ALAT PENGUKURAN MULTI-FUNGSI DIGITAL: 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Projek Fusion 360 »

Hai semua. Saya selalu mahukan peranti yang akan membantu saya meratakan tempat tidur pencetak 3D saya dan beberapa peranti lain yang akan membantu saya mendapatkan panjang permukaan melengkung sehingga saya dapat dengan mudah memotong panjang pelekat yang betul untuk digunakan pada permukaan itu dan sehingga dapat mengelakkan pembaziran. Oleh itu, saya berfikir mengapa tidak menggabungkan kedua-dua idea itu dan membuat satu alat yang boleh menghasilkan kedua-duanya. Akhirnya, saya akhirnya membina peranti yang bukan sahaja dapat mengukur garis lengkung dan tingkat permukaan tetapi juga dapat mengukur jarak garis lurus dan sudut garis. Oleh itu pada asasnya alat ini berfungsi sebagai tahap digital semua + dalam + pembaris + protraktor + ukuran gulungan. Peranti ini cukup kecil untuk dimasukkan ke dalam poket dan baterinya dapat diisi dengan mudah menggunakan pengecas telefon.

Peranti ini menggunakan sensor akselerometer dan giroskop untuk mengukur tingkat permukaan dan sudut secara tepat, sensor IR tajam untuk mengukur panjang linier dengan cara tidak bersentuhan dan pengekod dengan roda yang dapat digulung di atas permukaan melengkung atau garis melengkung ke dapatkan panjangnya.

Navigasi melalui mod dan fitur peranti dilakukan dengan menggunakan 3 butang sentuh yang ditandai sebagai M (mod), U (unit) dan 0 (sifar)

M - Untuk memilih antara pelbagai jenis ukuran

U - Untuk memilih antara unit mm, cm, inci, dan meter

0 - Untuk menetapkan semula nilai yang diukur menjadi 0 setelah mengukur jarak atau sudut.

Sebab menggunakan butang sentuh adalah dengan perlahan-lahan menavigasi mod dan unit tanpa mengganggu kedudukan peranti semasa mengukur.

Peranti ini mempunyai magnet neodymium yang tertanam ke pangkalnya sehingga tidak tergelincir atau meluncur dari permukaan logam yang diukur.

Selongsong ini direka untuk menjadikan peranti sekerap mungkin dan juga dicetak 3D dengan mudah.

Langkah 1: KOMPONEN DAN MODUL YANG DIPERLUKAN

Komponen tersebut dipilih dengan memperhatikan bahawa peranti ini dibina agar sesuai di dalam poket. Jadi paparan, bateri, dan sensor terkecil yang dapat saya dapati telah digunakan.

1. sarung bercetak 3d

2. Sensor jarak jauh Sharp GP2Y0A41SK0F IR X 1 (Aliexpress)

3. Modul akselerometer / giroskop MPU6050 X 1 (Aliexpress)

4. Boost + pengisian modul X 1 (Aliexpress)

5. Pengekod tetikus Grove X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 paparan OLED X 1 (Aliexpress)

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

8. Buzzer 12 mm X 1 (Aliexpress)

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

10. Modul butang sentuh TTP223 X 3 (Aliexpress)

11. Magnet neodymium 20x10x2mm X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB ke UART TTL modul X 1 (Aliexpress)

13. Kawat tembaga berlapis (Aliexpress)

14. Perintang 10K X 2

15. 19 (panjang) X2 (dia) gandar keluli mm X 1

16. 3mm diketuai X 1

17. Sebarang gulungan pelekat vinil (Aliexpress)

18. Kabel USB mikro

MPU6050

MPU6050 adalah alat mems yang terdiri daripada akselerometer 3 paksi dan giroskop 3 paksi di dalamnya. Ini membantu kita mengukur pecutan, halaju, orientasi, dan anjakan. Ini adalah peranti berasaskan I2C yang berjalan pada 3.3 hingga 5v. Dalam projek ini, MPU6050 digunakan untuk mengukur sama ada permukaannya rata atau tidak dan juga untuk mengukur sudut garis.

