Система за предупреждение за опасно ниво на шум: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Кухнята за инженерно проектиране в Ошман (OEDK) е най-голямото пространство за създаване в университета Райс, предоставящо място за всички студенти да проектират и прототипират решения за реални предизвикателства. За да служи на тази цел, OEDK разполага с редица електрически инструменти и големи машини, които произвеждат силни, потенциално опасни шумове. Въпреки че OEDK успешно е установила култура на безопасност около защитата на очите и ръкавиците, тя не е успяла да установи същата култура на безопасност около защитата на слуха, поради факта, че потребителите не са сигурни кога е необходима защита на слуха.

Нашият екип, Ring the Decibels, има за цел да реши този проблем чрез проектиране, изграждане и внедряване на система за предупреждение, която съветва потребителите на OEDK да носят подходяща защита на слуха при опасни нива на звука.

Стъпка 1: Общ преглед

Това устройство използва микроконтролер Arduino Uno. Аналоговите звукови данни се получават от гравитационен шумомер, осредняват се и след това се използват за задействане на изход за дигитална LED лента. Визуалните дисплеи включват наклон, който непрекъснато показва средното ниво на децибел и набор от слушалки, които мигат в червено, след като се достигне предварително определен децибел.

Корпусът е направен от две плочи от шперплат, разделени от две кръгли плочи от шперплат, разделени от алуминиеви стойки. Дисплеите на градиента и слушалките са създадени с матиращ акрил. Всички електронни компоненти са монтирани към задната плоча.

От суровините до монтирането на стената, това устройство отнема само по -малко от 2 часа, за да завърши. Научихме много за изглаждане на данни и контролиране на LED ленти чрез този проект и се надяваме да се забавлявате при изграждането му!

Стъпка 2: Необходими компоненти и инструменти

Общата цена на материалите за това устройство е малко под 100 долара. Тъй като нашият екип масово изгражда това устройство, успяхме да закупим някои материали на едро, за да намалим разходите. Също така, тъй като изграждаме това устройство за и в инженерно пространство за създаване, вече имахме достъп до много компоненти и инструменти.

Количествата на изброените по -долу компоненти са за едно устройство.

Компоненти

• 1x Arduino Uno (или подобен микроконтролер) с USB кабел
• 1x Прототипиране на платка
• 1x Perfboard (по избор)
• 2x червени мъже-мъжки джъмпер
• 2x червени мъже-женски джъмперни проводници
• 2x черни мъже-мъжки джъмпер проводници
• 2x черни мъже-женски джъмпери
• 3x сини джъмперни мъже-мъже
• 2x сини мъже-женски джъмпер
• 1x 5V 1A захранващ адаптер
• 1x гравитационен аналогов измервател на звука
• 1x индивидуално адресируема RGB LED WS2812B лента (поне 20 светодиода)
• 6x щифта за заглавки мъжки-мъжки
• 2x 330 ома резистори
• 24 "x 12" от 1/4 "брезов шперплат
• 7 "x 9" от 1/4 "акрил
• 9 "x 9" от 1/8 "акрил (ширината може да варира)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 женско-женски алуминиеви стойки
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 Женско-женски алуминиеви стойки
• 18x 3/4 "6-32 винтове с плоска глава
• 18x № 6 Шайби
• 8x 10 мм M2.5 женско-женски найлонови стойки
• 4x 25 мм M2.5 женско-женски найлонови стойки
• 4x 18 мм M2.5 мъже-женски найлонови стойки
• 24x 6 мм винтове M2.5

Инструменти

• Arduino IDE
• Поялник (HAKKO FM-204) със спойка
• Колофонов поток
• Лазерен нож (EPILOG Fusion M2 40)
• Акрилно лепило
• Пясъкоструйка (по избор)
• Шкурка
• Епоксидна смола от 2 части
• Акумулаторна бормашина
• Свредло 5/32"
• 1/8 "свредло
• 1/2 "82º зенков бит
• Преса за бормашина
• #5 Накрайник за затваряне
• Отвертки
• Пистолет за горещо лепило с лепилни пръчки

Стъпка 3: Подгответе светодиодите

Изрежете две ленти от индивидуално адресируемите LED ленти по маркировките на лентата. Можете да изрежете произволен брой светодиоди, които искате, просто не забравяйте да инициализирате отново броя на светодиодите в кода по-късно. Използвахме 10 светодиода на лента.

Припоявайте щифтове на заглавната част към всяка от 3 -те връзки, една от LED лентата. Не забравяйте да запоите в края на входа на данни (DI). Повторете за другата LED лента. Използвахме малко колофонов поток, изчеткан върху конекторите за LED ленти, за да улесним запояването.

