Sustav upozorenja o nesigurnoj razini buke: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) najveći je proizvođački prostor na Sveučilištu Rice, pružajući svim studentima prostor za projektiranje i prototip rješenja za izazove u stvarnom svijetu. U tu svrhu OEDK ima niz električnih alata i velikih strojeva koji proizvode glasne, potencijalno nesigurne zvukove. Iako je OEDK uspješno uspostavio kulturu sigurnosti oko zaštite očiju i rukavica, nije uspio uspostaviti istu kulturu sigurnosti oko zaštite sluha, zbog činjenice da korisnici nisu sigurni kada je potrebna zaštita sluha.

Naš tim, Ring the Decibels, nastoji riješiti ovaj problem projektiranjem, izgradnjom i implementacijom sustava upozorenja koji savjetuje korisnike OEDK -a da nose odgovarajuću zaštitu za sluh pri nesigurnoj razini zvuka.

Korak 1: Pregled

Ovaj uređaj koristi Arduino Uno mikrokontroler. Analogni zvučni podaci primaju se od mjerača razine gravitacije zvuka, prosječno, a zatim se koriste za aktiviranje digitalne LED trake. Vizualni prikazi uključuju gradijent koji kontinuirano prikazuje prosječnu razinu decibela i skup slušalica koje trepere crveno nakon što se dosegne unaprijed određeni prag decibela.

Kućište je izrađeno od dvije ploče od šperploče odvojene dvjema kružnim pločama od šperploče odvojenim aluminijskim ogradama. Gradijent i prikazi slušalica izrađeni su od matiranog akrila. Sve elektroničke komponente montirane su na stražnju ploču.

Od sirovina do postavljanja na zid, ovom uređaju treba samo manje od 2 sata da se dovrši. Kroz ovaj smo projekt naučili mnogo o izglađivanju podataka i kontroli LED traka i nadamo se da ćete se zabaviti u njegovoj izgradnji!

Korak 2: Potrebne komponente i alati

Ukupni troškovi materijala za ovaj uređaj su nešto ispod 100 USD. Budući da naš tim masovno gradi ovaj uređaj, uspjeli smo kupiti neke materijale na veliko kako bismo smanjili troškove. Također, budući da ovaj uređaj gradimo za i u inženjerskom prostoru za izradu, već smo imali pristup mnogim komponentama i alatima.

Količine dolje navedenih komponenti odnose se na jedan uređaj.

Komponente

• 1x Arduino Uno (ili sličan mikrokontroler) s USB kabelom
• 1x Matična ploča za izradu prototipa
• 1x Perfboard (izborno)
• 2x crvene muško-muške kratkospojne žice
• 2x crvene muško-ženske kratkospojnice
• 2x crne muško-muške kratkospojne žice
• 2x crne muško-ženske kratkospojnice
• 3x plave muško-muške kratkospojne žice
• 2x plave muško-ženske kratkospojnice
• 1x adapter za napajanje 5V 1A
• 1x Gravitacijski analogni mjerač razine zvuka
• 1x RGB LED traka WS2812B sa individualnom adresom (najmanje 20 LED dioda)
• 6 x Igle zaglavlja muško-muški
• 2x 330 Ohm otpornici
• 24”x 12” od 1/4”brezove šperploče
• 7 "x 9" od 1/4 "akrila
• 9 "x 9" od 1/8 "akrila (širina može varirati)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 žensko-ženski aluminijski nosači
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 Žensko-ženski aluminijski nosači
• 18x 3/4 "6-32 vijci s ravnom glavom
• 18x Podloške 6
• 8x 10 mm M2.5 žensko-ženski najlonski držači
• 4x 25 mm M2.5 žensko-ženski najlonski držači
• 4x 18 mm M2.5 muško-ženski najlonski držači
• M2.5 vijci 24x6 mm

