DigiLevel - kahe teljega digitaalne tase: 13 sammu (piltidega)

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

Selle juhendi inspiratsiooniks on GreatScottLabi poolt leitud DIY digitaalne vesilood. Mulle see disain meeldis, kuid tahtsin suuremat graafilise liidesega ekraani. Tahtsin ka korpuse elektroonika jaoks paremaid kinnitusvõimalusi. Lõppkokkuvõttes kasutasin seda projekti oma 3D -disainioskuste täiustamiseks (kasutades Fusion 360) ja uute elektrooniliste komponentide uurimiseks.

DigiLevel annab tagasisidet selle kohta, kas pind on tasane-nii piki x-telge (horisontaalne) kui ka y-telge (vertikaalselt). Näidatud on taseme astmed ja graafiline esitus kahe telje diagrammil. Lisaks näidatakse aku laetust ja praegust temperatuuri Fahrenheiti või Celsiuse järgi (nagu kiirendusmõõturi kiip teatas). See on minimaalne kuuldav tagasiside - esialgne toon toite kontrollimiseks ja seejärel kahekordne toon iga kord, kui tase nihutatakse mittetasandilisest asendist nivooasendisse.

Olen esitanud üksikasjalikud juhised selle digitaalse taseme tegemiseks, kuid võite oma disaini laiendada ja muuta, nagu tegin ka DIY digitaalse vesiloodi puhul.

Samm: materjalid

Allpool on toodud materjalid, mida selle digitaalse taseme kokkupanemisel kasutatakse. Enamik ostulinke on mõeldud mitmele osale, mis on tavaliselt odavamad kui üksikute komponentide ostmine. Näiteks on TP4056 kiibil 10 tükki hinnaga 9 dollarit (vähem kui 1 dollar/TP4056) või saab selle eraldi osta 5 dollari eest.

• TP4056 Li -Po akulaadija (Amazon -
• LSM9DS1 kiirendusmõõtur (Amazon -
• Arduino Nano (Amazon -
• 128x64 OLED LCD -ekraan (Amazon -
• Piesokõlar (Amazon -

• 3,7 V Li -Po aku (Amazon -

  a.co/d/1v9n7uP)

• M2 pannipea isekeermestavad kruvid - vaja on 4 M2x4, 6 M2x6 ja 6 M2x8 kruvi (eBay -
• Slaidilüliti (Amazon -

Välja arvatud kruvid, viivad lisatud lingid teid Amazoni. Peaaegu kõiki neid esemeid saab aga eBays osta või otse Hiinast märkimisväärse allahindlusega. Pidage ainult meeles, et Hiinast tellimine võib kaasa tuua pikad tarneajad (3-4 nädalat pole ebatavaline).

Pange tähele, et paljude nende komponentide jaoks on alternatiive. Näiteks võite LSM9DS1 asendada mõne muu kiirendusmõõturiga (näiteks MPU-9205). Arduino Nano saate asendada mis tahes Arduino-ühilduva protsessori ja sobivate GPIO-tihvtidega.

Eelkõige ostsin LSM9DS1 selle, mille ostsin Sparkfunis alla 10 dollari eest, kuid tavaliselt on see kõrgema hinnaga; MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) pakub sarnast funktsionaalsust madalama hinnaga.

Kui teete asendamise, peate tõenäoliselt korpust muutma (või vähemalt seda, kuidas komponenti korpusesse paigaldate) ja tõenäoliselt peate alternatiivse komponendiga ühenduse loomiseks muutma tarkvara. Mul pole neid muudatusi - peate uurima ja vajadusel värskendama.

2. samm: juhtmestiku skeem

Juhtmestiku skeem kirjeldab, kuidas erinevad elektroonikakomponendid üksteisega ühendatakse. Punased jooned tähistavad positiivset pinget, mustad aga maad. Kiirendusmõõturi ja OLED LCD -ekraani andmesignaalide jaoks kasutatakse kollaseid ja rohelisi jooni. Järgmistes toimingutes näete, kuidas need komponendid on ühendatud.

3. samm: tehke ümbris

Kui teil on 3D -printer, saab korpust üsna lihtsalt printida. Selles juhendis sisalduvad STL -failid. Kui teil pole 3D -printerit, saate STL -failid üles laadida 3D -printerite büroosse (näiteks sellesse) ja lasta need teile printida.

