritininis matas. Prietaisas yra pakankamai mažas, kad tilptų kišenėje, o jo baterijas galima lengvai įkrauti naudojant telefono įkroviklį.

Šis prietaisas naudoja akselerometrą ir giroskopo jutiklį, kad būtų galima tiksliai išmatuoti paviršiaus lygumą ir kampą, aštrų IR jutiklį, kad būtų galima išmatuoti linijinį ilgį nekontaktiniu būdu, ir kodavimo įrenginį su ratu, kurį galima apversti išlenktu paviršiumi arba išlenkta linija. gauti jo ilgį.

Naršymas po įrenginio režimus ir funkcijas atliekamas naudojant 3 jutiklinius mygtukus, pažymėtus kaip M (režimas), U (vienetas) ir 0 (nulis)

M - pasirinkti iš skirtingų matavimų tipų

U - pasirinkti iš vienetų mm, cm, colių ir metrų

0 - Norėdami iš naujo nustatyti išmatuotas vertes į 0, kai išmatuotas atstumas ar kampas.

Jutiklinių mygtukų naudojimo priežastis - švelniai naršyti režimus ir įrenginius, netrikdant prietaiso padėties matuojant.

Prietaisas turi neodimio magnetą, įterptą į jo pagrindą, kad jis neslystų ir neslystų nuo matuojamo metalinio paviršiaus.

Korpusas suprojektuotas taip, kad prietaisas būtų kuo kompaktiškesnis ir lengvai spausdinamas 3D formatu.

1 veiksmas: būtini komponentai ir moduliai

Komponentai buvo pasirinkti turint omenyje, kad šis prietaisas yra sukurtas taip, kad tilptų į kišenę. Taigi buvo naudojamas mažiausias ekranas, baterija ir jutikliai, kuriuos galėjau rasti.

1. 3D spausdintas dėklas

2. „Sharp GP2Y0A41SK0F“IR atstumo jutiklis X 1 („Aliexpress“)

3. MPU6050 akselerometras/giroskopo modulis X 1 („Aliexpress“)

4. „Boost+“įkrovimo modulis X 1 („Aliexpress“)

5. Grove Mouse Encoder X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 OLED ekranas X 1 („Aliexpress“)

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

8. 12 mm garsinis signalas X 1 („Aliexpress“)

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

10. TTP223 jutiklinio mygtuko modulis X 3 („Aliexpress“)

11. 20x10x2mm neodimio magnetas X 1 („Aliexpress“)

12. CP2102 USB į UART TTL modulį X 1 („Aliexpress“)

13. Emaliuota varinė viela (Aliexpress)

14. 10K rezistoriai X 2

15. 19 (ilgis) X2 (dia) mm plieninė ašis X 1

16. 3 mm LED X 1

17. Bet koks vinilo lipdukų ritinys („Aliexpress“)

18. Mikro USB kabelis

MPU6050

MPU6050 yra „mems“įrenginys, kurį sudaro 3 ašių akselerometras ir 3 ašių giroskopas. Tai padeda išmatuoti pagreitį, greitį, orientaciją ir poslinkį. Tai I2C pagrįstas įrenginys, veikiantis nuo 3,3 iki 5 V. Šiame projekte MPU6050 naudojamas matuoti, ar paviršius yra lygus, ar ne, taip pat matuoti linijos kampą.

GROVE MOUSE ENCODER

Tai mechaninis inkrementinis rotacinis kodavimo įrenginys su grįžtamojo ryšio duomenimis apie sukimosi kryptį ir sukimosi greitį. Aš naudoju šį kodavimo įrenginį, nes jis yra mažiausias kodavimo įrenginys, kurį galėjau rasti, o jo programavimo dalis taip pat buvo lengva. Šis kodavimo įrenginys turi 24 žingsnius per sukimąsi. Naudodami tai, mes galime apskaičiuoti atstumą, kurį ratas juda ant kodavimo įrenginio, jei rato skersmuo yra žinomas. Skaičiavimai, kaip tai padaryti, aptariami vėlesniuose šios instrukcijos veiksmuose. Šis projektas naudoja kodavimo priemonę išlenktų linijų atstumui matuoti.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE MODULIS

