D4E1 - Сделай сам - Вспомогательные технологии: Scale Aid 2018: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Вероника, 36-летняя женщина, работает в «Het Ganzenhof» из-за врожденного синдрома (Рубинштейн-Тайби). Здесь она берет на себя задачу помогать выполнять рецепты путем взвешивания количества. Этот процесс всегда выполнялся нашим клиентом с помощью обычных кухонных весов. С этими кухонными весами связано несколько проблем, потому что Вероника не знает цифр или букв, не умеет читать, а кончики пальцев у нее утолщены из-за своего синдрома. В связи с этим нашему клиенту всегда требовалась помощь третьих лиц в этом процессе. Таким образом, потребность в создании весов, позволяющих Вероник автономно взвешивать количества, возникла из-за самой настройки.

На протяжении всего проекта мы сосредоточились на создании совершенно новых весов, которые можно использовать на кухне. Из нашего анализа мы пришли к выводу, что для обеспечения возможности использования весов должны присутствовать как минимум 3 элемента, а именно: кнопка включения / выключения, кнопка тарирования и дисплей для определения того, сколько уже было взвешено. Последнее было особенно сложной задачей в рамках проекта, потому что наш клиент имеет более низкий умственный возраст. Наконец, мы решили использовать символы освещения (красная стрелка вверх - зеленый большой палец - красная стрелка вниз) в нашем последнем прототипе 1.9, чтобы указать, сколько уже было взвешено.

Шаг 1. Материалы и инструменты

На этом этапе мы обсудим все использованные нами материалы.

Примечание: некоторые знания о 3D-печати и программировании Arduino пригодятся…

МАТЕРИАЛЫ

КЕЙС

• 2 листа полистирола толщиной 2 мм (600 x 450 мм)
• лист 2 мм прозрачного ПММА (15 х 30 мм)
• Лист ПВХ Forex 10 мм (15 x 50 мм)
• черная декаль или наклейка (50 х 50 мм)
• красные и зеленые точки наклейки
• 6 винтов M3.5x12 csk
• 2 самореза M2,5x35 csk
• 6 гаек и болтов M3x12
• самоклеющиеся демпферы
• Нить для 3D-принтера PLA или PET-G
• CA клей
• УФ клей

ЭЛЕКТРОНИКА

• Ардуино Нано
• кабель mini usb
• Тензодатчик + стеклянная поверхность для взвешивания (5 кг)
• HX-711
• 6 светодиодов 5V WS2812b
• Разъем питания
• Адаптер питания 5В
• ЖК-дисплей 16x2 I²C
• Поворотный энкодер
• большая кнопка
• большой поворотный переключатель
• женские штифты заголовка
• женский - мужской провода dupont
• Резисторы 3 x 10 кОм
• Резистор 220 ом
• 3 конденсатора по 1 нФ
• Предохранитель 500 мА
• Перфорированная доска
• Немного припоя
• Какие-то тонкие провода

ИНСТРУМЕНТЫ

• 3D-принтер (Creality CR-10)
• тепловая пушка или горячая проволока
• ножницы и нож Стэнли
• железная линейка
• паяльник
• циркулярная пила или ленточная пила
• стол дрель
• кольцевая пила 22 и 27 мм
• аккумуляторная дрель + дрель
• немного наждачной бумаги (240 грит)

Шаг 2: детали, напечатанные на 3D-принтере

Для 3D-печати деталей вам понадобится большая печатная машина (Creality cr-10 300x300 мм), чтобы печатать стороны за один раз. Вы также можете разрезать их на более мелкие части и склеить их с помощью клея CA, но для оптимальной прочности рекомендуется распечатать его цельным.

Предпочтительной нитью для использования является ПЭТ-Г и, как второй вариант, ПЛА, обе безопасны для пищевых продуктов, но ПЭТ-Г прочнее и устойчивее к нагреванию или прямым солнечным лучам.

Вам нужно будет распечатать:

1 x сторона 1

1 x сторона 2

2 х индикаторная стрелка

1 x индикатор большого пальца вверх

1 x держатель для жк-дисплея

2 x распорка для пуговиц

1 х адаптер шкалы

6 винтовых вставок

Рекомендуется печатать с толщиной слоя 0,2 мм и с подставками для индикаторов, все остальные части можно печатать без подставок.

