ระบบแจ้งเตือนระดับเสียงที่ไม่ปลอดภัย: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) เป็นพื้นที่ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดของ Rice University โดยเป็นพื้นที่สำหรับนักศึกษาทุกคนในการออกแบบและสร้างต้นแบบโซลูชันสำหรับความท้าทายในโลกแห่งความเป็นจริง เพื่อรองรับวัตถุประสงค์นี้ OEDK จึงมีเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องจักรขนาดใหญ่จำนวนมากที่สร้างเสียงดังและอาจไม่ปลอดภัย แม้ว่า OEDK จะสร้างวัฒนธรรมความปลอดภัยเกี่ยวกับอุปกรณ์ป้องกันดวงตาและถุงมือได้สำเร็จ แต่ก็ไม่สามารถสร้างวัฒนธรรมความปลอดภัยแบบเดียวกันในอุปกรณ์ป้องกันการได้ยินได้ เนื่องจากผู้ใช้ไม่แน่ใจว่าเมื่อใดที่ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันเสียง

ทีมงาน Ring the Decibels ของเรามีเป้าหมายที่จะแก้ปัญหานี้โดยการออกแบบ สร้าง และใช้งานระบบแจ้งเตือนที่แนะนำให้ผู้ใช้ OEDK สวมอุปกรณ์ป้องกันการได้ยินที่เหมาะสมในระดับเสียงที่ไม่ปลอดภัย

ขั้นตอนที่ 1: ภาพรวม

อุปกรณ์นี้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Uno ข้อมูลเสียงอะนาล็อกจะได้รับจาก Gravity Sound Level Meter โดยเฉลี่ย จากนั้นจึงใช้เพื่อทริกเกอร์เอาต์พุตแถบ LED แบบดิจิทัล การแสดงภาพประกอบด้วยการไล่ระดับสีที่แสดงระดับเดซิเบลเฉลี่ยอย่างต่อเนื่องและชุดหูฟังที่กะพริบเป็นสีแดงเมื่อถึงเกณฑ์เดซิเบลที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

ตัวเคสทำจากแผ่นไม้อัดสองแผ่นคั่นด้วยแผ่นไม้อัดทรงกลมสองแผ่นคั่นด้วยอะลูมิเนียมรอง จอแสดงผลแบบไล่ระดับและหูฟังสร้างขึ้นด้วยอะคริลิกฝ้า ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดติดตั้งอยู่ที่เพลตด้านหลัง

ตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงการติดตั้งบนผนัง อุปกรณ์นี้ใช้เวลาดำเนินการไม่ถึง 2 ชั่วโมงเท่านั้น เราได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับการปรับข้อมูลให้เรียบและควบคุมแถบ LED ผ่านโครงการนี้ และเราหวังว่าคุณจะสนุกกับการสร้างมัน!

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบและเครื่องมือที่จำเป็น

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดสำหรับวัสดุสำหรับอุปกรณ์นี้ต่ำกว่า 100 เหรียญเพียงเล็กน้อย เนื่องจากทีมของเรากำลังสร้างอุปกรณ์นี้เป็นจำนวนมาก เราจึงสามารถซื้อวัสดุจำนวนมากเพื่อลดต้นทุนได้ นอกจากนี้ เนื่องจากเรากำลังสร้างอุปกรณ์นี้สำหรับและในพื้นที่ผู้ผลิตทางวิศวกรรม เราจึงสามารถเข้าถึงส่วนประกอบและเครื่องมือจำนวนมากได้แล้ว