ENCODER GROVE MOUSE

Ini adalah pengekod putar kenaikan mekanikal dengan data maklum balas arah putaran dan kelajuan putar. Saya menggunakan encoder ini kerana encoder terkecil yang saya dapati dan bahagian pengaturcaraannya juga mudah. Pengekod ini mempunyai 24 langkah per putaran. Dengan menggunakan ini kita dapat mengira jarak yang digerakkan oleh roda pada pengekod sekiranya diameter roda diketahui. Pengiraan bagaimana untuk melakukan ini dibincangkan dalam langkah-langkah berikutnya yang boleh diarahkan ini. Projek ini menggunakan pengekod untuk mengukur jarak garis lengkung.

MODUL JARAK IR SHARP GP2Y0A41SK0F

Ini adalah sensor analog yang memberikan voltan berubah sebagai output berdasarkan jarak objek dari sensor. Tidak seperti modul IR lain, warna objek yang dikesan tidak akan mempengaruhi output sensor. Terdapat banyak versi sensor tajam tetapi yang kami gunakan mempunyai jarak antara 4 - 30 cm. Sensor mengendalikan voltan antara 4.5 hingga 5.5 volt dan menarik arus 12 mA. Wayar merah (+) dan hitam (-) adalah wayar kuasa dan wayar ke-3 (sama ada putih atau kuning) adalah wayar output analog. Sensor digunakan dalam projek ini untuk mengukur jarak linier tanpa sentuhan.

Langkah 2: ALAT DIPERLUKAN

1. Sepasang gunting

2. Pemotong kotak atau bilah tajam yang lain

3. pinset

4. Pistol gam panas

5. Gam segera (seperti gam super)

6. Pelekat berasaskan getah (seperti ikatan fevi)

7. Pateri dan plumbum

8. pemotong laser

9. Pencetak 3D

10. Alat putar dengan pemotong cakera

11. Pemotong wayar

12. Kertas pasir

Langkah 3: Fail STL ke Cetakan 3D

Sarung untuk peranti ini dirancang dalam perisian Autodesk Fusion 360. Ada 3 keping. Fail STL untuk kepingan ini diberikan di bawah.

Fail "LID" dan "roda" boleh dicetak tanpa sokongan sedangkan fail "BODY" memerlukan sokongan. Saya mencetaknya pada ketinggian lapisan 0,2 mm pada 100% pengisian menggunakan PLA hijau. Pencetak yang digunakan adalah tarantula TEVO.

Langkah 4: MENYELESAIKAN CASING DENGAN VINYL

1. Gunakan kertas pasir halus untuk melicinkan semua permukaan luar kepingan cetakan 3D supaya pelekat vinil melekat dengan mudah.

2. Gunakan kain basah untuk menyingkirkan semua zarah halus yang mungkin tersisa di permukaan setelah pengamplasan.

3. Setelah permukaan kering, sapukan pelekat vinil di permukaan. Pastikan tidak ada gelembung udara yang terperangkap.

4. Gunakan gunting untuk memotong pelekat yang berlebihan di tepi.

5. Sekarang sapukan pelekat di sisi selongsong dan potong lebihan.

6. Gunakan pemotong kotak atau pisau cukur lain untuk memotong lubang pada paparan OLED, port pengecasan, roda pengekod, dan sensor IR yang tajam.

PERINGATAN: BERHATI-HATI DENGAN BUNGA DAN ALAT SHARP

Langkah 5: RAJAH LITAR

MENGHASILKAN PRO MINI

Tidak seperti Arduino nano, pro mini tidak dapat diprogramkan secara langsung dengan memasang kabel USB kerana tidak mempunyai penukar USB ke siri TTL bersiri. Oleh itu, pertama kita harus menyambungkan penukar USB luaran ke siri ke pro mini untuk memprogramnya. Gambar pertama menunjukkan bagaimana sambungan ini dibuat.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

DIAGRAM LENGKAP LENGKAP

Gambar ke-2 menunjukkan gambarajah litar lengkap projek ini.

