DİJİTAL ÇOK FONKSİYONLU ÖLÇÜM ARACI: 21 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Fusion 360 Projeleri »

Herkese selam. Her zaman, 3D yazıcı yatağımı düzleştirmemde bana yardımcı olacak bir cihaz ve yaklaşık bir kavisli yüzey uzunluğu elde etmeme yardımcı olacak başka bir cihaz istemiştim, böylece o yüzeye uygulamak için doğru uzunlukta çıkartmayı kolayca kesebildim ve böylece israfı önler. Bu yüzden neden her iki fikri birleştirip ikisini birden yapabilen tek bir alet yapmayayım diye düşündüm. Sonunda, sadece eğri çizgileri ve yüzey düzlüğünü ölçmekle kalmayıp aynı zamanda düz çizgi mesafelerini ve bir çizginin açısını da ölçebilen bir cihaz yaptım. Yani temelde bu gadget hepsi bir arada dijital seviye+cetvel+iletki+yuvarlak ölçü olarak çalışır. Cihaz bir cebe sığacak kadar küçüktür ve pilleri bir telefon şarj cihazı kullanılarak kolayca şarj edilebilir.

Bu cihaz, yüzey düzlüğünü ve açısını doğru bir şekilde ölçmek için bir ivmeölçer ve jiroskop sensörü, doğrusal uzunluğu temassız bir şekilde ölçmek için keskin bir IR sensörü ve kavisli bir yüzey veya kavisli bir çizgi üzerinde yuvarlanabilen tekerlekli bir kodlayıcı kullanır. uzunluğunu alın.

Cihaz modları ve özellikleri arasında gezinme, M (mod), U (birim) ve 0 (sıfır) olarak işaretlenmiş 3 dokunmatik düğme kullanılarak yapılır.

M - Farklı ölçüm türleri arasında seçim yapmak için

U - mm, cm, inç ve metre birimleri arasında seçim yapmak için

0 - Bir mesafeyi veya açıyı ölçtükten sonra ölçülen değerleri 0'a sıfırlamak için.

Dokunmatik düğmelerin kullanılmasının nedeni, ölçüm sırasında cihazın konumunu bozmadan modlar ve birimler arasında nazikçe gezinmektir.

Cihaz, ölçüm yapılan metal yüzeyden kaymaması veya kaymaması için tabanına gömülü bir neodimyum mıknatısa sahiptir.

Muhafaza, cihazı olabildiğince kompakt hale getirmek ve aynı zamanda kolayca 3D yazdırılmak üzere tasarlanmıştır.

Adım 1: GEREKLİ BİLEŞENLER VE MODÜLLER

Bileşenler, bu cihazın bir cebe sığacak şekilde üretildiği akılda tutularak seçildi. Bu yüzden bulabildiğim en küçük ekran, pil ve sensörler kullanıldı.

1. 3d baskılı kılıf

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR mesafe sensörü X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 ivmeölçer/jiroskop modülü X 1 (Aliexpress)

4. Boost+şarj modülü X 1 (Aliexpress)

5. Grove Fare kodlayıcı X 1 (Aliexpress)

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

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

8. 12 mm sesli uyarı X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 dokunmatik düğme modülü X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodimyum mıknatıs X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB'den UART TTL modülüne X 1 (Aliexpress)

13. Emaye bakır tel (Aliexpress)

14. 10K dirençler X 2

15. 19(uzunluk)X2(çap) mm çelik aks X 1

16. 3mm led X 1

17. Herhangi bir vinil yapışkan rulosu (Aliexpress)

18. Mikro USB kablosu

MPU6050

MPU6050, içerisinde 3 eksen ivmeölçer ve 3 eksen jiroskoptan oluşan bir mems cihazıdır. Bu, ivme, hız, yönelim ve yer değiştirmeyi ölçmemize yardımcı olur. 3.3 ile 5v arasında çalışan I2C tabanlı bir cihazdır. Bu projede MPU6050, bir yüzeyin düz olup olmadığını ve ayrıca bir çizginin açısını ölçmek için kullanılır.

