D4E1 - DIY - Công nghệ hỗ trợ: 'Scale Aid 2018': 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Veronique là một phụ nữ 36 tuổi làm việc tại "Het Ganzenhof" vì mắc hội chứng bẩm sinh (Rubinstein-Taybi). Tại đây cô nhận nhiệm vụ giúp thực hiện các công thức nấu ăn bằng cách cân khối lượng. Quá trình này luôn được thực hiện bởi khách hàng của chúng tôi với sự trợ giúp của một chiếc cân nhà bếp thông thường. Chiếc cân nhà bếp này có một số vấn đề với nó vì Veronique không biết bất kỳ số hoặc chữ cái nào, không thể đọc và có các đầu ngón tay dày lên do hội chứng của cô ấy. Do đó, khách hàng của chúng tôi luôn cần sự trợ giúp của các bên thứ ba trong suốt quá trình này. Vì vậy, nhu cầu tạo ra một thiết bị hỗ trợ cân cho phép Veronique cân các số lượng một cách tự động đến từ chính thiết lập.

Trong suốt dự án, chúng tôi tập trung vào việc tạo ra một quy mô hoàn toàn mới có thể được sử dụng trong nhà bếp. Từ phân tích của mình, chúng tôi kết luận rằng phải có ít nhất 3 yếu tố để đảm bảo cân có thể được sử dụng, đó là: nút Bật / Tắt, nút Tare và màn hình hiển thị để xác định khối lượng đã được cân. Đặc biệt là phần sau là một thách thức trong dự án vì khách hàng của chúng tôi có tuổi đời thấp hơn. Cuối cùng, chúng tôi quyết định sử dụng các biểu tượng chiếu sáng (mũi tên đỏ hướng lên - ngón tay cái màu xanh lá cây - mũi tên đỏ hướng xuống) trong nguyên mẫu 1.9 cuối cùng của chúng tôi để cho biết khối lượng đã được cân.

Bước 1: Vật liệu và công cụ

Trong bước này, chúng tôi sẽ thảo luận về tất cả các tài liệu chúng tôi đã sử dụng.

Lưu ý: một số kiến thức về in 3D và lập trình Arduino rất hữu ích…

VẬT LIỆU

TRƯỜNG HỢP

• 2 x tấm Polystyrene 2mm (600 x 450 mm)
• tấm PMMA trong suốt 2 mm (15 x 30 mm)
• Tấm PVC ngoại hối 10 mm (15 x 50 mm)
• decal hoặc nhãn dán màu đen (50 x 50 mm)
• dấu chấm hình dán màu đỏ và xanh lá cây
• 6 x M3.5x12 csk vít
• 2 x vít tự khai thác M2.5x35 csk
• 6 x M3x12 đai ốc và bu lông
• bộ giảm chấn tự dính
• Dây tóc máy in 3D PLA hoặc PET-G
• Keo CA
• Keo UV

THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ

• Arduino Nano
• cáp usb mini
• Cảm biến lực + bề mặt cân kính (5kg)
• HX-711
• Đèn led 6 x 5V WS2812b
• Phích cắm điện
• Bộ đổi nguồn 5V
• Màn hình LCD 16x2 I²C
• Bộ mã hóa quay
• nút bấm lớn
• công tắc quay lớn
• ghim tiêu đề nữ
• dây dupont nữ - nam
• Điện trở 3 x 10K
• Điện trở 220 ohm
• Tụ điện 3 x 1nf
• Cầu chì 500 mA
• Bảng Perf
• Một số hàn
• Một số dây mỏng

CÔNG CỤ

• Máy in 3D (creality CR-10)
• súng nhiệt hoặc dây nóng
• kéo và dao stanley
• thước sắt
• mỏ hàn
• cưa vòng hoặc cưa vòng
• máy khoan bàn
• cưa lỗ 22 và 27 mm
• khoan không dây + bộ khoan
• một số giấy nhám (240 grit)

Bước 2: Các bộ phận in 3D

Đối với các bộ phận được in 3D, bạn sẽ cần một tấm in lớn (Creality cr-10 300x300 mm) để in các mặt trong một lần. Bạn cũng có thể cắt chúng thành các phần nhỏ hơn và dán chúng lại với nhau bằng keo CA, nhưng để có độ bền tối ưu, bạn nên in thành một mảnh.

