DIGITALE MEERVOUDIGHEIDSGEREEDSKAP: 21 stappe (met prente)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Fusion 360 -projekte »

Haai almal. Ek wou nog altyd 'n toestel hê wat my sou help om my 3D -drukkerbed gelyk te maak, en 'n ander toestel wat my sou help om die lengte van 'n geboë oppervlak ongeveer te kry, sodat ek die regte lengte van die plakker kon sny om op die oppervlak aan te bring en sodoende vermorsing te voorkom. Daarom het ek gedink, waarom nie albei idees kombineer en 'n enkele gadget maak wat albei kan doen nie. Uiteindelik het ek 'n toestel gebou wat nie net geboë lyne en oppervlakvlak kan meet nie, maar ook reguitlynafstande en hoek van 'n lyn kan meet. Hierdie gadget werk dus basies as 'n alles-in-een digitale vlak+liniaal+gradeboog+rolmaat. Die toestel is klein genoeg om in 'n sak te pas, en die batterye kan maklik met 'n telefoonlaaier herlaai word.

Hierdie toestel gebruik 'n versnellingsmeter en 'n gyroscoopsensor om die vlakheid en hoek van die oppervlak akkuraat te meet, 'n skerp IR-sensor om die lineêre lengte op 'n kontaklose manier te meet en 'n enkodeerder met 'n wiel wat oor 'n geboë oppervlak of 'n geboë lyn gerol kan word kry sy lengte.

Navigasie deur die toestelmodusse en -funksies word gedoen met behulp van 3 aanraakknoppies gemerk as M (modus), U (eenheid) en 0 (nul)

M - Om te kies tussen verskillende soorte metings

U - Om te kies tussen die eenhede mm, cm, duim en meter

0 - Om die gemete waardes terug te stel na 0 nadat 'n afstand of hoek gemeet is.

Die rede vir die gebruik van aanraakknoppies is om saggies deur die modusse en eenhede te navigeer sonder om die posisie van die toestel te versteur tydens die meting.

Die toestel het 'n neodymium -magneet in sy basis sodat dit nie van die metaaloppervlak wat gemeet word, kan gly of gly nie.

Die omhulsel is ontwerp om die toestel so kompak as moontlik te maak en ook maklik om 3D te druk.

Stap 1: VEREISTE KOMPONENTE EN MODULES

Die komponente is gekies, met in gedagte dat hierdie toestel in 'n sak pas. Die kleinste skerm, battery en sensors wat ek kon vind, is dus gebruik.

1. 3d -gedrukte tas

2. Skerp GP2Y0A41SK0F IR afstandsensor X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 versnellingsmeter/gyroscoop module X 1 (Aliexpress)

4. Boost+laai module X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse encoder X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 OLED -skerm X 1 (Aliexpress)

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

8. 12 mm zoemer X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 aanraakknoppie module X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodymium magneet X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB na UART TTL module X 1 (Aliexpress)

13. Geëmailleerde koperdraad (Aliexpress)

14. 10K weerstande X 2

15. 19 (lengte) X2 (dia) mm staalas X 1

16. 3mm geleide X 1

17. Enige vinyl plakkerrol (Aliexpress)

18. Mikro -USB -kabel

MPU6050

MPU6050 is 'n mems -toestel wat bestaan uit 'n drie -as versnellingsmeter en 'n drie -as gyroscoop daarin. Dit help ons om versnelling, snelheid, oriëntasie en verplasing te meet. Dit is 'n I2C -gebaseerde toestel wat op 3.3 tot 5v. loop. In hierdie projek word MPU6050 gebruik om te meet of 'n oppervlak gelyk is of nie en ook om die hoek van 'n lyn te meet.

GROVE MUISKODER

Dit is 'n meganiese inkrementele roterende encoder met terugvoerdata van roterende rigting en rotasiesnelheid. Ek het hierdie encoder gebruik omdat dit die kleinste encoder was wat ek kon vind en die programmeergedeelte daarvan ook maklik was. Hierdie encoder het 24 stappe per rotasie. Met behulp hiervan kan ons die afstand wat die wiel op die encoder beweeg, bereken as die wieldiameter bekend is. Berekeninge oor hoe om dit te doen word bespreek in die latere stappe van hierdie instruksies. Hierdie projek gebruik die encoder om geboë lyne se afstande te meet.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR AFSTAND MODULE

Dit is 'n analoog sensor wat 'n veranderlike spanning as uitset gee, gebaseer op die afstand van die voorwerp van die sensor. Anders as ander IR -modules, sal die kleur van die voorwerp wat opgespoor word, nie die uitset van die sensor beïnvloed nie. Daar is baie weergawes van skerp sensors, maar die een wat ons gebruik, het 'n reikafstand van 4 - 30 cm. Die sensor werk 'n spanning tussen 4,5 en 5,5 volt en trek net 12 mA stroom. Die rooi (+) en swart (-) drade is die kragdrade en die 3de draad (wit of geel) is die analoog uitsetdraad. Die sensor word in hierdie projek gebruik om lineêre afstande te meet sonder kontak.