ปริมาณของส่วนประกอบที่แสดงด้านล่างมีไว้สำหรับหนึ่งอุปกรณ์

ส่วนประกอบ

• 1x Arduino Uno (หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่คล้ายกัน) พร้อมสาย USB
• 1x การสร้างต้นแบบเขียงหั่นขนม
• 1x Perfboard (อุปกรณ์เสริม)
• 2x สายจัมเปอร์ชาย-ชายสีแดง
• 2x สายจัมเปอร์ชายหญิงสีแดง
• 2x สายจัมเปอร์ชาย-ชายสีดำ
• สายจัมเปอร์ตัวผู้-ตัวเมียสีดำ 2x
• 3x สายจัมเปอร์ชาย-ชายสีน้ำเงิน
• 2x สายจัมเปอร์ชาย - หญิงสีน้ำเงิน
• อะแดปเตอร์แปลงไฟ 1x 5V 1A
• 1x เครื่องวัดระดับเสียงแบบแอนะล็อกแรงโน้มถ่วง
• 1x แอดเดรส RGB LED WS2812B Strip (อย่างน้อย 20 LEDs)
• 6x หมุดส่วนหัวชาย - ชาย
• ตัวต้านทาน 2x330 โอห์ม
• 24” x 12” ของ 1/4” ไม้อัดเบิร์ช
• 7" x 9" ของ 1/4" อะคริลิค
• อะคริลิค 9" x 9" 1/8" (ความกว้างอาจแตกต่างกันไป)
• 3x 1/4" Hex / 2" 6-32 ตัวเมีย - ตัวเมียอลูมิเนียม Standoffs
• 6x 1/4" Hex / 1 1/4" 6-32 ตัวเมีย - ตัวเมียอลูมิเนียม Standoffs
• สกรูหัวแบน 18x3/4" 6-32
• เครื่องซักผ้า 18x No. 6
• 8x 10mm M2.5 หญิง - หญิง Nylon Standoffs
• 4x 25mm M2.5 หญิง - หญิง Nylon Standoffs
• 4x 18mm M2.5 ตัวผู้-ตัวเมีย Nylon Standoffs
• สกรู M2.5 ขนาด 24x 6 มม.

เครื่องมือ

• Arduino IDE
• หัวแร้ง (HAKKO FM-204) พร้อมหัวแร้ง
• ขัดสนฟลักซ์
• เครื่องตัดเลเซอร์ (EPILOG Fusion M2 40)
• กาวอะคริลิก
• เครื่องพ่นทราย (อุปกรณ์เสริม)
• กระดาษทราย
• อีพ็อกซี่ 2 ส่วน
• สว่านไร้สาย
• ดอกสว่าน 5/32"
• ดอกสว่าน 1/8"
• ดอกเคาเตอร์ซิงค์ 1/2" 82º
• สว่านกด
• #5 Counterbore บิต
• ไขควง
• ปืนกาวร้อนพร้อมแท่งกาว

ขั้นตอนที่ 3: เตรียมไฟ LED

ตัดแถบไฟ LED ที่สามารถระบุตำแหน่งได้ทีละสองแถบที่เครื่องหมายบนแถบ คุณสามารถตัด LED จำนวนเท่าใดก็ได้ตามต้องการ เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เริ่มต้นจำนวน LED ในโค้ดใหม่ในภายหลัง เราใช้ไฟ LED 10 ดวงต่อแถบ

หมุดหัวต่อประสานเข้ากับจุดเชื่อมต่อทั้ง 3 จุดของแถบ LED อันใดอันหนึ่ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ประสานที่ปลายอินพุตข้อมูล (DI) ทำซ้ำสำหรับแถบ LED อื่น เราใช้ฟลักซ์ขัดสนเล็กน้อยบนขั้วต่อแถบ LED เพื่อให้บัดกรีง่ายขึ้น

งอและพับแถบ LED อันใดอันหนึ่งให้เป็นรูปร่างคล้ายส่วนโค้งเพื่อให้พอดีกับส่วนโค้งของชิ้นส่วนการไล่ระดับสี เราทำสิ่งนี้ได้ด้วยการสร้างรูปแบบคลื่นด้วยแถบ LED ที่สามารถโค้งเข้าหาตัวได้ ใช้เทคนิคเดียวกันนี้ กำหนดรูปทรงแถบ LED อื่น ๆ ตามส่วนโค้งของหูฟัง