D2 - INT MPU6050

D3 - I / O (MODE)

D5 - I / O (UNIT)

D6 - I / O (ZERO)

D7 - + (1) PENGENALAN

D8 - + (2) PENGENALAN

A0 - I / O SHARP IR

A1 - + Buzzer

A4 - SDA (OLED DAN MPU6050)

A5 - SCL (OLED DAN MPU6050)

GND - GND SEMUA MODUL DAN SENSOR DAN MODUL PENINGKATAN

VCC - + PORT USB MODUL BOOST

B + - BATERAI +

B- - BATERI -

Gambar ke-3 diambil semasa saya membuat kod. Ini adalah persediaan sementara yang dibuat untuk menguji kod, modul, dan rangkaian. Adalah pilihan untuk anda mencuba

Langkah 6: MEMASUKKAN MAGNET

1. Sapukan gam segera di rongga untuk magnet yang disediakan di bawah lubang port pengisian.

2. Letakkan magnet di rongga dan tahan sehingga gam kering menggunakan sesuatu yang bukan magnet.

Magnet membantu menghalang peranti daripada tergelincir atau bergerak ketika digunakan pada permukaan logam.

Langkah 7: MEMBENTUK SENSOR

Untuk membuat perangkat sekecil mungkin, pendakap pemasangan sensor IR tajam dan pengekod dipotong menggunakan alat putar dengan pemasangan bit pemotong cakera.

Langkah 8: MEMASANG PAPARAN OLED

1. Tandakan nama pin di bahagian belakang paparan OLED supaya sambungan dapat dibuat dengan betul kemudian.

2. Letakkan paparan OLED pada kedudukan yang betul seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua. Bukaan untuk paparan dirancang sedemikian rupa sehingga paparan sedikit masuk ke dinding. Ini memastikan bahawa paparan berada pada posisi dan arah yang betul dan tidak bergerak dengan mudah.

3. Lem panas digunakan dengan teliti di sekitar paparan. Lem panas lebih disukai kerana ia bertindak seperti penyerap kejutan untuk paparan dan tidak akan memberi tekanan pada paparan semasa digunakan.

Langkah 9: MENGHASILKAN Tombol SENTUH DAN MPU6050

1. Pelekat berasaskan getah digunakan.

2. Pelekat digunakan pada kedua permukaan.

3. Pastikan semua titik pematerian menghadap ke sisi terbuka kotak, letakkan modul di tempat yang ditentukan seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

4. Pastikan modul dan selongsong ditekan perlahan-lahan selama sekurang-kurangnya 2 minit setelah melekatkannya bersama-sama.

Langkah 10: MODUL BOOST + CHARGING

Ini adalah modul yang saya keluarkan dari bank kuasa sel tunggal yang murah. Modul ini mempunyai litar perlindungan bateri dan juga penukar peningkatan 5v, 1 amp. Ia juga mempunyai butang ON / OFF yang dapat digunakan sebagai suis kuasa untuk keseluruhan projek. Port USB wanita pada modul dikeluarkan menggunakan besi pematerian dan dua wayar disolder ke terminal +5v dan ground seperti yang ditunjukkan pada gambar ke-4.

Pin header lelaki solder 2 ke B + dan B- seperti yang ditunjukkan dalam dua gambar pertama dan kemudian periksa sama ada modul berfungsi dengan bateri.

Sapukan gam segera pada platform yang disediakan untuk modul dan letakkan modul dengan lembut memastikan port pengisian dan celah pembukaannya diselaraskan dengan sempurna.

Langkah 11: MEMASANG SENSOR IR BATERAI DAN SHARP

1. Lapisan dawai tembaga Enamel dikeluarkan dengan memanaskan hujung wayar menggunakan besi pematerian atau pemetik api sehingga penebat meleleh. Kawat kemudian disisipkan dengan teliti ke paparan OLED. Ini dilakukan sekarang kerana mungkin sukar untuk melakukan perkara yang sama setelah bateri diletakkan.

