Sistem upozorenja o nesigurnoj razini buke: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) najveći je proizvođački prostor na Univerzitetu Rice, pružajući prostor svim studentima za osmišljavanje i prototip rješenja za izazove u stvarnom svijetu. U tu svrhu OEDK ima niz električnih alata i velikih strojeva koji proizvode glasne, potencijalno nesigurne zvukove. Iako je OEDK uspješno uspostavio kulturu sigurnosti oko zaštite očiju i rukavica, nije uspio uspostaviti istu kulturu sigurnosti oko zaštite sluha, zbog činjenice da korisnici nisu sigurni kada je potrebna zaštita sluha.

Naš tim, Ring the Decibels, ima za cilj riješiti ovaj problem dizajniranjem, izgradnjom i implementacijom sistema upozorenja koji savjetuje korisnike OEDK -a da nose odgovarajuću zaštitu za sluh pri nesigurnim nivoima zvuka.

Korak 1: Pregled

Ovaj uređaj koristi Arduino Uno mikrokontroler. Analogni zvučni podaci se primaju od mjerača razine gravitacije zvuka, prosječno, a zatim se koriste za pokretanje digitalne LED trake. Vizuelni ekrani uključuju gradijent koji kontinuirano prikazuje prosječni nivo decibela i set slušalica koje trepere crveno kada se dostigne unaprijed određeni prag decibela.

Kućište je izrađeno od dvije ploče od šperploče odvojene dvjema kružnim pločama od šperploče odvojenim aluminijskim ogradama. Gradijent i displeji slušalica izrađeni su od matiranog akrila. Sve elektroničke komponente montirane su na stražnju ploču.

Od sirovina do postavljanja na zid, ovom uređaju je potrebno samo manje od 2 sata da se dovrši. Kroz ovaj projekt naučili smo mnogo o izglađivanju podataka i kontroli LED traka i nadamo se da ćete se zabaviti u izgradnji!

Korak 2: Potrebne komponente i alati

Ukupni troškovi materijala za ovaj uređaj iznose nešto manje od 100 USD. Budući da naš tim masovno gradi ovaj uređaj, uspjeli smo kupiti neke materijale na veliko kako bismo smanjili troškove. Također, budući da ovaj uređaj gradimo za i u prostoru za inženjering, već smo imali pristup mnogim komponentama i alatima.

Količine dolje navedenih komponenti odnose se na jedan uređaj.

Komponente

• 1x Arduino Uno (ili sličan mikrokontroler) sa USB kablom
• 1x Matična ploča za izradu prototipa
• 1x Perfboard (opcionalno)
• 2x crvene muško-muške kratkospojne žice
• 2x crvene muško-ženske kratkospojnice
• 2x crne muško-muške kratkospojne žice
• 2x crne muško-ženske kratkospojnice
• 3x plave muško-muške kratkospojne žice
• 2x plave muško-ženske kratkospojnice
• 1x 5V 1A adapter za napajanje
• 1x Gravitacioni analogni merač nivoa zvuka
• 1x RGB LED traka WS2812B sa individualnom adresom (najmanje 20 LED dioda)
• 6 x Igle zaglavlja muško-muški
• 2x 330 Ohm otpornici
• 24 "x 12" od 1/4 "brezove šperploče
• 7 "x 9" od 1/4 "Akril
• 9 "x 9" od 1/8 "akrila (širina može varirati)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 žensko-ženski aluminijski nosači
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 Žensko-ženski aluminijski nosači
• 18x 3/4 "6-32 vijci s ravnom glavom
• 18x br. 6 podloške
• 8x 10 mm M2.5 žensko-ženski najlonski držači
• 4x 25 mm M2.5 žensko-ženski najlonski držači
• 4x 18 mm M2.5 Muško-ženski najlonski držači
• 24x 6 mm M2.5 vijci

