Digitaalne mitmefunktsiooniline mõõteriist: 21 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Fusion 360 projektid »

Tere kõigile. Olin alati tahtnud seadet, mis aitaks mul 3D -printeri voodit tasandada, ja mõnda muud seadet, mis aitaks mul saada kumera pinna ligikaudse pikkuse, et saaksin hõlpsalt välja lõigata õige pikkusega kleebise, mida sellele pinnale kanda ja vältides seega raiskamist. Seega mõtlesin, et miks mitte ühendada mõlemad ideed ja teha üks vidin, mis suudab mõlemat. Lõpuks ehitasin seadme, mis suudab mõõta mitte ainult kõverjooni ja pinna tasapinda, vaid ka mõõta sirgjoone kaugusi ja joone nurka. Nii et põhimõtteliselt töötab see vidin kõik ühes digitaalsel tasemel+joonlaud+protraktor+rullmõõt. Seade on piisavalt väike, et seda taskusse mahutada ja selle akusid saab hõlpsalt telefoni laadija abil laadida.

See seade kasutab kiirendusmõõturit ja güroskoobi andurit, et täpselt mõõta pinna tasapinda ja nurka, teravat IR-andurit, et mõõta lineaarset pikkust kontaktivabalt, ja kodeerijat rattaga, mida saab rullida üle kumera pinna või kõverjoone. saada selle pikkus.

Seadme režiimides ja funktsioonides navigeerimiseks kasutatakse kolme puute nuppu, mis on tähistatud M (režiim), U (ühik) ja 0 (null)

M - valida erinevate mõõtmistüüpide vahel

U - mõõtühikute mm, cm, tolli ja meetri vahel valimiseks

0 - pärast kauguse või nurga mõõtmist mõõdetud väärtuste nullimiseks.

Puutetundlike nuppude kasutamise põhjuseks on režiimide ja üksuste õrn navigeerimine, ilma et see mõõtmise ajal seadme asukohta häiriks.

Seadme põhjas on neodüümmagnet, mis ei libise ega libise mõõdetavalt metallpinnalt maha.

Korpus on konstrueeritud nii, et seade oleks võimalikult kompaktne ja hõlpsasti ka 3D -trükitud.

1. samm: VAJALIKUD KOMPONENDID JA MODULID

Komponendid valiti silmas pidades, et see seade on ehitatud nii, et see mahub taskusse. Nii kasutati väikseimat kuvarit, akut ja andureid, mida ma leidsin.

1. 3D trükitud ümbris

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR kaugussensor X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 kiirendusmõõtur/güroskoobi moodul X 1 (Aliexpress)

4. Boost+laadimismoodul X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse'i kodeerija X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 OLED -ekraan X 1 (Aliexpress)

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

8. 12 mm sumin X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 puutetundliku nupu moodul X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodüümmagnet X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB - UART TTL moodul X 1 (Aliexpress)

13. emailitud vasktraat (Aliexpress)

14. 10K takistid X 2

15. 19 (pikkus) X2 (dia) mm terasest telg X 1

16. 3 mm led X 1

17. Mis tahes vinüülkleebiste rull (Aliexpress)

18. Mikro -USB -kaabel

MPU6050

MPU6050 on mems -seade, mis koosneb 3 -teljelisest kiirendusmõõturist ja 3 -teljelisest güroskoobist. See aitab meil mõõta kiirendust, kiirust, suunda ja nihet. See on I2C -põhine seade, mis töötab 3,3–5 V. Selles projektis kasutatakse MPU6050 mõõtmiseks, kas pind on tasane või mitte, ning ka joone nurga mõõtmiseks.

KASVUHIIRE KOODER

See on mehaaniline inkrementaalne pöörlev kodeerija, millel on tagasiside andmed pöörlemissuuna ja pöörlemiskiiruse kohta. Kasutasin seda kodeerijat, sest see on väikseim kodeerija, mida ma leidsin, ja selle programmeerimise osa oli samuti lihtne. Sellel kodeerijal on 24 sammu pöörde kohta. Seda kasutades saame arvutada ratta poolt kodeerijal liikunud vahemaa, kui ratta läbimõõt on teada. Arvutusi selle kohta, kuidas seda teha, käsitletakse selle juhendi hilisemates etappides. See projekt kasutab kodeerijat kaardusjoonte kauguste mõõtmiseks.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE MODUL

See on analoogandur, mis annab väljundina muutuva pinge, lähtudes objekti kaugusest andurist. Erinevalt teistest IR -moodulitest ei mõjuta tuvastatava objekti värv anduri väljundit. Teravate andurite versioone on palju, kuid meie kasutusel on vahemik 4–30 cm. Andur töötab pingega 4,5–5,5 volti ja võtab voolu vaid 12 mA. Punane (+) ja must (-) juhe on toitejuhtmed ja kolmas juhe (kas valge või kollane) on analoogväljundkaabel. Antud projektis kasutatakse andurit lineaarsete vahemaade mõõtmiseks ilma kontaktita.