2. Bateri diluncurkan di bawah platform modul peningkatan sedemikian rupa sehingga penyambung wayarnya menghadap ke arah paparan OLED seperti yang terlihat pada gambar ke-3.

3. Sensor IR tajam dimasukkan ke dalam slot yang disediakan untuknya.

Langkah 12: MENGHASILKAN ARDUINO DAN BUZZER

1. Penukar bersiri USB ke disolder ke Arduino mengikut gambarajah litar yang disediakan.

2. Lem panas digunakan untuk melekatkan Arduino ke tengah selongsong di atas bateri.

3. Kawat disolder ke terminal buzzer dan kemudian buzzer didorong ke rongga bulat pada selongsong yang disediakan untuknya seperti yang dilihat pada gambar ke-7.

Langkah 13: ENCODER

1. Terminal pengekod dibersihkan menggunakan pisau.

2. Perintang disolder ke pengekod.

3. Kawat tembaga disolder mengikut rajah litar.

4. Gandar keluli dimasukkan ke dalam roda bercetak 3D. Sekiranya roda terlalu longgar, selamatkan menggunakan gam segera.

5. Masukkan penyediaan roda gandar ke dalam pengekod. Sekali lagi jika longgar gunakan gam segera. Tetapi kali ini, berhati-hati untuk tidak membiarkan gam memasuki mekanisme pengekod.

6. Letakkan pengekod di dalam selongsong sehingga roda menonjol keluar melalui bukaan yang disediakan dan juga pastikan ia berpusing dengan bebas.

7. Gunakan gam panas untuk menahan pengekod di tempatnya.

Langkah 14: WIRING DAN SOLDERING

1. Pendawaian litar dilakukan mengikut gambarajah litar yang diberikan pada langkah "CIRCUIT DIAGRAM" sebelumnya.

2. Kabel + ve dan -ve semua sensor dan modul disambungkan selari dengan sumber kuasa.

3. Pastikan tiada kabel menghalang pandangan modul IR atau terikat dengan roda pengekod.

Langkah 15: KOD

1. Muat turun kod dan perpustakaan yang disediakan di bawah.

2. Ekstrak folder perpustakaan. Salin folder ini ke folder "perpustakaan" di folder "Arduino" yang terdapat di dalam "Dokumen Saya" komputer anda (jika anda pengguna Windows).

3. Buka kod yang disediakan ("filal_code") di Arduino IDE dan muat naik ke Arduino.

Langkah 16: PENGESAHAN MPU6050

Oleh kerana modul akselerometer / giroskop MPU6050 baru dilekatkan pada selongsong, ia mungkin tidak sempurna. Oleh itu, langkah-langkah berikut diikuti untuk membetulkan ralat sifar ini.

LANGKAH 1: Pasangkan peranti ke komputer anda dan letakkan di permukaan yang sudah anda ketahui sama rata (contoh: lantai jubin)

LANGKAH 2: Pergi ke mod "TINGKAT" pada peranti dengan menyentuh butang "M" dan perhatikan nilai X dan Y.

LANGKAH 3: Tetapkan nilai-nilai ini ke pemboleh ubah "calibx" dan "caliby" dalam kod.

LANGKAH 4: Muat naik program sekali lagi.

Langkah 17: PENGIRAAN JARAK DILAKUKAN SETIAP LANGKAH PENGENALAN

Bilangan langkah per putaran aci pengekod, N = 24 langkah

Diameter roda, D = 12.7mm

Lingkaran roda, C = 2 * pi * (D / 2) = 2 * 3.14 * 6.35 = 39.898 mm

Oleh itu, jarak bergerak setiap langkah = C / N = 39.898 / 24 = 1.6625 mm

Sekiranya anda menggunakan roda diameter atau pengekod yang berbeza dengan kiraan langkah yang berbeza, cari jarak bergerak per mm dengan mengganti nilai anda dalam formula di atas dan setelah anda menemui penyelesaiannya, masukkan nilai ini dalam formula dalam kod seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Susun dan muat naik kod ke Arduino sekali lagi.