Stap 2: VEREISTE GEREEDSKAP

1. 'n Skêr

2. Boksnyers of enige ander superskerp lemme

3. pincet

4. Warm lijmpistool

5. Kitsgom (soos supergom)

6. Gom op rubber (soos 'n fevi -band)

7. Soldeerbout en lood

8. lasersnyer

9. 3D -drukker

10. 'n Roterende werktuig met 'n skyfsny

11. Draadsnyers

12. Skuurpapier

Stap 3: STL -lêers na 3D -druk

Die omhulsel vir hierdie toestel is ontwerp in Autodesk Fusion 360 sagteware. Daar is 3 stukke. Die STL -lêers vir hierdie stukke word hieronder gegee.

Die "LID" en "wheel" lêers kan sonder ondersteuners gedruk word, terwyl die "BODY" lêer ondersteuning nodig het. Ek het dit op 0,2 mm laaghoogte op 100% vulsel met groen PLA gedruk. Die gebruikte drukker is 'n TEVO tarantula.

Stap 4: OMHOUDING VAN DIE KAS MET WINYL

1. Gebruik fyn skuurpapier om al die buitenste oppervlaktes van die 3D -gedrukte stukke glad te maak sodat die vinylplakker maklik kan plak.

2. Gebruik 'n nat lap om ontslae te raak van al die fyn deeltjies wat na die skuur op die oppervlak kan bly.

3. Nadat die oppervlak droog is, plaas die vinylplakker op die oppervlak. Maak seker dat daar geen lugborrels vasgevang is nie.

4. Gebruik 'n skêr om die oortollige plakker om die rande af te sny.

5. Plak nou die plakker om die kante van die omhulsel en sny die oortollige af.

6. Gebruik 'n boksskêr of enige ander skeermes om die gate vir die OLED -skerm, laaipoort, die encoderwiel en die skerp IR -sensor uit te sny.

WAARSKUWING: Wees baie versigtig met skerp lemme en gereedskap

Stap 5: KURSELDIAGRAMME

PROGRAMMER 'N PRO MINI

Anders as Arduino nano, kan pro mini nie direk geprogrammeer word deur 'n USB-kabel aan te sluit nie, aangesien dit nie 'n ingeboude USB na seriële TTL-omskakelaar het nie. Daarom moet ons eers 'n eksterne USB na seriële omskakelaar aan die pro mini koppel om dit te programmeer. Die eerste prent wys hoe hierdie verbindings gemaak moet word.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

VOLLEDIGE KRINGBLAD

Die 2de prent toon die volledige stroombaandiagram van hierdie projek.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (MODE)

D5 - I/O (EENHEID)

D6 - I/O (NUL)

D7 - +(1) KODER

D8 - +(2) KODER

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Gonser

A4 - SDA (OLED EN MPU6050)

A5 - SCL (OLED EN MPU6050)

GND - GND VAN ALLE MODULES EN SENSORS EN BOOST MODULE

VCC - + VAN BOOST MODULE USB PORT

B + - BATTERY +

B- - BATTERY -

Die derde foto is geneem terwyl ek die kode geskep het. Dit is 'n tydelike opstelling wat gemaak is om die kode, modules en die kring te toets. Dit is opsioneel dat julle dit kan probeer

Stap 6: INSET VAN DIE MAGNET

1. Dien kitsgom in die holte toe vir die magneet onder die laaipoortgat.

2. Plaas die magneet in die holte en hou dit vas totdat die gom droog word deur iets nie-magneties te gebruik.

Die magneet help om te voorkom dat die toestel afskuif of beweeg wanneer dit op 'n metaaloppervlak gebruik word.

Stap 7: VORM VAN DIE SENSORS

Om die toestel so klein as moontlik te maak, is die monteerbeugels van die skerp IR -sensor en die encoder afgesny met 'n roterende gereedskap met 'n sny -skyfbits.

Stap 8: PLAAS DIE OLED -SKERM

1. Merk die penname aan die agterkant van die OLED -skerm sodat verbindings later korrek gemaak kan word.

2. Plaas die OLED -skerm in die regte posisie, soos in die tweede prentjie getoon. Die opening vir die skerm is so ontwerp dat die skerm effens in die mure kan ingaan. Dit verseker dat die skerm in die regte posisie en oriëntasie is en nie maklik beweeg nie.

