DIGITAL MULTI-FUNCTION MEASURING TOOL: 21 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Mga Proyekto ng Fusion 360 »

Kumusta po kayo sa lahat. Palagi kong ginusto ang isang aparato na makakatulong sa akin sa pag-level ng aking 3D printer bed at ilang iba pang aparato na makakatulong sa akin na makakuha ng isang tinatayang haba ng isang hubog na ibabaw upang madali kong maputol ang tamang haba ng sticker upang mailapat sa ibabaw na iyon at sa gayon pinipigilan ang pag-aaksaya. Kaya naisip ko kung bakit hindi pagsamahin ang parehong mga ideya at gumawa ng isang solong gadget na maaaring gawin ang pareho. Sa wakas, natapos ko ang pagbuo ng isang aparato na hindi lamang maaaring masukat ang mga hubog na linya at antas ng ibabaw ngunit maaari ring masukat ang mga distansya ng tuwid na linya at anggulo ng isang linya. Kaya karaniwang gumagana ang gadget na ito bilang isang lahat sa isang antas ng digital + pinuno + protractor + roll-sukat. Ang aparato ay maliit na sapat upang magkasya sa loob ng isang bulsa at ang mga baterya ay maaaring madaling muling ma-recharge gamit ang isang charger ng telepono.

Ang aparatong ito ay gumagamit ng isang sensor ng accelerometer at gyroscope upang tumpak na masukat ang antas ng antas at anggulo, isang matalim na sensor ng IR upang sukatin ang haba ng haba sa isang paraan na hindi nakikipag-ugnay at isang encoder na may gulong na maaaring mapagsama sa isang baluktot na ibabaw o isang kurbadong linya sa kunin ang haba nito.

Ang pag-navigate sa pamamagitan ng mga mode ng aparato at tampok ay tapos na gamit ang 3 mga pindutan ng pag-ugnay na minarkahan bilang M (mode), U (unit) at 0 (zero)

M - Upang pumili sa pagitan ng iba't ibang mga uri ng pagsukat

U - Upang pumili sa pagitan ng mga yunit mm, cm, pulgada, at metro

0 - Upang mai-reset ang mga sinusukat na halaga sa 0 pagkatapos ng pagsukat ng distansya o anggulo.

Ang dahilan para sa paggamit ng mga pindutan ng ugnayan ay upang dahan-dahang mag-navigate sa mga mode at unit nang hindi ginugulo ang posisyon ng aparato habang sumusukat.

Ang aparato ay may neodymium magnet na naka-embed sa base nito upang hindi ito madulas o madulas sa ibabaw ng metal na sinusukat.

Ang pambalot ay idinisenyo upang gawing mas compact ang aparato hangga't maaari at madaling ma-print ang 3D.

Hakbang 1: KINAKAILANGAN ANG MGA KOMPONENO AT MODULES

Napili ang mga sangkap na isinasaalang-alang na ang aparatong ito ay binuo upang magkasya sa loob ng isang bulsa. Kaya't ang pinakamaliit ng display, baterya, at sensor na maaari kong makita ay ginamit.

1. 3d naka-print na kaso

2. Biglang GP2Y0A41SK0F IR distansya sensor X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 accelerometer / gyroscope module X 1 (Aliexpress)

4. Palakasin + module ng pagsingil X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse encoder X 1 (Aliexpress)

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

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

8. 12 mm buzzer X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 touch button module X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodymium magnet X 1 (Aliexpress)

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

13. Enamelled wire na tanso (Aliexpress)

14. 10K resistors X 2

15. 19 (haba) X2 (dia) mm steel axle X 1

16. 3mm humantong X 1

17. Anumang vinyl sticker roll (Aliexpress)

18. Micro USB cable

MPU6050

Ang MPU6050 ay isang mems device na binubuo ng isang 3 axis accelerometer at isang 3 axis gyroscope dito. Tumutulong ito sa amin upang sukatin ang bilis, bilis, oryentasyon, at pag-aalis. Ito ay isang aparato na nakabatay sa I2C na tumatakbo sa 3.3 hanggang 5v. Sa proyektong ito, ang MPU6050 ay ginagamit upang sukatin kung ang isang ibabaw ay antas o hindi at upang masukat din ang anggulo ng isang linya.

