DIGITALNI MULTIFUNKCIJSKI MJERNI ALAT: 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Fusion 360 projekti »

Pozdrav svima. Oduvijek sam želio uređaj koji će mi pomoći u izravnavanju kreveta za 3D pisač i neki drugi uređaj koji će mi pomoći da dobijem približnu duljinu zakrivljene površine kako bih lako izrezao odgovarajuću duljinu naljepnice za nanošenje na tu površinu i čime se sprječava rasipanje. Pa sam pomislio zašto ne kombinirati obje ideje i napraviti jedan gadget koji može oboje. Konačno, na kraju sam izgradio uređaj koji ne može mjeriti samo zakrivljene linije i razinu površine, već može mjeriti i udaljenosti ravnih linija i kut linije. Dakle, u osnovi ovaj gadget radi kao digitalna razina sve u jednom+ravnalo+kutomjer+mjerač kotrljanja. Uređaj je dovoljno mali da stane u džep, a baterije se lako mogu puniti pomoću punjača za telefon.

Ovaj uređaj koristi akcelerometar i senzor žiroskopa za točno mjerenje površine i kuta, oštar IR senzor za mjerenje linearne duljine na beskontaktni način i koder s kotačićem koji se može kotrljati po zakrivljenoj površini ili zakrivljenoj liniji do dobiti svoju duljinu.

Navigacija kroz načine i značajke uređaja vrši se pomoću 3 tipke na dodir označene kao M (način rada), U (jedinica) i 0 (nula)

M - Za odabir između različitih vrsta mjerenja

U - Za odabir između jedinica mm, cm, inča i metra

0 - Vraćanje izmjerenih vrijednosti na 0 nakon mjerenja udaljenosti ili kuta.

Razlog korištenja tipki na dodir je lagano kretanje kroz načine i jedinice bez ometanja položaja uređaja tijekom mjerenja.

Uređaj ima neodimijski magnet ugrađen u bazu tako da neće kliziti ili skliznuti s metalne površine koja se mjeri.

Kućište je dizajnirano kako bi uređaj učinilo što kompaktnijim, a također i za jednostavno 3D ispisivanje.

Korak 1: POTREBNI KOMPONENTI I MODULI

Komponente su odabrane imajući na umu da je ovaj uređaj napravljen tako da stane u džep. Tako su korišteni najmanji od zaslona, baterije i senzora koje sam mogao pronaći.

1. 3D tiskana kutija

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IC osjetnik udaljenosti X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 akcelerometar/modul žiroskopa X 1 (Aliexpress)

4. Boost+modul za punjenje X 1 (Aliexpress)

5. Enkoder miša Grove X 1 (Aliexpress)

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

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

8. zujalica 12 mm X 1 (Aliexpress)

9. Lipo baterija od 3,7 V, 1000 mAh X 1 (Aliexpress)

10. TTP223 Modul tipke na dodir X 3 (Aliexpress)

11. Neodimijski magnet 20x10x2 mm X 1 (Aliexpress)

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

13. Emajlirana bakrena žica (Aliexpress)

14. 10K otpornici X 2

15. 19 (duljina) X2 (promjer) mm čelična osovina X 1

16. LED dioda 3 mm X 1

17. Bilo koja naljepnica od vinila (Aliexpress)

18. Mikro USB kabel

MPU6050

MPU6050 je mems uređaj koji se sastoji od troosnog akcelerometra i troosnog žiroskopa u njemu. To nam pomaže u mjerenju ubrzanja, brzine, orijentacije i pomaka. Ovo je uređaj temeljen na I2C koji radi na 3.3 do 5v. U ovom projektu MPU6050 se koristi za mjerenje je li površina ravna ili nije, te za mjerenje kuta crte.

KODIR GROVE MOUSE

Ovo je mehanički inkrementalni rotacijski davač s povratnim podacima o smjeru okretanja i brzini vrtnje. Koristio sam ovaj koder jer je to najmanji koder koji sam mogao pronaći, a njegov programski dio je također bio jednostavan. Ovaj koder ima 24 koraka po rotaciji. Pomoću ovoga možemo izračunati udaljenost koju kotač premješta na koderu ako je promjer kotača poznat. Izračuni o tome kako to učiniti razmatraju se u kasnijim koracima ovog uputstva. Ovaj projekt koristi koder za mjerenje udaljenosti zakrivljenih linija.