3. Warm gom word versigtig rondom die skerm aangebring. Warm gom word verkies omdat dit 'n skokbreker vir die skerm is, en dit sal nie spanning op die skerm plaas wanneer dit aangebring word nie.

Stap 9: Heg die aanraakknoppies en MPU6050 aan

1. 'n Rubber -gom word gebruik.

2. Die gom word op albei oppervlaktes aangebring.

3. Maak seker dat al die soldeerpunte na die oop kant van die kas kyk, en plaas die modules op hul toegewysde plekke soos op die foto's.

4. Hou die module en omhulsel liggies saamgedruk vir ten minste 2 minute nadat dit aan mekaar geheg is.

Stap 10: BOOST+OPLAADMODULE

Dit is 'n module wat ek uit 'n goedkoop eensellige kragbank geneem het. Hierdie module beskik oor sowel batterybeskermingskringe as 'n 5v, 1 amp boost converter. Dit het ook 'n AAN/UIT -drukknop wat as die aan/uit -skakelaar vir die hele projek gebruik kan word. Die vroulike USB -poort op die module is verwyder met 'n soldeerbout en twee drade is aan die +5v en grondklemme gesoldeer, soos in die 4de prentjie getoon.

Soldeer 2 manlike kopstukke aan B+ en B- soos in die eerste twee foto's getoon, en kyk dan of die module met die batterye werk.

Dien onmiddellik gom toe op die platform wat vir die module voorsien is, en plaas die module saggies en sorg dat die laaipoort en die opening daarvoor perfek pas.

Stap 11: Plaas die battery en skerp IR -sensor

1. Die laag van die geëmailleerde koperdraad word verwyder deur die punt van die draad met die soldeerbout of 'n aansteker te verhit totdat die isolasie afsmelt. Die drade word dan versigtig aan die OLED -skerm gesoldeer. Dit word nou gedoen omdat dit moeilik kan wees om dieselfde te doen nadat die batterye geplaas is.

2. Die battery word onder die platform van die hupstootmodule ingeskuif sodat die draadverbindings in die rigting van die OLED -skerm wys, soos op die derde prentjie gesien word.

3. Die skerp IR -sensor word in die gleuf daarvoor geplaas.

Stap 12: Heg die ARDUINO EN BUZZER aan

1. Die USB na reeksomskakelaar word aan die Arduino gesoldeer volgens die verskafde stroomdiagram.

2. Warm gom word gebruik om die Arduino in die middel van die omhulsel oor die batterye te plak.

3. Drade word aan die zoemerterminale gesoldeer en dan word die zoemer in die sirkelvormige holte op die omhulsel daarvoor gestoot, soos gesien in die 7de prentjie.

Stap 13: INKODER

1. Die terminale van die encoder word met 'n lem skoongemaak.

2. Die weerstande word aan die encoder gesoldeer.

3. Die koperdrade word volgens die stroombaandiagram gesoldeer.

4. Die staalas word in die 3D -gedrukte wiel geplaas. As die wiel te los is, maak dit vas met kitsgom.

5. Steek die aswielopstelling in die encoder. Weereens, as dit los is, gebruik onmiddellike gom. Maar hierdie keer, wees baie versigtig om geen gom in die encoder meganismes te laat kom nie.

6. Plaas die encoder binne -in die omhulsel sodat die wiele uitsteek deur die opening en sorg dat dit vrylik draai.

7. Gebruik warm gom om die encoder vas te maak.

Stap 14: BEDRAD EN VERKOOP

1. Die kringbedrading word uitgevoer volgens die stroombaandiagram wat in die stap "Kringloopdiagram" voorheen gegee is.

2. Die +ve en -ve drade van al die sensors en modules is parallel aan die kragbron gekoppel.

3. Maak seker dat nie een van die drade die aansig van die IR -module blokkeer of met die encoderwiel verstrik nie.

Stap 15: KODERING

1. Laai kode en biblioteke hieronder af.

2. Pak die biblioteekvouers uit. Kopieer hierdie vouers na die "biblioteke" -map in die "Arduino" -map wat in "My dokumente" van u rekenaar (as u 'n Windows -gebruiker is).

3. Maak die verskafde kode ("filal_code") in Arduino IDE oop en laai dit op na die Arduino.

Stap 16: KALIBRASIE VAN MPU6050

Aangesien die MPU6050 -versnellingsmeter/gyroscoopmodule net aan die omhulsel vasgeplak is, is dit moontlik nie heeltemal gelyk nie. Daarom word die volgende stappe gevolg om hierdie nulfout reg te stel.