Dây tóc được ưu tiên sử dụng là PET-G và là PLA tùy chọn thứ hai, cả hai đều là an toàn thực phẩm nhưng PET-G mạnh hơn và bền hơn với nhiệt hoặc ánh sáng mặt trời trực tiếp.

Bạn sẽ cần in:

1 x mặt 1

1 x mặt 2

2 x mũi tên chỉ báo

1 x chỉ báo thích

1 x giá đỡ LCD

2 x nút đệm

1 x bộ điều hợp quy mô

6 x vít chèn

Bạn nên in ở chiều cao lớp 0,2 mm và có hỗ trợ cho các chỉ báo, tất cả các bộ phận khác đều có thể in được mà không cần hỗ trợ.

Bước 3: Điện tử và phần mềm

Giải thích về các thiết bị điện tử đã qua sử dụng

Đối với các thiết bị điện tử, chúng tôi đã sử dụng Arduino Nano vì nó có kích thước nhỏ. Chip khuếch đại cảm biến lực HX 711 được kết nối với cảm biến lực định mức 5kg tập hợp từ cân nhà bếp giá rẻ. Ledstrip 5V ws2812b 60 led / m được sử dụng để chỉ số lượng cho bệnh nhân của chúng tôi, nó được cắt thành 3 mảnh của 2 led. Sau đó, chúng tôi đã sử dụng một nút telemecanique và công tắc xoay với các khối kết nối là nút xé và công tắc bật / tắt. Màn hình LCD 16x2 I²C được sử dụng để biểu thị cài đặt trọng lượng có thể điều chỉnh và trọng lượng đo được thực tế. Một bộ mã hóa quay được sử dụng để điều chỉnh cài đặt trọng lượng có thể điều chỉnh và đặt lại về 0 nếu cần. Mọi thứ được cấp nguồn bởi bộ chuyển đổi tường 5V 500mA với phích cắm điện tương ứng.

Kết nối

Để tránh tình trạng lộn xộn dây như trong các nguyên mẫu trước, chúng tôi đã sử dụng các chân cắm đầu cái và dây dupont (nam - nữ) để kết nối tất cả các nút và cảm biến với Arduino. Nếu một cái gì đó bị hỏng, nó có thể dễ dàng sửa chữa vì thiết kế mô-đun.

HX 711

• VDD chuyển sang 3.3V
• VCC đi tới 5V
• Dữ liệu chuyển đến D2 của Arduino
• Đồng hồ chuyển đến D3 của Arduino
• Gnd đi xuống đất

Cảm biến lực => HX 711

• Màu đỏ chuyển sang màu đỏ
• đen sì
• trắng đến trắng
• xanh lá cây / xanh lam đến xanh lá cây / xanh lam

Dải đèn led

• + đi đến 5V
• Dữ liệu đi đến D6 của Arduino với điện trở 220 ohm ở giữa
• - đi xuống đất

Nút Tare

• + đi đến 5V
• - đi đến D10 với một điện trở kéo lên 10K để nối đất

Phích cắm điện

• + đi đến công tắc Bật / Tắt với cầu chì 500mA ở giữa
• - đi xuống đất
• Một tụ điện 100nF song song với + và -

Bật / Tắt công tắc xoay

• một chân đi vào phích cắm điện với cầu chì
• chân còn lại vào 5V

Bộ mã hóa quay

• Gnd đi xuống đất
• + đi đến 5V
• SW chuyển đến D11 trên Arduino
• DT đi đến D8 của Arduino với điện trở 10K ở giữa và tụ điện 100nF được kết nối với đất
• CLK đi đến D9 của Arduino với điện trở 10K ở giữa và tụ điện 100nF được kết nối với đất