ขั้นตอนที่ 4: ประกอบวงจร

เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อพิน Arduino 5V กับรางจ่ายไฟบนเขียงหั่นขนม จากนั้นเชื่อมต่อพินกลุ่ม Arduino กับรางกราวด์บนเขียงหั่นขนม

การเชื่อมต่อแถบ LED

เชื่อมต่อขาดิจิตอล Arduino 5 เข้ากับขั้วต่ออินพุตข้อมูล (DI) บนแถบ LED หนึ่งเส้น โดยเพิ่มตัวต้านทาน 330 โอห์มระหว่างพิน 5 และขั้วต่อ DI เชื่อมต่อรางพลังงานเขียงหั่นขนมบนเขียงหั่นขนมกับพินตัวเชื่อมต่อ 5V บนแถบ LED และเชื่อมต่อรางกราวด์ของเขียงหั่นขนมกับขั้วต่อ GND บนแถบ LED นี่จะเป็นแถบ LED สำหรับการแสดงการไล่ระดับสี

เชื่อมต่อขาดิจิตอล Arduino 6 กับขั้วต่อ DI บนแถบ LED อื่น โดยเพิ่มตัวต้านทาน 330 โอห์มระหว่างพิน 6 และขั้วต่อ DI เชื่อมต่อรางพลังงานเขียงหั่นขนมบนเขียงหั่นขนมกับพินตัวเชื่อมต่อ 5V บนแถบ LED และเชื่อมต่อรางกราวด์ของเขียงหั่นขนมกับขั้วต่อ GND บนแถบ LED นี่จะเป็นแถบ LED สำหรับจอแสดงผลหูฟัง

การเชื่อมต่อเครื่องวัดระดับเสียงแรงโน้มถ่วง (ไมโครโฟน)

เชื่อมต่อ Arduino analog pin A0 กับพอร์ตแอนะล็อกบน Gravity Sound Level Meter เชื่อมต่อรางพลังงานเขียงหั่นขนมบนเขียงหั่นขนมกับพอร์ต VCC บนกระดานแรงโน้มถ่วงและรางกราวด์ของเขียงหั่นขนมเข้ากับพอร์ต GND บนกระดานแรงโน้มถ่วง

การโอนวงจรไปยัง Perf Board (ทางเลือก)

เพื่อให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดเข้าที่นานขึ้น ทีมงานของเราจึงตัดสินใจย้ายวงจรของเราไปไว้บนบอร์ดที่สมบูรณ์แบบ วงจรของเราไม่ได้ซับซ้อนมากนัก ดังนั้นเราจึงใช้เลื่อยเลือยตัดโลหะเพื่อตัดบอร์ดขนาด 4 ซม. x 6 ซม. ให้เป็นบอร์ดขนาด 4 ซม. x 3 ซม. และเจาะรูยึดใหม่เข้าไปด้วยดอกสว่านขนาด 1/8 นิ้ว ขั้นตอนนี้เป็นทางเลือกที่สมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 5: แก้ไขและอัปโหลดโค้ด

ดาวน์โหลดโค้ดและเปิดใน Arduino IDE

ตรวจสอบว่าค่าที่กำหนดไว้สำหรับจำนวน LED ในแต่ละแถบ (NUM_LEDS_1 และ NUM_LEDS_2) ตรงกับจำนวน LED ที่คุณตัดสำหรับแถบ LED แรก (การไล่ระดับสี) และแถบ LED ที่สอง (หูฟัง) หากค่าเหล่านี้ไม่ตรงกัน ให้เปลี่ยนตัวเลขในรหัส

ตรวจสอบและอัปโหลดรหัสไปยังบอร์ด Arduino ของคุณ

ขั้นตอนที่ 6: เตรียมปลอกไม้

ดาวน์โหลดไฟล์ตัดไม้ด้วยเลเซอร์

ตัดด้วยเลเซอร์ที่แผ่นด้านหน้าและด้านหลัง และไฟ LED 6 ตัวที่รองรับจากไม้อัด 1/4 โดยใช้การตั้งค่าที่เหมาะสมบนเครื่องตัดเลเซอร์ของคุณ คุณสามารถเปลี่ยนโลโก้แรสเตอร์บนเพลทด้านหน้าเป็นแบบใดก็ได้ตามต้องการ