SHARP GP2Y0A41SK0F MODUL IR DISTANCIJE

Ovo je analogni senzor koji daje promjenjivi napon kao izlaz na temelju udaljenosti objekta od senzora. Za razliku od drugih IC modula, boja predmeta koji se detektira neće utjecati na izlaz senzora. Postoji mnogo verzija oštrih senzora, ali ovaj koji koristimo ima raspon od 4 - 30 cm. Senzor radi na naponu između 4,5 do 5,5 volti i crpi samo 12 mA struje. Crvena (+) i crna (-) žice su žice za napajanje, a treća žica (bijela ili žuta) je analogna izlazna žica. Senzor se u ovom projektu koristi za mjerenje linearnih udaljenosti bez kontakta.

Korak 2: POTREBNI ALATI

1. Par škara

2. Rezači za kutije ili bilo koje druge super oštre oštrice

3. pinceta

4. Pištolj za vruće ljepilo

5. Instant ljepilo (poput super ljepila)

6. Ljepilo na bazi gume (poput fevi veze)

7. Lemilo i olovo

8. laserski rezač

9. 3D pisač

10. Rotacijski alat s reznim nastavkom za disk

11. Rezači žice

12. Brusni papir

Korak 3: STL datoteke za 3D ispis

Kućište za ovaj uređaj dizajnirano je u softveru Autodesk Fusion 360. Ima 3 komada. STL datoteke za ove komade navedene su u nastavku.

Datoteke "LID" i "wheel" mogu se ispisivati bez potpora, dok je datoteci "BODY" potrebna podrška. Ispisao sam ih na visini sloja od 0,2 mm pri 100% ispuni koristeći zeleni PLA. Pisač koji se koristi je TEVO tarantula.

Korak 4: POKRIVANJE KUTIJE VINILOM

1. Pomoću finog brusnog papira izravnajte sve vanjske površine 3D ispisanih komada tako da se vinilna naljepnica lako zalijepi.

2. Vlažnom krpom uklonite sve sitne čestice koje bi mogle ostati na površinama nakon brušenja.

3. Nakon što se površina osuši, nanesite vinilnu naljepnicu na površinu. Pazite da nema zarobljenih mjehurića zraka.

4. Škarama obrežite višak naljepnice po rubovima.

5. Sada nalijepite naljepnicu oko stranica kućišta i odrežite višak.

6. Rezačem za kutije ili bilo kojim drugim brijačem izrežite rupe za OLED zaslon, priključak za punjenje, kotač kodera i oštar IR senzor.

UPOZORENJE: BITI VRLO PAŽLJIVI SA OŠTRIM OŠTRICAMA I ALATIMA

Korak 5: DIJAGRAMI KRUGA

PROGRAMIRANJE PRO MINIJA

Za razliku od Arduino nano, pro mini se ne može programirati izravno priključivanjem USB kabela jer nema ugrađen USB u serijski TTL pretvarač. Stoga bismo prvo trebali priključiti vanjski USB na serijski pretvarač na pro mini kako bismo ga programirali. Prva slika prikazuje kako se te veze moraju uspostaviti.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

CJELOVITA DIJAGRAMA KOLA

Druga slika prikazuje potpuni dijagram ovog projekta.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (MODE)

D5 - I/O (JEDINICA)

D6 - I/O (NULA)

D7 - +(1) KODIR

D8 - +(2) KODIR

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Zujalica

A4 - SDA (OLED I MPU6050)

A5 - SCL (OLED I MPU6050)

GND - GND SVIH MODULA I SENZORA I MODUL POJAČANJA

VCC - + MODUL BOOST MODULA USB PORT

B + - BATERIJA +

B- - BATERIJA -

Treća slika je snimljena dok sam stvarao kôd. Ovo je privremeno postavljanje napravljeno za testiranje koda, modula i sklopa. Dečki, nije obavezno da isprobate

Korak 6: UMETANJE MAGNETA

1. Nanesite trenutno ljepilo u šupljinu za magnet koji se nalazi ispod otvora za punjenje.

2. Postavite magnet u šupljinu i držite ga dok se ljepilo ne osuši koristeći nešto nemagnetno.

Magnet pomaže u sprječavanju klizanja ili pomicanja uređaja kada se koristi na metalnoj površini.

Korak 7: OBLIKOVANJE SENZORA

Kako bi uređaj bio što manji, nosači oštrog IC senzora i davača odrezani su pomoću rotacijskog alata s nastavkom za reznu ploču.

Korak 8: POSTAVLJANJE OLED ZASLONA

1. Označite nazive pinova na stražnjoj strani OLED zaslona kako biste kasnije mogli ispravno povezati.

2. Postavite OLED zaslon u ispravan položaj kao što je prikazano na drugoj slici. Otvor za zaslon je dizajniran tako da zaslon malo uđe u zidove. Time se osigurava da je zaslon u ispravnom položaju i orijentaciji te da se neće lako pomicati.