Màn hình LCD 16x2 I²C

• SCL chuyển đến A5 trên Arduino
• SDA chuyển đến A4 trên Arduino
• VCC đi tới 5V
• GND đi xuống mặt đất

Phần mềm

Chúng tôi đã sử dụng Arduino IDE để lập trình mọi thứ…

Để hiệu chỉnh cảm biến lực, trước tiên bạn sẽ cần tải bản phác thảo hiệu chuẩn lên Arduino của mình. Việc hiệu chỉnh cảm biến lực sẽ dễ dàng hơn nếu bạn sử dụng một vật có trọng lượng đã biết.

Khi bạn biết hệ số hiệu chuẩn, hãy điều chỉnh nó trong mã cuối cùng cho cân và tải nó vào Nano…

Thông tin khác được thêm vào phần nhận xét của mã, sau khi tải lên phần mã được hoàn tất.

Bước 4: Chuẩn bị lắp ráp PHẦN 1

CẮT VÀ GẤP CÁC TẤM PS

Cắt các tấm theo các phương án đã trình bày ở trên, chúng tôi sử dụng một chiếc máy cắt hộp và một chiếc thước sắt để cắt các cạnh thẳng.

Lưu ý: máy cắt kim loại cũng có tác dụng cắt các tấm.

Đối với các lỗ, chúng tôi sử dụng một mũi khoan nhỏ để khoét trước và một cưa lỗ 22 và 40 mm được gắn trên máy khoan bàn với một số kẹp để khoan các lỗ lớn hơn.

Cát với 240 grit nếu cần.

Đối với các bề mặt gấp, chúng tôi cắt một chút dọc theo đường và làm nóng khu vực đó bằng một dây nóng thích hợp và một đồ gá với một góc 120 °. Điều này tạo ra các nếp gấp đẹp và sạch sẽ. Bạn có thể sử dụng súng nhiệt để gấp các tờ giấy, nhưng bạn phải cẩn thận để làm nhăn và nóng nhựa.

CẮT CHỈ SỐ ACRYLIC

Chúng tôi đã sử dụng một máy cưa lỗ 27 mm không có mũi khoan tâm trên máy khoan bàn để làm mặt số.

Hãy chà nhám các cạnh thô và cẩn thận để không tự cắt mình!

Cuối cùng, làm cho acrylic trong suốt trở nên vẩn đục hơn bằng cách chà nhám bề mặt bằng 240 grit.

CẮT VÀ KEO PVC FOREX

Chúng tôi đã sử dụng các tấm Forex để làm đế chắc chắn cho cảm biến lực và giá đỡ cho PCB và đèn led.

Cắt các tấm dày 10 mm theo các bản phác thảo ở trên và dán chúng lại với nhau bằng keo CA.

Tạo một vết lõm nhỏ trên mảnh 40 x 40 mm để chứa cảm biến lực.

Định trước các lỗ theo cảm biến lực của bạn và giá đỡ cho PCB.

MÓC TREO SNAP

Tạo 8 móc nhỏ bằng cách dán miếng PS 2 mm 10 x 10 mm vào miếng 10 x 15 mm bằng keo CA. Khoảng cách đều chúng trên cạnh dài của vỏ PS (hình vẽ thứ ba). Hai cái trên mỗi mặt ở bề mặt trên và và một cái trên mỗi bề mặt đã gấp. Dán chúng vào vị trí cách mép khoảng 4 mm.

Bước 5: Chuẩn bị lắp ráp PHẦN 2

Gắn Giá đỡ LCD

Cắt một miếng acrylic theo đường viền của giá đỡ LCD. Khoan 2 lỗ ở mỗi bên sát mép và xuyên qua lớp acrylic và giá đỡ. Gắn màn hình LCD vào giá đỡ màn hình LCD bằng cách sử dụng đai ốc và bu lông 4 x M3. Sau đó, gắn giá đỡ acrylic và giá đỡ LCD với LCD vào miếng bên bằng cách sử dụng bu lông đầu phẳng 2 x M3 và cố định chúng bằng đai ốc.