Огънете и сгънете една от светодиодните ленти в дъгообразна форма, за да пасне на кривата на градиентната част. Постигнахме това, като създадохме вълнообразен модел с LED лентата, който може да се извие върху себе си. Използвайки същата техника, оформете другата LED лента, за да следвате кривата на слушалката.

Стъпка 4: Сглобете веригата

Започнете, като свържете щифта на Arduino 5V към захранващата шина на платката. След това свържете щифта на групата Arduino към заземяващата шина на платката.

Свързване на LED лентите

Свържете цифровия щифт 5 на Arduino към конектора за вход за данни (DI) на една LED лента, като добавите резистор от 330 ома между щифт 5 и конектора DI. Свържете захранващата шина на макетната платка към 5V конектора на LED лентата и свържете заземителната шина на платката към GND конектора на LED лентата. Това ще бъде светодиодната лента за градиентния дисплей.

Свържете цифровия щифт 6 на Arduino към конектора DI на другата LED лента, като добавите резистор от 330 ома между щифт 6 и конектора DI. Свържете захранващата шина на макетната платка към щифта на 5V конектора на LED лентата и свържете заземяващата шина на платката към GND конектора на LED лентата. Това ще бъде LED лентата за дисплея на слушалките.

Свързване на гравитационния измервател на звука (микрофона)

Свържете аналоговия щифт A0 на Arduino към аналоговия порт на гравитационния звукомер. Свържете захранващата шина на макетната платка към VCC порта на платката Gravity и заземяващата шина на платката към порта GND на Gravity борда.

Прехвърляне на веригата към Perf Board (по избор)

За да запазят всички електронни компоненти на място по -дълго, нашият екип реши да премести нашата схема на перф платка. Нашата схема не е много сложна, затова използвахме ножовка, за да изрежем 4cm x 6cm перф дъска в дъска 4cm x 3cm и пробихме в нея нови монтажни отвори с бит 1/8 . Тази стъпка е напълно незадължителна.

Стъпка 5: Редактирайте и качете кода

Изтеглете кода и го отворете в Arduino IDE.

Проверете дали стойността, определена за броя на светодиодите на всяка лента (NUM_LEDS_1 и NUM_LEDS_2), съвпада с броя на светодиодите, които сте отрязали за първата LED лента (градиента) и втората LED лента (слушалките). Ако тези стойности не съвпадат, променете номера в кода.

Проверете и качете кода на дъската си Arduino.

Стъпка 6: Подгответе дървената обвивка

Изтеглете файла за лазерно рязане на дърво.

Лазерно изрежете предната и задната плочи и 6 LED опори от 1/4 шперплат, като използвате съответните настройки на вашата лазерна резачка. Чувствайте се свободни да промените разширеното лого на предната плоча във всеки дизайн, който искате.

На нашия лазерен нож (EPILOG Fusion M2 40) използвахме следните настройки:

• 4 скорости, 100 мощност, 10 честоти към векторно изрязване
• 50 скорости, 100 мощност, 300 DPI до растрово гравиране

Използвахме лазерно рязане, защото имаме достъп до такъв в OEDK, но можете също да изтеглите файловете, които да използвате като контур, за да изрежете парчетата с CNC рутер или лента.

Пробийте 3 дупки с бит 5/32 в предната плоча на местата, показани с червените X на изображението. Трябва да има една дупка между градиента и слушалките, една под дясната слушалка и една под логото. тези отвори отпред. Тези дупки ще бъдат за 2 -инчовите стойки.

Поставете предната плоча отгоре на задната плоча така, че и двете да са ориентирани в посоката, както се вижда във файла за лазерно рязане. С молив леко проследете очертанията на градиентните пространства и пространството за слушалки, отвора за микрофона и 3 -те дупки, просто пробити в предната плоча върху задната плоча.

Пробийте 3 дупки с бит 5/32 в задната плоча на местата, току -що прехвърлени от предната плоча.

Стъпка 7: Подгответе акрилните парчета

Изтеглете 1/4 "акрилен файл за лазерно рязане и 1/8" файл за лазерно рязане.

Лазерно изрежете предните вложки от 1/4 "акрил и подложките от 1/8" акрил, като използвате подходящите настройки на вашия лазерен нож. На нашия лазерен нож (EPILOG Fusion M2 40) използвахме следните настройки:

• 2 скорости, 100 мощност, 100 честота за 1/4 "акрил
• 4 скорости, 100 мощност, 100 честота за 1/8 "акрил

Използвахме лазерно рязане, защото имаме достъп до такъв в OEDK, но можете също да изтеглите файловете, които да използвате като контур, за да изрежете парчетата с CNC рутер или лента. Освен това, подложките могат да бъдат изрязани от акрил с всякаква ширина, но открихме, че 1/8 или по -тънки са работили достатъчно добре, за да се прикрепят към дървото, като същевременно се намали теглото.