3. Vruće ljepilo pažljivo se nanosi oko zaslona. Vruće ljepilo je poželjno jer djeluje poput amortizera za zaslon i neće nanijeti stres na zaslonu kada se nanese.

Korak 9: PRIKLJUČIVANJE DODIRNIH TIPKA I MPU6050

1. Koristi se ljepilo na bazi gume.

2. Ljepilo se nanosi na obje površine.

3. Provjerite jesu li sve točke lemljenja okrenute prema otvorenoj strani kućišta, postavite module na predviđena mjesta kao što je prikazano na slikama.

4. Držite modul i kućište nježno pritisnutima najmanje 2 minute nakon što ste ih zalijepili.

Korak 10: MODUL POJAČANJA+PUNJENJE

Ovo je modul koji sam uzeo iz jeftine jednoćelijske banke napajanja. Ovaj modul ima i sklop za zaštitu baterije, kao i pretvarač pojačanja od 5V, 1 amp. Također ima gumb za uključivanje/isključivanje koji se može koristiti kao prekidač napajanja za cijeli projekt. Ženski USB priključak na modulu uklonjen je lemilicom, a dvije žice su lemljene na +5v i uzemljene terminale kao što je prikazano na 4. slici.

Lemite 2 muška zatika zaglavlja na B+ i B- kao što je prikazano na prve dvije slike, a zatim provjerite radi li modul s baterijama.

Nanesite instant ljepilo na platformu predviđenu za modul i nježno postavite modul pazeći da priključak za punjenje i otvor za njega budu savršeno poravnani.

Korak 11: POSTAVLJANJE AKUMULATORA I OŠTROG IR SENZORA

1. Premaz emajlirane bakrene žice uklanja se zagrijavanjem vrha žice lemilicom ili upaljačem dok se izolacija ne istopi. Žice su zatim pažljivo lemljene na OLED zaslonu. To je učinjeno sada jer bi moglo biti teško učiniti isto nakon postavljanja baterija.

2. Baterija je uvučena ispod platforme modula za povišenje tako da su njeni žičani konektori okrenuti u smjeru OLED zaslona kako se vidi na trećoj slici.

3. Oštri IC senzor umetnut je u predviđeni utor za njega.

Korak 12: PRILOŽENJE ARDUINA I BUZZERA

1. USB -serijski pretvarač lemljen je na Arduino prema priloženoj shemi spojeva.

2. Vruće ljepilo koristi se za lijepljenje Arduina na sredinu kućišta preko baterija.

3. Žice su lemljene na stezaljke zujalice, a zatim se zujalica gura u kružnu šupljinu na predviđenom kućištu, kao što se vidi na 7. slici.

Korak 13: KODIRAČ

1. Stezaljke davača očistite nožem.

2. Otpornici su lemljeni na davač.

3. Bakrene žice su lemljene prema shemi kola.

4. Čelična osovina umetnuta je u 3D tiskani kotač. Ako je kotač previše labav, pričvrstite ga trenutnim ljepilom.

5. Umetnite osovinski kotač u davač. Opet, ako je labav, upotrijebite instant ljepilo. No ovaj put budite vrlo oprezni da ne dopustite da ljepilo uđe u mehanizme kodera.

6. Postavite davač unutar kućišta tako da kotači vire kroz predviđeni otvor, a također se pobrinite da se slobodno okreće.

7. Vrućim ljepilom učvrstite davač na mjestu.

Korak 14: Ožičenje i lemljenje

1. Ožičenje kruga izvodi se prema shemi sklopa danoj u koraku "DIJAGRAM KRUGA" prethodno.

2. Žice +ve i -ve svih senzora i modula spojene su paralelno na izvor napajanja.

3. Pazite da niti jedna žica ne blokira pogled na IR modul ili se ne zaplete s kotačem davača.

Korak 15: KODIRANJE

1. Preuzmite dolje navedeni kôd i knjižnice.

2. Izdvojite mape knjižnice. Kopirajte ove mape u mapu "biblioteke" u mapi "Arduino" koja se nalazi unutar "Moji dokumenti" vašeg računala (ako ste korisnik sustava Windows).

3. Otvorite navedeni kôd ("filal_code") u Arduino IDE -u i prenesite ga na Arduino.

Korak 16: KALIBRACIJA MPU6050

Budući da je modul akcelerometra/žiroskopa MPU6050 samo zalijepljen na kućište, možda neće biti savršeno ravan. Stoga se slijede sljedeći koraci za ispravljanje ove nulte pogreške.

1. KORAK: Priključite uređaj na računalo i postavite ga na površinu za koju već znate da je savršeno ravna (primjer: pod od pločica)

KORAK 2: Idite na način "LEVEL" na uređaju dodirom gumba "M" i zabilježite vrijednosti X i Y.