Tai yra analoginis jutiklis, kuris suteikia kintamą įtampą kaip išvestį, atsižvelgiant į objekto atstumą nuo jutiklio. Skirtingai nuo kitų IR modulių, aptikto objekto spalva neturės įtakos jutiklio išėjimui. Yra daug aštrių jutiklių versijų, tačiau mūsų naudojamas diapazonas yra 4–30 cm. Jutiklis veikia nuo 4,5 iki 5,5 voltų įtampos ir pritraukia tik 12 mA srovės. Raudoni (+) ir juodi (-) laidai yra maitinimo laidai, o trečiasis (baltas arba geltonas) yra analoginis išvesties laidas. Šiame projekte jutiklis naudojamas matuoti tiesinius atstumus be kontakto.

2 veiksmas: būtini įrankiai

1. Žirklės

2. Dėžutės pjaustytuvai ar bet kokie kiti itin aštrūs ašmenys

3. pincetas

4. Karštas klijų pistoletas

5. Momentiniai klijai (kaip super klijai)

6. Klijai gumos pagrindu (kaip fevi bond)

7. Lituoklis ir švinas

8. lazerinis pjaustytuvas

9. 3D spausdintuvas

10. Sukamasis įrankis su disko pjovimo antgaliu

11. Vielos pjaustytuvai

12. Švitrinis popierius

3 veiksmas: STL failai 3D spausdinimui

Šio prietaiso dėklas buvo sukurtas naudojant „Autodesk Fusion 360“programinę įrangą. Yra 3 vnt. Šių kūrinių STL failai pateikti žemiau.

„LID“ir „rato“failus galima spausdinti be atramų, tuo tarpu „BODY“failas turi būti palaikomas. Aš juos atspausdinau 0,2 mm sluoksnio aukštyje, esant 100% užpildymui, naudojant žalią PLA. Spausdintuvas yra TEVO tarantula.

4 veiksmas: apvalkalo padengimas viniliu

1. Smulkiu švitriniu popieriumi išlyginkite visus 3D spausdintų dalių išorinius paviršius, kad vinilo lipdukas lengvai priliptų.

2. Naudokite šlapią šluostę, kad pašalintumėte visas smulkias daleles, kurios gali likti ant paviršių po šlifavimo.

3. Po to, kai paviršius išdžiūsta, ant jo uždėkite vinilo lipduką. Įsitikinkite, kad nėra oro burbuliukų.

4. Žirklėmis nukirpkite lipduko perteklių aplink kraštus.

5. Dabar uždėkite lipduką aplink korpuso šonus ir nupjaukite perteklių.

6. Naudokite dėžutę ar bet kurį kitą skustuvą, kad iškirptumėte skylutes OLED ekranui, įkrovimo prievadui, kodavimo ratui ir aštriam IR jutikliui.

ĮSPĖJIMAS: BŪKITE LABAI ATSARGIAI AŠČIAUSIAI AŠTELIAI IR ĮRANKIAI

5 veiksmas: grandinės schemos

PRO MINI PROGRAMAVIMAS

Skirtingai nuo „Arduino nano“, „pro mini“negalima programuoti tiesiogiai prijungus USB kabelį, nes jame nėra įmontuoto USB į nuoseklųjį TTL keitiklį. Todėl pirmiausia turėtume prijungti išorinį USB prie serijos keitiklio prie „pro mini“, kad jį užprogramuotume. Pirmajame paveikslėlyje parodyta, kaip užmegzti šiuos ryšius.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

BAIGIAMOSIOS SROVĖS DIAGRAMA

Antrame paveikslėlyje parodyta visa šio projekto schema.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (REŽIMAS)

D5 - I/O (VIENETAS)

D6 - I/O (NULL)

D7 - +(1) KODAVIMAS

D8 - +(2) KODAVIMAS

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + garsinis signalas

A4 - SDA (OLED IR MPU6050)

A5 - SCL (OLED IR MPU6050)

