Sistem Makluman Tahap Kebisingan Tidak Selamat: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) adalah ruang pembuat terbesar di Universiti Rice, menyediakan ruang untuk semua pelajar merancang dan memprotaip penyelesaian untuk menghadapi cabaran dunia nyata. Untuk memenuhi tujuan ini, OEDK menempatkan sejumlah alat kuasa dan mesin besar yang mengeluarkan bunyi kuat, berpotensi tidak selamat. Walaupun OEDK telah berjaya menerapkan budaya keselamatan di sekitar pelindung mata dan sarung tangan, ia tidak dapat mewujudkan budaya keselamatan yang sama di sekitar perlindungan pendengaran, kerana pengguna tidak yakin bila diperlukan perlindungan pendengaran.

Pasukan kami, Ring the Decibels, bertujuan untuk menyelesaikan masalah ini dengan merancang, membina, dan menerapkan sistem amaran yang menasihati pengguna OEDK untuk memakai pelindung pendengaran yang sesuai pada tahap suara yang tidak selamat.

Langkah 1: Gambaran keseluruhan

Peranti ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Data bunyi analog diterima dari Gravity Sound Level Meter, rata-rata, dan kemudian digunakan untuk mencetuskan output jalur LED digital. Paparan visual merangkumi kecerunan yang secara berterusan menampilkan tahap desibel rata dan satu set fon kepala yang berkedip merah setelah ambang desibel yang telah ditentukan tercapai.

Selongsong itu dibuat dari dua plat papan lapis yang dipisahkan oleh dua plat papan lapis bulat yang dipisahkan oleh penutup aluminium. Paparan kecerunan dan fon kepala dibuat dengan akrilik fros. Semua komponen elektronik dipasang ke plat belakang.

Dari bahan mentah hingga dipasang di dinding, peranti ini hanya memerlukan masa kurang dari 2 jam untuk disiapkan. Kami belajar banyak tentang melicinkan data dan mengawal jalur LED melalui projek ini dan kami harap anda seronok membinanya!

Langkah 2: Komponen & Alat Diperlukan

Jumlah kos untuk bahan untuk peranti ini sedikit di bawah $ 100. Oleh kerana pasukan kami membuat peranti ini secara beramai-ramai, kami dapat membeli beberapa bahan secara pukal untuk mengurangkan kos. Juga, kerana kami membuat peranti ini untuk dan di ruang pembuat kejuruteraan, kami sudah mempunyai akses ke banyak komponen dan alat.

Kuantiti komponen yang disenaraikan di bawah adalah untuk satu peranti.

Komponen

• 1x Arduino Uno (atau mikrokontroler serupa) dengan Kabel USB
• Papan Roti Prototaip 1x
• 1x Perfboard (pilihan)
• 2x wayar pelompat lelaki-lelaki merah
• 2x Wayar Jumper Lelaki-Perempuan Merah
• 2x Wayar Jumper Lelaki-Lelaki Hitam
• 2x Wayar Jumper Lelaki-Perempuan Hitam
• 3x Kabel Jumper Lelaki-Lelaki Biru
• 2x Wayar Pelompat Lelaki-Wanita Biru
• Penyesuai Kuasa 1x 5V 1A
• 1x Meter Tahap Bunyi Analog Graviti
• 1x Jalur LED RGB WS2812B yang Boleh Ditujukan Secara Individu (sekurang-kurangnya 20 LED)
• 6x Pin Header Lelaki-Lelaki
• Perintang 2x 330 Ohm
• 24 "x 12" daripada 1/4 "Papan Lapis Birch
• 7 "x 9" daripada 1/4 "Akrilik
• 9 "x 9" dari 1/8 "Akrilik (lebarnya boleh berbeza-beza)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 Standoffs Aluminium-Perempuan
• 6x 1/4 "Hex / 1 1/4" 6-32 Standoffs Aluminium-Perempuan
• Skru Kepala Rata 18x 3/4 "6-32
• Pencuci 18x No.6
• 8x 10mm M2.5 Peregangan Nilon Perempuan-Perempuan
• 4x 25mm M2.5 Peregangan Nilon Wanita-Wanita
• 4x 18mm M2.5 Lekapan Nilon Lelaki-Wanita
• Skru 24x 6mm M2.5

