Ohtlik mürataseme hoiatussüsteem: 11 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) on Rice'i ülikooli suurim tegijaruum, mis pakub kõigile õpilastele ruumi reaalsete väljakutsete lahenduste kavandamiseks ja prototüüpide loomiseks. Selle eesmärgi saavutamiseks on OEDK -s mitmeid elektrilisi tööriistu ja suuri masinaid, mis tekitavad valju, potentsiaalselt ohtlikku müra. Kuigi OEDK on edukalt loonud ohutuse kultuuri silmade kaitse ja kinnaste ümber, ei ole see suutnud kuulmiskaitse valdkonnas sama ohutuskultuuri luua, kuna kasutajad pole kindlad, millal kuulmiskaitse nõutakse.

Meie tiimi Ring the Decibels eesmärk on see probleem lahendada, kavandades, ehitades ja rakendades hoiatussüsteemi, mis soovitab OEDK kasutajatel kanda sobivaid kuulmiskaitsevahendeid ebaturvalisel helitasemel.

1. samm: ülevaade

See seade kasutab Arduino Uno mikrokontrollerit. Analoogheliandmed võetakse gravitatsiooni helitaseme mõõturilt, keskmistatakse ja seejärel kasutatakse digitaalse LED -riba väljundi käivitamiseks. Visuaalsed näidikud sisaldavad gradienti, mis kuvab pidevalt keskmist detsibellitaset, ja kõrvaklappide komplekti, mis vilgub punaselt, kui saavutatakse eelnevalt määratud detsibellilävi.

Korpus on valmistatud kahest vineerplaadist, mis on eraldatud kahe ümmarguse vineerplaadiga, mis on eraldatud alumiiniumist. Gradiendi ja kõrvaklappide näidikud on valmistatud matt -akrüülist. Kõik elektroonilised komponendid on paigaldatud tagaplaadile.

Alates toorainest kuni seinale paigaldamiseni kulub selle seadme valmimiseks vaid vähem kui 2 tundi. Selle projekti kaudu õppisime palju andmete silumise ja LED -ribade juhtimise kohta ning loodame, et teil on selle ehitamisega lõbus!

2. samm: vajalikud komponendid ja tööriistad

Selle seadme materjalide kogumaksumus on veidi alla 100 dollari. Kuna meie meeskond ehitab seda seadet massiliselt, saime kulude vähendamiseks osta mõningaid materjale hulgi. Samuti, kuna me ehitame seda seadet inseneritegijate ruumis ja selle jaoks, oli meil juba juurdepääs paljudele komponentidele ja tööriistadele.

Allpool loetletud komponentide kogused on ühe seadme jaoks.

Komponendid

• 1x Arduino Uno (või sarnane mikrokontroller) koos USB -kaabliga
• 1x leivaplaadi prototüüpimine
• 1x perfboard (valikuline)
• 2x punased isas-isased hüppajajuhtmed
• 2x punased isas-naissoost juhtmed
• 2x mustad isas-mees džemprijuhtmed
• 2x mustad isas-naissoost juhtmed
• 3x sinine isas-mees džemprijuhe
• 2x sinised isas-naissoost juhtmed
• 1x 5V 1A toiteadapter
• 1x gravitatsiooni analoog helitaseme mõõtja
• 1x eraldi adresseeritav RGB LED WS2812B riba (vähemalt 20 LED -i)
• 6x isaste ja isaste päisepoldid
• 2x 330 oomi takistid
• 24 "x 12" 1/4 "kasevineer
• 7 "x 9" 1/4 "akrüülist
• 9 x 9 tolli 1/8 tolli akrüülist (laius võib varieeruda)
• 3x 1/4 "kuusnurkne / 2" 6-32 naissoost naissoost alumiiniumist väljalülitused
• 6x 1/4 "kuusnurkne/1 1/4" 6-32 naissoost naissoost alumiiniumist väljalülitused
• 18x 3/4 "6-32 lameda peaga kruvid
• 18x nr 6 seibid
• 8x 10mm M2.5 naissoost ja nailonist vaheseinad
• 4x 25 mm M2,5 naissoost ja nailonist vaheseinad
• 4x 18 mm M2,5 isas-naissoost nailonist eraldusjooned
• 24x 6mm M2.5 kruvid