2. samm: VAJALIKUD TÖÖRIISTAD

1. Käärid

2. Karbilõikurid või muud üliteravad terad

3. pintsetid

4. Kuum liimipüstol

5. Kiirliim (nagu superliim)

6. Kummipõhine liim (nagu fevi side)

7. Jootekolb ja plii

8. laserlõikur

9. 3D -printer

10. Ketaslõikuriga pöörlev tööriist

11. Traadi lõikurid

12. Liivapaber

Samm: STL -failid 3D -printimiseks

Selle seadme ümbris on loodud Autodesk Fusion 360 tarkvaras. Neid on 3 tükki. Nende tükkide STL -failid on toodud allpool.

"LID" ja "ratta" faile saab printida ilma toeta, samas kui "BODY" fail vajab tuge. Trükkisin need 0,2 mm kihi kõrgusele 100% täitmisel, kasutades rohelist PLA -d. Kasutatav printer on TEVO tarantula.

4. samm: KATSE VINÜÜLIGA

1. Tasandage peene liivapaberiga 3D -prinditud osade kõik välispinnad, et vinüülkleebis kergesti kleepuks.

2. Kasutage niisket lappi, et eemaldada kõik peened osakesed, mis võivad pärast lihvimist pindadele jääda.

3. Pärast pinna kuivamist kandke pinnale vinüülkleebis. Veenduge, et õhumulle pole kinni jäänud.

4. Kasutage kääridega üleliigset kleebist servade ümber.

5. Nüüd kleepige ümbrise külgedele kleebis ja lõigake ülejääk ära.

6. Kasutage karbilõikuri või mõne muu pardliga OLED -ekraani, laadimispordi, kodeerimisratta ja terava infrapunaanduri augud.

HOIATUS: OLE VÄGA HOIATAV TERASTE TERADE JA TÖÖRIISTADEGA

Samm 5: VÕRGEDIAGRAAMID

PRO MINI PROGRAMMEERIMINE

Erinevalt Arduino nano-st ei saa pro mini-d USB-kaabli abil otse programmeerida, kuna sellel pole sisseehitatud USB-jada-TTL-muundurit. Seetõttu peaksime kõigepealt pro mini jaoks ühendama välise USB jadamuunduriga, et seda programmeerida. Esimene pilt näitab, kuidas neid ühendusi luua.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

TÄIELIK AHVIDIAGRAAM

Teine pilt näitab selle projekti täielikku vooluahelat.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (REŽIIM)

D5 - I/O (ÜHIK)

D6 - I/O (null)

D7 - +(1) KOODER

D8 - +(2) KOODER

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + helisignaal

A4 - SDA (OLED JA MPU6050)

A5 - SCL (OLED JA MPU6050)

GND - GND KÕIK MODULID JA ANDURID JA BOOST MODUL

VCC - + võimendusmooduli USB -port

B + - AKU +

B- - AKU -

Kolmas pilt on tehtud koodi loomisel. See on ajutine seadistus, mis tehti koodi, moodulite ja vooluahela testimiseks. Teil on vabatahtlik proovida

6. samm: MAGNETI SISESTAMINE

1. Kandke kiirliim laadimispordi ava all oleva magneti õõnsusse.

2. Asetage magnet õõnsusse ja hoidke seda all, kuni liim kuivab, kasutades midagi mittemagnetilist.

Magnet aitab vältida seadme libisemist või liikumist, kui seda kasutatakse metallpinnal.

7. samm: ANDURITE VORMISTAMINE

Seadme võimalikult väikeseks muutmiseks lõigati terava IR -anduri ja kodeerija kinnitusklambrid lõikeketta kinnitusega pöörleva tööriista abil ära.

8. samm: VANA Ekraani paigutamine

1. Märkige OLED -ekraani tagaküljele tihvtide nimed, et hiljem saaks ühendusi õigesti teha.

2. Asetage OLED -ekraan õigesse asendisse, nagu on näidatud teisel pildil. Ekraani ava on konstrueeritud nii, et ekraan läheb veidi seinte vahele. See tagab, et ekraan on õiges asendis ja orientatsioonis ning ei liigu kergesti.

3. Kuum liim kantakse ekraani ümber ettevaatlikult. Eelistatakse kuuma liimi, kuna see toimib kuvari jaoks amortisaatorina ega pane kuvarile pealekandmisel stressi.