Trükkisin oma ilma ääre ja parveta (ja ilma toeta) ja 20% täitematerjaliga, kuid saate oma printida nii, nagu olete printimisega harjunud. Iga tükk tuleks trükkida eraldi, asetades tasaseks. Võimalik, et peate printeri voodisse sobitamiseks seda 45 kraadi pöörama. Minu oma trükiti Monoprice Maker Select Plus abil, mille voodi suurus oli 200 mm x 200 mm - iga tüki printimiseks kulus umbes 12 tundi. Kui teil on väiksem voodi, ei pruugi see sobida. Skaleerimist ei soovitata, kuna elektroonikakomponentide kinnitusi ei skaleerita vastavalt.

4. samm: ühendage komponendid leivaplaadile ühenduvuse kontrollimiseks (valikuline)

Soovitan tungivalt ühendada esmased komponendid leivaplaadiga, et kontrollida ühenduvust, enne kui jätkate komponentide paigaldamist korpuse sisse. Saate tarkvara Arduino Nano alla laadida (vt järgmist sammu) ja kontrollida, kas OLED -LCD -ekraan on õigesti ühendatud ja töötab ning kiirendusmõõtur on õigesti ühendatud ja et see edastab oma andmed Arduino Nano -le. Seda saab kasutada ka valikulise piesokõlari töö kontrollimiseks.

Ma ei ühendanud akut ja laadijat selles etapis leivaplaadiga - lüliti ühendamine aku juhtimiseks toimub pärast lüliti korpusele paigaldamist. Viimasel pildil on näha, kuidas see enne juhtmestikku välja näeb.

Samm: laadige tarkvara Arduino Nano alla

Tarkvara laaditakse Arduino Nano -sse Arduino IDE abil. Seda saab teha igal ajal DigiLeveli ehitamise ajal, kuid seda on kõige parem teha siis, kui komponendid on juhtpaneeliga ühendatud (vt eelmist sammu), et kontrollida elektriliste komponentide õiget juhtmestikku ja toimimist.

Tarkvara nõuab 2 raamatukogu installimist. Esimene neist on U8g2 raamatukogu (autor Oliver) -saate selle installida, klõpsates Arduino IDE -s valikuid „Visand -> Kaasa raamatukogu -> Halda raamatukogusid…”. Otsige üles U8g2 ja seejärel klõpsake nuppu Installi. Teine raamatukogu on teek Sparkfun LSM9DS1. Siit saate juhiseid selle teegi installimiseks.

Pärast raamatukogu spetsifikatsioone on tarkvaral seadistusosa ja peamine töötlemistsükkel. Seadistusjaotis lähtestab kiirendusmõõturi ja OLED -LCD -ekraani ning kuvab enne põhiekraani kuvamist käivitusekraani. Kui kõlar on ühendatud, kostab see kõlarist üks piiks, mis näitab sisselülitamise olekut.

Põhitöötlusahela ülesandeks on kiirendusmõõturi lugemine, x- ja y -nurkade saamine ning seejärel väärtuste kuvamine absoluutarvude komplektina ja ka graafiliselt graafiliselt. Kuvatakse ka kiirendusmõõturi temperatuuri näit (kas Fahrenheiti või Celsiuse järgi). Kui tase ei olnud varem tasemel, annab see tasemele naasmisel kõlarist kaks piiksu (kui see on ühendatud).

Lõpuks saadakse aku pinge, et määrata ja kuvada aku praegune tase. Ma ei tea, kui täpne see kood on, kuid see on piisavalt täpne, et näidata täis akut ja aku taseme järkjärgulist alanemist kasutamise ajal.

Samm: paigaldage ja ühendage OLED -ekraan ja piesokõlar

1,3-tolline OLED-ekraan (128x64) kinnitatakse korpuse ülemise poole külge, kasutades 4 M2x4 pannipea isekeermestavat kruvi. Soovitan ühendada juhtmed ekraaniga enne paigaldamist. See tagab, et näete, kuidas tihvtid on sildid, kui ühendate juhtmeid. Kui ekraan on paigaldatud, ei näe te tihvtide silte. Märkate, et lisasin ekraani tagaküljele sildi, et mäletaksin pin väärtused (kuna ma ei teinud seda esimest korda ja ühendasin selle valesti …).