KORAK 3: Dodijelite ove vrijednosti varijablama "calibx" i "caliby" u kodu.

KORAK 4: Ponovno učitajte program.

Korak 17: IZRAČUN DALJINSKE PREMIKANE PO KORAKU KODIRAČA

Broj koraka po rotaciji vratila davača, N = 24 koraka

Promjer kotača, D = 12,7 mm

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

Stoga je udaljenost pomaknuta po koraku = C/N = 39.898/24 = 1.6625 mm

Ako koristite kotačić ili koder drugog promjera s različitim brojem koraka, pronađite udaljenost pomaknutu po mm zamjenom svojih vrijednosti u gornjoj formuli, a nakon što pronađete razlučivost, unesite ovu vrijednost u formulu unutar koda kako je prikazano u slika.

Ponovno sastavite i prenesite kôd na Arduino.

Nakon kalibracije davača i učitavanja izmijenjenog programa, možete odspojiti i ukloniti USB -serijski TTL pretvarački modul iz Arduino Pro Mini.

Korak 18: TESTIRAJTE SVE PRIJE ZAKLJUČANJA SLUČAJA

Stvari za testiranje:

1. Ako se punjač može jednostavno priključiti u priključak i ako se baterije pravilno pune.

2. Gumb za uključivanje/isključivanje radi ili ne radi.

3. OLED prikazuje sve u ispravnoj orijentaciji i položaju s pravim razmakom.

4. Svi dodirni gumbi ispravno rade i ispravno su označeni.

5. Ako koder daje vrijednosti udaljenosti kada se okrene.

6. MPU6050 i SHARP IR moduli rade i daju ispravna očitanja.

7. Zvučni signal se oglašava.

8. Pazite da se unutra ništa ne zagrije kada je UKLJUČEN. Ako dođe do zagrijavanja, to znači da je ožičenje negdje pogrešno.

9. Uvjerite se da je sve dobro pričvršćeno i da se ne pomiče po kućištu.

Korak 19: POSTAVLJANJE PROŠIRIVAČA DUGMATIKE I POVEZIVANJE KUTIJE

KORIŠTENJE LED -A ZA PRODUŽENJE VRATILA GUMBICE

Vratilo tipke na modulu za punjenje je prekratko da bi izašlo kroz otvor na kućištu. Tako se LED glava od 3 mm koristi kao produživač.

1. Noge LED dioda odrežu se rezačem žice.

2. Ravna strana LED diode je glatka i ravna pomoću brusnog papira. Ako je LED premala za rukovanje rukom, upotrijebite pincetu.

3. Postavite LED glavu u predviđeni otvor na poklopcu kućišta kao što je prikazano na slici. Uvjerite se da LED dioda nije zategnuta jer bi trebala kliziti unutra i van kada se pritisne tipkalo

VEZANJE SLUČAJA

1. Pažljivo nanesite bilo koje ljepilo na bazi gume (ja sam koristila Fevi Bond) duž ruba na tijelo i kapu.

2. Pričekajte 5 do 10 minuta da se ljepilo malo osuši, a zatim pritisnite obje polovice zajedno. Provjerite ulazi li slobodni kraj čelične osovine kotača davača u predviđenu rupu na čepu.

3. Upotrijebite veliko opterećenje (koristio sam UPS bateriju) kako biste držali oba dijela pritisnuta dok se ljepilo suši.

Ovdje je preporučeno ljepilo na bazi gume, jer u slučaju da se kućište ubuduće mora otvoriti radi zamjene ili ponovnog programiranja baterije, to se može lako učiniti trčanjem oštrog noža ili noža duž spoja.

Korak 20: Označavanje dodirnih tipki

Označavanje se vrši kako bi se lako identificirali položaji i funkcije tipki na dodir.

Abecede su izrezane s bijelog lista naljepnica mojim domaćim laserskim rezačem.

Izrezani komadi uklonjeni su s glavnog lista pincetom, a zatim su naneseni na uređaj u ispravnom položaju i orijentaciji.

Maksimalna visina abecede: 8 mm

Maksimalna širina abecede: 10 mm

UPOZORENJE: Nosite SIGURNOSNE NAOČALE KOJE BLOKIRAJU LASEREM PRI RADU S LASERSKIM GRAVEROM ILI REZAČEM

Korak 21: REZULTATI

Uređaj je konačno gotov. Ako imate bilo kakvih nedoumica ili prijedloga u vezi projekta, javite mi se putem komentara.

HVALA VAM

Prva nagrada na natjecanju Pocket Sized