Цифрлық көп функциялы өлшеу құралы: 21 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Fusion 360 жобалары »

Бәріне сәлем. Мен әрқашан 3D принтерлік төсегімді тегістеуге көмектесетін құрылғы мен қисық беттің ұзындығын алуға көмектесетін басқа құрылғыны қалайтынмын, сол арқылы мен сол бетке жапсырудың қажетті ұзындығын оңай қиып алатынмын. осылайша ысырап болудың алдын алады. Мен неге екі идеяны біріктіріп, екеуін де жасай алатын бір гаджет жасамасқа деп ойладым. Ақырында мен қисық сызықтар мен бетінің тегістігін өлшеп қана қоймай, түзу сызықтар мен сызықтың бұрышын өлшей алатын құрылғыны құруды аяқтадым. Негізінде бұл гаджет цифрлық деңгейдегі+сызғыш+өлшеуіш+ролик-өлшем ретінде барлығы жұмыс істейді. Құрылғы қалтаға сыймайтындай кішкентай және оның батареяларын телефон зарядтағышының көмегімен оңай зарядтауға болады.

Бұл құрылғы бетінің тегістігі мен бұрышын дәл өлшеу үшін акселерометр мен гироскоп сенсорын, сызықтық ұзындығын жанаспайтын әдіспен өлшеуге арналған өткір ИҚ сенсоры мен қисық бетке немесе қисық сызыққа домалатуға болатын дөңгелегі бар кодерді қолданады. оның ұзындығын алыңыз.

Құрылғы режимдері мен мүмкіндіктері бойынша жылжу M (режим), U (бірлік) және 0 (нөл) деп белгіленген 3 сенсорлық түймелердің көмегімен жүзеге асырылады.

M - Өлшемдердің әр түрін таңдау үшін

U - мм, см, дюйм және метр бірліктерін таңдау үшін

0 - қашықтықты немесе бұрышты өлшегеннен кейін өлшенген мәндерді 0 қалпына келтіру.

Сенсорлық түймелерді қолданудың себебі - өлшеу кезінде құрылғының орнын бұзбай, режимдер мен қондырғыларды ақырын шарлау.

Құрылғының негізіне неодимий магниті салынған, ол өлшенетін металл бетінен сырғып кетпейді және сырғып кетпейді.

Корпус құрылғыны мүмкіндігінше ықшам етіп жасауға, сонымен қатар 3D басып шығаруға оңай.

1 -қадам: ҚҰРАМДАР МЕН МОДУЛДАР ҚАЖЕТ

Құрылғылар қалтаға сыйғызу үшін жасалғанын ескере отырып таңдалды. Мен тапқан дисплейдің, батареяның және сенсорлардың ең кішісі пайдаланылды.

1. 3D басып шығарылған корпус

2. Sharp GP2Y0A41SK0F ИҚ қашықтық сенсоры X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 акселерометр/гироскоп модулі X 1 (Aliexpress)

4. Boost+зарядтау модулі X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse кодтаушысы X 1 (Aliexpress)

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

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

8. 12 мм дыбыстық сигнал X 1 (Aliexpress)

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

10. TTP223 сенсорлық түйме модулі X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2 мм неодимий магнит X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB UART TTL модуліне X 1 (Aliexpress)

13. Эмальданған мыс сым (Aliexpress)

14. 10K резисторлары X 2

15. 19 (ұзындығы) X2 (диа) мм болат осі X 1

16. 3мм сымды X 1

17. Кез келген винил жапсырмасы (Aliexpress)

18. Микро USB кабелі

MPU6050

MPU6050 - бұл 3 осьті акселерометр мен 3 осьті гироскоптан тұратын мембраналық құрылғы. Бұл бізге үдеуді, жылдамдықты, бағдар мен орын ауыстыруды өлшеуге көмектеседі. Бұл I2C негізіндегі құрылғы, ол 3,3 -тен 5В -қа дейін жұмыс істейді, бұл жобада MPU6050 бетінің тегіс немесе тегіс еместігін, сонымен қатар сызықтың бұрышын өлшеу үшін қолданылады.

