Sistem Penyimpanan Komponen: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Sistem Penyimpanan Komponen Ultimate adalah penyelesaian unik untuk mengatur dan menyimpan komponen elektronik. Perisian khusus memungkinkan pengkatalogan komponen dengan fungsi carian terbina dalam untuk mendapatkan akses cepat ke komponen tertentu. LED di atas setiap laci digunakan untuk menunjukkan lokasi dan status individu, atau sekumpulan komponen.

Bekalan

Terima kasih kepada DFRobot kerana menyediakan bahagian berikut untuk projek ini!

Bekalan Kuasa 2 x 5V @ 3A USB

Terdapat di sini (pautan afiliasi):

1 x Raspberry Pi 4 Model B

Terdapat di sini (pautan afiliasi):

Paparan Sentuh IPS 1 x 8,9 "1920x1200

Terdapat di sini (pautan afiliasi):

1 x WS2812b LED-Strip, 30LED / m

Terdapat di Ebay

Semua fail untuk projek ini boleh didapati di GitHub saya:

Langkah 1: Idea

Latar belakang

Saya selalu menghadapi masalah untuk mengatur dan menyimpan komponen saya. Foto di atas menunjukkan keadaan penyelesaian penyimpanan komponen semasa saya. Walaupun mempunyai komponen dalam beberapa kotak di seluruh bengkel mungkin berfungsi untuk beberapa orang, ini selalu menjadi ketidakcekapan dalam aliran kerja saya sendiri. Oleh itu, saya membuat projek untuk menyelesaikan masalah ini.

Idea

Ideanya adalah untuk menyimpan semua komponen dalam sistem penyimpanan yang sama. Sistem penyimpanan akan terdiri daripada banyak laci dan setiap laci akan dipasang LED di atasnya.

Pengguna akan menggunakan perisian khusus untuk berinteraksi dengan sistem penyimpanan. Semasa pengguna melakukan pencarian komponen, sistem akan memaparkan hasil carian teratas di layar. Pada masa yang sama, LED yang sesuai dengan carian menyala, sehingga menunjukkan lokasi komponen dalam sistem penyimpanan.

Selain menampilkan lokasi, warna LED akan menunjukkan status (iaitu kuantiti) setiap komponen juga.

Keperluan

Idea ini dipecah menjadi syarat berikut yang ingin dipenuhi oleh projek ini:

Buat sistem penyimpanan dan pengambilan mudah untuk komponen kecil dan sederhana

Buat antara muka perisian untuk membuat katalog dan mencari melalui komponen

Gunakan LED RGB untuk menunjukkan lokasi dan status setiap komponen

Langkah 2: Reka Bentuk - Sistem Penyimpanan

Saya bermula dengan memodelkan sistem penyimpanan 3D itu sendiri.

Saya merancang sistem penyimpanan dalam bentuk matriks laci cetak 3D dalam pelbagai saiz. Laci diletakkan dalam grid 35 × 12 untuk sejumlah 310 laci. Itu ruang yang cukup untuk menyimpan semua komponen semasa saya dan meninggalkan ruang untuk pengembangan masa depan.

Jarak antara laci dalam arah menegak dirancang untuk menampung jalur LED selebar 10mm di atas setiap baris laci. Jarak dalam arah mendatar dirancang untuk menyamai jarak LED pada jalur LED. Saya menyangka bahawa menggunakan jalur LED 30LED / meter akan menghasilkan ukuran yang mencukupi bagi setiap laci.

Semua laci dan pemegang laci dirancang untuk dicetak secara berasingan dan dipasang ke dalam konfigurasi yang dikehendaki. Laci tersedia dalam pelbagai saiz dan konfigurasi laci apa pun akan berfungsi dengan perisian setelah beberapa perubahan kod.

Untuk meminimumkan penggunaan filamen dan masa mencetak, ketebalan dinding pada semua bahagian yang dicetak 3D dikurangkan minimum. Setelah dipasang, unit penyimpanan keseluruhan cukup kukuh untuk menempatkan kebanyakan komponen ringan dan sederhana.

Langkah 3: Reka Bentuk - Lengan Paparan

Oleh kerana sistem penyimpanan memerlukan paparan HDMI untuk antara muka pengguna, saya memutuskan untuk merancang lengan yang boleh disesuaikan untuk memasang paparan dan elektronik.