Alat

• Arduino IDE
• Soldering Iron (HAKKO FM-204) dengan Solder
• Rosin Flux
• Pemotong Laser (EPILOG Fusion M2 40)
• Gam Akrilik
• Sandblaster (pilihan)
• Kertas pasir
• Epoksi 2 Bahagian
• Gerudi Tanpa Kord
• Bit Gerudi 5/32"
• Mata Bor 1/8"
• 1/2 "82º Countersink Bit
• Akhbar Gerudi
• # 5 Counterbore Bit
• Pemutar skru
• Hot Glue Gun dengan gam gam

Langkah 3: Sediakan LED

Potong dua jalur jalur LED yang boleh diatasi secara berasingan pada tanda pada jalur tersebut. Anda boleh memotong sebilangan LED yang anda mahukan, pastikan anda memulakan semula bilangan LED dalam kod itu kemudian. Kami menggunakan 10 LED setiap jalur.

Pin header solder ke setiap 3 sambungan salah satu jalur LED. Pastikan untuk memateri hujung input data (DI). Ulangi untuk jalur LED yang lain. Kami menggunakan sedikit fluks rosin yang disikat pada penyambung jalur LED untuk memudahkan pematerian.

Bengkokkan dan lipat salah satu jalur LED ke bentuk seperti busur agar sesuai dengan lekuk kepingan gradien. Kami mencapainya dengan membuat corak bergelombang dengan jalur LED yang dapat melengkung pada dirinya sendiri. Dengan teknik yang sama, bentuk jalur LED yang lain untuk mengikuti lekuk kepingan fon kepala.

Langkah 4: Pasang Litar

Mulakan dengan menyambungkan pin Arduino 5V ke rel kuasa di papan roti. Kemudian, sambungkan pin kumpulan Arduino ke landasan tanah di papan roti.

Menyambungkan Jalur LED

Sambungkan pin digital Arduino 5 ke penyambung input data (DI) pada satu jalur LED, tambah perintang 330 Ohm antara pin 5 dan penyambung DI. Sambungkan rel kuasa papan roti di papan roti ke pin penyambung 5V pada jalur LED dan sambungkan landasan landasan papan roti ke penyambung GND pada jalur LED. Ini akan menjadi jalur LED untuk paparan kecerunan.

Sambungkan pin digital Arduino 6 ke penyambung DI pada jalur LED yang lain, tambah perintang 330 Ohm antara pin 6 dan penyambung DI. Sambungkan rel kuasa papan roti di papan roti ke pin penyambung 5V pada jalur LED dan sambungkan landasan landasan papan roti ke penyambung GND pada jalur LED. Ini akan menjadi jalur LED untuk paparan fon kepala.

Menyambungkan Gravity Sound Meter (mikrofon)

Sambungkan pin analog Arduino A0 ke port analog pada Gravity Sound Level Meter. Sambungkan rel kuasa papan roti di papan roti ke port VCC pada papan Gravity dan landasan landasan papan roti ke port GND pada papan Gravity.

Memindahkan Litar ke Perf Board (pilihan)

Untuk memastikan semua komponen elektronik di tempat lebih lama, pasukan kami memutuskan untuk memindahkan litar kami ke papan perf. Litar kami tidak terlalu rumit, jadi kami menggunakan gergaji besi untuk memotong papan perf 4cm x 6cm menjadi papan 4cm x 3cm dan menggerudi lubang pemasangan baru ke dalamnya dengan bit 1/8 . Langkah ini benar-benar pilihan.

Langkah 5: Edit dan Muat Naik Kod

Muat turun kod dan buka di Arduino IDE.

Periksa bahawa nilai yang ditentukan untuk bilangan LED pada setiap jalur (NUM_LEDS_1 dan NUM_LEDS_2) sepadan dengan jumlah LED yang anda potong untuk jalur LED pertama (kecerunan) dan jalur LED kedua (fon kepala). Sekiranya nilai-nilai ini tidak sepadan, ubah nombor pada kod tersebut.

Sahkan dan muat naik kod tersebut ke papan Arduino anda.

Langkah 6: Sediakan Sarung Kayu

Muat turun fail pemotong laser kayu.