Alati

• Arduino IDE
• Lemilica (HAKKO FM-204) sa lemljenjem
• Kolofonijski fluks
• Laserski rezač (EPILOG Fusion M2 40)
• Akrilni ljepilo
• Pjeskarenje (opcionalno)
• Brusni papir
• Dvodijelni epoksid
• Akumulatorska bušilica
• Svrdlo 5/32"
• Svrdlo 1/8"
• 1/2 "82º upušni bit
• Drill Press
• #5 Bit protiv provrta
• Odvijači
• Pištolj za vruće ljepilo sa štapićima za ljepilo

Korak 3: Pripremite LED diode

Izrežite dvije trake LED traka za pojedinačno rješavanje prema oznakama na traci. Možete izrezati bilo koji broj LED dioda koje želite, samo svakako kasnije ponovno inicijalizirajte broj LED dioda u kodu. Koristili smo 10 LED dioda po traci.

Igle za lemljenje lemljenja na svaki od 3 priključka po jednu LED traku. Obavezno lemite na kraju unosa podataka (DI). Ponovite za drugu LED traku. Koristili smo malo kolofonijskog fluksa na konektorima LED traka kako bismo olakšali lemljenje.

Savijte i preklopite jednu od LED traka u obliku luka kako bi odgovarao krivulji gradijentnog komada. To smo postigli stvaranjem valovitog uzorka s LED trakom koji se mogao zakriviti na sebi. Koristeći ovu istu tehniku, oblikujte drugu LED traku tako da prati krivulju komada slušalica.

Korak 4: Sastavite krug

Počnite spajanjem Arduino 5V pina na razvodnik napajanja na matičnoj ploči. Zatim spojite iglu grupe Arduino sa uzemljenjem na ploči.

Priključivanje LED traka

Spojite Arduino digitalni pin 5 na konektor za unos podataka (DI) na jednoj LED traci, dodajući otpornik od 330 Ohma između pina 5 i DI konektora. Spojite razvodnu ploču za matičnu ploču na ploču s pinom konektora od 5 V na LED traci i spojite uzemljenu šinu za matičnu ploču na GND konektor na LED traci. Ovo će biti LED traka za prikaz nagiba.

Spojite Arduino digitalni pin 6 na DI konektor na drugoj LED traci, dodajući otpornik od 330 Ohma između pina 6 i DI konektora. Spojite razvodnu ploču za matičnu ploču na ploču s pinom konektora od 5 V na LED traci i spojite uzemljenu šinu za matičnu ploču na GND konektor na LED traci. Ovo će biti LED traka za ekran slušalica.

Priključivanje mjerača nivoa gravitacije zvuka (mikrofon)

Spojite Arduino analogni pin A0 na analogni priključak na Gravity Sound Meteru. Spojite ožičenje za matičnu ploču na matičnoj ploči na VCC priključak na ploči za gravitaciju, a uzemljenu vodilicu za matičnu ploču na priključak GND na ploči za gravitaciju.

Prijenos kruga na Perf Board (izborno)

Kako bi sve elektroničke komponente ostale na mjestu duže, naš tim je odlučio premjestiti naše kolo na perf ploču. Naš krug nije jako složen, pa smo pomoću nožne pile izrezali perfonsku ploču 4 cm x 6 cm u ploču 4 cm x 3 cm i izbušili u nju nove rupe za montažu s bitom od 1/8 . Ovaj korak je potpuno neobavezan.

Korak 5: Uredite i učitajte kôd

Preuzmite kôd i otvorite ga u Arduino IDE -u.

Provjerite da li vrijednost definirana za broj LED dioda na svakoj traci (NUM_LEDS_1 i NUM_LEDS_2) odgovara broju LED dioda koje ste izrezali za prvu LED traku (nagib) i drugu LED traku (slušalice). Ako se ove vrijednosti ne podudaraju, promijenite broj na kodu.

Provjerite i prenesite kôd na svoju Arduino ploču.

Korak 6: Pripremite drveno kućište

Preuzmite datoteku za lasersko rezanje drva.