Tööriistad

• Arduino IDE
• Jootekolb (HAKKO FM-204) koos joodisega
• Kampolivool
• Laserlõikur (EPILOG Fusion M2 40)
• Akrüülliim
• Liivaprits (valikuline)
• Liivapaber
• 2-osaline epoksü
• Akutrell
• 5/32 "puur
• 1/8 "puur
• 1/2 "82º süvistamisotsik
• Puurpress
• #5 Vastupuur
• Kruvikeerajad
• Kuum liimipüstol liimipulkadega

Samm: valmistage valgusdioodid ette

Lõika kaks riba individuaalselt adresseeritavatest LED -ribadest ribal olevate märkide juurest. Saate lõigata soovitud arvu valgusdioode, lihtsalt vormindage hiljem koodis olevate LED-ide arv uuesti. Riba kohta kasutasime 10 LED -i.

Jootke päise tihvtid LED -riba ühele 3 ühendusele. Jootke kindlasti andmesisestuse (DI) ots. Korrake sama teise LED -riba puhul. Jootmise hõlbustamiseks kasutasime LED -riba pistikutel harjatud natuke kampolivoolu.

Painutage ja voldige üks LED-ribadest kaarekujuliseks, et see sobiks gradiendi kõveraga. Me saavutasime selle, luues lainelise mustri koos LED -ribaga, mis võib ise kõverduda. Sama tehnikat kasutades kujundage teine LED -riba kõrvaklappide kõvera järgi.

Samm: pange vooluring kokku

Alustage, ühendades Arduino 5V tihvti leivaplaadil oleva toitekaabliga. Seejärel ühendage Arduino rühma tihvt leivaplaadi maandusrööpaga.

LED -ribade ühendamine

Ühendage Arduino digitaalne tihvt 5 ühe LED -riba andmesisendi (DI) pistikuga, lisades tihvti 5 ja DI -pistiku vahele 330 oomi takisti. Ühendage leivaplaadi toitepiire LED -riba 5V pistikupesaga ja ühendage leivaplaadi maandusriba LED -riba GND -pistikuga. See on gradiendinäidiku LED -riba.

Ühendage Arduino digitaalne tihvt 6 teise LED -riba DI -pistikuga, lisades tihvti 6 ja DI -pistiku vahele 330 oomi takisti. Ühendage leivaplaadi toitepiire LED -riba 5V pistikupesaga ja ühendage leivaplaadi maandusriba LED -riba GND -pistikuga. See on kõrvaklappide ekraani LED -riba.

Gravitatsioonimõõturi (mikrofoni) ühendamine

Ühendage Arduino analoogpistik A0 gravitatsioonimõõturi analoogpordiga. Ühendage leivaplaadi toitepiire Gravity -plaadi VCC -pordiga ja leivaplaadi maandusriba GND -plaadi GND -pordiga.

Vooluahela ülekandmine Perf Boardile (valikuline)

Et kõiki elektroonikakomponente kauem paigas hoida, otsustas meie meeskond viia meie vooluahela perfoplaadile. Meie vooluring ei ole väga keeruline, nii et lõikasime rauasaega 4 cm x 6 cm läbimõõduga plaadi 4 cm x 3 cm plaadiks ja puurisime sinna 1/8 bittiga uued kinnitusavad. See samm on täiesti valikuline.

Samm: muutke ja laadige kood üles

Laadige kood alla ja avage see Arduino IDE -s.

Kontrollige, kas igal ribal olevate LED -de arvu (NUM_LEDS_1 ja NUM_LEDS_2) jaoks määratud väärtus vastab esimese LED -riba (gradient) ja teise LED -riba (kõrvaklapid) jaoks lõigatud LED -ide arvule. Kui need väärtused ei ühti, muutke koodil olevat numbrit.