ในเครื่องตัดเลเซอร์ของเรา (EPILOG Fusion M2 40) เราใช้การตั้งค่าต่อไปนี้:

• 4 ความเร็ว, 100 กำลัง, 10 ความถี่ในการตัดเวกเตอร์
• ความเร็ว 50, 100 กำลัง, 300 DPI เพื่อแกะสลักแรสเตอร์

เราใช้เครื่องตัดเลเซอร์เนื่องจากเราสามารถเข้าถึงหนึ่งใน OEDK ได้ แต่คุณยังสามารถดาวน์โหลดไฟล์เพื่อใช้เป็นโครงร่างเพื่อตัดชิ้นส่วนด้วยเราเตอร์ CNC หรือเลื่อยสายพาน

เจาะรู 3 รูด้วยดอกสว่านขนาด 5/32" ที่แผ่นด้านหน้าในตำแหน่งที่แสดงด้วยเครื่องหมาย X สีแดงในภาพ ควรมีรูหนึ่งรูระหว่างตัวไล่ระดับและหูฟัง หนึ่งรูอยู่ใต้หูฟังด้านขวา และอีกช่องหนึ่งอยู่ใต้โลโก้ รูเหล่านี้จากด้านหน้า รูเหล่านี้จะใช้สำหรับขัดแย้ง 2"

วางเพลทด้านหน้าบนเพลทด้านหลังโดยให้ทั้งคู่อยู่ในทิศทางที่มองเห็นในไฟล์ตัดด้วยเลเซอร์ ใช้ดินสอลากเส้นโครงร่างของการไล่ระดับสีและช่องหูฟังเบาๆ รูไมโครโฟนและ 3 รูเพิ่งเจาะในเพลตด้านหน้าบนเพลตด้านหลัง

เจาะ 3 รูด้วยดอกสว่าน 5/32 เข้าไปในเพลทด้านหลังในตำแหน่งที่เพิ่งย้ายจากเพลทด้านหน้า เคาเตอร์รูเหล่านี้จากด้านหลัง

ขั้นตอนที่ 7: เตรียมชิ้นอะคริลิค

ดาวน์โหลดไฟล์ตัดเลเซอร์อะคริลิก 1/4" และไฟล์ตัดเลเซอร์ 1/8"

ตัดเลเซอร์ส่วนแทรกด้านหน้าจากอะคริลิค 1/4" และชิ้นส่วนสำรองจากอะคริลิค 1/8" โดยใช้การตั้งค่าที่เหมาะสมบนเครื่องตัดเลเซอร์ของคุณ ในเครื่องตัดเลเซอร์ของเรา (EPILOG Fusion M2 40) เราใช้การตั้งค่าต่อไปนี้:

• 2 ความเร็ว 100 กำลัง 100 ความถี่สำหรับอะคริลิค 1/4"
• 4 สปีด 100 แรง 100 ความถี่ สำหรับอะคริลิค 1/8"

เราใช้เครื่องตัดเลเซอร์เนื่องจากเราสามารถเข้าถึงหนึ่งใน OEDK ได้ แต่คุณยังสามารถดาวน์โหลดไฟล์เพื่อใช้เป็นโครงร่างเพื่อตัดชิ้นส่วนด้วยเราเตอร์ CNC หรือเลื่อยสายพาน นอกจากนี้ แผ่นรองหลังสามารถตัดจากอะคริลิกได้ทุกความกว้าง แต่เราพบว่า 1/8 หรือทินเนอร์ทำงานได้ดีพอที่จะยึดติดกับไม้ในขณะที่ลดน้ำหนักได้