Lasersko izrežite prednje i stražnje ploče i 6 LED nosača od šperploče 1/4 koristeći odgovarajuće postavke na laserskom rezaču. Slobodno promijenite rastered logotip na prednjoj ploči u bilo koji dizajn koji želite.

Na našem laserskom rezaču (EPILOG Fusion M2 40) koristili smo sljedeće postavke:

• 4 brzine, 100 snage, 10 frekvencija do vektorskog reza
• 50 brzina, 100 snaga, 300 DPI za graviranje u rasteru

Koristili smo laserski rezač jer imamo pristup jednom na OEDK-u, ali možete preuzeti i datoteke koje ćete koristiti kao skicu za rezanje komada CNC glodalicom ili tračnom pilom.

Izbušite 3 rupe s bitom od 5/32 "u prednjoj ploči na mjestima koja su označena crvenim X na slici. Trebala bi biti jedna rupa između gradijenta i slušalica, jedna ispod desnih slušalica, a jedna ispod logotipa. ove rupe s prednje strane. Ove rupe će biti za odstupanja od 2 ".

Položite prednju ploču na zadnju ploču tako da su obje orijentirane u smjeru koji se vidi u turpiji za lasersko rezanje. Olovkom lagano ocrtajte obrise nagiba i prostora za slušalice, otvor za mikrofon i 3 rupe koje ste upravo izbušili na prednjoj ploči na stražnjoj ploči.

Izbušite 3 rupe s nastavkom od 5/32 u stražnjoj ploči na mjestima koja su upravo prenesena s prednje ploče. Upustite ove rupe sa stražnje strane.

Korak 7: Pripremite komade od akrila

Preuzmite 1/4 "akrilnu datoteku za lasersko rezanje i 1/8" datoteku za lasersko rezanje.

Lasersko izrežite komade prednjeg umetka od 1/4 "akrila, a podloške od 1/8" akrila koristeći odgovarajuće postavke na laserskom rezaču. Na našem laserskom rezaču (EPILOG Fusion M2 40) koristili smo sljedeće postavke:

• 2 brzine, 100 snage, 100 frekvencija za 1/4 "akril
• 4 brzine, 100 snage, 100 frekvencija za 1/8 "akril

Koristili smo laserski rezač jer imamo pristup jednom na OEDK-u, ali možete preuzeti i datoteke koje ćete koristiti kao skicu za rezanje komada CNC glodalicom ili tračnom pilom. Osim toga, dijelovi podloge mogu se izrezati iz akrila bilo koje širine, ali otkrili smo da 1/8 ili tanji djeluju dovoljno dobro za pričvršćivanje na drvo uz smanjenje težine.

Svaki akrilni podložak zalijepite akrilnim ljepilom na odgovarajući dio prednjeg umetka tako da, kada se prednji dijelovi umetnu u prednju ploču, jezičci na podložnim dijelovima budu u ravnini sa stražnjom stranom prednje strane.

Nakon što se ljepilo učvrsti (najmanje 30 minuta), smrznite prednje i stražnje strane spojenih akrilnih komada kako biste bolje raspršili svjetlost. Za to smo koristili pjeskaru, ali fino brusni papir (granulacija 600 ili veći) i malo masti za laktove također će djelovati.

Korak 8: Pričvrstite akrilne dijelove na drveno kućište

Položite prednju ploču licem prema dolje i osušite umetnite akrilne komade u odgovarajuće prostore. Ako akrilni komadi imaju poteškoća s uklapanjem, izbrusite unutrašnje rubove prednje ploče dok se akrilni komadi ne uklope.

Nakon što se postigne dobro uklapanje, uklonite akrilne komade s prednje ploče i nanesite dvodijelni epoksid na lice jezičaka podložnih dijelova koji dodiruju drvo. Stavite komade akrila u njihove prostore, pritisnite i ostavite da se epoksid potpuno osuši.

