DigiLevel - 'n digitale vlak met twee asse: 13 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die inspirasie vir hierdie instruksies is die DIY Digital Spirit Level wat deur GreatScottLab hier gevind word. Ek hou van hierdie ontwerp, maar wou 'n groter skerm met 'n meer grafiese koppelvlak hê. Ek wou ook beter monteeropsies vir die elektronika in die kas hê. Uiteindelik het ek hierdie projek gebruik om my 3D -ontwerpvaardighede (met behulp van Fusion 360) te verbeter en om nuwe elektroniese komponente te ondersoek.

DigiLevel sal terugvoer gee oor of 'n oppervlak gelyk is-beide langs die x-as (horisontaal) en y-as (vertikaal). Grade van vlak word getoon, sowel as 'n grafiese voorstelling op 'n 2 -as -grafiek. Boonop word die batteryniveau getoon, en die huidige temperatuur in Fahrenheit of Celsius word getoon (soos gerapporteer deur die versnellingsmeter -chip). Dit is minimale hoorbare terugvoer - 'n aanvanklike toon om die krag te verifieer, en dan 'n dubbele toon wanneer die vlak van 'n nie -vlak posisie na 'n vlak posisie verskuif word.

Ek het gedetailleerde instruksies gegee oor hoe u hierdie digitale vlak kan maak, maar ek kan my ontwerp uitbrei en aanpas, net soos op die DIY Digital Water Level.

Stap 1: materiaal

Hier volg die materiaal wat gebruik word om hierdie digitale vlak saam te stel. Die meeste koopskakels is vir verskeie stukke, wat gewoonlik goedkoper is as om die individuele komponente te koop. As voorbeeld, die TP4056 -chip bevat 10 stukke vir $ 9 (minder as $ 1/TP4056), of dit kan afsonderlik vir $ 5 gekoop word.

• TP4056 Li -Po batterylaaier (Amazon -
• LSM9DS1 versnellingsmeter (Amazon -
• Arduino Nano (Amazon -
• 128x64 OLED LCD -skerm (Amazon -
• Piezo -luidspreker (Amazon -

• 3.7V Li -Po battery (Amazon -

  a.co/d/1v9n7uP)

• Selfkopskroewe van M2 -kopkop - 4 M2x4, 6 M2x6 en 6 M2x8 -skroewe is nodig (eBay -
• Skuifskakelaar (Amazon -

Met die uitsondering van die skroewe, neem die skakels u na Amazon. Byna al hierdie items kan egter teen 'n aansienlike afslag op eBay gekoop of direk vanaf China gekoop word. Hou net in gedagte dat bestelling uit China tot 'n lang tyd kan lei (3-4 weke is nie ongewoon nie).

Let ook daarop dat daar baie alternatiewe is vir baie van hierdie komponente. U kan byvoorbeeld 'n ander versnellingsmeter vervang vir die LSM9DS1 (soos die MPU-9205). U kan die Arduino Nano vervang deur enige Arduino-verenigbare verwerker met die regte GPIO-penne te gebruik.

In die besonder is die LSM9DS1 een wat ek te koop by Sparkfun vir minder as $ 10 gekoop het, maar dit is gewoonlik duurder. die MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) bied soortgelyke funksies teen 'n laer prys.

As u 'n vervanging maak, moet u waarskynlik die omhulsel (of ten minste hoe u die komponent in die omhulsel monteer) verander, en u sal waarskynlik die sagteware moet aanpas om aan te sluit op die alternatiewe komponent. Ek het nie hierdie wysigings nie - u moet na gelang van tyd ondersoek en bywerk.

Stap 2: Bedradingsdiagram

Die bedradingskema gee 'n uiteensetting van hoe die verskillende elektroniese komponente aan mekaar gekoppel is. Rooi lyne verteenwoordig positiewe spanning terwyl swart lyne grond voorstel. Geel en groen lyne word gebruik vir datasignale van die versnellingsmeter en na die OLED LCD -skerm. In die volgende stappe sal u sien hoe hierdie komponente aan mekaar gekoppel is.

Stap 3: Maak die saak

As u 'n 3D -drukker het, kan die saak redelik maklik gedruk word. Die STL -lêers wat in hierdie instruksies ingesluit is. As u nie 'n 3D -drukker het nie, kan u die STL -lêers oplaai na 'n 3D -drukkerburo (soos hierdie) en dit vir u laat druk.