STAP 1: Koppel die toestel aan op u rekenaar en plaas dit op 'n oppervlak waarvan u reeds weet dat dit heeltemal gelyk is (byvoorbeeld: 'n teëlvloer)

STAP 2: Gaan na die "LEVEL" -modus op die toestel deur die "M" -knoppie aan te raak en noteer die X- en Y -waardes.

STAP 3: Ken hierdie waardes toe aan die veranderlikes "calibx" en "caliby" in die kode.

STAP 4: Laai die program weer op.

Stap 17: BEREKENING VAN AFSTAND PER STAP VAN DIE ENCODER

Aantal stappe per rotasie van die encoder -as, N = 24 trappe

Die diameter van die wiel, D = 12,7 mm

Omtrek van die wiel, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,898 mm

Daarom word die afstand per stap verskuif = C/N = 39.898/24 = 1.6625 mm

As u 'n wiel of enkodeerder met 'n ander deursnee met 'n ander staptelling gebruik, kan u die afstand per mm bepaal deur u waardes in die formule hierbo te vervang en sodra u die resolusie gevind het, voer u hierdie waarde in die formule in die kode soos aangedui in die prentjie.

Stel die kode saam en laai dit weer op na die Arduino.

Sodra die kalibrasie van die encoder uitgevoer is en die gewysigde program opgelaai is, kan u die USB na seriële TTL -omskakelaarmodule van die Arduino Pro Mini verwyder en verwyder.

Stap 18: TOETS ALLES Voordat die saak gesluit word

Dinge om te toets:

1. As die laaier maklik in die poort gekoppel kan word en as die batterye behoorlik laai.

2. Die aan/uit -knoppie werk of nie.

3. Die OLED vertoon alles in die korrekte oriëntasie en posisie met die regte afstand.

4. Die aanraakknoppies werk almal behoorlik en is korrek gemerk.

5. As die encoder die afstandwaardes gee wanneer dit gedraai word.

6. Die MPU6050- en SHARP IR -modules werk en gee die korrekte lesings.

7. Die gonser klink.

8. Maak seker dat niks binne -in warm word as dit AANgeskakel word nie. As daar verhitting voorkom, beteken dit dat die bedrading iewers verkeerd is.

9. Maak seker dat alles vas is en dat dit nie in die omhulsel beweeg nie.

Stap 19: PLAATS VAN DIE KNOP -VERLENGER EN BIND DIE KAS

GEBRUIK VAN 'N LED OM DIE STOPKNOPAS TE VERLENG

Die as van die drukknop op die laai -module is te kort om deur die opening op die omhulsel uit te kom. 'N LED -kop van 3 mm word dus as 'n verlenger gebruik.

1. Die pote van die LED's word met 'n draadknip afgesny.

2. Die plat kant van die LED word glad en gelyk gemaak met skuurpapier. As die LED te klein is om met die hand te hanteer, gebruik 'n pincet.

3. Plaas die LED -kop in die gat daarvoor, op die deksel van die omhulsel, soos op die foto getoon. Maak seker dat die led nie styf is nie, aangesien dit veronderstel is om in en uit te skuif as die drukknop ingedruk word

VERBINDING VAN DIE SAK

1. Dien enige kleefmiddels op rubber (ek gebruik Fevi Bond) versigtig langs die rand van die liggaam en die dop toe.

2. Wag 5 tot 10 minute totdat die gom effens droog is en druk dan albei helftes saam. Maak seker dat die vrye punt van die staalas van die encoder -wiel in die gat kom wat op die dop voorsien is.

3. Gebruik 'n swaar vrag (ek gebruik 'n UPS -battery) om albei stukke ingedruk te hou terwyl die gom droog word.

'N Gom op rubber word hier aanbeveel, want as die omhulsel in die toekoms oopgemaak moet word vir vervanging of herprogrammering van die battery, kan dit maklik gedoen word deur 'n skerp lem of mes langs die gewrig te laat loop.

Stap 20: ETIKETTERING VAN DIE TOUCH -KNOPPE

Die etikettering word gedoen om die posisies en funksies van die aanraakknoppies maklik te identifiseer.

Die alfabet is met 'n tuisgemaakte lasersnyer uit 'n wit plakkaatblad gesny.

Die gesnyde stukke is met 'n pincet van die hoofblad verwyder en dan in die regte posisie en oriëntasie op die toestel aangebring.

Maksimum alfabethoogte: 8 mm

Maksimum alfabetwydte: 10 mm

WAARSKUWING: DRA LASER BLOK VEILIGHEIDSGLAS WANNEER MET 'N LASER GRAAFWERKER OF SNYER WERK

Stap 21: RESULTATE

Die toestel is uiteindelik klaar. As u twyfel of voorstelle het oor die projek, laat weet my asseblief deur die kommentaar.

DANKIE

Eerste prys in die sakgrootte -kompetisie