D4E1 - DIY - เทคโนโลยีอำนวยความสะดวก: 'Scale Aid 2018': 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

Veronique เป็นหญิงวัย 36 ปีที่ทำงานที่ "Het Ganzenhof" เนื่องจากโรคประจำตัวของเธอ (Rubinstein-Taybi) ที่นี่เธอรับหน้าที่ช่วยทำสูตรอาหารโดยชั่งน้ำหนักปริมาณ ลูกค้าของเราทำกระบวนการนี้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องชั่งในครัวทั่วไป เครื่องชั่งในครัวนี้มีปัญหาหลายประการเนื่องจาก Veronique ไม่ทราบตัวเลขหรือตัวอักษรใด ๆ ไม่สามารถอ่านได้และมีปลายนิ้วหนาขึ้นอันเป็นผลมาจากอาการของเธอ ด้วยเหตุนี้ ลูกค้าของเราจึงต้องการความช่วยเหลือจากบุคคลที่สามเสมอในระหว่างกระบวนการนี้ ดังนั้น ความต้องการในการสร้างเครื่องช่วยชั่งน้ำหนักที่ช่วยให้ Veronique สามารถชั่งน้ำหนักปริมาณได้เองโดยอัตโนมัติจึงมาจากการตั้งค่า

ตลอดทั้งโครงการ เรามุ่งเน้นที่การสร้างเครื่องชั่งแบบใหม่ที่สามารถใช้ได้ภายในห้องครัว จากการวิเคราะห์ของเรา เราสรุปได้ว่าต้องมีองค์ประกอบอย่างน้อย 3 ชิ้นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้เครื่องชั่งได้ กล่าวคือ ปุ่มเปิด/ปิด ปุ่ม Tare และจอแสดงผลเพื่อระบุว่าได้ชั่งน้ำหนักไปแล้วเท่าใด โดยเฉพาะอย่างยิ่งอย่างหลังเป็นความท้าทายในโครงการเพราะลูกค้าของเรามีอายุทางจิตต่ำกว่า สุดท้าย เราตัดสินใจใช้สัญลักษณ์ไฟ (ลูกศรสีแดงขึ้น – นิ้วหัวแม่มือสีเขียว – ลูกศรสีแดงลง) ในต้นแบบสุดท้าย 1.9 ของเราเพื่อระบุว่าชั่งน้ำหนักไปแล้วเท่าใด

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุและเครื่องมือ

ในขั้นตอนนี้ เราจะพูดถึงวัสดุทั้งหมดที่เราใช้

หมายเหตุ: ความรู้บางประการเกี่ยวกับการพิมพ์ 3 มิติและการเขียนโปรแกรม Arduino มีประโยชน์…

วัสดุ

กรณี

• แผ่นโพลีสไตรีน 2 มม. 2 แผ่น (600 x 450 มม.)
• แผ่นใส PMMA ขนาด 2 มม. (15 x 30 มม.)
• แผ่น PVC Forex 10 มม. (15 x 50 มม.)
• รูปลอกหรือสติกเกอร์สีดำ (50 x 50 มม.)
• สติ๊กเกอร์จุดสีแดงและสีเขียว
• 6 x M3.5x12 สกรู csk
• 2 x M2.5x35 csk สกรูต๊าปตัวเอง
• 6 x M3x12 น็อตและสลักเกลียว
• แดมเปอร์แบบมีกาวในตัว
• เส้นใยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ PLA หรือ PET-G
• กาว CA
• กาวยูวี

อิเล็กทรอนิกส์

• Arduino นาโน
• สาย usb ขนาดเล็ก
• โหลดเซลล์ + พื้นผิวชั่งน้ำหนักแก้ว (5 กก.)
• HX-711
• ไฟ LED 6 x 5V WS2812b
• ปลั๊กไฟ
• อะแดปเตอร์ไฟ 5V
• จอ LCD 16x2 I²C
• ตัวเข้ารหัสแบบหมุน
• ปุ่มกดขนาดใหญ่
• สวิตช์โรตารี่ขนาดใหญ่
• หมุดหัวหญิง
• สายดูปองท์หญิง-ชาย
• ตัวต้านทาน 3 x 10K
• ตัวต้านทาน 220 โอห์ม
• ตัวเก็บประจุ 3 x 1nf
• ฟิวส์ 500 mA
• คณะกรรมการประสิทธิภาพ
• ประสานบางส่วน
• สายบางๆ