GROVE MOUSE ENKODER

Bu, dönüş yönü ve dönüş hızının geri bildirim verilerine sahip mekanik bir artımlı döner kodlayıcıdır. Bu kodlayıcıyı bulabildiğim en küçük kodlayıcı olduğu ve programlama kısmı da kolay olduğu için kullandım. Bu kodlayıcı, dönüş başına 24 adıma sahiptir. Bunu kullanarak, tekerlek çapı biliniyorsa, tekerlek tarafından kodlayıcı üzerinde hareket ettirilen mesafeyi hesaplayabiliriz. Bunun nasıl yapılacağına ilişkin hesaplamalar, bu talimatın sonraki adımlarında tartışılmaktadır. Bu proje, eğri çizgi mesafelerini ölçmek için kodlayıcıyı kullanır.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR MESAFE MODÜLÜ

Bu, nesnenin sensörden uzaklığına bağlı olarak çıkış olarak değişken bir voltaj veren bir analog sensördür. Diğer IR modüllerinden farklı olarak, algılanan nesnenin rengi sensörün çıkışını etkilemeyecektir. Keskin sensörlerin birçok versiyonu var ama bizim kullandığımız 4 - 30 cm menzile sahip. Sensör 4,5 ila 5,5 volt arasında bir voltaj çalıştırır ve sadece 12 mA akım çeker. Kırmızı(+) ve siyah(-) kablolar güç kablolarıdır ve 3. kablo (beyaz veya sarı) analog çıkış kablosudur. Sensör bu projede doğrusal mesafeleri temassız ölçmek için kullanılmıştır.

2. Adım: GEREKLİ ARAÇLAR

1. Bir çift makas

2. Kutu kesiciler veya diğer süper keskin bıçaklar

3. cımbız

4. Sıcak tutkal tabancası

5. Anında yapıştırıcı (süper yapıştırıcı gibi)

6. Kauçuk bazlı yapıştırıcı (bir fevi bağı gibi)

7. Havya ve kurşun

8. lazer kesici

9. 3D yazıcı

10. Disk kesme ucu olan bir döner alet

11. Tel kesiciler

12. Zımpara kağıdı

3. Adım: STL Dosyalarını 3D Baskıya Alın

Bu cihazın kasası Autodesk Fusion 360 yazılımında tasarlanmıştır. 3 adet vardır. Bu parçalar için STL dosyaları aşağıda verilmiştir.

"LID" ve "wheel" dosyaları desteksiz yazdırılabilirken "BODY" dosyasının desteğe ihtiyacı vardır. Bunları 0,2 mm katman yüksekliğinde, yeşil PLA kullanarak %100 dolguda yazdırdım. Kullanılan yazıcı bir TEVO tarantuladır.

Adım 4: KASANIN VİNİL İLE KAPLANMASI

1. Vinil çıkartmanın kolayca yapışması için 3B yazdırılan parçaların tüm dış yüzeylerini düzleştirmek için ince zımpara kağıdı kullanın.

2. Zımparalamadan sonra yüzeylerde kalabilecek tüm ince partikülleri ıslak bir bez ile temizleyiniz.

3. Yüzey kuruduktan sonra vinil yapışkanı yüzeye uygulayınız. Sıkışmış hava kabarcığı olmadığından emin olun.

4. Kenarlardaki fazla çıkartmayı kesmek için makas kullanın.

5. Şimdi muhafazanın kenarlarına çıkartma uygulayın ve fazlalığı düzeltin.

6. OLED ekran, şarj portu, kodlayıcı çarkı ve keskin IR sensörü için delikleri kesmek için bir maket bıçağı veya başka bir tıraş bıçağı kullanın.

UYARI: KESKİN BIÇAKLAR VE ALETLERE ÇOK DİKKATLİ OLUN

Adım 5: DEVRE ŞEMALARI

PRO MİNİ PROGRAMLAMA

Arduino nano'dan farklı olarak, pro mini, yerleşik bir USB'den seri TTL'ye dönüştürücü olmadığı için doğrudan bir USB kablosu takılarak programlanamaz. Bu nedenle, programlamak için öncelikle pro mini'ye harici bir USB - seri dönüştürücü bağlamalıyız. İlk resim bu bağlantıların nasıl yapılacağını göstermektedir.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

TAM DEVRE ŞEMASI

2. resim bu projenin tam devre şemasını göstermektedir.