GND - VISŲ MODULIŲ IR JUTIKLIŲ GND IR PADEDIMO MODULIS

VCC - + PASTATOMO MODULIO USB UOSTAS

B + - AKUMULIATORIUS +

B- AKUMULIATORIUS -

Trečioji nuotrauka daryta man kuriant kodą. Tai laikina sąranka, skirta kodui, moduliams ir grandinei išbandyti. Jūs neprivalote, kad jūs, vaikinai, pabandytumėte

6 žingsnis: MAGNETO ĮDĖJIMAS

1. Taikykite momentinius klijus magneto ertmėje, esančioje po įkrovimo angos anga.

2. Įdėkite magnetą į ertmę ir laikykite nuspaudę, kol klijai išdžius, naudodami kažką nemagnetinio.

Magnetas neleidžia prietaisui nuslysti ar nejudėti, kai naudojamas ant metalinio paviršiaus.

7 žingsnis: JUTIKLIŲ KEITIMAS

Kad prietaisas būtų kuo mažesnis, aštraus IR jutiklio ir kodavimo įrenginio laikikliai buvo nukirpti naudojant sukamąjį įrankį su pjovimo disko antgalio tvirtinimu.

8 veiksmas: seno ekrano rodymas

1. Pažymėkite kaiščių pavadinimus galinėje OLED ekrano pusėje, kad vėliau būtų galima tinkamai sujungti.

2. Įdėkite OLED ekraną į teisingą padėtį, kaip parodyta antrame paveikslėlyje. Ekrano anga suprojektuota taip, kad ekranas šiek tiek patektų į sienas. Tai užtikrina, kad ekranas yra teisingoje padėtyje ir orientacijoje ir lengvai nejuda.

3. Aplink ekraną atsargiai tepami karšti klijai. Pirmenybė teikiama karštiems klijams, nes jie veikia kaip ekrano amortizatoriai ir nesukelia streso.

9 veiksmas: PALIEKAMŲJŲ MYGTUKŲ IR MPU6050 PATVIRTINIMAS

1. Naudojami guminiai klijai.

2. Klijai tepami ant abiejų paviršių.

3. Įsitikinkite, kad visi litavimo taškai nukreipti į atvirą korpuso pusę, įdėkite modulius į jiems skirtas vietas, kaip parodyta paveikslėliuose.

4. Laikykite modulį ir korpusą švelniai suspaustus mažiausiai 2 minutes po to, kai juos priklijuosite.

10 veiksmas: „BOOST+CHARGING“MODULIS

Tai modulis, kurį paėmiau iš pigios vieno elemento galios banko. Šiame modulyje yra tiek akumuliatoriaus apsaugos grandinė, tiek 5 V, 1 amp stiprintuvo keitiklis. Jame taip pat yra įjungimo/išjungimo mygtukas, kurį galima naudoti kaip viso projekto maitinimo jungiklį. Moteriškas modulio USB prievadas buvo pašalintas naudojant lituoklį, o du laidai buvo prilituoti prie +5 V ir įžeminimo gnybtų, kaip parodyta 4 paveiksle.

Lituokite 2 išorinius antgalių kaiščius prie B+ ir B-, kaip parodyta pirmose dviejose nuotraukose, tada patikrinkite, ar modulis veikia su baterijomis.

Užtepkite momentinius klijus ant moduliui skirtos platformos ir švelniai uždėkite modulį, įsitikindami, kad įkrovimo prievadas ir anga yra tobulai sulygiuoti.

11 veiksmas: BATERIJOS IR AŠČIŲJŲ IR JUTIKLIO ĮDĖJIMAS

1. Emaliuotos varinės vielos danga pašalinama kaitinant vielos galiuką, naudojant lituoklį arba žiebtuvėlį, kol izoliacija ištirps. Tada laidai atsargiai lituojami prie OLED ekrano. Tai daroma dabar, nes įdėjus baterijas gali būti sunku tai padaryti.

2. Baterija yra įstumta po stiprinimo modulio platforma taip, kad jos laidų jungtys būtų nukreiptos į OLED ekrano kryptį, kaip parodyta 3 paveiksle.