เครื่องมือ

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (Creality CR-10)
• ปืนความร้อนหรือ hotwire
• กรรไกรและมีดสแตนลีย์
• ไม้บรรทัดเหล็ก
• หัวแร้ง
• เลื่อยวงเดือนหรือเลื่อยวงเดือน
• สว่านตั้งโต๊ะ
• เลื่อยวงเดือน 22 และ 27 mm
• สว่านไร้สาย + ชุดสว่าน
• กระดาษทรายบางส่วน (240 กรวด)

ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

สำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ คุณจะต้องใช้แท่นพิมพ์ขนาดใหญ่ (Creality cr-10 300x300 มม.) เพื่อพิมพ์ด้านข้างในครั้งเดียว คุณยังสามารถหั่นเป็นชิ้นเล็กๆ แล้วทากาวร่วมกับกาว CA แต่ขอแนะนำให้พิมพ์เป็นชิ้นเดียวเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงสุด

ฟิลาเมนต์ที่ต้องการใช้คือ PET-G และเป็นตัวเลือกที่สอง PLA ทั้งคู่ปลอดภัยต่ออาหาร แต่ PET-G มีความแข็งแรงและทนทานต่อความร้อนหรือแสงแดดโดยตรง

คุณจะต้องพิมพ์:

1 x ด้าน 1

1 x ด้าน 2

2 x ลูกศรบ่งชี้

1 x ตัวบ่งชี้ที่ยกนิ้วให้

1 x ที่วางจอ LCD

2 x ปุ่มสเปเซอร์

อะแดปเตอร์สเกล 1 ตัว

6 x เม็ดมีดสกรู

ขอแนะนำให้พิมพ์ที่ความสูงของชั้น 0.2 มม. และรองรับตัวบ่งชี้ ส่วนอื่นๆ ทั้งหมดสามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องรองรับ

ขั้นตอนที่ 3: อิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์

คำอธิบายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แล้ว

สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เราใช้ Arduino Nano เนื่องจากมีขนาดเล็ก ชิปเครื่องขยายเสียงโหลดเซลล์ HX 711 เชื่อมต่อกับโหลดเซลล์พิกัด 5 กก. ที่รวบรวมจากเครื่องชั่งในครัวราคาถูก 5V ws2812b 60 leds/m ledstrip ใช้เพื่อระบุจำนวนผู้ป่วยของเรา โดยตัดเป็น 3 ชิ้น 2 leds จากนั้น เราใช้ปุ่มเทเลเมคานิกและสวิตช์แบบโรตารี่ที่มีบล็อกต่อเป็นปุ่มทดน้ำหนักและสวิตช์เปิด/ปิด จอ LCD ขนาด 16x2 I²C ใช้เพื่อระบุการตั้งค่าน้ำหนักที่ปรับได้และน้ำหนักที่วัดจริง ตัวเข้ารหัสแบบหมุนใช้เพื่อปรับการตั้งค่าน้ำหนักที่ปรับได้และรีเซ็ตเป็นศูนย์หากจำเป็น ทุกอย่างใช้พลังงานจากอะแดปเตอร์ติดผนัง 5V 500mA พร้อมปลั๊กไฟที่เกี่ยวข้อง

การเชื่อมต่อ

เพื่อป้องกันไม่ให้สายไฟยุ่งเหยิงเหมือนในต้นแบบก่อนหน้านี้ เราได้ใช้หมุดส่วนหัวตัวเมียและสายดูปองท์ (ตัวผู้-ตัวเมีย) เพื่อเชื่อมต่อปุ่มและเซ็นเซอร์ทั้งหมดกับ Arduino หากมีสิ่งใดแตกหักก็สามารถแก้ไขได้ง่ายเนื่องจากการออกแบบโมดูลาร์