Kontrollige ja laadige kood üles oma Arduino tahvlile.

6. samm: valmistage puidust ümbris ette

Laadige alla puidu laserlõikamise fail.

Lõigake laseriga esi- ja tagaplaadid ning 6 LED-tuge 1/4 vineerist, kasutades oma laserlõikuri sobivaid seadeid. Muutke esiplaadi krohvitud logo mis tahes kujunduseks.

Kasutasime oma laserlõikuril (EPILOG Fusion M2 40) järgmisi seadeid:

• 4 kiirust, 100 võimsust, 10 sagedust vektorlõikeni
• 50 kiirust, 100 võimsust, 300 DPI rastergraveerimiseks

Kasutasime laserlõikurit, kuna meil on juurdepääs OEDK-le, kuid saate alla laadida ka failid, mida kasutada kontuurina, et lõigata tükid CNC-ruuteri või lintsaega.

Puurige esiplaadile 3 auku 5/32 tolli abil punaste X -dega näidatud kohtadesse. Gradiendi ja kõrvaklappide vahele peaks jääma üks auk, üks parempoolse ja üks logo alla. need augud eestpoolt. Need augud on mõeldud 2 -tollisteks eraldusteks.

Asetage esiplaat tagaplaadi peale nii, et need mõlemad oleksid suunatud laserlõikamisviilis näidatud suunas. Jälgige pliiatsiga kergelt gradiendi ja kõrvaklappide kontuuri, mikrofoni ava ja 3 auku, mis on esiplaadile tagaplaadile puuritud.

Puurige esiplaadilt äsja ülekantud kohtadesse tagumisse plaati 3 auku 5/32 tolli abil. Süvendage need augud tagant.

Samm: valmistage ette akrüülist tükid

Laadige alla 1/4 "akrüüllaserlõikamisviil ja 1/8" laserlõikamisviil.

Lõigake laseriga lõikuri esiosa tükid 1/4 "akrüülist ja tugitükid 1/8" akrüülist, kasutades sobivaid seadeid. Kasutasime oma laserlõikuril (EPILOG Fusion M2 40) järgmisi seadeid:

• 2 kiirust, 100 võimsust, 100 sagedust 1/4 "akrüüli jaoks
• 4 kiirust, 100 võimsust, 100 sagedust 1/8 "akrüüli jaoks

Kasutasime laserlõikurit, kuna meil on juurdepääs OEDK-le, kuid saate alla laadida ka failid, mida kasutatakse kontuurina, et lõigata tükid CNC-ruuteri või lintsaega. Lisaks saab tugitükke lõigata mis tahes laiusega akrüülist, kuid leidsime, et 1/8 tolli või õhem töötas puidu külge kinnitamiseks piisavalt hästi, vähendades samal ajal kaalu.

Liimige iga akrüülist aluspind akrüülliimiga vastava esipaneeli külge nii, et kui esipaneelid asetatakse esiplaati, on alusdetailide sakid esipinna tagaküljega samal tasemel.

Pärast liimi tardumist (vähemalt 30 minutit) külmutage ühendatud akrüüldetailide esi- ja tagakülg, et valgus paremini hajuks. Kasutasime selleks liivapritsi, kuid sobib ka peeneteraline liivapaber (600 grit või suurem) ja mõni küünarnukimääre.

8. samm: kinnitage akrüülosad puidust korpuse külge

Asetage esiplaat esiküljega allapoole ja asetage kuivalt akrüüldetailid vastavatesse kohtadesse. Kui akrüülosadel on probleeme paigaldamisega, lihvige esiplaadi siseservi, kuni akrüüldetailid sobivad.

Kui hea sobivus on saavutatud, eemaldage akrüüldetailid esiplaadilt ja kandke kaheosaline epoksü puidut puudutavate alusplaatide klambrite näole. Asetage akrüüldetailid oma kohtadesse, vajutage alla ja laske epoksiidil täielikult kuivada.