กาวแผ่นหลังอะครีลิกแต่ละชิ้นเข้ากับแผ่นสอดด้านหน้าที่สอดคล้องกันด้วยกาวอะครีลิก เพื่อที่ว่าเมื่อวางชิ้นส่วนเม็ดมีดด้านหน้าเข้าไปในเพลตด้านหน้า แถบบนแผ่นรองด้านหลังจะเรียบเสมอกับด้านหลังของด้านหน้า

หลังจากตั้งกาวแล้ว (อย่างน้อย 30 นาที) ให้แข็งตัวที่ด้านหน้าและด้านหลังของชิ้นอะครีลิกที่เชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อให้แสงกระจายได้ดีขึ้น เราใช้เครื่องพ่นทรายสำหรับสิ่งนี้ แต่กระดาษทรายละเอียด (600 เม็ดขึ้นไป) และจาระบีข้อศอกบางส่วนก็ใช้ได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 8: ติดชิ้นอะคริลิคเข้ากับปลอกไม้

วางแผ่นด้านหน้าคว่ำหน้าลงและใส่ชิ้นส่วนอะคริลิกให้แห้งลงในช่องว่างที่สอดคล้องกัน หากชิ้นอะครีลิคมีปัญหาในการติดตั้ง ให้ทรายขอบด้านในของแผ่นด้านหน้าจนกระทั่งชิ้นอะครีลิคพอดี

เมื่อได้ขนาดที่พอดีแล้ว ให้ถอดชิ้นอะคริลิกออกจากแผ่นด้านหน้า และทาอีพ็อกซี่สองส่วนกับหน้าแท็บของแผ่นรองหลังที่สัมผัสกับไม้ วางชิ้นอะคริลิกลงในช่องว่าง กดลง และปล่อยให้อีพ็อกซี่แห้งสนิท

ขั้นตอนที่ 9: ติดตั้งบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับปลอกไม้

ใช้โครงร่างที่ลากเส้นของรูไมโครโฟนบนแผ่นรองด้านหลัง วางเครื่องวัดระดับเสียงแรงโน้มถ่วงบนแผ่นรองด้านหลัง โดยให้ไมโครโฟนอยู่ในแนวเดียวกับโครงร่าง ทำเครื่องหมายว่ารูยึดสี่รูบนกระดานแรงโน้มถ่วงอยู่ที่แผ่นรองหลัง

ทิ้งเครื่องวัดระดับเสียงแรงโน้มถ่วงไว้ที่แผ่นหลัง ให้จัดบอร์ด Arduino และบอร์ดประสิทธิภาพไว้ที่แผ่นหลัง ปรับทิศทางบอร์ด Adruino โดยให้เต้ารับไฟฟ้าชี้ลงและเว้นช่องว่างระหว่างบอร์ดแต่ละบอร์ดอย่างน้อย 1/4 ตำแหน่งที่แน่นอนของบอร์ดเหล่านี้ไม่สำคัญตราบใดที่บอร์ดไม่ทับซ้อนกันหรือ โครงร่างของการไล่ระดับสีและหูฟัง เราเลือกที่จะวางบอร์ด Arduino ไว้ทางด้านซ้ายของบอร์ด Gravity และบอร์ดประสิทธิภาพเหนือบอร์ด Gravity

ทำเครื่องหมายว่ารูสำหรับติดตั้งอยู่ที่ใดสำหรับ Arduino และแผง perf ที่แผ่นหลัง

ถอดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออกจากแผ่นรองด้านหลังและเจาะรูทั้งหมดที่มีเครื่องหมายดอกสว่าน 1/8 เนื่องจากสกรู M2.5 ของเราต้องใช้รูเจาะเพื่อวางให้เรียบกับแผ่นรองด้านหลัง เราจึงทำการเจาะรูแผ่นหลังจากด้านหน้าด้านหลังโดยใช้ เครื่องเจาะ

ติดเครื่องวัดระดับเสียงแรงโน้มถ่วงเข้ากับแผ่นรองด้านหลังโดยใช้สแตนด์ออฟไนลอน M2.5 และสกรู ไมโครโฟนควรอยู่ใกล้กับเพลตด้านหน้า เพื่อที่จะยกบอร์ดให้สูงที่สุด เราใช้ standoff ตัวผู้-ตัวเมียขนาด 25 มม. และแบบแยกชาย-หญิง 18 มม.