ШЫҢҒЫРДЫ ШЫҚТАУШЫ ГРОВЕ

Бұл айналу бағыты мен айналу жылдамдығы туралы кері байланыс деректері бар механикалық қадамдық айналмалы кодер. Мен бұл кодерді қолдандым, себебі мен таба алатын ең кішкентай кодер және оның бағдарламалау бөлігі де оңай болды. Бұл кодерде айналу кезінде 24 қадам бар. Егер біз дөңгелектің диаметрі белгілі болса, кодердегі дөңгелектің қозғалатын қашықтығын есептей аламыз. Мұны қалай жасау керектігі туралы есептеулер осы нұсқаулықтың кейінгі қадамдарында талқыланады. Бұл жоба қисық сызықтардың арақашықтығын өлшеу үшін кодерді қолданады.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE MODULY

Бұл сенсордан объектінің қашықтығына негізделген шығыс ретінде айнымалы кернеуді беретін аналогты сенсор. Басқа IR модульдерінен айырмашылығы, анықталатын объектінің түсі сенсордың шығуына әсер етпейді. Өткір сенсорлардың көптеген нұсқалары бар, бірақ біз қолданатын диапазон 4 - 30 см. Сенсор 4,5 -тен 5,5 вольтке дейінгі кернеумен жұмыс істейді және тек 12 мА ток алады. Қызыл (+) және қара (-) сымдар-қуат сымдары, ал үшінші сым (ақ немесе сары)-аналогтық шығыс сымы. Сенсор бұл жобада байланыссыз сызықтық қашықтықты өлшеу үшін қолданылады.

2 -қадам: ҚҰРАЛДАР ҚАЖЕТ

1. Қайшы

2. Қорап кескіштер немесе кез келген басқа өте өткір пышақтар

3. пинцет

4. Ыстық желім мылтығы

5. Жылдам желім (супер желім сияқты)

6. Резеңке негізіндегі желім (феви байланысы сияқты)

7. Пісіру үтігі мен қорғасын

8. лазерлік кескіш

9. 3D -принтер

10. Дискіні кесетін биті бар айналмалы құрал

11. Сым кескіштер

12. Зығыр қағаз

3 -қадам: STL файлдары 3D басып шығаруға

Бұл құрылғының корпусы Autodesk Fusion 360 бағдарламалық жасақтамасында жасалған. 3 дана бар. Бұл бөліктерге арналған STL файлдары төменде берілген.

«LID» және «доңғалақ» файлдарын тіректерсіз басып шығаруға болады, ал «BODY» файлына қолдау қажет. Мен бұларды жасыл PLA көмегімен 0,2 мм қабат биіктігінде 100% толтыруда басып шығардым. Қолданылатын принтер - TEVO тарантуласы.

4 -қадам: ҚАБЫЛДЫ ВИНИЛДЕН ҚАМТАУ

1. 3D басып шығарылған бөліктердің барлық сыртқы беттерін тегістеу үшін жұқа зімпараны қолданыңыз, осылайша винил жапсырмасы оңай жабысады.

2. Тегістеуден кейін бетінде қалуы мүмкін барлық ұсақ бөлшектерді кетіру үшін дымқыл шүберекті пайдаланыңыз.

3. Беті құрғағаннан кейін бетіне винил жапсырмасын жағыңыз. Қапталған ауа көпіршіктері жоқ екеніне көз жеткізіңіз.

4. Шеттердегі артық жапсырманы қайшымен кесіңіз.

5. Енді корпустың бүйірлеріне жапсырма жағып, артық бөлігін кесіңіз.

6. OLED дисплейі, зарядтау порты, кодер дөңгелегі мен өткір ИҚ сенсорының тесіктерін кесу үшін кескішті немесе басқа ұстараны пайдаланыңыз.

ЕСКЕРТУ: ӨТКЕЛІ Пышақтармен және құралдармен өте абай болыңыз

5 -қадам: ЦИРКУИТ ДИАГРАММАЛАРЫ

PRO MINI бағдарламалау

Arduino нанодан айырмашылығы, pro mini-ді USB кабелін қосу арқылы тікелей бағдарламалауға болмайды, себебі оның кіріктірілген USB сериялық TTL түрлендіргіші жоқ. Сондықтан алдымен бағдарламалау үшін сыртқы USB -ді pro mini -ге сериялық түрлендіргішке қосу керек. Бірінші сурет бұл байланыстардың қалай жасалатынын көрсетеді.

Вк - 5В

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

ТОЛЫҚ ЦИРКТІҢ ДИАГРАММАСЫ

2 -суретте осы жобаның толық схемасы көрсетілген.