GROVE MOUSE ENCODER

Ito ay isang mechanical incremental rotary encoder na may feedback data ng rotary direction at rotary speed. Ginamit ko ang encoder na ito dahil ang pinakamaliit na encoder na maaari kong makita at ang bahagi ng programa dito ay madali din. Ang encoder na ito ay may 24 na hakbang bawat pag-ikot. Gamit ito maaari nating kalkulahin ang distansya na inilipat ng gulong sa encoder kung ang diameter ng gulong ay kilala. Ang mga kalkulasyon sa kung paano ito gawin ay tinalakay sa mga susunod na hakbang ng itinuturo na ito. Gumagamit ang proyektong ito ng encoder upang masukat ang distansya ng mga hubog na linya.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE MODULE

Ito ay isang analog sensor na nagbibigay ng isang variable na boltahe bilang output batay sa distansya ng bagay mula sa sensor. Hindi tulad ng ibang mga module ng IR, ang kulay ng bagay na napansin ay hindi makakaapekto sa output ng sensor. Maraming mga bersyon ng matalim na sensor ngunit ang ginagamit namin ay may saklaw na 4 - 30 cm. Nagpapatakbo ang sensor ng isang boltahe sa pagitan ng 4.5 hanggang 5.5 volts at kumukuha lamang ng 12 mA ng kasalukuyang. Ang pula (+) at itim (-) na mga wire ay ang mga wire ng kuryente at ang ika-3 kawad (alinman sa puti o dilaw) ay ang analog output wire. Ginagamit ang sensor sa proyektong ito upang sukatin ang mga linear distansya nang walang contact.

Hakbang 2: Kinakailangan ang mga TOOL

1. Isang pares ng gunting

2. Mga pamutol ng kahon o anumang iba pang sobrang matalim na mga blades

3. sipit

4. Mainit na baril ng pandikit

5. Instant na pandikit (tulad ng sobrang pandikit)

6. Rubber based adhesive (tulad ng isang fevi bond)

7. Paghihinang ng bakal at tingga

8. pamutol ng laser

9. 3D printer

10. Isang rotary tool na may disc cutting bit

11. Mga pamutol ng wire

12. papel de liha

Hakbang 3: Mga STL File sa 3D Print

Ang kaso para sa aparatong ito ay dinisenyo sa Autodesk Fusion 360 software. Mayroong 3 piraso. Ang mga file ng STL para sa mga piraso na ito ay ibinibigay sa ibaba.

Ang "LID" at "wheel" na mga file ay maaaring mai-print nang walang mga suporta samantalang ang "BODY" na file ay nangangailangan ng suporta. Nai-print ko ang mga ito sa taas na layer ng 0.2 mm sa 100% infill gamit ang berdeng PLA. Ang ginamit na printer ay isang TEVO tarantula.

Hakbang 4: Takpan ang CASING KAY VINYL

1. Gumamit ng masarap na papel de liha upang makinis ang lahat ng mga panlabas na ibabaw ng naka-print na mga piraso ng 3D upang ang stick ng vinyl ay madaling dumikit.

2. Gumamit ng isang basang tela upang matanggal ang lahat ng mga pinong partikulo na maaaring manatili sa mga ibabaw pagkatapos ng sanding.

3. Matapos ang dries sa ibabaw, ilapat ang sticker ng vinyl sa ibabaw. Siguraduhin na walang mga nakulong na bula ng hangin.

4. Gumamit ng gunting upang putulin ang labis na sticker sa paligid ng mga gilid.

5. Ngayon maglagay ng sticker sa paligid ng mga gilid ng pambalot at i-trim ang labis.

6. Gumamit ng isang boxcutter o anumang iba pang mga labaha upang gupitin ang mga butas para sa pagpapakita ng OLED, singilin ang port, ang encoder wheel, at ang matalim na IR sensor.

BABALA: MAGING MAingat sa mga SHARP BLADES AT TOOLS

Hakbang 5: CIRCUIT DIAGRAMS

PROGRAMMING ISANG PRO MINI

Hindi tulad ng Arduino nano, ang pro mini ay hindi maaaring mai-program nang direkta sa pamamagitan ng pag-plug sa isang USB cable dahil wala itong built-in na USB sa serial TTL converter. Samakatuwid una dapat naming ikonekta ang isang panlabas na USB sa serial converter sa pro mini upang mai-program ito. Ipinapakita ng unang imahe kung paano gagawin ang mga koneksyon na ito.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

KUMPLETO NG DIIRRAM NG CIRCUIT

Ipinapakita ng ika-2 imahe ang kumpletong circuit diagram ng proyektong ito.