D2 - INT MPU6050

D3 - G/Ç (MOD)

D5 - G/Ç (ÜNİTE)

D6 - G/Ç (SIFIR)

D7 - +(1) ENKODER

D8 - +(2) ENKODER

A0 - G/Ç SHARP IR

A1 - + Zil

A4 - SDA (OLED VE MPU6050)

A5 - SCL (OLED VE MPU6050)

GND - TÜM MODÜLLER VE SENSÖRLER VE BOOST MODÜLÜ GND

VCC - + BOOST MODÜLÜ USB PORTU

B+ - AKÜ +

B- - AKÜ -

3. resim ben kodu oluştururken çekildi. Bu, kodu, modülleri ve devreyi test etmek için yapılmış geçici bir kurulumdur. Denemek sizin için isteğe bağlı

Adım 6: MIKNATISIN TAKILMASI

1. Şarj portu deliğinin altında sağlanan mıknatıs için boşluğa anında yapıştırıcı uygulayın.

2. Mıknatısı boşluğa yerleştirin ve yapıştırıcı manyetik olmayan bir şey kullanarak kuruyana kadar basılı tutun.

Mıknatıs, metal bir yüzeyde kullanıldığında cihazın kaymasını veya hareket etmesini önlemeye yardımcı olur.

7. Adım: SENSÖRLERİ ŞEKİLLENDİRME

Cihazı olabildiğince küçük yapmak için keskin IR sensörünün ve kodlayıcının montaj braketleri, kesme diski bit eki olan bir döner alet kullanılarak kesildi.

8. Adım: OLED EKRANIN YERLEŞTİRİLMESİ

1. Bağlantıların daha sonra doğru şekilde yapılabilmesi için OLED ekranın arka tarafında pin adlarını işaretleyin.

2. OLED ekranını ikinci resimde gösterildiği gibi doğru konuma yerleştirin. Ekranın açıklığı, ekran hafifçe duvarlara girecek şekilde tasarlanmıştır. Bu, ekranın doğru konumda ve yönde olmasını ve kolayca hareket etmemesini sağlar.

3. Ekranın çevresine dikkatli bir şekilde sıcak tutkal sürülür. Sıcak tutkal tercih edilir çünkü ekran için bir tür amortisör görevi görür ve uygulandığında ekrana baskı yapmaz.

9. Adım: DOKUNMATİK DÜĞMELERİN VE MPU6050'NİN TAKILMASI

1. Kauçuk esaslı yapıştırıcı kullanılmaktadır.

2. Yapıştırıcı her iki yüzeye de uygulanır.

3. Tüm lehim noktalarının kasanın açık tarafına baktığından emin olarak, modülleri resimlerde gösterildiği gibi atanmış yerlerine yerleştirin.

4. Modülü ve muhafazayı birbirine yapıştırdıktan sonra en az 2 dakika boyunca hafifçe bastırılmış halde tutun.

Adım 10: HIZLANDIRMA+ŞARJ MODÜLÜ

Bu, ucuz bir tek hücreli güç bankasından aldığım bir modül. Bu modülde hem pil koruma devresi hem de 5v, 1 amper yükseltici dönüştürücü bulunur. Ayrıca, tüm proje için güç anahtarı olarak kullanılabilen bir AÇMA/KAPAMA basma düğmesine sahiptir. Modül üzerindeki dişi USB portu bir havya kullanılarak çıkarılarak +5v ve toprak terminallerine 4. resimde görüldüğü gibi iki adet tel lehimlenmiştir.

İlk iki resimde gösterildiği gibi 2 erkek başlık pimini B+ ve B-'ye lehimleyin ve ardından modülün pillerle çalışıp çalışmadığını kontrol edin.

Modül için sağlanan platforma anında yapıştırıcı sürün ve modülü, şarj portu ile bunun için sağlanan açıklığın mükemmel şekilde hizalandığından emin olarak yavaşça yerleştirin.

Adım 11: BATARYA VE KESKİN IR SENSÖRÜNÜN YERLEŞTİRİLMESİ

1. Emaye bakır telin kaplaması, telin ucu havya veya çakmak kullanılarak yalıtım eriyene kadar ısıtılarak çıkarılır. Ardından teller dikkatlice OLED ekrana lehimlenir. Bu şimdi yapılıyor çünkü piller yerleştirildikten sonra aynısını yapmak zor olabilir.