9. toiming: PUUDUTUSNUPPIDE JA MPU6050 KINNITAMINE

1. Kasutatakse kummipõhist liimi.

2. Liim kantakse mõlemale pinnale.

3. Veenduge, et kõik jootmispunktid on korpuse avatud poolega, asetage moodulid neile määratud kohtadesse, nagu piltidel näidatud.

4. Hoidke moodulit ja korpust õrnalt kokku surutud vähemalt 2 minutit pärast nende kinnitamist.

10. samm: BOOST+LAADIMISMOODUL

See on moodul, mille võtsin välja ühekordsest toitepangast. Sellel moodulil on nii aku kaitselülitus kui ka 5v, 1 amp võimendusmuundur. Sellel on ka ON/OFF nupp, mida saab kasutada kogu projekti toitelülitina. Mooduli naissoost USB -port eemaldati jootekolvi abil ja kaks juhtmest joodeti +5 V ja maandusklemmide külge, nagu on näidatud 4. pildil.

Jootke 2 isast päisepistikut B+ ja B- külge, nagu on näidatud kahel esimesel pildil, ja seejärel kontrollige, kas moodul töötab patareidega.

Kandke kiirliim mooduli jaoks ette nähtud platvormile ja asetage moodul ettevaatlikult, veendudes, et laadimisport ja ava tagavad selle ideaalse joondamise.

11. samm: AKU JA TERAVA IR -ANDURI PAIGALDAMINE

1. Emailitud vasktraadi kate eemaldatakse, kuumutades traadi otsa jootekolvi või tulemasinat kasutades, kuni isolatsioon sulab. Seejärel joodetakse juhtmed hoolikalt OLED -ekraanile. Seda tehakse nüüd, sest pärast patareide paigaldamist võib olla raske seda teha.

2. Aku libistatakse võimendusmooduli platvormi alla nii, et selle juhtmeühendused on suunatud OLED -ekraani suunas, nagu on näha kolmandal pildil.

3. Terav IR -andur sisestatakse selleks ettenähtud pesasse.

12. samm: ARDUINO JA BUZZERI KINNITAMINE

1. USB -jadamuundur on joodetud Arduino külge vastavalt kaasasolevale skeemile.

2. Kuuma liimi abil kinnitatakse Arduino korpuse keskele patareide kohale.

3. Juhtmed joodetakse summeri klemmide külge ja seejärel surutakse sumin selle ettenähtud korpuse ringikujulisse õõnsusse, nagu näha 7. pildil.

Samm 13: KOODER

1. Koodri klemmid puhastatakse tera abil.

2. Takistid on kodeerija külge joodetud.

3. Vasktraadid on joodetud vastavalt skeemile.

4. Terastelg sisestatakse 3D -prinditud rattasse. Kui ratas on liiga lahti, kinnitage see kiirliimiga.

5. Sisestage teljeratta komplekt kodeerimisseadmesse. Jällegi, kui see on lahtine, kasutage kiirliimi. Kuid seekord olge väga ettevaatlik, et liim ei pääseks kodeerimismehhanismidesse.

6. Asetage kodeerija korpuse sisse nii, et rattad ulatuvad väljapoole ettenähtud ava ja veenduge, et see pöörleb vabalt.

7. Koodri kinnitamiseks kasutage kuuma liimi.

14. samm: juhtmestik ja jootmine

1. Vooluahela juhtmestik tehakse vastavalt skeemile, mis on toodud etapis "VÕRGUDIAGRAAM".

2. Kõikide andurite ja moodulite +ve ja -ve juhtmed on ühendatud toiteallikaga paralleelselt.

3. Veenduge, et ükski juhtmest ei blokeeri infrapunamooduli vaadet ega takerdu kodeerimisrattaga.

15. samm: KOODIMINE

1. Laadige alla kood ja teegid.

2. Eemaldage raamatukogu kaustad. Kopeerige need kaustad kausta "teegid" kausta "Arduino", mis asub teie arvuti jaotises "Minu dokumendid" (kui olete Windowsi kasutaja).

3. Avage pakutud kood ("filal_code") Arduino IDE -s ja laadige see Arduino -sse.

16. etapp: MPU6050 KALIBREERIMINE

Kuna MPU6050 kiirendusmõõturi/güroskoobi moodul liimiti just korpuse külge, ei pruugi see olla täiesti tasane. Seetõttu järgitakse selle nullvea parandamiseks järgmisi samme.

1. samm: ühendage seade arvutiga ja asetage see pinnale, mis on juba täiesti tasane (näide: plaatpõrand)

2. samm: minge seadme "LEVEL" režiimi, puudutades nuppu "M" ja märkige X ja Y väärtused üles.