Setelah penentukuran pengekod selesai dan program yang diubahsuai dimuat, anda boleh melepaskan dan mengeluarkan modul penukar USB ke siri TTL dari Arduino Pro Mini.

Langkah 18: MENGUJI SEMUA SEBELUM MENUTUP KES

Perkara yang perlu diuji:

1. Sekiranya pengecas boleh dipasang dengan mudah ke port dan jika bateri diisi dengan betul.

2. Butang power ON / OFF berfungsi atau tidak.

3. OLED memaparkan semuanya dalam orientasi dan kedudukan yang betul dengan jarak yang betul.

4. Butang sentuh semuanya berfungsi dengan betul dan dilabel dengan betul.

5. Sekiranya pengekod memberikan nilai jarak ketika dipusingkan.

6. Modul MPU6050 dan SHARP IR berfungsi dan memberikan bacaan yang betul.

7. Bel berbunyi.

8. Pastikan tiada apa-apa di dalam yang panas semasa dihidupkan. Sekiranya pemanasan berlaku, ini bermaksud pendawaian salah di suatu tempat.

9. Pastikan semuanya terpasang dengan betul dan tidak bergerak di dalam selongsong.

Langkah 19: MENEMPATKAN TUTUP PUTUS TUTUP DAN MENGATASI KES

MENGGUNAKAN LED UNTUK MENGELUARKAN TOMBOL TOMBOL

Poros butang tekan pada modul pengisian terlalu pendek untuk keluar melalui bukaan pada selongsong. Jadi kepala LED 3mm digunakan sebagai pemanjang.

1. Kaki LED dipotong menggunakan pemotong wayar.

2. Bahagian rata LED dibuat licin dan rata menggunakan kertas pasir. Sekiranya LED terlalu kecil untuk dikendalikan dengan tangan, gunakan pinset.

3. Letakkan kepala LED di lubang yang disediakan di atas penutup kes seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Pastikan lekapan tidak rapat kerana sepatutnya meluncur masuk dan keluar semasa butang tekan ditekan

MENYATAKAN KES

1. Sapukan pelekat berasaskan getah (saya menggunakan Fevi Bond) dengan berhati-hati di sepanjang pelek pada badan dan penutupnya.

2. Tunggu selama 5 hingga 10 minit agar lem kering sedikit dan kemudian tekan kedua-dua bahagian bersama. Pastikan hujung gandar keluli bebas dari roda pengekod masuk ke lubang yang disediakan di atas penutupnya.

3. Gunakan beban berat (saya menggunakan bateri UPS) untuk memastikan kedua-dua kepingan ditekan semasa gam mengering.

Perekat berasaskan getah disyorkan di sini kerana sekiranya selongsong harus dibuka di masa depan untuk penggantian atau pemrograman ulang baterai, dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan pisau atau pisau tajam di sepanjang sendi.

Langkah 20: MENYEBABKAN Tombol SENTUH

Pelabelan dilakukan untuk mengenal pasti kedudukan dan fungsi butang sentuh dengan mudah.

Huruf terpotong dari kepingan pelekat putih menggunakan pemotong laser buatan sendiri.

Potongan yang dipotong dikeluarkan dari kepingan utama menggunakan pinset dan kemudian dipakaikan pada peranti pada kedudukan dan orientasi yang betul.

Ketinggian Alphabet Maksimum: 8mm

Lebar Huruf Maksimum: 10MM

AMARAN: MENGGUNAKAN KACA KESELAMATAN PEMASANGAN LASER KETIKA BEKERJA DENGAN ENGRAVER LASER ATAU CUTTER

Langkah 21: KEPUTUSAN

Peranti akhirnya selesai. Sekiranya anda mempunyai keraguan atau cadangan mengenai projek ini, sila beritahu saya melalui komen.

TERIMA KASIH

Hadiah Pertama dalam Peraduan Berukuran Poket