Lỗ tấm dưới cùng

Dán vít chèn vào các cạnh góc của vỏ trên cùng và tạo khoảng cách cho chúng bằng nhau. Bây giờ căn chỉnh phần vỏ trên cùng với các mặt bên và tấm đế và vạch các lỗ trên tấm đế. Bây giờ khoan chúng ra bằng cách sử dụng một mũi khoan 2 mm và vát chúng trên bề mặt bên ngoài. Làm điều tương tự đối với giá đỡ PCB.

Dán vòng tấm tiếp hợp

Sử dụng keo UV để dán vòng tiếp hợp vào đáy kính của cân. Căn chỉnh nó với các vết cắt hướng về các lỗ chỉ thị. Đảm bảo rằng vòng tròn hơi nghiêng một chút để làm cho nó bằng phẳng với cân, nguyên nhân là do cảm biến lực bị uốn cong.

Keo dán cho bề mặt cân

Tạo 8 tab 7 x 3 mm từ PS và dán chúng bằng 2. Bước tiếp theo là dán chúng vào bề mặt cân, chúng cần phải được căn chỉnh với các vết cắt của vòng tấm tiếp hợp trên 4 điểm. Điều này là cần thiết để cố định bề mặt cân vào cân.

Vẽ các chỉ số in 3D

Để ngăn các chỉ báo in 3D hấp thụ ánh sáng, Chúng tôi đã sơn màu bạc bên trong của chúng để chúng phản chiếu ánh sáng của đèn led.

Bước 6: Lắp ráp

1. Gắn PCB vào giá đỡ và cố định nó bằng các vít 2 x M3,5x12
2. Dán đế cảm biến lực, giá đỡ pcb và giá đỡ đèn led vào vị trí
3. Kết nối mọi thứ với PCB theo Sơ đồ Fritzing
4. Gắn mọi thứ vào vị trí:

Nút Tare ở bề mặt trên với miếng đệm nút ở giữa và được giữ chặt bằng vít khung

Công tắc Bật / Tắt sử dụng quy trình tương tự nhưng ở bên cạnh miếng giữ màn hình LCD

Dán led vào giá đỡ led.

Bộ mã hóa quay vào phần bên bằng cách sử dụng đai ốc và vòng đệm để giữ chặt nó và gắn chặt núm vào trục

Ở phần bên kia, thêm phích cắm điện và khoan ra nếu cần, cố định nó bằng đai ốc đã cho

Cuối cùng gắn chặt loadcell vào đế và đảm bảo rằng nó bằng phẳng

5. Đẩy các chỉ số quay số vào rãnh các lỗ và cát đi nếu cần, ấn các thấu kính acrylic lên các chỉ số

6. Trượt các mặt lên tấm đế và gắn phần vỏ trên vào đúng vị trí

7. Vặn 8 M3.5x12 vào tấm đế giữ chặt vỏ trên cùng và giá đỡ pcb

8. Thêm bộ giảm chấn bằng chất kết dính cao su vào mặt sau của tấm đế trên những điểm uốn quan trọng nhất

9. Luồn bề mặt cân thủy tinh và vòng tiếp hợp vào cảm biến lực

10. Thêm bề mặt cân và căn chỉnh nó với các vết cắt

Việc lắp ráp đã hoàn thành!

Bước 7: Kết quả

Sự trợ giúp của Cân giúp Veronique có thể tự cân các nguyên liệu.

Những chỉ số này giúp cô ấy có thể hiểu được điều gì sẽ xảy ra khi cô ấy tăng thêm cân. Người chăm sóc có thể điều chỉnh và đặt lại số lượng, với một hướng dẫn sử dụng và một số thực hành, cô ấy có thể thực hiện những công việc này hoàn toàn độc lập. Đây là một cải tiến lớn so với quy trình ép cân mà cô gặp phải trước đây.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Đặc biệt cảm ơn: Veronique & "Het Ganzehof"

Dự án được thực hiện bởi: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.