HX 711

• VDD ไปที่ 3.3V
• VCC ไปที่ 5V
• ข้อมูลไปที่ D2 ของ Arduino
• นาฬิกาไปที่ D3 ของ Arduino
• Gnd ไปที่พื้น

โหลดเซลล์ => HX 711

• สีแดงกลายเป็นสีแดง
• ดำเป็นดำ
• ขาวถึงขาว
• เขียว/น้ำเงินเป็นเขียว/น้ำเงิน

แถบไฟ LED

• + ไปที่ 5V
• ข้อมูลไปที่ D6 ของ Arduino โดยมีตัวต้านทาน 220 โอห์มอยู่ระหว่าง
• - ไปที่พื้น

ปุ่ม Tare

• + ไปที่ 5V
• - ไปที่ D10 ด้วยตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10K ลงกราวด์

ปลั๊กไฟ

• + ไปที่สวิตช์เปิด/ปิดพร้อมฟิวส์ 500mA อยู่ระหว่าง
• - ไปที่พื้น
• ตัวเก็บประจุ 100nF ขนานกับ + และ -

เปิด / ปิดสวิตช์โรตารี่

• ขาข้างหนึ่งไปที่ปลั๊กไฟพร้อมฟิวส์
• ขาอีกข้างไปที่ 5V

ตัวเข้ารหัสแบบหมุน

• Gnd ไปที่พื้น
• + ไปที่ 5V
• SW ไปที่ D11 บน Arduino
• DT ไปที่ D8 ของ Arduino ด้วยตัวต้านทาน 10K ระหว่างและตัวเก็บประจุ 100nF ที่เชื่อมต่อกับกราวด์
• CLK ไปที่ D9 ของ Arduino โดยมีตัวต้านทาน 10K อยู่ระหว่างและตัวเก็บประจุ 100nF เชื่อมต่อกับกราวด์

จอ LCD 16x2 I²C

• SCL ไปที่ A5 บน Arduino
• SDA ไปที่ A4 บน Arduino
• VCC ไปที่ 5V
• GND ลงสู่พื้นดิน

ซอฟต์แวร์

เราใช้ Arduino IDE เพื่อตั้งโปรแกรมทุกอย่าง…

ในการปรับเทียบโหลดเซลล์ คุณจะต้องโหลดภาพร่างการสอบเทียบลงใน Arduino ของคุณก่อน จะง่ายกว่าในการปรับเทียบโหลดเซลล์หากคุณใช้วัตถุที่มีน้ำหนักที่ทราบ

เมื่อคุณทราบปัจจัยการสอบเทียบแล้ว ให้ปรับค่าในรหัสสุดท้ายสำหรับเครื่องชั่งและโหลดไปที่ Nano…

ข้อมูลเพิ่มเติมจะถูกเพิ่มในความคิดเห็นของรหัส เมื่ออัปโหลดส่วนการเข้ารหัสเสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 4: การเตรียมการประกอบ PART 1

การตัดและพับแผ่น PS

ตัดแผ่นตามแผนที่แสดงด้านบน เราใช้เครื่องตัดกล่องและไม้บรรทัดเหล็กเพื่อตัดขอบตรง

หมายเหตุ: เฉือนแผ่นโลหะยังใช้ตัดแผ่น

สำหรับรู เราใช้ดอกสว่านขนาดเล็กเพื่อเจาะล่วงหน้า และเลื่อยเจาะรูขนาด 22 และ 40 มม. ที่สว่านตั้งโต๊ะพร้อมแคลมป์สำหรับเจาะรูที่ใหญ่กว่า