Шаг 3. Электроника и программное обеспечение

Объяснение используемой электроники

Для электроники мы использовали Arduino Nano из-за его небольшого размера. Микросхема усилителя весоизмерительной ячейки HX 711 подключена к весовой ячейке номиналом 5 кг, собранной на дешевых кухонных весах. Светодиодная лента 5V ws2812b 60 светодиодов / м используется для индикации количества для нашего пациента, она разрезана на 3 части по 2 светодиода. Затем мы использовали кнопку телемеханики и поворотный переключатель с соединительными блоками в качестве кнопки тарирования и переключателя включения / выключения. Жк-дисплей 16x2 I²C используется для индикации настройки регулируемого веса и фактического измеренного веса. Поворотный энкодер используется для настройки регулируемого веса и при необходимости обнуления. Все питается от настенного адаптера 5 В 500 мА с соответствующей вилкой.

Подключения

Чтобы предотвратить путаницу с проводами, как в предыдущих прототипах, мы использовали штыри разъема и провода типа dupont (вилка - розетка) для подключения всех кнопок и датчиков к Arduino. Если что-то сломается, это легко исправить благодаря модульной конструкции.

HX 711

• VDD идет на 3,3 В
• VCC переходит на 5 В
• Данные поступают на D2 Arduino
• Часы идут на D3 Arduino
• Gnd идет на землю

Весоизмерительная ячейка => HX 711

• Красный переходит в красный
• от черного к черному
• от белого к белому
• от зеленого / синего до зеленого / синего

Светодиодная полоса

• + переходит на 5В
• Данные поступают на D6 Arduino с резистором 220 Ом между ними.
• - уходит на землю

Кнопка тарирования

• + переходит на 5В
• - переходит на D10 с подтягивающим резистором 10K на землю

Разъем питания

• + переходит на выключатель с плавким предохранителем 500 мА между
• - уходит на землю
• Конденсатор 100 нФ параллельно + и -

Поворотный переключатель включения / выключения

• одна нога идет к вилке с предохранителем
• другая нога идет на 5V

Поворотный энкодер

• Gnd идет на землю
• + переходит на 5В
• ПО переходит на D11 на Arduino
• DT идет к D8 Arduino с резистором 10 кОм между и конденсатором 100 нФ, подключенным к земле.
• CLK подключается к D9 Arduino с резистором 10 кОм между и конденсатором 100 нФ, подключенным к земле.

ЖК-дисплей 16x2 I²C

• SCL переходит на A5 на Arduino
• SDA переходит на A4 на Arduino
• VCC переходит на 5 В
• GND идет на землю

Программное обеспечение

Мы использовали Arduino IDE для программирования всего…

Чтобы откалибровать датчик нагрузки, вам нужно сначала загрузить калибровочный эскиз в Arduino. Калибровать датчик веса легче, если вы используете объект с известным весом.

Как только вы узнаете калибровочный коэффициент, отрегулируйте его в окончательном коде весов и загрузите в Nano…

Дополнительная информация добавляется в комментариях к коду, после загрузки часть кодирования завершена.

Шаг 4: Подготовка сборки ЧАСТЬ 1

ОБРЕЗКА И СЛОЖЕНИЕ ЛИСТОВ PS

Вырежьте листы согласно схемам, показанным выше, мы использовали нож для резки бумаги и железную линейку, чтобы отрезать прямые края.

Примечание: ножницы для листового металла также подходят для резки листов.

Для отверстий мы использовали небольшое сверло для предварительного просверливания и кольцевую пилу диаметром 22 и 40 мм, установленную на сверле стола с некоторыми зажимами для просверливания больших отверстий.

При необходимости отшлифуйте зернистостью 240.

Для поверхностей сгиба мы немного разрезаем по линии и нагревали область адаптированной проволокой и приспособлением под углом 120 °. Это создает красивые и чистые складки. Вы можете использовать тепловую пушку, чтобы сложить листы, но будьте осторожны, чтобы не сморщить и не перегреть пластик.

РЕЗКА АКРИЛОВЫХ ДИСКОВ-ИНДИКАТОРОВ

Для изготовления циферблатов мы использовали кольцевую пилу 27 мм без центрального сверла на настольном сверле.

Отшлифуйте неровные края и будьте осторожны, чтобы не порезаться!

Наконец, сделайте прозрачный акрил более мутным, отшлифуя поверхности зернистостью 240.

РЕЗКА И КЛЕЙКА ПВХ FOREX

Мы использовали листы Forex, чтобы сделать прочное основание для тензодатчика и монтажный кронштейн для печатной платы и светодиодов.

Вырежьте листы толщиной 10 мм, как показано на рисунках выше, и склейте их с помощью клея CA.

Сделайте небольшое углубление на детали размером 40 x 40 мм, чтобы разместить датчик веса.