2. Pil, kablo konektörleri 3. resimde görüldüğü gibi OLED ekranın yönüne bakacak şekilde boost modülünün platformunun altına kaydırılır.

3. Keskin IR sensörü, kendisi için sağlanan yuvaya yerleştirilir.

Adım 12: ARDUINO VE BUZZER'IN TAKILMASI

1. USB'den seriye dönüştürücü, sağlanan devre şemasına göre Arduino'ya lehimlenmiştir.

2. Arduino'yu pillerin üzerine kasanın ortasına yapıştırmak için sıcak tutkal kullanılır.

3. Buzzer terminallerine teller lehimlenir ve daha sonra buzzer 7. resimde görüldüğü gibi kendisi için sağlanan kasa üzerindeki dairesel boşluğa itilir.

Adım 13: ENKODER

1. Enkoderin terminalleri bir bıçak kullanılarak temizlenir.

2. Dirençler kodlayıcıya lehimlenmiştir.

3. Bakır teller devre şemasına göre lehimlenmiştir.

4. Çelik aks, 3D baskılı tekerleğe yerleştirilir. Tekerlek çok gevşekse, anında yapıştırıcı kullanarak sabitleyin.

5. Aks tekerleği kurulumunu kodlayıcıya yerleştirin. Yine gevşekse anında yapıştırıcı kullanın. Ancak bu sefer enkoder mekanizmalarına herhangi bir yapıştırıcının girmemesine çok dikkat edin.

6. Enkoderi, tekerlekler sağlanan açıklıktan dışarı çıkacak şekilde muhafazanın içine yerleştirin ve serbestçe döndüğünden emin olun.

7. Kodlayıcıyı yerine sabitlemek için sıcak tutkal kullanın.

Adım 14: KABLOLAMA VE LEHİM

1. Devre kablolaması daha önce "DEVRE ŞEMASI" adımında verilen devre şemasına göre yapılır.

2. Tüm sensörlerin ve modüllerin + ve - ve kabloları güç kaynağına paralel olarak bağlanır.

3. Kablolardan hiçbirinin IR modülünün görüşünü engellemediğinden veya kodlayıcı tekerleğine dolanmadığından emin olun.

Adım 15: KODLAMA

1. Aşağıda verilen kodu ve kitaplıkları indirin.

2. Kitaplık klasörlerini çıkarın. Bu klasörleri bilgisayarınızın "Belgelerim" içinde bulunan "Arduino" klasöründeki "kütüphaneler" klasörüne kopyalayın (Windows kullanıcısıysanız).

3. Sağlanan kodu ("filal_code") Arduino IDE'de açın ve Arduino'ya yükleyin.

Adım 16: MPU6050 KALİBRASYONU

MPU6050 ivmeölçer/jiroskop modülü sadece kasaya yapıştırıldığından, tam olarak düz olmayabilir. Bu nedenle bu sıfır hatasını düzeltmek için aşağıdaki adımlar izlenir.

ADIM 1: Cihazı bilgisayarınıza takın ve zaten tamamen düz olduğunu bildiğiniz bir yüzeye yerleştirin (örnek: karo zemin)

ADIM 2: "M" düğmesine dokunarak cihazda "LEVEL" moduna gidin ve X ve Y değerlerini not edin.

ADIM 3: Bu değerleri koddaki "calibx" ve "caliby" değişkenlerine atayın.

ADIM 4: Programı tekrar yükleyin.

Adım 17: KODLAYICININ ADIM BAŞINA TAŞINDIĞI MESAFENIN HESAPLANMASI

Enkoder milinin dönüşü başına adım sayısı, N = 24 adım

Tekerleğin çapı, D = 12.7mm

Tekerleğin çevresi, C = 2*pi*(D/2) = 2*3.14*6.35 = 39.898 mm

Bu nedenle, adım başına taşınan mesafe = C/N = 39.898/24 = 1.6625 mm

Beyler farklı çaplı bir çark veya adım sayısı farklı olan enkoder kullanıyorsanız yukarıdaki formüldeki değerlerinizi yerine koyarak mm başına hareket edilen mesafeyi bulunuz ve çözünürlüğü bulduktan sonra bu değeri aşağıdaki gibi kod içerisine formüle giriniz. fotoğraf.

