DigiLevel - digitalna razina s dvije osi: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Inspiracija za ovo uputstvo je DIY Digital Spirit Level koji je ovdje pronašao GreatScottLab. Svidio mi se ovaj dizajn, ali sam htio veći zaslon s grafičkim sučeljem. Također sam želio bolje mogućnosti ugradnje elektronike u kućište. U konačnici, iskoristio sam ovaj projekt kako bih poboljšao svoje vještine 3D dizajna (koristeći Fusion 360) i istražio nove elektroničke komponente.

DigiLevel će pružiti povratnu informaciju o tome je li površina ravna-i po osi x (vodoravno) i osi y (okomito). Prikazani su stupnjevi od razine, kao i grafički prikaz na dvoosnom grafikonu. Osim toga, prikazana je razina baterije, a prikazana je i trenutna temperatura u Fahrenheitu ili Celzijusu (prema podacima čipa akcelerometra). Ovo je minimalna zvučna povratna informacija - početni ton za provjeru snage, a zatim dvostruki ton svaki put kad se razina pomakne s niveliranog na nivelirani položaj.

Dao sam detaljne upute o tome kako možete napraviti ovu digitalnu razinu, ali slobodno proširite i izmijenite svoj dizajn, baš kao što sam to učinio na DIY digitalnoj razini libele.

Korak 1: Materijali

Slijede materijali korišteni za sastavljanje ove digitalne razine. Većina veza za kupnju odnosi se na više komada, koji su obično jeftiniji od kupnje pojedinačnih komponenti. Na primjer, čip TP4056 dolazi s 10 komada za 9 USD (manje od 1 USD/TP4056) ili se može kupiti pojedinačno za 5 USD.

• Punjač baterija TP4056 Li -Po (Amazon -
• LSM9DS1 akcelerometar (Amazon -
• Arduino Nano (Amazon -
• OLED LCD zaslon veličine 128x64 (Amazon -
• Piezo zvučnik (Amazon -

• 3,7 V Li -Po baterija (Amazon -

  a.co/d/1v9n7uP)

• Samorezni vijci s glavom M2 - potrebna su 4 vijka M2x4, 6 M2x6 i 6 M2x8 (eBay -
• Klizni prekidač (Amazon -

S izuzetkom vijaka, ponuđene veze odvest će vas na Amazon. Gotovo svi ti predmeti, međutim, mogu se kupiti na eBayu ili izravno iz Kine uz značajan popust. Samo imajte na umu da naručivanje iz Kine može rezultirati dugim rokovima isporuke (3-4 tjedna nisu ništa neobično).

Također imajte na umu da za mnoge od ovih komponenti postoje alternative. Na primjer, možete zamijeniti drugi mjerač ubrzanja za LSM9DS1 (poput MPU-9205). Arduino Nano možete zamijeniti bilo kojim procesorom kompatibilnim s Arduinom s odgovarajućim GPIO pinovima.

Konkretno, LSM9DS1 je onaj koji sam kupio na sniženju u Sparkfun -u za manje od 10 USD, ali obično je skuplji; MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) pruža sličnu funkcionalnost po nižoj cijeni.

Ako izvršite zamjenu, vjerojatno ćete morati promijeniti kućište (ili barem način na koji montirate komponentu u kućište), a vjerojatno ćete morati i izmijeniti softver za povezivanje s alternativnom komponentom. Nemam te izmjene - morat ćete istražiti i ažurirati prema potrebi.

Korak 2: Shema ožičenja

Shema ožičenja detaljno opisuje kako su različite elektroničke komponente međusobno povezane. Crvene linije predstavljaju pozitivni napon, dok crne linije predstavljaju uzemljenje. Žute i zelene linije koriste se za podatkovne signale s akcelerometra i na OLED LCD zaslon. U sljedećim koracima vidjet ćete kako su ove komponente povezane.

Korak 3: Napravite slučaj

Ako imate 3D pisač, kućište se može ispisati prilično jednostavno. STL datoteke uključene u ovaj Instructable. Ako nemate 3D pisač, možete prenijeti STL datoteke u ured za 3D pisače (poput ovog) i dati vam ih ispisati.