3. SAMM: määrake need väärtused koodi muutujatele "calibx" ja "caliby".

4. SAMM: laadige programm uuesti üles.

Samm 17: KODEERI ETAPPI LIIKUNUD KAUGUSE ARVUTAMINE

Sammude arv kodeerimisvõlli pöörde kohta, N = 24 sammu

Ratta läbimõõt, D = 12,7 mm

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

Seetõttu on sammu kohta liigutatud vahemaa = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Kui kasutate erineva läbimõõduga ratast või kodeerijat, millel on erinev sammude arv, leidke liigutatud vahemaa millimeetri kohta, asendades ülaltoodud valemis oma väärtused ja kui olete eraldusvõime leidnud, sisestage see väärtus koodi valemisse, nagu on näidatud pilt.

Koostage ja laadige kood uuesti Arduinosse.

Kui kodeerija on kalibreeritud ja muudetud programm üles laaditud, saate Arduino Pro Mini USB -jadast TTL -muunduri mooduli desoldeerida ja eemaldada.

Etapp 18: KÕIKE KATSETAMINE ENNE KORPI SULETAMIST

Asjad, mida testida:

1. Kui laadijat saab hõlpsasti porti ühendada ja kui akusid laetakse korralikult.

2. Toite ON/OFF nupp töötab või ei tööta.

3. OLED kuvab kõik õiges asendis ja õiges vahekauguses.

4. Kõik puutetundlikud nupud töötavad korralikult ja on õigesti märgistatud.

5. Kui kooder annab pööramisel kauguse väärtused.

6. Moodulid MPU6050 ja SHARP IR töötavad ja annavad õigeid näitu.

7. Signaal kõlab.

8. Veenduge, et miski sees ei kuumeneks, kui see sisse lülitatakse. Kui tekib küte, tähendab see, et juhtmestik on kuskil valesti.

9. Veenduge, et kõik on fikseeritud ja ei liiguks korpuses.

Samm 19: PUSH NUPPI PIKENDI PAIGALDAMINE JA KORPUSE SIDEMINE

LEDI KASUTAMINE PUSH NUPPVÕLTE PIKENDAMISEKS

Laadimismooduli surunupu võll on liiga lühike, et korpuse ava kaudu välja tulla. Seega kasutatakse pikendajana 3 mm LED -pead.

1. LED -ide jalad lõigatakse traatlõikuri abil ära.

2. LED -i tasane külg tehakse liivapaberi abil siledaks ja tasaseks. Kui LED on käsitsi käsitlemiseks liiga väike, kasutage pintsette.

3. Asetage LED -pea korpuse kaane jaoks ettenähtud auku, nagu pildil näidatud. Veenduge, et valgusdiood ei oleks pingul, kuna see peaks nupule vajutamisel sisse ja välja libisema

JUHTUMI SIDUMINE

1. Kandke kummipõhised liimid (ma kasutasin Fevi Bondi) ettevaatlikult mööda velge nii kehale kui ka korgile.

2. Oodake 5 kuni 10 minutit, kuni liim veidi kuivab, ja seejärel suruge mõlemad pooled kokku. Veenduge, et kodeerimisratta terasest telje vaba ots läheb korgi jaoks ettenähtud auku.

3. Kasutage suurt koormust (mina kasutasin UPS -i akut), et hoida mõlemad tükid liimi kuivamise ajal all.

Siin soovitati kasutada kummipõhist liimi, sest juhul, kui korpus tuleb tulevikus aku vahetamiseks või ümberprogrammeerimiseks avada, saab seda hõlpsalt teha, tehes terava noa või noa piki liigendit.

20. samm: PUUDUTUSNUPPUDE MÄRGISTAMINE

Märgistus tehakse selleks, et hõlpsasti tuvastada puutetundliku nupu asukohti ja funktsioone.

Tähestikud lõigati valgest kleebislehest välja minu omatehtud laserlõikuri abil.

Lõigatud tükid eemaldati pintsettide abil põhilehelt ja kanti seejärel seadmele õiges asendis ja asendis.

Maksimaalne tähestiku kõrgus: 8 mm

Maksimaalne tähestiku laius: 10 mm

HOIATUS: KASUTAGE LASER -BLOKEERIVAID KAITSEKLAASEID, kui töötate laser -graveerija või lõikuriga

21. samm: TULEMUSED

Seade on lõpuks valmis. Kui teil on projektiga seoses kahtlusi või ettepanekuid, andke mulle sellest kommentaaride kaudu teada.

AITÄH

Tasku suurusega võistluse esimene auhind