Kodu tekrar derleyin ve Arduino'ya yükleyin.

Kodlayıcının kalibrasyonu yapıldıktan ve değiştirilen program yüklendikten sonra, Arduino Pro Mini'den USB'den seri TTL dönüştürücü modülünü sökebilir ve çıkarabilirsiniz.

Adım 18: VAKA KAPATMADAN ÖNCE HER ŞEYİ TEST ETMEK

Test edilecek şeyler:

1. Şarj cihazı bağlantı noktasına kolayca takılabiliyorsa ve piller düzgün şarj oluyorsa.

2. Güç AÇMA/KAPAMA düğmesi çalışıyor veya çalışmıyor.

3. OLED, her şeyi doğru aralıkla doğru yönde ve konumda görüntüler.

4. Dokunmatik düğmelerin tümü düzgün çalışıyor ve doğru şekilde etiketlenmiş.

5. Enkoder döndürüldüğünde mesafe değerleri veriyorsa.

6. MPU6050 ve SHARP IR modülleri çalışıyor ve doğru okumaları veriyor.

7. Zil çalıyor.

8. AÇIK konuma getirildiğinde içerideki hiçbir şeyin ısınmadığından emin olun. Isınma meydana gelirse, kablolamanın bir yerde yanlış olduğu anlamına gelir.

9. Her şeyin yerine sabitlendiğinden ve kasanın içinde hareket etmediğinden emin olun.

Adım 19: BUTON UZATICININ YERLEŞTİRİLMESİ VE KASANIN BAĞLANMASI

BUTON MİLİNİ UZATMAK İÇİN BİR LED KULLANMA

Şarj modülü üzerindeki basma düğmesinin mili, kasa üzerindeki açıklıktan dışarı çıkamayacak kadar kısa. Yani genişletici olarak 3 mm'lik bir LED kafası kullanılır.

1. LED'lerin bacakları bir tel kesici kullanılarak kesilir.

2. LED'in düz tarafı zımpara kağıdı kullanılarak pürüzsüz ve düz hale getirilmiştir. LED elle tutulamayacak kadar küçükse cımbız kullanın.

3. LED kafasını resimde gösterildiği gibi kasa kapağında kendisi için verilen deliğe yerleştirin. Düğmeye basıldığında içeri ve dışarı kayması gerektiği için ledin sıkı olmadığından emin olun.

VAKA BAĞLAMAK

1. Kauçuk bazlı yapıştırıcıları (Fevi Bond kullandım) hem gövdeye hem de kapağa dikkatlice uygulayın.

2. Tutkalın hafifçe kuruması için 5 ila 10 dakika bekleyin ve ardından her iki yarıyı birbirine bastırın. Enkoder çarkının çelik aksının serbest ucunun kapakta kendisi için öngörülen deliğe girdiğinden emin olun.

3. Tutkal kururken her iki parçayı da basılı tutmak için ağır bir yük kullanın (UPS aküsü kullandım).

Burada Kauçuk bazlı bir yapıştırıcı önerildi çünkü ileride pil değişimi veya yeniden programlama için kasanın açılması gerektiğinde, eklem boyunca keskin bir bıçak veya bıçak çalıştırılarak kolayca yapılabilir.

Adım 20: DOKUNMATİK DÜĞMELERİ ETİKETLEME

Etiketleme, dokunmatik düğme konumlarını ve işlevlerini kolayca tanımlamak için yapılır.

Alfabeler, ev yapımı lazer kesicim kullanılarak beyaz bir çıkartma sayfasından kesildi.

Kesilen parçalar cımbız kullanılarak ana tabakadan çıkarıldı ve ardından cihaza doğru pozisyon ve yönde uygulandı.

Max Alfabe yüksekliği: 8mm

Max Alfabe genişliği: 10MM

UYARI: LAZER OKUMA MAKİNESİ VEYA KESİCİ İLE ÇALIŞIRKEN LAZER ENGELLEYİCİ GÜVENLİK GÖZLÜĞÜ TAKIN

Adım 21: SONUÇLAR

Cihaz nihayet bitti. Projeyle ilgili herhangi bir şüpheniz veya öneriniz varsa, lütfen yorumlar aracılığıyla bana bildirin.

TEŞEKKÜRLER

Cep Boyu Yarışmada Birincilik Ödülü