Samm: paigaldage elektroonikaplaadid puidust korpusele

Kasutades tagaplaadil oleva mikrofoni ava piirjooni, asetage gravitatsioonimõõtur tagaplaadile nii, et mikrofon joonduks selle kontuuriga. Märkige, kus Gravity -plaadi neli kinnitusava on tagaplaadil.

Jättes tagaküljele gravitatsioonimüra taseme mõõturi, asetage tagaplaadile Arduino ja plaat. Suunake Adruino plaat nii, et pistikupesa oleks suunatud allapoole ja jätaks iga plaadi vahele vähemalt 1/4 tolli ruumi. Nende plaatide täpne paigutus ei ole eriti oluline, kui lauad ei kattu üksteisega või gradiendi ja kõrvaklappide piirjooned. Valisime Arduino tahvli Gravity plaadist vasakule ja perfoplaadi Gravity tahvli kohale.

Märkige tagaplaadil Arduino ja perf -plaatide kinnitusavad.

Eemaldage elektroonika tagaplaadilt ja puurige kõik augud, mis on äsja märgitud 1/8 puuriga. Kuna meie M2.5 kruvid vajasid tagaplaadiga samal tasapinnal asetsevat puuritud auku, puurisime tagumise plaadi tagapinnalt puuripress.

Kinnitage gravitatsioonimüra taseme mõõtur tagaplaadile, kasutades M2.5 nailonist kaitsekatteid ja kruvisid. Mikrofon peaks asuma esiplaadi lähedal, nii et tahvli tõstmiseks nii palju kui võimalik kasutasime 25 mm naissoost ja 18 mm isast ja naist.

Kinnitage Arduino ja perf-plaat tagaplaadile, kasutades M2.5 naissoost-naissoost tõkkeid ja kruvisid. Seisuaja pikkus ei ole kriitiline, kui kõik ühe plaadi jaoks kasutatavad takistused on sama pikkusega ja piisavalt lühikesed, et plaati seadmes hoida. Kasutasime 10 mm naissoost naisi.

Kui teie vooluahel kasutab leivaplaati perf -plaadi asemel, paigaldage leivaplaat lihtsalt kleepuva alusega, selle asemel, et kasutada tõkkeid ja kruvisid.

Kui elektroonika on paigaldatud, ühendage ahel vooluvõrku.

Samm: kinnitage LED -toed

Joonista tagumisele plaadile gradiendi kergelt joonistatud kontuuri sisse 3 punkti, nagu on näidatud punaste X -dega. Gradiendi mõlemas otsas peaks olema üks auk ja keskel. Korrake seda kõrvaklappide kontuuri sees, nagu on näidatud punaste X -dega.

Puurige augud 5/32 "bittiga, kus 6 punkti just joonistati. Süvendage need augud tagantpoolt. Need augud on mõeldud 1 1/4" väljalülitamiseks LED -ribade toetamiseks.

Puurige augud 5/32 bitti mõlema 6 LED -toe ühe otsa külge. Need augud uputage.

Kinnitage LED -tugi tagumisele plaadile gradiendi ja kõrvaklappide iga 6 ava juures, kasutades 1 1/4 eraldusvõimet. Kasutage seibi mõlemal pool vaheseina ja puidu vahel. Joondage LED -toed nii, et LED-riba asetatakse toe mittepuuritud otsale, LED-riba asetatakse gradiendi või kõrvaklappide keskele.

11. samm: lõplik kokkupanek ja paigaldamine

LED -ribade kinnitamiseks LED -tugede külge kasutage kuuma liimi. LED -ribade sisendjuhtmed peaksid olema suunatud seadme põhja poole.

Ühendage LED -ribad vooluringiga ja ühendage 5V toiteadapter Arduino USB -kaabliga.

Kinnitage esiplaat tagaplaadi külge, kasutades 2-tolliseid tõkkeid, 6-32 seibi ja 6-32 kruvi, asetades seibid tõkete ja puidu vahele.

Paigaldage seade seinale, kasutades tagaplaadil olevat kinnitusava. Võite kasutada puidukruvi seinas või käsukonksu.

Ühendage seade vooluvõrku ja hankige oma kuulmiskaitse!