D2 - INT MPU6050

D3 - енгізу/шығару (РЕЖИМ)

D5 - енгізу -шығару (UNIT)

D6 - енгізу -шығару (нөл)

D7 - +(1) ЭНКОДЕР

D8 - +(2) ЭНКОДЕР

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Дабыл

A4 - SDA (OLED және MPU6050)

A5 - SCL (OLED және MPU6050)

GND - БАРЛЫҚ МОДУЛДАР ЖӘНЕ СЕНСОРЛАРДЫҢ GND ЖӘНЕ КӨТЕРУ МОДУЛІ

VCC - + USB ПОРТЫН ҚОСУ модулінің

B + - БАТАРЕЯ +

B- - БАТАРЕЯ -

Үшінші сурет кодты жасау кезінде түсірілген. Бұл кодты, модульдерді және тізбекті тексеру үшін жасалған уақытша қондырғы. Балалар сіздер міндетті түрде тырысасыздар

6 -қадам: МАГНЕТТІ КІРГІЗУ

1. Зарядтау порты саңылауының астындағы магнит қуысына тез желім жағыңыз.

2. Магнитті қуысқа қойыңыз және магнитті емес нәрсені қолданып желім құрғағанша ұстап тұрыңыз.

Магнит құрылғының металл бетіне қолданылған кезде сырғып кетуін немесе жылжуын болдыртпауға көмектеседі.

7 -қадам: сенсорларды қалыптастыру

Құрылғыны мүмкіндігінше кішірейту үшін, өткір инфрақызыл сенсордың және кодердің бекіту кронштейндері дискінің биті бекіткіші бар айналмалы құралдың көмегімен кесілді.

8 -қадам: OLED дисплейді орналастыру

1. OLED дисплейінің артқы жағындағы түйреуіштердің атауын белгілеңіз, осылайша байланыстар кейінірек дұрыс орнатылады.

2. OLED дисплейін екінші суретте көрсетілгендей дұрыс орынға қойыңыз. Дисплейдің саңылауы дисплей қабырғаға сәл енетін етіп жасалған. Бұл дисплейдің дұрыс орналасуы мен бағдарлануын қамтамасыз етеді және оңай қозғалмайды.

3. Ыстық желім дисплейдің айналасына мұқият жағылады. Ыстық желімге артықшылық беріледі, себебі ол дисплейге арналған амортизатор сияқты әрекет етеді және қолданылған кезде дисплейге қысым жасамайды.

9 -қадам: ТИІМ ТҮЙМЕЛЕРІ МЕН MPU6050 ҚОСУ

1. Резеңке негізіндегі желім қолданылады.

2. Желім екі бетке де қолданылады.

3. Барлық дәнекерлеу нүктелері корпустың ашық жағына қарайтынына көз жеткізіп, суреттерде көрсетілгендей модульдерді белгіленген орындарға қойыңыз.

4. Модуль мен корпусты бір -біріне жабыстырғаннан кейін кем дегенде 2 минуттай бірге басып тұрыңыз.

10 -қадам: КҮШЕУ+ҚУАТТАУ МОДУЛІ

Бұл мен бір ұялы арзан банктен алған модуль. Бұл модульде аккумуляторлық қорғаныс схемасы, сондай -ақ 5 вольтты, 1 амперлік күшейткіш түрлендіргіші бар. Ол сондай -ақ бүкіл жобаның қуат қосқышы ретінде пайдалануға болатын ҚОСУ/ӨШІРУ түймесі бар. Модульдегі аналық USB порты дәнекерлеу үтігінің көмегімен алынып тасталды және екі сым 4 -суретте көрсетілгендей +5в пен жерге тұйықталған терминалдарға дәнекерленген.

Алғашқы екі суретте көрсетілгендей, 2 ерлердің бастары B+ және B- түйреуіштерімен бекітіледі, содан кейін модуль батареялармен жұмыс істейтінін тексеріңіз.

Модульге арналған платформаға жылдам желімді жағыңыз және модульді ақырын қойыңыз, зарядтау порты мен саңылауы оның толық сәйкес келетініне көз жеткізіңіз.

11 -қадам: БАТАРЕЯ ЖӘНЕ ШАРП ИР СЕНСОРЫН ОРНАТУ

1. Эмальмен қапталған мыс сымының қаптамасы сымның ұшын дәнекерлегішпен немесе оттықпен оқшаулағыш ерігенше қыздыру арқылы алынады. Содан кейін сымдар OLED дисплейіне мұқият дәнекерленген. Бұл қазір жасалды, себебі батареяларды орналастырғаннан кейін мұны істеу қиын болуы мүмкін.

2. Аккумулятор модуль платформасының астына жылжытады, осылайша оның сым қосқыштары 3 -суретте көрсетілгендей OLED дисплейінің бағытына қарайды.

3. Өткір инфрақызыл сенсор оған арналған ұяға салынған.