3. Aštrus IR jutiklis įkišamas į jam skirtą angą.

12 žingsnis: ARDUINO IR BUZZER PRIJUNGIMAS

1. USB į nuoseklųjį keitiklį lituojama prie „Arduino“pagal pateiktą schemą.

2. Karšti klijai naudojami „Arduino“klijuoti prie korpuso vidurio virš baterijų.

3. Vielos yra lituojamos prie garsinio signalo gnybtų, o tada garsinis signalas įstumiamas į apvalią ertmę ant tam skirto korpuso, kaip parodyta 7 paveiksle.

13 žingsnis: KODERIS

1. Kodavimo gnybtai valomi peiliu.

2. Rezistoriai yra lituojami prie kodavimo įrenginio.

3. Variniai laidai yra lituojami pagal grandinės schemą.

4. Plieninė ašis įterpiama į 3D spausdintą ratą. Jei ratas yra per daug laisvas, pritvirtinkite jį momentiniais klijais.

5. Įdėkite ašies rato sąranką į kodavimo įrenginį. Vėlgi, jei jis yra laisvas, naudokite momentinius klijus. Tačiau šį kartą būkite labai atsargūs, kad jokie klijai nepatektų į kodavimo mechanizmus.

6. Įdėkite kodavimo įrenginį į korpuso vidų taip, kad ratai išsikištų pro pateiktą angą ir įsitikinkite, kad jis laisvai sukasi.

7. Naudokite karštus klijus, kad užfiksuotumėte kodavimo įrenginį.

14 veiksmas: laidų prijungimas ir litavimas

1. Grandinės prijungimas atliekamas pagal grandinės schemą, pateiktą žingsnyje "CIRCUIT DIAGRAM".

2. Visų jutiklių ir modulių +ve ir -ve laidai lygiagrečiai prijungti prie maitinimo šaltinio.

3. Įsitikinkite, kad nė vienas laidas neužblokuoja IR modulio vaizdo ir nesusipainioja su kodavimo ratuku.

15 žingsnis: KODAVIMAS

1. Atsisiųskite žemiau pateiktą kodą ir bibliotekas.

2. Ištraukite bibliotekos aplankus. Nukopijuokite šiuos aplankus į aplanką „bibliotekos“aplanke „Arduino“, kuris yra kompiuterio „Mano dokumentai“(jei esate „Windows“vartotojas).

3. Atidarykite pateiktą kodą („filal_code“) „Arduino IDE“ir įkelkite jį į „Arduino“.

16 žingsnis: MPU6050 KALIBRAVIMAS

Kadangi akselerometras/giroskopo modulis MPU6050 buvo ką tik priklijuotas prie korpuso, jis gali būti ne visiškai lygus. Todėl, norint ištaisyti šią nulinę klaidą, atliekami šie veiksmai.

1 ŽINGSNIS: prijunkite įrenginį prie kompiuterio ir padėkite jį ant paviršiaus, kuris, kaip jau žinote, yra visiškai lygus (pvz., Plytelių grindys)

2 ŽINGSNIS: eikite į „LEVEL“režimą įrenginyje paliesdami „M“mygtuką ir užsirašykite X ir Y reikšmes.

3 ŽINGSNIS: priskirkite šias reikšmes kodo kintamiesiems „calibx“ir „caliby“.

4 ŽINGSNIS: Įkelkite programą dar kartą.

17 žingsnis: PERKELTO ATSISKAITIMO ATASKAITOS PER KODAVIMO ŽINGSNĮ

Pakopų skaičius per kodavimo veleno sukimąsi, N = 24 žingsniai

Rato skersmuo, D = 12,7 mm

Rato apskritimas, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,898 mm

Todėl atstumas per žingsnį = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Jei vaikinai naudoja kitokio skersmens ratą ar kodavimo priemonę su skirtingu žingsnių skaičiumi, raskite atstumą per mm, pakeisdami savo vertes aukščiau pateiktoje formulėje ir radę skiriamąją gebą, įveskite šią vertę į kodo formulę, kaip parodyta Nuotrauka.

Dar kartą surinkite ir įkelkite kodą į „Arduino“.