Ek het myne sonder rand of vlot (en sonder steun) en 20% invulling gedruk, maar u kan joune afdruk soos u gewoond is aan drukwerk. Elke stuk moet afsonderlik gedruk word en plat lê. Miskien moet u dit 45 grade draai sodat dit by die drukkerbed pas. Myne is gedruk met 'n Monoprice Maker Select Plus met 'n bedmaat van 200 mm x 200 mm - elke stuk het ongeveer 12 uur geneem om af te druk. As u 'n kleiner bed het, pas dit moontlik nie. Skaal word nie aanbeveel nie, aangesien die houers vir die elektroniese komponente nie korrek geskaal word nie.

Stap 4: Verbind die komponente na 'n broodbord om die verbinding te verifieer (opsioneel)

Ek beveel sterk aan om die primêre komponente aan 'n broodbord te koppel om die verbinding te verifieer voordat u met die montering van die komponente in die kas gaan. U kan die sagteware na die Arduino Nano aflaai (sien die volgende stap), en om te verifieer dat die OLED LCD -skerm korrek bedraad is en werk, en dat die versnellingsmeter korrek bedraad is en dat dit sy data aan die Arduino Nano rapporteer. Dit kan ook gebruik word om die werking van die opsionele piëzo -luidspreker te verifieer.

Ek het in hierdie stadium nie die battery en laaier aan die broodbord gekoppel nie - die skakelaar word aangeskakel om die battery te beheer nadat u die skakelaar aan die boks gekoppel het. Die laaste prentjie toon hoe dit lyk voor die bedrading.

Stap 5: Laai die sagteware af na die Arduino Nano

Die sagteware word met die Arduino IDE na die Arduino Nano gelaai. Dit kan te eniger tyd tydens die bou van die DigiLevel gedoen word, maar dit word die beste gedoen as die komponente met 'n broodbord bedraad is (sien die vorige stap) om die korrekte bedrading en werking van die elektriese komponente te verifieer.

Die sagteware vereis dat 2 biblioteke geïnstalleer word. Die eerste is die U8g2 -biblioteek (deur oliver) -u kan dit installeer deur te klik op 'Skets -> Biblioteek insluit -> Beheer biblioteke …' in die Arduino IDE. Soek U8g2 en klik dan op Installeer. Die tweede biblioteek is die Sparkfun LSM9DS1 biblioteek. U kan hier instruksies kry oor hoe u die biblioteek installeer.

Na die spesifikasies van die biblioteek, het die sagteware 'n opstellingsafdeling en 'n hoofverwerkingslus. Die opstellingsgedeelte initialiseer die versnellingsmeter en die OLED LCD -skerm, en vertoon dan 'n opstartskerm voordat die hoofskerm vertoon word. As 'n luidspreker gekoppel is, sal dit 'n piep op die luidspreker gee om die status van aanskakeling aan te dui.

Die hoofverwerkingslus is verantwoordelik vir die lees van die versnellingsmeter, die verkryging van die x- en y -hoeke en dan die waardes as 'n stel absolute getalle en ook beeldend op 'n grafiek. Die temperatuurmeting van die versnellingsmeter word ook vertoon (in óf Fahrenheit óf Celsius). As die vlak voorheen nie-vlak was, sal dit twee piep op die luidspreker (as dit gekoppel is) na die vlak terugkeer.

Laastens word die spanning van die battery verkry om die huidige batteryniveau te bepaal en weer te gee. Ek weet nie hoe akkuraat hierdie kode is nie, maar dit is akkuraat genoeg om 'n volle battery te toon en die geleidelike afname van die batteryniveau tydens gebruik.

Stap 6: Monteer en bedraad die OLED -skerm en die Piezo -luidspreker

Die 1.3 OLED-skerm (128x64) word aan die boonste helfte van die omhulsel vasgemaak met behulp van 4 M2x4 pan-kopskroewe. Ek stel voor dat u u drade aan die skerm koppel voordat u dit monteer. Dit verseker dat u kan sien hoe die penne is gemerk as jy die drade verbind. Sodra die skerm gemonteer is, sal jy nie die etikette vir die penne kan sien nie. Jy sal sien dat ek 'n etiket aan die agterkant van die skerm geplaas het sodat ek die pin -waardes (aangesien ek dit nie die eerste keer gedoen het nie en ek dit verkeerd bedraad het …).