Alati

• Arduino IDE
• Lemilica (HAKKO FM-204) sa lemljenjem
• Kolofonijski fluks
• Laserski rezač (EPILOG Fusion M2 40)
• Akrilno ljepilo
• Pjeskarenje (po izboru)
• Šmirgl papir
• 2-dijelni epoksid
• Akumulatorska bušilica
• Svrdlo 5/32"
• Svrdlo 1/8"
• 1/2 "82º upušni bit
• Bušilica
• #5 Bit za protutijelo
• Odvijači
• Pištolj za vruće ljepilo sa štapićima za ljepilo

Korak 3: Pripremite LED diode

Izrežite dvije trake pojedinačno adresiranih LED traka prema oznakama na traci. Možete izrezati bilo koji broj LED dioda koje želite, samo svakako kasnije ponovno pokrenite broj LED dioda u kodu. Koristili smo 10 LED dioda po traci.

Igle zaglavlja lemljenja na svaki od 3 priključka po jednu LED traku. Svakako lemite na kraju ulaza podataka (DI). Ponovite za drugu LED traku. Koristili smo malo kolofonijskog toka na konektorima LED traka kako bismo olakšali lemljenje.

Savijte i preklopite jednu od LED traka u obliku luka kako bi odgovarao krivulji gradijentnog komada. To smo postigli stvaranjem valovitog uzorka s LED trakom koji se mogao zakriviti na sebi. Koristeći ovu istu tehniku, oblikujte drugu LED traku slijedeći krivulju komada slušalica.

Korak 4: Sastavite krug

Počnite povezivanjem Arduino 5V pina na razvodnik napajanja na ploči. Zatim spojite iglu grupe Arduino sa uzemljenjem na ploči.

Spajanje LED traka

Spojite Arduino digitalni pin 5 na konektor za unos podataka (DI) na jednoj LED traci, dodajući otpornik od 330 Ohma između pina 5 i DI konektora. Spojite razvodnu ploču za matičnu ploču na ploču s pinom priključka od 5 V na LED traci i spojite uzemljenu vodilicu za matičnu ploču s priključkom GND na LED traci. Ovo će biti LED traka za prikaz nagiba.

Spojite Arduino digitalni pin 6 na DI konektor na drugoj LED traci, dodajući otpornik od 330 Ohma između pina 6 i DI konektora. Spojite razvodnu ploču za matičnu ploču na ploču s pinom priključka od 5 V na LED traci i spojite uzemljenu vodilicu za matičnu ploču s priključkom GND na LED traci. Ovo će biti LED traka za zaslon slušalica.

Spajanje mjerača razine gravitacije zvuka (mikrofon)

Spojite Arduino analogni pin A0 na analogni priključak na Gravity Sound Meteru. Spojite matičnu ploču za matičnu ploču na matičnoj ploči na VCC priključak na ploči za gravitaciju, a uzemljenu vodilicu za matičnu ploču na priključak GND na ploči za gravitaciju.

Prijenos kruga na Perf Board (izborno)

Kako bi sve elektroničke komponente ostale na mjestu dulje, naš je tim odlučio premjestiti naš krug na perf ploču. Naš krug nije jako složen, pa smo pomoću nožne pile izrezali perf dasku 4 cm x 6 cm u ploču 4 cm x 3 cm i izbušili nove rupe za montažu s bitom od 1/8 . Ovaj korak je potpuno neobavezan.

Korak 5: Uredite i prenesite kôd

Preuzmite kôd i otvorite ga u Arduino IDE -u.

Provjerite odgovara li vrijednost za broj LED dioda na svakoj traci (NUM_LEDS_1 i NUM_LEDS_2) broju LED dioda koje ste izrezali za prvu LED traku (nagib) i drugu LED traku (slušalice). Ako se ove vrijednosti ne podudaraju, promijenite broj na kodu.

Provjerite i prenesite kôd na svoju Arduino ploču.

Korak 6: Pripremite drveno kućište

Preuzmite datoteku za lasersko rezanje drva.