12 -қадам: АРДУИНО МЕН БУЗЗЕРДІ ҚОСУ

1. USB сериялық түрлендіргіші Arduino -ға берілген схемаға сәйкес дәнекерленген.

2. Ыстық желім Arduino -ны қаптаманың ортасына батареялардың үстіне жабыстыру үшін қолданылады.

3. Сымдар дыбыстық сигналдың терминалдарына дәнекерленген, содан кейін дыбыстық сигнал 7 -суретте көрсетілгендей корпустағы дөңгелек қуысқа итеріледі.

13 -қадам: ЭНКОДЕР

1. Кодердің ұштары пышақ көмегімен тазаланады.

2. Резисторлар кодерге дәнекерленген.

3. Мыс сымдары схемаға сәйкес дәнекерленген.

4. Болат ось 3D басып шығарылған дөңгелекке салынған. Егер доңғалақ тым бос болса, оны тез желіммен бекітіңіз.

5. Ось-доңғалақ қондырғысын кодерге салыңыз. Егер ол бос болса, тез желімді қолданыңыз. Бірақ бұл жолы кодер механизмдеріне желім кірмеу үшін өте абай болыңыз.

6. Кодерді корпустың ішіне дөңгелектер берілген тесік арқылы шығатындай етіп орналастырыңыз, сондай -ақ оның еркін айналатынына көз жеткізіңіз.

7. Кодерді орнына бекіту үшін ыстық желімді қолданыңыз.

14 -қадам: Сымдар мен дәнекерлеу

1. Электр тізбегінің сымдары бұрын «ЦИРКТІҢ ДИАГРАММАСЫ» қадамында берілген схемаға сәйкес орындалады.

2. Барлық датчиктер мен модульдердің +ve және -ve сымдары қуат көзіне параллель қосылған.

3. Сымдардың ешқайсысы инфрақызыл модульдің көрінісін бөгемейтініне немесе кодер дөңгелегімен араласпайтынына көз жеткізіңіз.

15 -қадам: КОДТАРЛАУ

1. Төменде берілген кодты және кітапханаларды жүктеңіз.

2. Кітапхана қалталарын шығарыңыз. Бұл қалталарды компьютердің «Менің құжаттарым» ішінде орналасқан «Arduino» қалтасындағы «кітапханалар» қалтасына көшіріңіз (егер сіз Windows қолданушысы болсаңыз).

3. Arduino IDE -де берілген кодты («filal_code») ашып, Arduino -ға жүктеңіз.

16 -қадам: MPU6050 КАЛИБРАЦИЯСЫ

MPU6050 акселерометр/гироскоп модулі корпусқа жай ғана жабыстырылғандықтан, ол мінсіз деңгейде болмауы мүмкін. Сондықтан нөлдік қатені түзету үшін келесі қадамдар орындалады.

1 -ҚАДАМ: Құрылғыны компьютерге қосыңыз және оны өзіңіз білетін деңгейге қойыңыз (мысалы: тақтайша едені)

2 -ҚАДАМ: «M» түймесін басу арқылы құрылғыдағы «LEVEL» режиміне өтіңіз және X және Y мәндерін жазып алыңыз.

3 -ҚАДАМ: Бұл мәндерді кодтағы «calibx» және «caliby» айнымалыларына тағайындаңыз.

4 -ҚАДАМ: Бағдарламаны қайтадан жүктеңіз.

17 -қадам: ҚОНЫШТЫҢ ҚАДАМЫНА ҚОСЫЛҒАН ҚАШЫҚТЫҚТЫ ЕСЕПТЕУ

Кодер білігінің айналуындағы қадамдар саны, N = 24 қадам

Дөңгелектің диаметрі, D = 12,7 мм

Дөңгелектің шеңбері, C = 2*pi*(D/2) = 2*3.14*6.35 = 39.898 мм

Демек, бір қадамға жылжытылған қашықтық = C/N = 39.898/24 = 1.6625 мм

Егер сіз басқа диаметрлі доңғалақты немесе кодерді басқа қадамдар санымен қолдансаңыз, жоғарыдағы формуладағы мәндеріңізді ауыстыру арқылы мм -ге жылжытылған қашықтықты табыңыз, ал ажыратымдылықты тапқаннан кейін осы мәнді формулада көрсетілгендей код ішінде енгізіңіз. сурет.

Кодты қайтадан құрастырыңыз және Arduino -ға жүктеңіз.