Die luidspreker word gebruik om 'n kort toon te gee wanneer die digitale vlak aangeskakel word om te verifieer dat die battery goed is en of dit werk. Dit gee ook 'n dubbele toon wanneer die vlak van 'n nie-vlak posisie na 'n vlak posisie verskuif word. Dit is om 'n hoorbare terugvoer te gee terwyl u die vlak posisioneer of wat ook al die vlak is. Dit word aan die boonste helfte van die omhulsel gemonteer met behulp van 2 M2x4 selfkopskroewe. U het geen luidspreker nodig nie - die DigiLevel sal goed werk sonder dit, maar u sal geen hoorbare terugvoer mis nie.

Stap 7: Monteer en bedraad die battery, laaier en skakelaar

Die skakelaar moet aan die omhulsel gemonteer word voordat dit aan die battery gekoppel kan word. Dit is omdat u die skakelaar nie eers kan koppel sonder om dit te ontkoppel as u dit eers bedraad het nie. Monteer dus eers die skakelaar en dan die vooraf bedrade TP4056- en Li-Po-battery, en voltooi dan die bedrading na die skakelaar.

Die TP4056 het 4 bedradingsblokkies: B+, B-, Out+, Out-. U sal die battery na die B+ (positiewe spanning) en B- (grond) verbindings wil dra. Die Out-aansluiting word gebruik vir die grond wat na die Arduino Nano gaan, en die Out+ is gekoppel aan een pen van die skakelaar. Die tweede pen van die skakelaar word dan aan die VIN van die Arduino Nano gekoppel.

My soldeerwerk is nie die beste nie - ek gebruik graag hitte -krimpbuise om die soldeerverbinding te bedek en te isoleer. U sal sien dat die hitte-krimpbuis op een van die soldeerverbindings hierdeur geraak is deur die hitte van die soldeer en dat dit krimp voordat ek dit kon beweeg.

Stap 8: Monteer en verbind die versnellingsmeter

Die versnellingsmeter (LSM9DS1) is in die middel van die onderste helfte van die omhulsel gemonteer. Daar moet 4 penne bedraad word: VCC gaan na die V5 -pen op die Arduino Nano; GND gaan grond toe; SDA gaan na die A5 -pen op die Arduino Nano; en SCL gaan na die A4 -pen op die Arduino Nano.

Ek het jumperdrade met Dupont -verbindings gebruik vir bedrading, maar u kan die draad direk aan die penne soldeer as u dit verkies. As u die drade direk aan die penne soldeer, sal u dit waarskynlik wil doen voordat u die versnellingsmeterskyfie monteer om dit makliker te maak.

Stap 9: Voltooi die elektronika deur die Arduino Nano aan te sluit

Die finale bedrading word gedoen deur al die elektriese komponente aan die Arduino Nano te koppel. Dit word die beste gedoen voordat u die Arduino Nano monteer, sodat die USB -poort toeganklik is vir kalibrasie en enige ander sagteware -veranderinge op die laaste oomblik.

Begin deur die skakelaar aan die Nano te koppel. Die positiewe voorpunt (rooi) gaan van die skakelaar na die VIN -pen van die Nano. Die negatiewe lood (swart) van die battery gaan die GND -pen op die Nano. Daar is twee GND -penne op die Nano en al vier die elektriese komponente het 'n gronddraad. Ek het gekies om die twee gronde aan die onderkant van die omhulsel te kombineer in een kabel wat aan een van die GND -penne gekoppel is. Die twee gronde aan die bokant van die omhulsel het ek in een lood gekombineer, aan die ander GND -penne gekoppel.

Die versnellingsmeter (LSM9DS1) kan aan die Nano gekoppel word deur die VDD -pen op die versnellingsmeter aan die 3V3 -pen op die Nano te koppel. Koppel dit NIE aan die 5V -pen nie, anders beskadig u die versnellingsmeterskyfie. Koppel SDA aan die A4 -pen op die Nano en SCL aan die A5 -pen op die Nano. Die GND -pen gaan na die GND -pen op die Nano (gekombineer met die negatiewe voorsprong van die battery).

Die OLED LCD -skerm kan vervolgens aan die Nano gekoppel word deur die VCC -pen op die skerm aan die 5V -pen op die Nano te koppel. Koppel SDA aan die D2 -pen op die Nano en SCL aan die D5 -pen op die Nano.

Uiteindelik kan die luidspreker verbind word deur die rooi draad (positief) aan die D7 -pen op die Nano te koppel. Die swart draad gaan na GND saam met die GND van die OLED LCD -skerm.