Kai kodavimo įrenginys bus sukalibruotas ir modifikuota programa įkelta, galite išardyti ir pašalinti USB į nuoseklųjį TTL keitiklio modulį iš „Arduino Pro Mini“.

18 veiksmas: VISKO BANDYMAS PRIEŠ UŽDARYTI BUTELĮ

Ką reikia išbandyti:

1. Jei įkroviklį galima lengvai prijungti prie prievado ir jei baterijos tinkamai įkraunamos.

2. Įjungimo/išjungimo mygtukas veikia arba neveikia.

3. OLED rodo viską teisinga kryptimi ir padėtyje su tinkamais atstumais.

4. Visi jutikliniai mygtukai veikia tinkamai ir yra tinkamai paženklinti.

5. Jei kodavimo prietaisas sukdamas nurodo atstumo reikšmes.

6. MPU6050 ir SHARP IR moduliai veikia ir rodo teisingus rodmenis.

7. Skamba garsinis signalas.

8. Įsitikinkite, kad įjungus niekas viduje nešildo. Jei įkaista, vadinasi, laidai kažkur negerai.

9. Įsitikinkite, kad viskas tvirtai pritvirtinta ir nejuda korpuse.

19 veiksmas: PUSH MYGTUKO IŠPLĖTĖJO ĮDĖJIMAS IR DĖŽELIO SUSIJIMAS

ŠVIESOS ŠVIESOS NAUDOJIMAS PASPAUDIMO MYGTUKO VEIKLIUI IŠPLĖSTI

Įkrovimo modulio mygtuko velenas yra per trumpas, kad išeitų per korpuso angą. Taigi 3 mm LED galvutė naudojama kaip ilgintuvas.

1. Šviesos diodų kojelės nupjaunamos naudojant vielos pjaustytuvą.

2. Plokščioji šviesos diodo pusė yra lygi ir lygi, naudojant švitrinį popierių. Jei šviesos diodas yra per mažas rankoms valdyti, naudokite pincetą.

3. Įdėkite LED galvutę į tam skirtą skylę ant korpuso dangčio, kaip parodyta paveikslėlyje. Įsitikinkite, kad šviesos diodas nėra sandarus, nes jis turėtų slysti į vidų ir į lauką, kai paspaudžiamas mygtukas

BŪDO SUSIJUNGIMAS

1. Visus gumos pagrindo klijus (naudojau „Fevi Bond“) atsargiai užtepkite ant kūno ir dangtelio krašto.

2. Palaukite 5–10 minučių, kol klijai šiek tiek išdžius, tada abi puses suspauskite. Įsitikinkite, kad kodavimo rato plieninės ašies laisvas galas patenka į skylę, kuri yra ant dangtelio.

3. Naudokite didelę apkrovą (aš naudoju UPS akumuliatorių), kad abi dalys būtų prispaustos, kol klijai džiūsta.

Klijai buvo rekomenduojami gumos pagrindu, nes tuo atveju, jei ateityje reikės atidaryti korpusą, norint pakeisti ar perprogramuoti akumuliatorių, tai galima lengvai padaryti paleidus aštrų peilį arba peilį išilgai jungties.

20 veiksmas: lietimo mygtukų ženklinimas etiketėmis

Ženklinimas atliekamas siekiant lengvai nustatyti jutiklinio mygtuko padėtį ir funkcijas.

Abėcėlės buvo iškirptos iš balto lipduko lapo, naudojant mano naminį lazerinį pjaustytuvą.

Supjaustyti gabalai buvo pašalinti iš pagrindinio lapo, naudojant pincetą, ir tada uždėti ant prietaiso teisinga padėtimi ir kryptimi.

Maksimalus abėcėlės aukštis: 8 mm

Maksimalus abėcėlės plotis: 10 mm

ĮSPĖJIMAS: DIRBANT LAZERINIU GRANDYKLIU ARBA PJOVIKLIU, dėvėkite lazerinius blokuojančius apsauginius akinius.

21 žingsnis: REZULTATAI

Įrenginys pagaliau baigtas. Jei turite kokių nors abejonių ar pasiūlymų dėl projekto, praneškite man per komentarus.

AČIŪ

Pirmasis prizas kišeninio dydžio konkurse