Ja sam svoje ispisao bez oboda ili splava (i bez oslonaca) i ispune od 20%, ali vi možete ispisati svoje kako god ste navikli na ispis. Svaki komad treba ispisati zasebno, položen ravno. Možda ćete ga morati zakrenuti za 45 stupnjeva kako bi se uklopio u ležište pisača. Moj je tiskan pomoću Monoprice Maker Select Plus s veličinom kreveta 200 mm x 200 mm - za ispis je bilo potrebno oko 12 sati svakog komada. Ako imate manji krevet, možda vam neće odgovarati. Skaliranje se ne preporučuje jer nosači za elektroničke komponente tada neće biti odgovarajuće povećani.

Korak 4: Povežite komponente na matičnu ploču radi provjere povezanosti (izborno)

Toplo preporučujem ožičenje primarnih komponenti na ploču za provjeru povezanosti prije nego nastavite s ugradnjom komponenti unutar kućišta. Softver možete preuzeti na Arduino Nano (pogledajte sljedeći korak) i provjeriti je li OLED LCD zaslon ispravno ožičen i radi, te da je mjerač ubrzanja ispravno ožičen i da svoje podatke prijavljuje Arduinu Nano. Također, ovo se može koristiti za provjeru rada dodatnog piezo zvučnika.

U ovoj fazi nisam spojio bateriju i punjač na ploču - spajanje prekidača za upravljanje baterijom vrši se nakon što sklopku postavite na kućište. Posljednja slika prikazuje kako ovo izgleda prije ožičenja.

Korak 5: Preuzmite softver na Arduino Nano

Softver se učitava na Arduino Nano pomoću Arduino IDE -a. To se može učiniti u bilo koje vrijeme tijekom procesa izgradnje DigiLevela, ali najbolje je to učiniti kada su komponente ožičene pomoću matične ploče (pogledajte prethodni korak) kako biste provjerili ispravno ožičenje i rad električnih komponenti.

Softver zahtijeva instaliranje 2 knjižnice. Prva je knjižnica U8g2 (by oliver) -možete je instalirati klikom na 'Sketch -> Include Library -> Manage Libraries …' u Arduino IDE -u. Potražite U8g2, a zatim kliknite Instaliraj. Druga knjižnica je knjižnica Sparkfun LSM9DS1. Ovdje možete dobiti upute o instaliranju te biblioteke.

Nakon specifikacija knjižnice, softver ima odjeljak za postavljanje i glavnu petlju za obradu. Odjeljak za postavljanje pokreće mjerač ubrzanja i OLED LCD zaslon, a zatim prikazuje početni zaslon prije nego što se prikaže glavni zaslon. Ako je zvučnik spojen, reproducirat će jedan zvučni signal na zvučniku kako bi označio status uključenosti.

Glavna petlja obrade odgovorna je za čitanje mjerača ubrzanja, dobivanje kutova x i y, a zatim prikazivanje vrijednosti kao skupa apsolutnih brojeva, a također i slikovno na grafikonu. Prikazano je i očitanje temperature s akcelerometra (u Fahrenheitu ili Celzijusu). Ako razina prethodno nije bila razine, kad se vrati na razinu, generirat će dva zvučna signala na zvučniku (ako je spojen).

Na kraju se dobiva napon iz baterije za određivanje i prikaz trenutne razine baterije. Ne znam koliko je ovaj kôd točan, ali je dovoljno točan da pokaže punu bateriju i postupno smanjivanje razine baterije tijekom uporabe.

Korak 6: Montirajte i ožičite OLED zaslon i Piezo zvučnik

1,3-inčni OLED zaslon (128 x 64) montira se na gornju polovicu kućišta pomoću 4 samorezna vijka s glavom M2x4. Predlažem da svoje žice spojite na zaslon prije montaže. To osigurava da vidite kako su igle označeni dok povezujete žice. Nakon što se zaslon montira, nećete moći vidjeti oznake za pinove. Primijetit ćete da sam na stražnju stranu zaslona dodao oznaku kako bih se mogao sjetiti pin vrijednosti (budući da ovo nisam učinio prvi put i povezao sam to pogrešno …).