Lasersko izrežite prednje i stražnje ploče i 6 LED nosača od 1/4 šperploče koristeći odgovarajuće postavke na laserskom rezaču. Slobodno promijenite rastered logotip na prednjoj ploči u bilo koji dizajn koji želite.

Na našem laserskom rezaču (EPILOG Fusion M2 40) koristili smo sljedeće postavke:

• 4 brzine, 100 snage, 10 frekvencija za vektorski rez
• 50 brzina, 100 snaga, 300 DPI za graviranje u rasteru

Koristili smo laserski rezač jer imamo pristup jednom na OEDK-u, ali možete i preuzeti datoteke koje ćete koristiti kao obris za rezanje komada CNC glodalicom ili tračnom pilom.

Izbušite 3 rupe s bitom od 5/32 "u prednjoj ploči na mjestima koja su prikazana crvenim X na slici. Trebala bi biti jedna rupa između nagiba i slušalica, jedna ispod desnih slušalica, a jedna ispod logotipa. ove rupe s prednje strane. Ove će rupe biti za odstupanja od 2 ".

Položite prednju ploču na stražnju ploču tako da su obje orijentirane u smjeru koji se vidi u datoteci za lasersko rezanje. Olovkom lagano ocrtajte obrise nagiba i prostora za slušalice, otvor za mikrofon i 3 rupe koje ste upravo izbušili na prednjoj ploči na stražnjoj ploči.

Izbušite 3 rupe s nastavkom od 5/32 u stražnjoj ploči na mjestima koja ste upravo prenijeli s prednje ploče. Upustite ove rupe sa stražnje strane.

Korak 7: Pripremite akrilne komade

Preuzmite 1/4 "akrilnu datoteku za lasersko rezanje i 1/8" datoteku za lasersko rezanje.

Laserski izrežite komade prednjeg umetka od 1/4 "akrila, a podloške od 1/8" akrila koristeći odgovarajuće postavke na laserskom rezaču. Na našem laserskom rezaču (EPILOG Fusion M2 40) koristili smo sljedeće postavke:

• 2 brzine, 100 snage, 100 frekvencija za 1/4 "akril
• 4 brzine, 100 snage, 100 frekvencija za 1/8 "akril

Koristili smo laserski rezač jer imamo pristup jednom na OEDK-u, ali možete i preuzeti datoteke koje ćete koristiti kao obris za rezanje komada CNC glodalicom ili tračnom pilom. Osim toga, dijelovi podloge mogu se izrezati iz akrila bilo koje širine, ali otkrili smo da 1/8 ili tanji djeluju dovoljno dobro za pričvršćivanje na drvo uz smanjenje težine.

Svaki akrilni podložak zalijepite akrilnim ljepilom na odgovarajući dio prednjeg umetka tako da, kada se prednji umetci stave u prednju ploču, jezičci na podložnim dijelovima budu u ravnini sa stražnjom stranom prednje strane.

Nakon što se ljepilo učvrsti (najmanje 30 minuta), smrznite prednju i stražnju stranu spojenih akrilnih komada kako biste bolje raspršili svjetlost. Za to smo koristili pjeskaru, ali brusni papir sitnog zrna (granulacije 600 ili više) i neka mast za laktove također će djelovati.

Korak 8: Pričvrstite akrilne dijelove na drveno kućište

Položite prednju ploču licem prema dolje i osušite umetnite akrilne komade u odgovarajuće prostore. Ako akrilni komadi imaju poteškoća s uklapanjem, izbrusite unutarnje rubove prednje ploče dok se akrilni komadi ne uklope.

Kad se postigne dobro prianjanje, uklonite akrilne komade s prednje ploče i nanesite dvodijelni epoksid na lice jezičaka podložnih dijelova koji dodiruju drvo. Stavite komade akrila u njihove prostore, pritisnite i ostavite da se epoksid potpuno osuši.