Semua bahagian lengan paparan dirancang untuk dicetak 3D dan dipasang dengan baut dan mur M8. Lengan paparan direka untuk menahan paparan HDMI, Raspberry Pi dan semua pendawaian.

Bahagian lengan paparan berdasarkan reka bentuk ini dari Thingiverse.

Langkah 4: Percetakan & Lukisan 3D

Setelah memodelkan 3D semua bahagian, sudah tiba masanya untuk mula mencetak ratusan laci.

Saya menggunakan Prusa MK2S saya untuk semua bahagian yang dicetak 3D dalam projek ini. Saya menggunakan filamen PLA dengan ketinggian lapisan 0.2mm dan pengisian 0%.

Bahan sokongan hanya diperlukan pada pemegang laci bersaiz sederhana dan pemegang laci bersaiz besar. Saya menentukan toleransi sempurna antara laci dan pemegang laci menjadi 0.2mm. Jarak perjalanan anda mungkin bergantung pada pencetak 3D anda.

Setelah mencetak semua bahagian yang berasingan, saya menggunakan superglue untuk mengumpulkan semua pemegang laci ke dalam grid 35 × 12.

Saya tidak mempunyai cukup filamen dengan warna yang sama, jadi saya memutuskan untuk menambahkan lapisan cat hitam agar sistem penyimpanan kelihatan sama rata.

Sebagai rujukan, keseluruhan sistem storan 35 × 12 saya dengan 310 laci memerlukan kira-kira 5kg filamen untuk dicetak.

Langkah 5: Elektronik

Bagi elektronik, pilihan perkakasan agak mudah.

Saya memilih Raspberry Pi 4 Model B yang disambungkan ke paparan HDMI sebagai antara muka pengguna. Anda juga boleh menggunakan Raspberry Pi tanpa kepala dan bersambung dengan sistem melalui SSH. Versi Raspberry Pi yang lebih lama juga mungkin berfungsi jika mereka dapat menjalankan Python 3. Perpustakaan Neopixel yang digunakan dalam projek ini tidak disokong pada Python 2.

Untuk LED, saya memilih jalur LED 30LED / m, WS2812b, tanpa sebab tertentu. Jalur LED lain juga akan berfungsi jika disokong oleh perpustakaan Neopixel.

Mengenai pendawaian, tiga kabel USB-C digunakan untuk memberi kuasa kepada Raspberry Pi, paparan dan LED. Kabel HDMI digunakan untuk menyambungkan paparan dan Raspberry Pi.

Kabel Arduino Uno dan USB yang ditunjukkan dalam foto adalah pilihan. Anda boleh menghantar data ke Arduino melalui Serial dan menggunakannya sebagai pengawal LED. Untuk kesederhanaan, saya memilih untuk tidak menggunakan Arduino dalam projek ini.

Amalan reka bentuk yang baik adalah memasukkan tahap pergeseran pada baris data untuk LED kerana Raspberry Pi GPIO hanya 3V3. Sejauh ini saya tidak menghadapi masalah tetapi jika berlaku, saya akan melaksanakan sesuatu seperti "74AHCT125 Quad Level-Shifter".

Panduan penggunaan Neopixel dengan Python dan Raspberry Pi ada di sini.

Langkah 6: Gambaran Keseluruhan Perisian

Walaupun semua bahagian dicetak 3D, saya mengusahakan perisian yang mengawal keseluruhan sistem.

Perisian ini ditulis dalam Python 3 dan dimaksudkan untuk berjalan sebagai aplikasi konsol pada Raspberry Pi. Fungsi perisian boleh dibahagikan kepada bahagian berikut:

• Baca input pengguna
• Baca dari fail / tulis ke fail
• Keluarkan hasilnya ke konsol dan LED

Saya akan memberikan penerangan ringkas mengenai setiap langkah di bawah.