ติด Arduino และบอร์ด perf เข้ากับแผ่นรองด้านหลังโดยใช้สกรูและสกรู M2.5 ตัวเมีย-ตัวเมีย ความยาวของข้อขัดแย้งนั้นไม่สำคัญ ตราบใดที่ข้อขัดแย้งทั้งหมดที่ใช้กับบอร์ดเดียวมีความยาวเท่ากันและสั้นพอที่จะเก็บบอร์ดไว้ในอุปกรณ์ เราใช้ข้อขัดแย้งหญิง-หญิง 10 มม.

หากวงจรของคุณใช้เขียงหั่นขนมแทนบอร์ดที่สมบูรณ์แบบ เพียงติดตั้งเขียงหั่นขนมโดยใช้แผ่นรองกาวแทนการใช้สแตนออฟและสกรู

เมื่อติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แล้ว ให้ต่อวงจรขึ้น

ขั้นตอนที่ 10: แนบ LED รองรับ

บนเพลตด้านหลัง วาด 3 จุดภายในโครงร่างที่วาดเบาๆ สำหรับการไล่ระดับสีดังที่แสดงด้วย Xs สีแดง ควรมีหนึ่งรูที่ปลายแต่ละด้านของการไล่ระดับสีและอีกหนึ่งรูตรงกลาง ทำซ้ำภายในโครงร่างสำหรับหูฟังตามที่แสดงด้วย Xs สีแดง

เจาะรูด้วยดอกสว่านขนาด 5/32" โดยที่จุดทั้ง 6 จุดถูกดึงออกมา เคาเตอร์รูเหล่านี้จากด้านหลัง รูเหล่านี้จะใช้สำหรับแท่นรอง 1 1/4" เพื่อรองรับแถบ LED

เจาะรูด้วยดอกสว่านขนาด 5/32 ที่ปลายด้านหนึ่งของตัวรองรับ LED ทั้ง 6 ตัว เจาะรูเหล่านี้

ติดส่วนรองรับ LED เข้ากับแผ่นรองด้านหลังที่แต่ละรูทั้ง 6 รูภายในการไล่ระดับสีและโครงร่างหูฟังโดยใช้ข้อขัดแย้ง 1 1/4 ใช้แหวนรองที่แต่ละด้านของส่วนที่แยกระหว่างส่วนที่ขัดแย้งกับไม้ จัดแนว LED รองรับเพื่อให้ แถบ LED ถูกวางบนส่วนรองรับที่ไม่เจาะ แถบ LED จะอยู่ตรงกลางของการไล่ระดับสีหรือหูฟัง

ขั้นตอนที่ 11: การประกอบและติดตั้งขั้นสุดท้าย

ใช้กาวร้อนติดแถบ LED เข้ากับฐานรองรับ LED สายอินพุตสำหรับแถบ LED ควรวางอยู่ที่ด้านล่างของอุปกรณ์

เชื่อมต่อแถบ LED เข้ากับวงจรและต่ออะแดปเตอร์ไฟ 5V เข้ากับสาย USB ใน Arduino

ติดเพลทด้านหน้าเข้ากับเพลทด้านหลังโดยใช้สแตนออฟ 2 , แหวนรอง 6-32 และสกรู 6-32 ตัว โดยวางแหวนรองระหว่างแท่นรองกับไม้

ติดตั้งอุปกรณ์เข้ากับผนังโดยใช้รูยึดที่แผ่นด้านหลัง คุณสามารถใช้สกรูไม้กับผนังหรือใช้ขอเกี่ยว

เสียบอุปกรณ์และรับอุปกรณ์ป้องกันการได้ยินของคุณ!