Kõlarit kasutatakse digitaalse taseme sisselülitamisel lühikese tooni andmiseks, et kontrollida, kas aku on hea ja kas see töötab. Samuti annab see kahekordset tooni iga kord, kui tase liigutatakse mittetasandilisest asendist nivooasendisse. Selle eesmärk on anda kuuldavat tagasisidet taseme või mis tahes taseme positsioneerimise ajal. See kinnitatakse korpuse ülemise poole külge, kasutades 2 M2x4 pannipea isekeermestavat kruvi. Te ei vaja kõlarit - DigiLevel töötab ilma selleta suurepäraselt, kuid kuuldav tagasiside jääb puudu.

Samm: ühendage aku, laadija ja lüliti ning ühendage need juhtmetega

Lüliti tuleb enne akuga ühendamist korpusesse paigaldada. Selle põhjuseks on asjaolu, et kui ühendate selle kõigepealt juhtmega, ei saa te lülitit ilma lahti ühendamata paigaldada. Paigaldage kõigepealt lüliti, seejärel paigaldage juhtmega TP4056 ja Li-Po aku, seejärel viige juhtmestik lülitini.

TP4056-l on 4 juhtmestikku: B+, B-, Out+, Out-. Soovite ühendada aku B+ (positiivne pinge) ja B- (maandus) ühendustega. Väljundühendust kasutatakse maa jaoks, mis läheb Arduino Nano juurde, ja väljund+ on ühendatud ühe lüliti kontaktiga. Seejärel ühendatakse lüliti teine tihvt Arduino Nano VIN -iga.

Minu jootetöö pole just kõige parem - mulle meeldib kasutada jootekoha katmiseks ja isoleerimiseks termokahanevaid torusid. Märkate, et ühel siin joodetud ühendusel mõjutas termokahanevat toru jootmise kuumus ja see kahanes enne, kui sain seda liigutada.

Samm: paigaldage kiirendusmõõtur ja ühendage see juhtmega

Kiirendusmõõtur (LSM9DS1) on paigaldatud korpuse alumise poole keskele. Juhtmega ühendamiseks on 4 tihvti: VCC läheb Arduino Nano V5 tihvti külge; GND läheb maapinnale; SDA läheb Arduino Nano A5 tihvti juurde; ja SCL läheb Arduino Nano A4 tihvti juurde.

Juhtmete jaoks olen kasutanud Duponti pistikutega džemprijuhtmeid, kuid soovi korral saate juhtme otse jootmiseks tihvtide külge joota. Kui joote juhtmed otse tihvtide külge, siis tõenäoliselt soovite seda teha enne kiirendusmõõturi kiibi paigaldamist, et see oleks lihtsam.

Samm: lõpetage elektroonika, ühendades Arduino Nano juhtmega

Lõplik juhtmestik tehakse, ühendades kõik elektrilised komponendid Arduino Nano -ga. Seda on kõige parem teha enne Arduino Nano paigaldamist, et USB -port oleks kalibreerimiseks ja muudeks viimase hetke tarkvara muudatusteks juurdepääsetav.

Alustage lüliti ühendamisega Nano külge. Positiivne juhe (punane) läheb lülitist Nano VIN -tihvti juurde. Aku negatiivne juhe (must) läheb Nano GND tihvti külge. Nanol on kaks GND tihvti ja kõigil neljal elektrilisel komponendil on maandusjuhe. Otsustasin ühendada kaks korpuse põhjas olevat alust ühe juhtmega, mis on ühendatud ühe GND tihvtiga. Korpuse ülaosast kaks alust ühendasin üheks juhtmeks, mis oli ühendatud teiste GND tihvtidega.

Kiirendusmõõturi (LSM9DS1) saab ühendada Nano -ga, ühendades kiirendusmõõturi VDD tihvti Nano 3V3 tihvtiga. ÄRGE ühendage seda 5V kontaktiga, vastasel juhul kahjustate kiirendusmõõturi kiipi. Ühendage SDA Nano A4 tihvtiga ja SCL Nano A5 tihvtiga. GND tihvt läheb Nano GND tihvti juurde (koos aku negatiivse juhtmega).

Järgmisena saab OLED -LCD -ekraani ühendada Nano -ga, ühendades ekraanil oleva VCC -tihvti Nano 5V -klemmiga. Ühendage SDA Nano D2 kontaktiga ja SCL Nano D5 tihvtiga.

Lõpuks saab kõlari ühendada, ühendades punase juhtme (positiivne) Nano pistikuga D7. Must juhe läheb GND -sse koos OLED -LCD -ekraani GND -ga.