Baca input pengguna

Apabila input pengguna diterima, serangkaian ungkapan Regex digunakan untuk menentukan permintaan pengguna. Pengguna mempunyai fungsi berikut untuk dipilih:

Fungsi	Contoh Panggilan
Senaraikan semua komponen:	semua
Cari komponen mengikut ID:	ID22
Cari komponen mengikut parameter:	R, 22, SMD
Tukar kuantiti komponen:	ID35 + 10
Tambahkan komponen baru:	PI89: PI90, 100pcs, C, 470u, SMD: tambah
Keluarkan komponen yang ada:	ID10: rm
Bantuan sintaks:	menolong

Baca dari fail / tulis ke fail

Data komponen disimpan dalam fail.txt. Bergantung pada input, perisian mencari data dalam fail atau menulis data baru ke fail. Data baru ditulis semasa membuang, menambah atau mengubah komponen.

Keluarkan hasilnya

Perisian mengeluarkan hasil dari operasi ke konsol. Sekiranya carian telah dilakukan, ia juga menghasilkan dan mengeluarkan data LED pada masa yang sama.

Langkah 7: Struktur Data

Data komponen dalam fail.txt mengikuti struktur tertentu. Setiap baris fail mengandungi maklumat mengenai satu komponen yang disimpan di dalam sistem. Setiap komponen terdiri daripada beberapa parameter yang dipisahkan dengan koma.

Beberapa parameter adalah wajib dan digunakan oleh perisian untuk melacak lokasi komponen dan warna LED. Oleh itu, mereka mesti mengikut format tertentu.

Parameter wajib dan formatnya adalah:

• ID (dalam format IDX di mana X adalah satu atau lebih digit)

  ID bertindak sebagai pengecam unik untuk setiap komponen. Ia digunakan semasa mencari dan menghapus komponen

• PI (dalam format PIX: X di mana X adalah satu atau lebih digit)

  PI menerangkan LED mana yang sesuai dengan komponen mana

• Kuantiti (dalam format Xpcs di mana X adalah satu atau lebih digit)

  Kuantiti digunakan untuk menentukan warna LED untuk setiap komponen

Parameter lain hanya dimaksudkan untuk pengguna. Perisian ini tidak perlu mengganggu penggunaannya dan formatnya adalah pilihan.

Langkah 8: Pemasangan - Elektronik

Pemasangan dapat dibahagikan kepada dua bahagian, bahagian pertama adalah lengan paparan dan elektronik.

Saya memasang bahagian yang dicetak 3D menggunakan bolt dan mur yang diperlukan. Saya kemudian memasang lengan cetak 3D ke paparan HDMI menggunakan skru 4mm. Raspberry Pi dipasang di lokasi yang mudah dan pendawaian disambungkan mengikut rajah di "Langkah 5: Elektronik".

Percubaan dilakukan untuk menguruskan kabel dengan melilitnya di sekeliling pendakap. Saya menggunakan ikatan kabel untuk memandu kabel kuasa dan data di sepanjang lengan paparan untuk menyambung ke sistem penyimpanan yang lain.

Langkah 9: Pemasangan - Sistem Penyimpanan

Bahagian kedua pemasangan adalah sistem penyimpanan itu sendiri.

Dengan menggunakan lubang skru yang disertakan, saya melekatkan semua unit laci yang berasingan ke sekeping papan lapis yang dicat yang berfungsi sebagai papan belakang.

Selepas itu, saya memasang jalur LED pada setiap baris dan menyambungkan semua baris menjadi satu jalur LED tunggal. Konfigurasi setiap baris dan arah jalur LED tidak menjadi masalah kerana dapat dikonfigurasi ulang dalam perisian.

Untuk menyelesaikan pemasangan, saya melekatkan lengan paparan dengan elektronik di sisi papan belakang papan lapis.

Saya menyusun semua komponen ke rumah baru mereka dan menambahkannya ke pangkalan data fail.txt.

Langkah 10: Kesimpulannya

Projek ini kini selesai dan saya sangat gembira dengan bagaimana ia berjaya!

Saya hanya mempunyai masa untuk menggunakan sistem storan baru saya selama beberapa hari dan ia berfungsi dengan baik. Saya teruja untuk melihat bagaimana sistem ini mengubah aliran kerja saya pada masa akan datang kerana itulah tujuan keseluruhan projek ini.

Saya harap anda menikmati projek ini dan jika anda mempunyai idea, komen, atau pertanyaan, sila tinggalkan di bawah.