Korak 9: Montirajte elektroničke ploče na drveno kućište

Koristeći ocrtani obris otvora za mikrofon na zadnjoj ploči, postavite mjerač razine gravitacije zvuka na zadnju ploču tako da se mikrofon poravna sa njegovim obrisom. Označite gdje se četiri montažne rupe na gravitacionoj ploči nalaze na zadnjoj ploči.

Ostavljajući mjerač razine gravitacije zvuka na stražnjoj ploči, postavite Arduino ploču i perf ploču na zadnju ploču. Orijentirajte Adruino ploču tako da utičnica pokaže prema dolje i ostavi najmanje 1/4 prostora između svake ploče. Tačan položaj ovih ploča nije posebno bitan sve dok se ploče ne preklapaju jedna s drugom ili obrisi nagiba i slušalice. Odlučili smo Arduino ploču postaviti lijevo od Gravity ploče, a perf ploču iznad Gravity ploče.

Označite gdje se nalaze rupe za montažu Arduino i perf ploča na stražnjoj ploči.

Uklonite elektroniku sa stražnje ploče i izbušite sve rupe označene svrdlom od 1/8 . Budući da je za naše vijke M2.5 bila potrebna rupa s provrtom koja se uklapa u stražnju ploču, stražnju smo ploču probušili sa stražnje strane pomoću bušilica.

Pričvrstite mjerač razine gravitacije zvuka na stražnju ploču pomoću najlonskih nosača i vijaka M2.5. Mikrofon bi trebao biti blizu prednje ploče, pa smo za podizanje ploče što je više moguće upotrijebili 25 mm žensko-žensko odstupanje i 18 mm muško-žensko odstupanje.

Pričvrstite Arduino i perf ploču na zadnju ploču pomoću M2.5 žensko-ženskih nosača i vijaka. Dužina zastoja nije kritična, sve dok su svi zastoji korišteni za jednu ploču iste dužine i dovoljno kratki da drže ploču unutar uređaja. Koristili smo 10 mm žensko-ženski položaj.

Ako vaše kolo koristi matičnu ploču umjesto perf ploče, jednostavno montirajte ploču s ljepljivom podlogom umjesto da koristite zavrtnje i vijke.

Nakon što je elektronika montirana, ožičite krug.

Korak 10: Pričvrstite LED nosače

Na stražnjoj ploči nacrtajte 3 točke unutar lagano nacrtane konture za gradijent kako je prikazano crvenim X -ovima. Trebala bi biti jedna rupa na svakom kraju nagiba i jedna u sredini. Ponovite ovo unutar obrisa slušalica kako je prikazano crvenim X -ovima.

Izbušite rupe sa bitom od 5/32 "na mestu gde je upravo iscrtano 6 tačaka. Upustite ove rupe sa zadnje strane. Ove rupe će biti za odstojnike od 1 1/4" za podršku LED trakama.

Izbušite rupe s 5/32 bitom na jednom kraju svakog od 6 LED nosača. Upustite ove rupe.

Pričvrstite LED oslonac na stražnju ploču na svaku od 6 rupa unutar nagiba i obrise slušalica pomoću razmaka od 1 1/4 . Upotrijebite podlošku sa svake strane razmaka između držača i drveta. Poravnajte LED oslonce tako da LED traka je postavljena na neizbušeni kraj nosača, LED traka će biti centrirana u nagibu ili u slušalicama.

Korak 11: Završna montaža i montaža

Vrućim ljepilom pričvrstite LED trake na LED nosače. Ulazne žice za LED trake trebaju biti usmjerene prema dnu uređaja.

Spojite LED trake na strujno kolo i spojite 5V adapter za napajanje na USB kabel u Arduinu.

Pričvrstite prednju ploču na stražnju ploču pomoću 2-inčnih nosača, 6-32 podloška i 6-32 vijaka, postavljajući podloške između nosača i drva.

Uređaj montirajte na zid pomoću montažne rupe na stražnjoj ploči. Možete koristiti drveni vijak u zidu ili koristiti komandnu kuku.

Uključite uređaj i nabavite zaštitu za sluh!