D2 - INT MPU6050

D3 - I / O (MODE)

D5 - I / O (UNIT)

D6 - I / O (ZERO)

D7 - + (1) ENCODER

D8 - + (2) ENCODER

A0 - I / O SHARP IR

A1 - + Buzzer

A4 - SDA (OLED AT MPU6050)

A5 - SCL (OLED AT MPU6050)

GND - GND NG LAHAT NG MODULE AT SENSORS AT BOOST MODULE

VCC - + NG BOOST MODULE USB PORT

B + - BATTERY +

B- - BATTERY -

Ang ika-3 larawan ay kinunan habang nililikha ko ang code. Ito ay isang pansamantalang pag-set up na ginawa para sa pagsubok ng code, modules, at circuit. Opsyonal para sa iyo na subukan

Hakbang 6: INSERTING ANG MAGNET

1. Mag-apply ng instant na pandikit sa lukab para sa pang-akit na ibinigay sa ilalim ng butas ng pagsingil ng port.

2. Ilagay ang pang-akit sa lukab at hawakan ito hanggang sa matuyo ang pandikit gamit ang isang bagay na hindi pang-magnet.

Ang magnet ay tumutulong sa pagpigil sa aparato mula sa pag-slide o paglipat kapag ginamit sa isang ibabaw ng metal.

Hakbang 7: PAGBABAGO NG SENSORS

Upang gawing maliit ang aparato hangga't maaari, ang mga mounting bracket ng matalim na IR sensor at ang encoder ay pinutol gamit ang isang umiinog na tool na may pag-attach ng bit ng disc.

Hakbang 8: paglalagay ng OLED DISPLAY

1. Markahan ang mga pangalan ng pin sa likurang bahagi ng display na OLED upang ang mga koneksyon ay maaaring gawin nang tama sa paglaon.

2. Ilagay ang OLED display sa tamang posisyon tulad ng ipinakita sa pangalawang larawan. Ang pagbubukas para sa display ay dinisenyo tulad ng ang display ay bahagyang mapupunta sa mga pader. Tinitiyak nito na ang display ay nasa tamang posisyon at oryentasyon at hindi madaling gumalaw.

3. Maingat na inilapat ang mainit na pandikit sa paligid ng display. Ginusto ang mainit na pandikit dahil ito ay uri ng pagkilos tulad ng isang shock absorber para sa display at hindi maglalagay ng stress sa display kapag inilapat.

Hakbang 9: PAG-AARAL NG MGA BUTTON NG TOUCH AT MPU6050

1. Ginagamit ang isang rubber based adhesive.

2. Ang malagkit ay inilapat sa parehong mga ibabaw.

3. Siguraduhin na ang lahat ng mga soldering point ay nakaharap sa bukas na bahagi ng kaso, ilagay ang mga module sa kanilang nakatalagang lugar tulad ng ipinakita sa mga larawan.

4. Panatilihin ang modyul at casing na dahan-dahang pinindot nang hindi kukulangin sa 2 minuto pagkatapos na isama ang mga ito.

Hakbang 10: BOOST + CHARGING MODULE

Ito ay isang module na kinuha ko sa isang murang solong cell power bank. Ang module na ito ay may parehong circuit ng proteksyon ng baterya pati na rin isang 5v, 1 amp boost converter. Mayroon din itong pindutan ng push na ON / OFF na maaaring magamit bilang power switch para sa buong proyekto. Ang babaeng USB port sa module ay tinanggal gamit ang isang soldering iron at ang dalawang wires ay na-solder sa + 5v at ground terminals tulad ng ipinakita sa ika-4 na larawan.

Ang solder 2 male header pin sa B + at B- tulad ng ipinakita sa unang dalawang larawan at pagkatapos suriin kung gumagana ang module sa mga baterya.

Mag-apply ng instant na pandikit sa platform na ibinigay para sa modyul at ilagay ang module nang marahan na tinitiyak na ang singilin port at ang pagbubukas ng magbigay para dito ay ganap na nakahanay.

Hakbang 11: PAGLalagay NG BATTERY AT SHARP IR SENSOR

1. Ang patong ng Enamelled tanso na kawad ay tinanggal sa pamamagitan ng pag-init ng dulo ng kawad gamit ang panghinang na bakal o isang mas magaan hanggang matunaw ang pagkakabukod. Pagkatapos ang mga wire ay maingat na na-solder sa display na OLED. Ginagawa ito ngayon dahil maaaring mahirap gawin ang pareho pagkatapos mailagay ang mga baterya.