Potong pinggan depan dan belakang laser dan penyokong 6 LED dari papan lapis 1/4 menggunakan tetapan yang sesuai pada pemotong laser anda. Jangan ragu untuk menukar logo yang terpaku pada plat depan ke dalam reka bentuk yang anda mahukan.

Pada pemotong laser kami (EPILOG Fusion M2 40), kami menggunakan tetapan berikut:

• 4 kelajuan, 100 kuasa, frekuensi 10 hingga pemotongan vektor
• 50 kelajuan, 100 kuasa, 300 DPI untuk mengukir raster

Kami menggunakan pemotong laser kerana kami mempunyai akses ke salah satu di OEDK, tetapi anda juga boleh memuat turun fail untuk digunakan sebagai garis besar untuk memotong potongan dengan penghala CNC atau gergaji besi.

Bor 3 lubang dengan bit 5/32 "ke pelat depan di lokasi yang ditunjukkan oleh Xs merah pada gambar. Harus ada satu lubang antara kecerunan dan fon kepala, satu di bawah fon kepala kanan, dan satu di bawah logo. lubang-lubang ini dari depan. Lubang-lubang ini akan digunakan untuk jarak 2 ".

Letakkan plat depan di atas plat belakang sehingga keduanya berorientasi ke arah seperti yang terlihat dalam fail pemotongan laser. Dengan pensil, jejak garis lurus ruang kecerunan dan fon kepala, lubang mikrofon dan 3 lubang yang baru digerudi di pelat depan ke piring belakang.

Bor 3 lubang dengan bit 5/32 ke piring belakang di lokasi yang baru dipindahkan dari plat depan. Countersink lubang-lubang ini dari belakang.

Langkah 7: Sediakan Kepingan Akrilik

Muat turun fail pemotong laser 1/4 "dan fail pemotong laser 1/8".

Potong potongan sisipan depan dengan laser dari akrilik 1/4 "dan bahagian belakang dari akrilik 1/8" menggunakan tetapan yang sesuai pada pemotong laser anda. Pada pemotong laser kami (EPILOG Fusion M2 40), kami menggunakan tetapan berikut:

• 2 kelajuan, 100 kuasa, frekuensi 100 untuk akrilik 1/4"
• 4 kelajuan, 100 kuasa, frekuensi 100 untuk akrilik 1/8"

Kami menggunakan pemotong laser kerana kami mempunyai akses ke salah satu di OEDK, tetapi anda juga boleh memuat turun fail untuk digunakan sebagai garis besar untuk memotong potongan dengan penghala CNC atau gergaji besi. Selain itu, bahagian belakang boleh dipotong dari akrilik dengan lebar apa pun, tetapi kami mendapati 1/8 atau lebih nipis berfungsi dengan baik untuk melekatkan kayu sambil mengurangkan berat badan.

Lekatkan setiap bahagian pendukung akrilik ke kepingan sisipan depan yang sesuai dengan gam akrilik sehingga apabila kepingan sisipan depan dimasukkan ke dalam piring depan, tab pada kepingan belakang rata dengan bahagian belakang muka depan.

Setelah gam diatur (sekurang-kurangnya 30 minit), beku bahagian depan dan belakang kepingan akrilik yang bergabung untuk menyebarkan cahaya dengan lebih baik. Kami menggunakan sandblaster untuk ini, tetapi kertas pasir halus (600 grit atau lebih tinggi) dan beberapa gris siku akan berfungsi juga.

Langkah 8: Pasangkan Potongan Akrilik ke Selongsong Kayu

Letakkan plat depan menghadap ke bawah dan keringkan kepingan akrilik ke ruang yang sesuai. Sekiranya kepingan akrilik menghadapi masalah, pasangkan tepi dalaman plat depan sehingga kepingan akrilik sesuai.

Setelah kesesuaian yang baik dicapai, keluarkan kepingan akrilik dari piring depan dan sapukan epoksi dua bahagian ke muka tab kepingan sokongan yang menyentuh kayu. Letakkan kepingan akrilik ke ruangnya, tekan ke bawah, dan biarkan epoksi kering sepenuhnya.