Zvučnik se koristi za emitiranje kratkog tona kada je uključena digitalna razina kako bi se provjerilo je li baterija ispravna i radi li. Također emitira dvostruki ton kad god se razina pomakne s neravne u ravnu poziciju. Ovo služi za pružanje zvučnih povratnih informacija prilikom postavljanja razine ili bilo koje druge razine. Montira se na gornju polovicu kućišta pomoću 2 samorezna vijka s glavom M2x4. Ne trebate zvučnik - DigiLevel će bez njega raditi sasvim dobro, ali neće vam nedostajati zvučne povratne informacije.

Korak 7: Montirajte i ožičite bateriju, punjač baterije i prekidač

Pre nego što ga spojite na bateriju, prekidač je potrebno montirati na kućište. To je zato što ako ga prvo spojite, nećete moći montirati prekidač bez odvajanja. Dakle, prvo montirajte prekidač, zatim montirajte prethodno ožičenu bateriju TP4056 i Li-Po, a zatim dovršite ožičenje do prekidača.

TP4056 ima 4 jastučića za ožičenje: B+, B-, Out+, Out-. Želite spojiti bateriju na B+ (pozitivni napon) i B- (uzemljenje) priključke. Out-veza se koristi za uzemljenje koje će ići na Arduino Nano, a Out+ je spojen na jedan pin prekidača. Drugi pin prekidača zatim se povezuje na VIN Arduino Nano.

Moj posao lemljenja nije najbolji - volim koristiti termoskupljajuće cijevi za pokrivanje i izolaciju lemljenog spoja. Primijetit ćete da je na jednom od lemljenih spojeva ovdje na toplinski skupljajuću cijev utjecala toplina lemljenja i da se smanjila prije nego što sam je uspio pomaknuti.

Korak 8: Montirajte i ožičite mjerač brzine

Akcelerometar (LSM9DS1) postavljen je u sredini donje polovice kućišta. Postoje 4 pina za ožičenje: VCC ide na V5 pin na Arduino Nano; GND ide na tlo; SDA ide na pin A5 na Arduino Nano; a SCL ide na A4 pin na Arduino Nano.

Za ožičenje sam koristio kratkospojne žice s Dupont konektorima, no žicu možete lemiti izravno na pinove ako želite. Spajate li žice izravno na pinove, vjerojatno ćete to htjeti učiniti prije postavljanja čipa akcelerometra kako biste olakšali.

Korak 9: Dovršite elektroniku ožičenjem Arduino Nano

Završno ožičenje izvodi se spajanjem svih električnih komponenti na Arduino Nano. To je najbolje učiniti prije montaže Arduino Nano tako da USB priključak bude dostupan za kalibraciju i sve ostale izmjene softvera u zadnjoj minuti.

Počnite spajanjem prekidača na Nano. Pozitivni vod (crveno) ide od prekidača do VIN pina Nano -a. Negativni vod (crni) iz baterije ići će na GND pin na Nano -u. Na Nanou postoje dva GND pina i sve četiri električne komponente imaju žicu za uzemljenje. Odlučio sam spojiti dva uzemljenja na dnu kućišta u jednu žicu povezanu s jednim od GND pinova. Dvije osnove s vrha kućišta spojio sam u jedan odvod ožičen do drugih GND pinova.

Akcelerometar (LSM9DS1) može se spojiti na Nano spajanjem VDD pina na mjeraču ubrzanja s pinom 3V3 na Nanou. NEMOJTE ovo spajati na 5V pin ili ćete oštetiti čip akcelerometra. Spojite SDA na A4 pin na Nano -u, a SCL na A5 pin na Nano -u. GND pin ide na GND pin na Nano -u (u kombinaciji s negativnim odvodom iz baterije).

OLED LCD zaslon može se zatim spojiti na Nano spajanjem VCC pina na zaslonu s 5V pinom na Nanou. Spojite SDA na pin D2 na Nano -u, a SCL na pin D5 na Nano -u.

Konačno, zvučnik se može spojiti spajanjem crvene žice (pozitivne) na pin D7 na Nano -u. Crna žica ide u GND zajedno s GND na OLED LCD zaslonu.