Stap 10: Kalibrasie

Sodra die sagteware afgelaai is en voordat u die Arduino Nano monteer, moet u moontlik u vlak kalibreer. Maak seker dat die versnellingsmeterbord gemonteer is. As u dit met die skroewe monteer, moet dit 'n gelykmatige bord hê, maar as dit om een of ander rede effens af is, sal die kalibrasie 'n korrekte vertoning verseker.

Plaas die onderkant op 'n oppervlak wat bekend is om gelyk te wees (met 'n borrelvlak of op 'n ander manier). Lees die getoonde waardes vir X en Y. As een van die twee nie-nul is, moet u die sagteware bywerk met die kalibrasiebedrag. Dit word gedoen deur óf die xCalibration -veranderlike óf die yCalibration -veranderlike op die toepaslike hoeveelheid (wat vertoon word) in te stel.

// // Stel hierdie veranderlikes met die aanvanklike waardes soos gepas // bool displayF = true; // waar vir Fahrenheit, onwaar vir Celsius int xCalibration = 0; // kalibrasiebedrag vir die gelykstelling van die x-as int yCalibration = 0; // kalibrasiebedrag vir die gelykmaak van die y-as lang irvCalibration = 1457; // kalibrasiebedrag vir interne verwysingspanning

Op hierdie tydstip moet u ook die waarde van displayF op die toepaslike instelling stel, afhangende van of u die temperatuur in Fahrenheit of Celsius wil hê.

Die herlaai van die sagteware op die Nano behoort nou 'n 0/0-lesing op 'n bekende oppervlak te veroorsaak.

Stap 11: Monteer die Arduino Nano en monteer die kas

Sodra die kalibrasie voltooi is, kan u die Arduino Nano in die kas monteer deur warm gom op die relings aan te bring en die Arduino Nano op hierdie relings te plaas, met die penne na bo en die USB -poort na die binnekant van die omhulsel.

Die omhulsel wat al die elektronika bevat, kan nou saamgestel word deur die twee helftes aanmekaar te sit en 4 selfkopskroewe van M2x8 te gebruik.

Stap 12: Verifieer die werking van u nuwe digitale vlak

Maak seker dat die Li-Po-battery gelaai is. As die omhulsel saamgestel is, kan u die laai -LED -aanwysers nie direk sien nie. As u die laai wil verifieer deur die laai -ligte direk te bekyk, moet u die kassie oopmaak, maar u kan die rooi gloed sien wat aandui dat die laai plaasvind terwyl die tas gesluit is.

Sodra dit opgelaai en saamgestel is, skakel die digitale vlak aan en verifieer die werking daarvan. As dit nie werk nie, is die twee waarskynlike probleempunte die bedrading vir die OLED LCD -skerm en die bedrading vir die versnellingsmeter. As die skerm niks wys nie, begin dan met die OLED LCD -bedrading. As die skerm werk, maar die H- en V -etikette beide 0 en die temperatuur 0 (C) of 32 (F) toon, is die versnellingsmeter waarskynlik nie korrek bedraad nie.

Stap 13: Laaste gedagtes …

Ek het hierdie digitale vlak (en die onderrigbare) hoofsaaklik as 'n leerervaring saamgestel. Dit was vir my minder belangrik om 'n funksionerende vlak te maak, want dit was om die verskillende komponente en hul vermoëns te ondersoek en dit dan saam te voeg op 'n manier wat waarde toevoeg.

Watter verbeterings sou ek aanbring? Daar is verskeie wat ek oorweeg vir 'n toekomstige opdatering:

• Stel die USB -poort van die Arduino Nano deur die tas bloot deur die manier waarop dit gemonteer is, aan te pas. Dit sal die sagteware makliker bywerk (wat in elk geval skaars moet wees).
• 3D -druk die omhulsel met 'n houtfilament. Ek het al eksperimenteer met Hatchbox Wood -filament en ek is baie tevrede met die resultate wat ek gekry het. Ek dink dat dit 'n beter algemene voorkoms van die DigiLevel sou bied.
• Dateer die ontwerp op om die MPU-9250-versnellingsmeter te gebruik om die koste te verlaag sonder om die funksie te beïnvloed.

Dit is my eerste instruksie en ek verwelkom terugvoer. Terwyl ek probeer het om dit te vermy, is ek seker dat dit steeds 'n meer VS -sentriese perspektief het - so ekskuus vir diegene buite die VSA.

As u dit interessant gevind het, stem dan vir my in die eerste keer skrywerwedstryd. Dankie dat u tot die einde gelees het!

Naaswenner in die eerste keer skrywer