ทรายด้วยกรวด 240 เม็ดถ้าจำเป็น

สำหรับพื้นผิวพับ เราตัดเล็กน้อยตามแนวเส้นและทำให้ร้อนบริเวณนั้นด้วยลวดร้อนที่ดัดแปลงและจิ๊กที่มีมุม 120° สิ่งนี้จะสร้างรอยพับที่สวยงามและสะอาดตา คุณสามารถใช้ปืนฉีดความร้อนในการพับผ้าปูที่นอนได้ แต่ต้องระวังเรื่องการย่นและทำให้พลาสติกร้อนเกินไป

การตัดหน้าปัดบ่งชี้อะคริลิก

เราใช้เลื่อยเจาะรูขนาด 27 มม. โดยไม่มีดอกสว่านตรงกลางของสว่านตั้งโต๊ะเพื่อทำเป็นแป้นหมุน

ขัดขอบหยาบและระวังอย่าให้บาดตัวเอง!

สุดท้ายทำให้อะครีลิคใสขุ่นมากขึ้นโดยขัดพื้นผิวด้วยกรวด 240

การตัดและกาว FOREX PVC

เราใช้แผ่นงาน Forex เพื่อสร้างฐานที่แข็งแรงสำหรับโหลดเซลล์และขายึดสำหรับ PCB และไฟ LED

ตัดแผ่นหนา 10 มม. ตามภาพสเก็ตช์ด้านบน แล้วทากาวเข้าด้วยกันโดยใช้กาว CA

ทำเยื้องขนาดเล็กบนชิ้นส่วนขนาด 40 x 40 มม. เพื่อรองรับโหลดเซลล์

เจาะรูล่วงหน้าตามโหลดเซลล์และโครงยึดสำหรับ PCB

PS สแน็ปตะขอ

ทำตะขอขนาดเล็ก 8 อันโดยติดแผ่น PS ขนาด 2 มม. ขนาด 10 x 10 มม. เข้ากับชิ้นขนาด 10 x 15 มม. ด้วยกาว CA เว้นระยะห่างเท่ากันตลอดด้านยาวของเปลือก PS (รูปที่สาม) สองด้านต่อด้านบนพื้นผิวด้านบน และด้านละด้านบนพื้นผิวด้านข้างที่พับแล้วแต่ละด้าน กาวให้เข้าที่ห่างจากขอบประมาณ 4 มม.

ขั้นตอนที่ 5: การเตรียมการประกอบ PART 2

การติดตั้งที่วาง LCD

ตัดอะครีลิคตามโครงร่างของที่ใส่จอแอลซีดี เจาะ 2 รูที่แต่ละด้านใกล้กับขอบและผ่านอะครีลิกและตัวยึด ติดตั้ง LCD เข้ากับที่ยึด LCD โดยใช้น็อตและสลักเกลียว M3 4 ตัว จากนั้นติดตั้งที่ยึดอะคริลิกและจอแอลซีดีที่มีจอแอลซีดีเข้ากับชิ้นส่วนด้านข้างโดยใช้สลักเกลียวหัวแบน M3 2 ตัว และยึดให้แน่นด้วยน็อต

รูแผ่นด้านล่าง

กาวเม็ดมีดสกรูเข้ากับด้านที่เป็นมุมของเปลือกด้านบนและเว้นระยะห่างเท่าๆ กัน ตอนนี้จัดตำแหน่งเปลือกด้านบนให้ตรงกับด้านข้างและแผ่นฐาน แล้วติดตามรูไปที่แผ่นฐาน ตอนนี้เจาะออกโดยใช้ดอกสว่าน 2 มม. และลบมุมบนพื้นผิวด้านนอก ทำสิ่งเดียวกันกับตัวยึดขายึด PCB

การติดวงแหวนแผ่นอะแดปเตอร์

กาววงแหวนอะแดปเตอร์เข้ากับเตียงน้ำหนักแก้วของเครื่องชั่งโดยใช้กาวยูวี จัดตำแหน่งให้ตรงกับช่องเจาะตัวบ่งชี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงแหวนทำมุมเล็กน้อยเพื่อให้พอดีกับมาตราส่วน ซึ่งเกิดจากการโค้งงอของโหลดเซลล์