Кодерді калибрлеу аяқталғаннан кейін және өзгертілген бағдарлама жүктелгеннен кейін Arduino Pro Mini -ден USB -ді TTL -дің сериялық түрлендіргіш модулінен ажыратуға болады.

18 -қадам: ІСТІ ЖАУҒА ДЕЙІН БӘРІН СЫНАУ

Тексерілетін нәрселер:

1. Егер зарядтағышты портқа оңай қосуға болатын болса және батареялар дұрыс зарядталса.

2. Қуатты қосу/өшіру түймесі жұмыс істеп тұр немесе жоқ.

3. OLED барлығын дұрыс бағытта және дұрыс аралықпен көрсетеді.

4. Сенсорлық түймелердің барлығы дұрыс жұмыс істейді және дұрыс таңбаланады.

5. Егер кодер бұрылған кезде қашықтықтың мәндерін берсе.

6. MPU6050 және SHARP IR модульдері жұмыс істейді және дұрыс көрсеткіш береді.

7. Дыбыстық сигнал естіледі.

8. ҚОСУ кезінде ішіндегі ештеңе қызбайтынына көз жеткізіңіз. Егер жылыту орын алса, бұл бір жерде сым дұрыс емес.

9. Барлығы орнында бекітілгеніне және қаптамада қозғалмайтынына көз жеткізіңіз.

19 -қадам: ТҮЙМЕ ТҮЙМЕСІН ОРНАТУ ЖӘНЕ ІСТІ БОНДОУ

ШЫҚЫРУ ТҮЙМЕСІН ҰЗАҚТАУ ҮШІН ДИДРОДТЫ ПАЙДАЛАНУ

Зарядтау модуліндегі түймешіктің білігі корпустағы саңылау арқылы шығуға тым қысқа. Сонымен, ұзартқыш ретінде 3 мм жарықдиодты бас қолданылады.

1. Жарық диодтарының аяқтары сым кескіш көмегімен кесіледі.

2. Светодиодтың тегіс жағы тегістелген және тегіс етіп жасалған. Егер жарықдиодты қолмен өңдеуге тым кішкентай болса, пинцетті қолданыңыз.

3. Жарық диодты басын суретте көрсетілгендей корпустың қақпағындағы саңылауға салыңыз. Түймешік басылған кезде сымның ішке қарай сырғып кетуі керек болғандықтан, оның тығыз емес екеніне көз жеткізіңіз

ІСТІ ОБЛАГИЯЛАУ

1. Резеңке негізіндегі кез келген желімдерді (мен Fevi Bond қолдандым) денеге де, қақпаққа да шетіне мұқият жағыңыз.

2. Желімнің сәл құрғағанын 5-10 минут күтіңіз, содан кейін екі жартысын бірге басыңыз. Кодер дөңгелегінің болат осінің бос ұшының қақпақтағы ойыққа түсетініне көз жеткізіңіз.

3. Желім құрғаған кезде екі бөлікті де басып тұру үшін ауыр жүктемені қолданыңыз (мен UPS аккумуляторын қолдандым).

Бұл жерде резеңке негізіндегі желім ұсынылды, себебі егер болашақта аккумуляторды ауыстыру немесе қайта бағдарламалау үшін корпусты ашу қажет болса, оны өткір пышақпен немесе пышақпен біріктіру бойымен жүргізуге болады.

20 -қадам: ТҮЙМЕ ТҮЙМЕЛЕРІН ЭТАПТАУ

Таңбалау сенсорлық түймелердің орналасуы мен функцияларын оңай анықтау үшін жасалады.

Алфавиттер ақ стикер парағынан менің үйдегі лазерлік кескішпен кесілді.

Кесілген кесектер пинцет көмегімен негізгі парақтан алынады, содан кейін құрылғыға дұрыс күйде және бағдарда қолданылады.

Алфавиттің максималды биіктігі: 8 мм

Алфавиттің ені: 10 мм

ЕСКЕРТУ: ЛАЗЕР ЖАЗУШЫМЕН ЖӘНЕ КЕСУШІМЕН ЖҰМЫС ЖАСАУДА ҚАУІПСІЗДІК БІРЛЕУШІЛЕРІН ЛАЗЕРЛІК ҚОЛДАНЫҢЫЗ

21 -қадам: НӘТИЖЕЛЕР

Ақырында құрылғы аяқталды. Егер сізде жобаға қатысты күмәніңіз немесе ұсынысыңыз болса, маған түсініктемелер арқылы хабарлаңыз.

РАҚМЕТ СІЗГЕ

Қалта көлеміндегі байқаудың бірінші жүлдесі