2. Ang baterya ay nadulas sa ilalim ng platform ng boost module sa paraang ang mga konektor ng kawad nito ay nakaharap sa direksyon ng OLED display tulad ng nakikita sa ika-3 larawan.

3. Ang matalim na IR sensor ay ipinasok sa puwang na ibinigay para dito.

Hakbang 12: PAG-AARAL SA ARDUINO AT BUZZER

1. Ang USB sa serial converter ay solder sa Arduino ayon sa ibinigay na diagram ng circuit.

2. Ginagamit ang mainit na pandikit upang idikit ang Arduino sa gitna ng pambalot sa mga baterya.

3. Ang mga wire ay hinihinang sa mga terminal ng buzzer at pagkatapos ang buzzer ay itinulak sa pabilog na lukab sa pambalot na ibinigay para dito tulad ng nakikita sa ika-7 na larawan.

Hakbang 13: ENCODER

1. Ang mga terminal ng encoder ay nalinis gamit ang isang talim.

2. Ang mga resistors ay solder sa encoder.

3. Ang mga wire ng tanso ay na-solder ayon sa circuit diagram.

4. Ang bakal na gulong ay ipinasok sa naka-print na gulong 3D. Kung ang gulong ay masyadong maluwag, i-secure ito gamit ang instant na pandikit.

5. Ipasok ang pag-setup ng ehe-gulong sa encoder. Muli kung maluwag ito gumamit ng instant glue. Ngunit sa oras na ito, maging maingat na hindi papayagan ang anumang pandikit na pumasok sa mga mekanismo ng encoder.

6. Iposisyon ang encoder sa loob ng pambalot na ang mga gulong ay lumalabas sa pamamagitan ng ibinigay na pagbubukas at tiyakin din na malayang lumiliko.

7. Gumamit ng mainit na pandikit upang ma-secure ang encoder sa lugar.

Hakbang 14: WIRING AND SOLDERING

1. Ang mga kable ng circuit ay tapos na alinsunod sa diagram ng circuit na ibinigay sa hakbang na "CIRCUIT DIAGRAM" dati.

2. Ang + ve at -ve wires ng lahat ng mga sensor at module ay konektado nang parallel sa pinagmulan ng kuryente.

3. Siguraduhin na wala sa mga wire ang humahadlang sa pagtingin sa module ng IR o makagambala sa encoder wheel.

Hakbang 15: CODING

1. Mag-download ng code at mga aklatan na ibinigay sa ibaba.

2. I-extract ang mga folder ng library. Kopyahin ang mga folder na ito sa folder na "mga aklatan" sa folder na "Arduino" na matatagpuan sa loob ng "Aking Mga Dokumento" ng iyong computer (kung ikaw ay gumagamit ng windows).

3. Buksan ang ibinigay na code ("filal_code") sa Arduino IDE at i-upload ito sa Arduino.

Hakbang 16: KALIBRASYON NG MPU6050

Dahil ang MPU6050 accelerometer / gyroscope module ay nakadikit lamang sa pambalot, maaaring hindi ito perpektong antas. Samakatuwid ang mga sumusunod na hakbang ay sinusunod upang maitama ang zero error na ito.

HAKBANG 1: I-plug ang aparato sa iyong computer at ilagay ito sa isang ibabaw na alam mo na perpektong antas (halimbawa: isang tile floor)

HAKBANG 2: Pumunta sa mode na "LEVEL" sa aparato sa pamamagitan ng pagpindot sa pindutang "M" at tandaan ang mga halagang X at Y.

HAKBANG 3: Italaga ang mga halagang ito sa mga variable na "calibx" at "caliby" sa code.

HAKBANG 4: I-upload muli ang programa.

Hakbang 17: Pagkalkula ng distansya na inilipat sa bawat hakbang ng ENCODER

Bilang ng mga hakbang sa bawat pag-ikot ng encoder shaft, N = 24 na mga hakbang

Ang diameter ng gulong, D = 12.7mm

Pag-ikot ng gulong, C = 2 * pi * (D / 2) = 2 * 3.14 * 6.35 = 39.898 mm

Samakatuwid, ang distansya ay inilipat bawat hakbang = C / N = 39.898 / 24 = 1.6625 mm

Kung gumagamit ka ng ibang diameter diameter o encoder na may iba't ibang bilang ng hakbang, hanapin ang distansya na inilipat bawat mm sa pamamagitan ng pagpapalit ng iyong mga halaga sa pormula sa itaas at sa sandaling makita mo ang resolusyon, ipasok ang halagang ito sa formula sa loob ng code tulad ng ipinakita sa ang larawan.