Залепете всяка акрилна подложка към съответната част от предната вложка с акрилно лепило, така че когато предните вложки се поставят в предната плоча, езичетата на подложките се изравняват със задната част на предната страна.

След като лепилото се втвърди (поне 30 минути), измръзвайте предната и задната част на съединените акрилни парчета, за да разсейвате по -добре светлината. Използвахме пясъкоструйна машина за това, но фино натросената шкурка (600 песъчинки или по-висока) и малко мазнина за лактите също ще работят.

Стъпка 8: Прикрепете акрилните парчета към дървената обвивка

Поставете предната плоча с лицето надолу и поставете на сухо акрилните парчета в съответните им пространства. Ако акрилните парчета имат проблеми с монтирането, шлайфайте вътрешните ръбове на предната плоча, докато акрилните парчета пасват.

След като се постигне добро прилягане, отстранете акрилните парчета от предната плоча и нанесете епоксидна смола от две части върху лицевата страна на пластините на подложките, които докосват дървото. Поставете акрилните парчета в техните пространства, натиснете и оставете епоксидната смола да изсъхне напълно.

Стъпка 9: Монтирайте платките за електроника към дървения корпус

Използвайки очертания контур на отвора на микрофона на задната плоча, поставете измервателя на нивото на гравитационния звук на задната плоча така, че микрофонът да се подравнява с очертанията му. Отбележете къде са четирите монтажни отвора на гравитационната платка на задната плоча.

Оставяйки измервателното ниво на гравитационния звук на задната плоча, подредете дъската Arduino и перф дъската на задната плоча. Ориентирайте платката Adruino така, че контактът да е насочен надолу и да остави поне 1/4 пространство между всяка платка. Точното разположение на тези дъски няма особено значение, стига дъските да не се припокриват една с друга или очертанията на градиента и слушалките. Избрахме да поставим дъската Arduino вляво от дъската Gravity и перф дъската над дъската Gravity.

Маркирайте къде са закрепващите отвори за дъските Arduino и perf на задната плоча.

Извадете електрониката от задната плоча и пробийте всички отвори, току -що отбелязани с бормашина 1/8 . Тъй като нашите винтове M2.5 изискват отвор с пробиване, за да се поставят на едно ниво с задната плоча, ние пробихме задната плоча от задната страна, използвайки бормашина.

Прикрепете измервателя на нивото на силата на тежестта към задната плоча с помощта на найлонови стойки и винтове M2.5. Микрофонът трябва да е близо до предната плоча, така че за да повдигнем дъската възможно най-много, използвахме 25 мм женско-женско противопоставяне и 18 мм мъжко-женско отклонение.

Прикрепете дъската Arduino и perf към задната платка с помощта на M2.5 женско-женски стойки и винтове. Дължината на застоя не е критична, стига всички стойности, използвани за една платка, да са с еднаква дължина и да са достатъчно кратки, за да поддържат платката в устройството. Използвахме 10 мм женско-женски противостояния.

Ако вашата схема използва макет вместо перф дъска, просто монтирайте макета с лепилната му подложка, вместо да използвате стойки и винтове.

След като електрониката е монтирана, свържете веригата нагоре.

Стъпка 10: Прикрепете LED опорите

На задната плоча нарисувайте 3 точки в леко очертания контур за градиента, както е показано с червените Xs. Трябва да има една дупка на всеки край на наклона и една в средата. Повторете това в очертанията за слушалките, както е показано с червените Xs.

Пробийте дупки с 5/32 "бит, където току -що бяха начертани 6 точки. Пробийте тези дупки отзад. Тези отвори ще бъдат за 1 1/4" стойки, за да поддържат LED лентите.

Пробийте отвори с бит 5/32 в единия край на всяка от 6 -те LED опори. Свържете тези отвори.

Прикрепете LED подложка към задната плоча на всеки от 6 -те отвора в градиента и очертанията на слушалките, като използвате 1 1/4 стойка. Използвайте шайба от всяка страна на стойката между стойката и дървото. Подравнете LED опорите така, че LED лентата е поставена върху непробития край на опората, LED лентата ще бъде центрирана в градиента или слушалките.

Стъпка 11: Окончателно сглобяване и монтиране

Използвайте горещо лепило, за да прикрепите LED лентите към LED подпорите. Входните проводници за LED лентите трябва да са ориентирани към долната част на устройството.

Свържете LED лентите към веригата и свържете 5V захранващия адаптер към USB кабела в Arduino.

Прикрепете предната плоча към задната плоча, като използвате 2-инчовите стойки, 6-32 шайби и 6-32 винта, като поставите шайбите между стойките и дървото.

Монтирайте устройството на стена, като използвате монтажния отвор на задната плоча. Можете да използвате винт за дърво в стената или да използвате кука Command.

Включете устройството и си осигурете защита на слуха!