Предварительно просверлите отверстия в соответствии с вашим датчиком веса и кронштейном для печатной платы.

КРЮЧКИ PS

Сделайте 8 маленьких крючков, приклеив кусок листа PS 2 мм размером 10 x 10 мм к кусочку 10 x 15 мм с помощью клея CA. Распределите их равномерно по длинной стороне корпуса PS (третий рисунок). По две с каждой стороны на верхней поверхности и по одному на каждой из загнутых боковых поверхностей. Приклейте их примерно в 4 мм от края.

Шаг 5: Подготовка сборки ЧАСТЬ 2

Установка держателя ЖК-дисплея

Вырежьте кусок акрила по очертаниям держателя жк-дисплея. Просверлите по 2 отверстия с каждой стороны рядом с краем, через акрил и сам держатель. Закрепите ЖК-дисплей на держателе ЖК-дисплея с помощью 4 гаек и болтов M3. Затем прикрепите акриловый и ЖК-держатель с ЖК-дисплеем к боковой части с помощью 2 болтов с плоской головкой M3 и закрепите их гайкой.

Отверстия в нижней пластине

Приклейте винтовые вставки к угловым сторонам верхней оболочки и разместите их на одинаковом расстоянии. Теперь совместите верхнюю часть корпуса с боковинами и опорной пластиной и проследите отверстия до опорной пластины. Теперь высверлите их сверлом на 2 мм и снимите фаску на внешней поверхности. Проделайте то же самое с держателем кронштейна печатной платы.

Приклеивание кольца переходной пластины

Приклейте переходное кольцо к стеклянной платформе весов с помощью УФ-клея. Совместите его с вырезами по направлению к индикаторным отверстиям. Убедитесь, что кольцо находится под небольшим углом, чтобы оно было заподлицо со шкалой, это вызвано изгибом тензодатчика.

Приклеивание лапок для взвешивающей поверхности

Сделайте из полистирола 8 выступов 7 x 3 мм и приклейте их на 2. Следующий шаг - приклеить их к весовой поверхности, они должны быть выровнены с вырезами кольца переходной пластины в 4 точках. Это необходимо для закрепления поверхности взвешивания на весах.

Покраска индикаторов, напечатанных на 3D-принтере

Чтобы индикаторы, напечатанные на 3D-принтере, не поглощали свет, мы покрасили их внутреннюю часть в серебристый цвет, чтобы они отражали свет светодиодов.

Шаг 6: Сборка

1. Установите плату в кронштейн и закрепите ее двумя винтами M3,5x12.
2. Приклейте основание тензодатчика, кронштейн печатной платы и держатель светодиода на место.
3. Подключите все к плате согласно схеме Fritzing.
4. Смонтируйте все по месту:

Кнопка тарирования на верхней поверхности с проставкой для пуговицы между ними и закрепление винтом кронштейна

Переключатель Вкл. / Выкл., Используя ту же процедуру, но сбоку от части держателя ЖК-дисплея.

Приклейте светодиоды к кронштейну светодиода.

Поворотный энкодер к боковой части с помощью гайки и шайбы, чтобы закрепить его и закрепить ручку на валу

На другой боковой части добавьте вилку питания и при необходимости просверлите ее, закрепите данной гайкой.

Наконец, прикрепите тензодатчик к основанию и убедитесь, что он выровнен.

5. Протолкните циферблатные индикаторы через отверстия и при необходимости отшлифуйте их, прижмите акриловые линзы к индикаторам.

6. Наденьте боковые стороны на опорную пластину и вставьте верхнюю часть на место.

7. Привинтите 8 M3,5x12 к опорной плите, закрепив верхнюю часть корпуса и кронштейн печатной платы.

8. Добавьте резиновые клеящиеся демпферы к задней части опорной плиты в наиболее критических точках изгиба.

9. Прикрутите стеклянную поверхность для взвешивания и переходное кольцо к датчику веса.

10. Добавьте поверхность для взвешивания и совместите ее с вырезами.

Сборка сделана!

Шаг 7: Результат

Весы позволили Веронике самостоятельно взвешивать ингредиенты.

Эти показатели позволяют ей понять, что происходит, когда она прибавляет в весе. Смотрители могут отрегулировать и сбросить сумму, с помощью руководства и некоторой практики они могут выполнять эти задачи совершенно независимо. Это большое улучшение по сравнению с процедурой взвешивания, с которой она столкнулась ранее.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Особая благодарность: Веронике и "Het Ganzehof"

Авторы проекта: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.