Korak 9: Montirajte elektroničke ploče na drveno kućište

Koristeći ocrtani obris rupe za mikrofon na stražnjoj ploči, postavite mjerač razine gravitacije zvuka na stražnju ploču tako da se mikrofon poravna s njegovim obrisom. Označite gdje su četiri montažne rupe na gravitacijskoj ploči na stražnjoj ploči.

Ostavljajući mjerač razine zvuka gravitacije na stražnjoj ploči, rasporedite Arduino ploču i perf ploču na stražnju ploču. Orijentirajte Adruino ploču tako da utičnica pokaže prema dolje i ostavi najmanje 1/4 prostora između svake ploče. Točan položaj ovih ploča nije osobito bitan sve dok se ploče ne preklapaju jedna s drugom ili obrise gradijenta i slušalice. Odlučili smo Arduino ploču staviti lijevo od ploče Gravity i perf ploče iznad ploče Gravity.

Na stražnjoj ploči označite mjesto za montažne rupe za Arduino i perf ploče.

Uklonite elektroniku sa stražnje ploče i izbušite sve rupe upravo označene svrdlom od 1/8 . Budući da su naši vijci M2,5 zahtijevali rupu s provrtom koja se uklapa sa stražnjom pločom, stražnju smo ploču probušili sa stražnje strane pomoću bušilica.

Pričvrstite mjerač razine gravitacije zvuka na stražnju ploču pomoću najlonskih nosača i vijaka M2,5. Mikrofon bi trebao biti blizu prednje ploče, pa smo za maksimalno podizanje ploče upotrijebili 25 mm žensko-žensko odstupanje i 18 mm muško-žensko odstupanje.

Pričvrstite Arduino i perf ploču na stražnju ploču pomoću M2.5 žensko-ženskih nosača i vijaka. Duljina zastoja nije kritična, sve dok su svi zastoji korišteni za jednu ploču iste duljine i dovoljno kratki da drže ploču unutar uređaja. Koristili smo 10 mm žensko-ženski položaj.

Ako vaš krug koristi matičnu ploču umjesto perf ploče, jednostavno montirajte ploču s ljepljivom podlogom, umjesto da koristite razmaknice i vijke.

Nakon što je elektronika montirana, ožičite krug.

Korak 10: Pričvrstite LED nosače

Na stražnjoj ploči nacrtajte 3 točke unutar lagano nacrtanog obrisa za gradijent kako je prikazano crvenim X -ovima. Na svakom kraju nagiba trebala bi biti jedna rupa, a u sredini jedna. Ponovite to unutar obrisa slušalica kako je prikazano crvenim X -ovima.

Izbušite rupe s bitom od 5/32 "na mjestu gdje je upravo iscrtano 6 točaka. Upustite ove rupe sa stražnje strane. Ove će rupe biti za odstojnike od 1 1/4" za podršku LED trakama.

Izbušite rupe s nastavkom od 5/32 na jednom kraju svakog od 6 LED nosača. Upustite ove rupe u upuštače.

Pričvrstite LED oslonac na stražnju ploču na svaku od 6 rupa unutar nagiba i obrise slušalica pomoću odmaka od 1 1/4 . Upotrijebite podlošku sa svake strane razmaka između stajanja i drveta. Poravnajte LED oslonce tako da LED traka je postavljena na neizbušeni kraj nosača, LED traka će biti centrirana u nagibu ili u slušalicama.

Korak 11: Završna montaža i montaža

Vrućim ljepilom pričvrstite LED trake na LED nosače. Ulazne žice za LED trake trebaju biti usmjerene prema dnu uređaja.

Spojite LED trake na krug i spojite 5V adapter za napajanje na USB kabel u Arduinu.

Pričvrstite prednju ploču na stražnju ploču pomoću 2-inčnih nosača, 6-32 podloška i 6-32 vijaka, postavljajući podloške između nosača i drva.

Montirajte uređaj na zid pomoću otvora za pričvršćivanje na stražnjoj ploči. Možete upotrijebiti vijak za drvo u zidu ili koristiti Command kuku.

Priključite uređaj i nabavite zaštitu za sluh!