10. samm: kalibreerimine

Kui tarkvara on alla laaditud ja enne Arduino Nano paigaldamist, peate võib -olla oma taseme kalibreerima. Veenduge, et kiirendusmõõturi plaat on paigaldatud. Selle kruvidega paigaldamise tulemuseks peaks olema tasapind, kuid kui see on mingil põhjusel veidi välja lülitatud, tagab kalibreerimine õige kuva.

Asetage alumine ümbris pinnale, mis on teadaolevalt tasane (kasutades mullitaset või mõnda muud vahendit). Lugege X ja Y kuvatavaid väärtusi. Kui kumbki pole null, peate tarkvara värskendama kalibreerimismahuga. Selleks seadistage muutuja xCalibration või yCalibration muutuja sobivale summale (kuvatav).

// // Määra need muutujad vastavalt algväärtustele // bool displayF = true; // tõsi Fahrenheiti puhul, vale Celsiuse korral int xCalibration = 0; // kalibreerimissumma x-telje tasandamiseks int yCalibration = 0; // kalibreerimissumma y-telje pika irvCalibration = 1457; // sisemise võrdluspinge kalibreerimissumma

Sel ajal peaksite määrama ka displayF väärtuse sobivale seadistusele sõltuvalt sellest, kas soovite, et temperatuur kuvataks Fahrenheiti või Celsiuse järgi.

Tarkvara uuesti laadimine Nano-le peaks nüüd andma teadaoleval pinnal tulemuseks 0/0.

Samm: paigaldage Arduino Nano ja pange korpus kokku

Kui kalibreerimine on lõpule viidud, saate Arduino Nano korpusesse paigaldada, kandes rööbastele kuuma liimi ja asetades Arduino Nano nendele rööbastele, tihvtid ülespoole ja USB -port korpuse sisemusse.

Kogu elektroonikat sisaldava korpuse saab nüüd kokku panna, pannes mõlemad pooled kokku ja kasutades 4 M2x8 pannipea isekeermestavat kruvi.

12. samm: kontrollige oma uue digitaalse taseme toimimist

Veenduge, et Li-Po aku on laetud. Kui korpus on kokku pandud, ei näe te laadimise LED -indikaatoreid otse. Kui soovite kontrollida laadimist otse laadimistuld vaadates, peate korpuse avama, kuid peaksite nägema punast helendust, mis näitab, et laadimine toimub suletud ümbrisega.

Pärast laadimist ja kokkupanekut lülitage digitaalne tase sisse ja kontrollige selle toimimist. Kui see ei tööta, on kaks tõenäolist probleemipunkti OLED LCD -ekraani juhtmestik ja kiirendusmõõturi juhtmestik. Kui ekraan ei näita midagi, alustage OLED -LCD juhtmestikust. Kui ekraan töötab, kuid sildid H ja V näitavad 0 ja temperatuur on 0 (C) või 32 (F), siis pole kiirendusmõõtur tõenäoliselt õigesti ühendatud.

13. samm: viimased mõtted…

Panin selle digitaalse taseme (ja juhendatava) kokku eelkõige õppimiskogemuseks. Minu jaoks oli vähem oluline teha toimiv tase, kui uurida erinevaid komponente ja nende võimalusi ning seejärel need kokku panna viisil, mis lisab väärtust.

Milliseid parandusi ma teeksin? Tulevase värskenduse jaoks kaalun mitmeid:

• Avage Arduino Nano USB -port läbi korpuse, muutes selle paigaldusviisi. See võimaldaks tarkvara kergemini uuendada (mis peaks igal juhul olema haruldane).
• 3D -prindige ümbris puidust hõõgniidi abil. Olen katsetanud Hatchbox Wood filamenti ja olen saadud tulemustega väga rahul. Arvan, et see annaks DigiLevelile parema üldpildi.
• Värskendage disaini, et kasutada MPU-9250 kiirendusmõõturit, et vähendada kulusid, mõjutamata seejuures funktsiooni.

See on minu esimene juhendatav ja ma võtan tagasisidet vastu. Kuigi olen püüdnud seda vältida, olen kindel, et sellel on ikkagi USA -kesksem perspektiiv - seega vabandame väljaspool USA -d olevate inimeste ees.

Kui see tundus teile huvitav, hääletage esmakordselt autorikonkursil minu poolt. Aitäh, et lugesite lõpuni!

Esikoha autor esmakordselt