Langkah 9: Pasang Papan Elektronik ke Sarung Kayu

Dengan menggunakan garis kecil lubang mikrofon yang dilacak pada pelat belakang, letakkan Gravity Sound Level Meter pada plat belakang sehingga mikrofon sejajar dengan garis besarnya. Tandakan di mana empat lubang pelekap pada papan Gravity berada di plat belakang.

Meninggalkan Gravity Sound Level Meter di plat belakang, susun papan Arduino dan papan perf di plat belakang. Arahkan papan Adruino sehingga soket kuasa menunjuk ke bawah dan tinggalkan sekurang-kurangnya 1/4 ruang di antara setiap papan. Penempatan tepat papan ini tidak begitu penting selagi papan tidak bertindih antara satu sama lain atau garis besar kecerunan dan fon kepala. Kami memilih untuk meletakkan papan Arduino di sebelah kiri papan Gravity dan papan perf di atas papan Gravity.

Tandakan di mana lubang pemasangan untuk papan Arduino dan perf di plat belakang.

Keluarkan elektronik dari pelat belakang dan gerudi semua lubang yang hanya ditandai dengan bit gerudi 1/8 . Oleh kerana skru M2.5 kami memerlukan lubang berlapis untuk duduk rata dengan plat belakang, kami menyusun pelat belakang dari muka belakang menggunakan gerudi.

Pasangkan Gravity Sound Level Meter ke pelat belakang menggunakan penyekat dan skru nilon M2.5. Mikrofon harus dekat dengan piring depan, jadi untuk menaikkan papan sebanyak mungkin, kami menggunakan penahan wanita-wanita 25mm dan penahan lelaki-wanita 18mm.

Pasang papan Arduino dan perf ke pelat belakang menggunakan penyekat dan skru wanita-wanita M2.5. Panjang kebuntuan tidak kritikal, selagi semua kebuntuan yang digunakan untuk satu papan sama panjang dan cukup pendek untuk meletakkan papan di dalam peranti. Kami menggunakan kebuntuan wanita-wanita 10mm.

Sekiranya litar anda menggunakan papan roti dan bukannya papan perf, pasangkan papan roti dengan sandaran pelekatnya dan bukannya menggunakan penutup dan skru.

Setelah elektronik dipasang, pasangkan litar ke atas.

Langkah 10: Pasang Sokongan LED

Di plat belakang, lukiskan 3 titik di dalam garis besar yang dilukis dengan ringan untuk kecerunan seperti yang ditunjukkan oleh Xs merah. Harus ada satu lubang di setiap hujung kecerunan dan satu di tengah. Ulangi ini di dalam garis besar untuk fon kepala seperti yang ditunjukkan oleh Xs merah.

Lubang lubang dengan bit 5/32 "di mana 6 titik baru saja dilukis. Counterink lubang-lubang ini dari belakang. Lubang-lubang ini akan digunakan untuk 1/4" untuk menyokong jalur LED.

Bor lubang dengan bit 5/32 pada satu hujung setiap penyokong 6 LED. Counterink lubang-lubang ini.

Pasang sokongan LED ke pelat belakang pada setiap 6 lubang dalam garis besar kecerunan dan fon kepala menggunakan penahan 1 1/4 . Gunakan mesin basuh pada setiap sisi penutup antara penutup dan kayu. Sejajarkan penyokong LED sehingga jalur LED diletakkan di hujung sokongan yang tidak dibor, jalur LED akan berpusat pada kecerunan atau fon kepala.

Langkah 11: Pemasangan dan Pemasangan Akhir

Gunakan lem panas untuk memasang jalur LED ke penyokong LED. Kabel input untuk jalur LED harus berorientasi ke bahagian bawah peranti.

Sambungkan jalur LED ke litar dan sambungkan penyesuai kuasa 5V ke kabel USB di Arduino.

Pasang pelat depan ke pelat belakang menggunakan penyekat 2 , pencuci 6-32, dan skru 6-32, letakkan mesin basuh di antara penutup dan kayu.

Pasang peranti ke dinding menggunakan lubang pelekap di plat belakang. Anda boleh menggunakan skru kayu di dinding atau menggunakan cangkuk Command.

Pasangkan peranti dan dapatkan perlindungan pendengaran anda!