Korak 10: Kalibracija

Nakon preuzimanja softvera i prije montaže Arduino Nano, možda ćete morati kalibrirati svoju razinu. Provjerite je li ploča akcelerometra postavljena. Ugradnjom s vijcima trebala bi se pojaviti ravna ploča, no ako je iz nekog razloga blago isključena, kalibracija će osigurati ispravan prikaz.

Donji okvir stavite na površinu za koju se zna da je ravna (pomoću mjehurića ili na neki drugi način). Pročitajte prikazane vrijednosti za X i Y. Ako nijedno nije nula, morat ćete ažurirati softver s količinom kalibracije. To se postiže postavljanjem ili varijable xCalibration ili varijable yCalibration na odgovarajući iznos (ono što je prikazano).

// // Postavite ove varijable s početnim vrijednostima prema potrebi // bool displayF = true; // točno za Fahrenheit, netočno za Celsius int xCalibration = 0; // kalibracijski iznos za izravnavanje osi x int yCalibration = 0; // kalibracijski iznos za izravnavanje duge osi y irvCalibration = 1457; // kalibracijski iznos za unutarnji referentni napon

U ovom trenutku također biste trebali postaviti vrijednost displayF na odgovarajuću postavku ovisno o tome želite li da se temperatura prikazuje u Fahrenheitu ili Celzijusu.

Ponovno učitavanje softvera na Nano sada bi trebalo rezultirati očitanjem 0/0 na površini poznate razine.

Korak 11: Montirajte Arduino Nano i sastavite kućište

Nakon što je kalibracija dovršena, Arduino Nano možete montirati u kućište nanošenjem vrućeg ljepila na tračnice i postaviti Arduino Nano na te tračnice, s iglicama prema gore i USB priključkom prema unutrašnjosti kućišta.

Kućište koje sadrži svu elektroniku sada se može sastaviti spajanjem dvije polovice i pomoću 4 samorezna vijka s glavom M2x8.

Korak 12: Provjerite rad svoje nove digitalne razine

Provjerite je li Li-Po baterija napunjena. Ako je kućište sastavljeno, nećete moći izravno vidjeti LED indikatore punjenja. Ako želite provjeriti rad punjenja izravno gledajući svjetla za punjenje, morat ćete otvoriti kućište, no trebali biste moći vidjeti crveni sjaj koji označava da se punjenje događa s zatvorenim kućištem.

Nakon što se napuni i sastavi, uključite digitalnu razinu i provjerite njezin rad. Ako ne radi, dvije su moguće točke problema ožičenje za OLED LCD zaslon i ožičenje za mjerač ubrzanja. Ako zaslon ne prikazuje ništa, počnite s ožičenjem OLED LCD -a. Ako zaslon radi, ali oznake H i V pokazuju i 0, a temperatura je 0 (C) ili 32 (F), tada mjerač ubrzanja vjerojatno nije ispravno ožičen.

Korak 13: Završne misli…

Sastavio sam ovu digitalnu razinu (i Instructable) prvenstveno kao iskustvo učenja. Bilo mi je manje važno napraviti funkcionalnu razinu, kao što je bilo istražiti različite komponente i njihove sposobnosti, a zatim ih spojiti na način koji dodaje vrijednost.

Koja bih poboljšanja napravio? Nekoliko ih razmatram za buduće ažuriranje:

• Izložite USB priključak Arduino Nano kroz kućište mijenjanjem načina postavljanja. To bi omogućilo lakše ažuriranje softvera (što bi u svakom slučaju trebalo biti rijetko).
• 3D ispis kućišta pomoću drvene niti. Eksperimentirao sam s Hatchbox Wood filamentom i jako sam zadovoljan postignutim rezultatima. Mislim da bi ovo pružilo bolji cjelokupni izgled DigiLevelu.
• Ažurirajte dizajn tako da upotrijebite mjerač ubrzanja MPU-9250 za smanjenje troškova, a da pritom ne utječete na funkciju.

Ovo je moje prvo uputstvo i pozdravljam povratne informacije. Iako sam to pokušavao izbjeći, siguran sam da ovo ipak ima perspektivu više usmjerenu na SAD - pa se ispričavam onima izvan SAD -a.

Ako vam je bilo zanimljivo, glasajte za mene na Prvom natječaju za autore. Hvala što ste pročitali do kraja!

Drugoplasirani po prvi put Autor