Compile at i-upload muli ang code sa Arduino.

Kapag natapos na ang pagkakalibrate ng encoder at na-upload ang nabagong programa, maaari mong masira at alisin ang USB sa serial module ng TTL converter mula sa Arduino Pro Mini.

Hakbang 18: PAGSUSULIT SA LAHAT NG BAGO MAGSARADO NG KASO

Mga bagay na susubukan:

1. Kung ang charger ay maaaring madaling mai-plug sa port at kung ang mga baterya ay nagcha-charge nang maayos.

2. Ang power ON / OFF button ay gumagana o hindi.

3. Ipinapakita ng OLED ang lahat sa tamang oryentasyon at posisyon na may tamang spacing.

4. Ang mga pindutan ng ugnayan ay maayos na gumagana at wastong may label.

5. Kung ang encoder ay nagbibigay ng mga halaga ng distansya kapag nakabukas.

6. Ang MPU6050 at SHARP IR modules ay gumagana at nagbibigay ng tamang pagbasa.

7. Ang buzzer ay tunog.

8. Siguraduhin na wala sa loob ang umiinit kapag naka-ON. Kung nagaganap ang pag-init, nangangahulugan ito na ang mga kable ay mali sa kung saan.

9. Siguraduhin na ang lahat ay naka-secure sa posisyon at hindi gumagalaw sa pambalot.

Hakbang 19: PAGLalagay NG PUSH BUTTON EXTENDER AT PAGBONDING SA KASO

Gumagamit ng isang LED upang mapalawak ang PUSH BUTTON SHAFT

Ang poste ng pindutan ng itulak sa module ng pagsingil ay masyadong maikli upang lumabas sa pamamagitan ng pagbubukas sa pambalot. Kaya't ang isang 3mm LED head ay ginagamit bilang isang extender.

1. Ang mga binti ng LEDs ay pinutol gamit ang isang wire cutter.

2. Ang patag na bahagi ng LED ay ginawang makinis at antas gamit ang liha. Kung ang LED ay masyadong maliit upang hawakan ng kamay, gumamit ng tweezer.

3. Ilagay ang LED head sa butas na ibinigay para dito sa takip ng kaso tulad ng ipinakita sa larawan. Siguraduhin na ang led ay hindi masikip dahil dapat itong dumulas at lumabas kapag pinindot ang pushbutton

BONDING THE CASE

1. Mag-apply ng anumang mga adhesives na batay sa goma (ginamit kong Fevi Bond) nang maingat kasama ang gilid sa parehong katawan at takip.

2. Maghintay ng 5 hanggang 10 minuto upang matuyo nang bahagya ang pandikit at pagkatapos ay pindutin ang magkabilang halves. Siguraduhin na ang libreng dulo ng bakal na ehe ng encoder wheel ay papunta sa butas na ibinigay para dito sa takip.

3. Gumamit ng isang mabibigat na karga (Gumamit ako ng isang baterya ng UPS) upang mapanatili ang parehong mga piraso ng pagpindot habang ang kola ay dries.

Ang isang Rubber based adhesive ay inirerekomenda dito dahil kung sakaling ang casing ay dapat buksan sa hinaharap para sa kapalit ng baterya o muling pagprogram, madali itong magagawa sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng isang matalim na talim o kutsilyo kasama ang kasukasuan.

Hakbang 20: LABELING THE TOUCH BUTTONS

Ang pag-label ay tapos na upang madaling makilala ang mga posisyon at pag-andar ng pindutan ng pindutin.

Ang mga alpabeto ay pinutol mula sa isang puting sticker sheet gamit ang aking homemade laser cutter.

Ang mga hiwa ng hiwa ay tinanggal mula sa pangunahing sheet gamit ang mga tweezer at pagkatapos ay inilapat sa aparato sa tamang posisyon at oryentasyon.

Taas ng Max Alphabet: 8mm

Max na lapad ng Alpabeto: 10MM

WARNING: MAGLARO NG LASER BLOCKING SAFETY GLASSES KAPAG NAGTUTULOY NG MAS LASER ENGRAVER O CUTTER

Hakbang 21: MGA RESULTA

Ang aparato ay sa wakas tapos na. Kung mayroon kayong alinlangan o mungkahi tungkol sa proyekto mangyaring ipaalam sa akin sa pamamagitan ng mga komento.

SALAMAT

Unang Gantimpala sa Pocket Sized Contest