แถบกาวสำหรับพื้นผิวการชั่งน้ำหนัก

ทำแท็บ 8 7 x 3 มม. จาก PS แล้วทากาวด้วย 2 ขั้นตอนต่อไปคือการติดกาวเข้ากับพื้นผิวการชั่งน้ำหนัก โดยจะต้องจัดตำแหน่งเหล่านี้ให้สอดคล้องกับร่องของวงแหวนเพลทอะแดปเตอร์ 4 จุด สิ่งนี้จำเป็นในการยึดพื้นผิวการชั่งน้ำหนักเข้ากับเครื่องชั่ง

การวาดภาพตัวบ่งชี้ที่พิมพ์ 3 มิติ

เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวบ่งชี้ที่พิมพ์ 3 มิติดูดซับแสง เราได้ทาสีด้านในของตัวบ่งชี้ด้วยสีเงิน เพื่อให้สะท้อนแสงของไฟ LED

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบ

1. ติดตั้ง PCB เข้ากับโครงยึดและยึดให้แน่นโดยใช้สกรู M3.5x12 2 ตัว
2. กาวฐานโหลดเซลล์ ตัวยึด pcb และตัวยึด LED เข้าที่
3. เชื่อมต่อทุกอย่างเข้ากับ PCB ตาม Fritzing Schematic
4. ติดตั้งทุกอย่างเข้าที่:

ปุ่ม Tare ที่พื้นผิวด้านบนโดยมีตัวเว้นวรรคระหว่างปุ่มและยึดด้วยสกรูยึด

สวิตช์เปิด/ปิดใช้ขั้นตอนเดียวกัน แต่อยู่ด้านข้างกับชิ้นส่วนของที่ยึดจอแอลซีดี

ติดไฟ LED เข้ากับตัวยึด LED

ตัวเข้ารหัสแบบหมุนไปที่ส่วนด้านข้างโดยใช้น็อตและแหวนรองเพื่อยึดให้แน่นและขันปุ่มเข้ากับเพลา

อีกด้านหนึ่ง ให้เสียบปลั๊กไฟและเจาะถ้าจำเป็น ขันให้แน่นด้วยน๊อตที่ให้มา

สุดท้ายติดโหลดเซลล์เข้ากับฐาน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ระดับ

5. ดันตัวระบุหน้าปัดตามรูและทรายออก หากจำเป็น กดเลนส์อะคริลิกเข้ากับตัวบ่งชี้

6. เลื่อนด้านข้างเข้าที่แผ่นฐานและยึดเปลือกด้านบนเข้าที่

7. ขันสกรู 8 M3.5x12 เข้ากับแผ่นฐานเพื่อยึดเปลือกด้านบนและตัวยึด pcb

8. เพิ่มแดมเปอร์กาวยางที่ด้านหลังของแผ่นฐานบนจุดดัดที่สำคัญที่สุด

9. ร้อยเกลียวพื้นผิวการชั่งน้ำหนักแก้วและวงแหวนอะแดปเตอร์เข้ากับโหลดเซลล์

10. เพิ่มพื้นผิวการชั่งน้ำหนักและจัดตำแหน่งให้ตรงกับช่องเจาะ

การชุมนุมเสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 7: ผลลัพธ์

เครื่องชั่งช่วยให้ Veronique สามารถชั่งน้ำหนักส่วนผสมได้ด้วยตัวเอง

ตัวชี้วัดเหล่านี้ช่วยให้เธอเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อเธอเพิ่มน้ำหนัก ผู้ดูแลสามารถปรับและรีเซ็ตจำนวนเงินได้โดยใช้คู่มือการใช้งานและวิธีปฏิบัติบางอย่างที่เธอสามารถทำงานเหล่านี้ได้อย่างอิสระโดยสิ้นเชิง นี่เป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่เหนือขั้นตอนการชั่งน้ำหนักที่เธอพบก่อนหน้านี้

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

ขอขอบคุณ: Veronique & "Het Ganzehof"

โครงการทำโดย: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.