מערכת אחסון הרכיבים: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

מערכת אחסון הרכיבים האולטימטיבית היא פתרון ייחודי לארגון ואחסון רכיבים אלקטרוניים. התוכנה המותאמת אישית מאפשרת לקטלג רכיבים עם פונקציית חיפוש מובנית כדי לקבל גישה מהירה לרכיבים ספציפיים. נוריות מעל כל מגירה משמשות לציון המיקום והסטטוס של יחידים, או קבוצה, של רכיבים.

אספקה

תודה ל- DFRobot שסיפקת את החלקים הבאים לפרויקט זה!

2 x 5V @ 3A ספק כוח USB

זמין כאן (קישור שותפים):

1 x פטל פי 4 דגם B

זמין כאן (קישור שותפים):

1 x 8.9 אינץ '1920x1200 תצוגת מגע IPS

זמין כאן (קישור שותפים):

1 x רצועת LED WS2812b, 30LED/מ '

זמין ב- Ebay

כל הקבצים לפרויקט זה נמצאים ב- GitHub שלי:

שלב 1: הרעיון

רקע כללי

תמיד התקשיתי לארגן ולאחסן את הרכיבים שלי. התמונה למעלה מציגה את מצב אחסון הרכיבים הנוכחי שלי. אמנם רכיבים בתיבות מרובות בכל הסדנה עשויים לעבוד עבור חלק, אבל זה תמיד היה חוסר יעילות בתהליך העבודה שלי. אז, העלתי פרויקט לפתרון הבעיה הזו.

הרעיון

הרעיון היה לאחסן את כל הרכיבים באותה מערכת אחסון. מערכת האחסון תהיה מורכבת ממגירות רבות ולכל מגירה יהיה מותקן מעליו LED.

המשתמש ישתמש בתוכנה מותאמת אישית כדי לקיים אינטראקציה עם מערכת האחסון. כאשר המשתמש מבצע חיפוש רכיבים, המערכת מציגה את תוצאות החיפוש המובילות על המסך. במקביל, נוריות LED המתאימות לחיפוש נדלקות, ובכך מצביעות על מיקומו של הרכיב בתוך מערכת האחסון.

מלבד הצגת המיקום, צבע הנורות יציין גם את הסטטוס (כלומר הכמות) של כל רכיב.

הדרישות

הרעיון חולק לדרישות הבאות שפרויקט זה נועד לספק:

צור מערכת אחסון ואחזור פשוטה עבור רכיבים קטנים ובינוניים

צור ממשק תוכנה לקטלוג וחיפוש בין הרכיבים

השתמש בנורות RGB לציון המיקום והסטטוס של כל רכיב

שלב 2: עיצוב - מערכת אחסון

התחלתי בדוגמנות תלת מימד של מערכת האחסון עצמה.

עיצבתי את מערכת האחסון בצורה של מטריצה של מגירות מודפסות תלת מימד בגדלים משתנים. המגירות ממוקמות ברשת 35 × 12 עבור 310 מגירות בסך הכל. זה מספיק מקום לאחסון כל הרכיבים הנוכחיים שלי ולהשאיר מקום להרחבה עתידית.

המרווח בין המגירות בכיוון האנכי נועד להתאים רצועת LED ברוחב 10 מ מ מעל כל שורת מגירות. המרווח בכיוון האופקי נועד להשוות את מרווח ה- LED ברצועת ה- LED. הבנתי ששימוש ברצועת LED בגודל 30LED/מטר יספיק לגודל מתאים של כל מגירה.

כל המגירות ומחזיקי המגירות מיועדות להדפסה בנפרד ולהרכבה לתצורה הרצויה. המגירות זמינות בגדלים שונים וכל תצורה של מגירות תעבוד עם התוכנה לאחר כמה שינויים בקוד.

כדי למזער את צריכת נימה וזמן ההדפסה, עובי הקיר על כל החלקים המודפסים בתלת-ממד נשמר למינימום. לאחר ההרכבה, יחידת האחסון הכוללת מספיק יציבה בכדי להכיל את מרבית הרכיבים הקלים והבינוניים.

שלב 3: עיצוב - זרוע תצוגה

מכיוון שמערכת האחסון דורשת צג HDMI לממשק משתמש, החלטתי לעצב זרוע מתכווננת להרכבה של המסך ואלקטרוניקה.

כל חלקי זרוע התצוגה תוכננו להדפסת תלת מימד ולהרכבה עם ברגים ואומים M8. זרוע התצוגה מיועדת להכיל את צג ה- HDMI, ה- Raspberry Pi וכל החיווט.

חלקים מזרוע התצוגה התבססו על עיצוב זה מ- Thingiverse.

שלב 4: הדפסה וציור בתלת מימד

לאחר דוגמנות תלת מימד של כל החלקים, הגיע הזמן להתחיל להדפיס את מאות המגירות.

השתמשתי ב- Prusa MK2S שלי לכל החלקים המודפסים בתלת מימד של הפרויקט הזה. השתמשתי בנימה PLA עם גובה שכבה 0.2 מ מ ומילוי 0%.

חומר תמיכה היה נחוץ רק על מחזיק המגירות הבינוניות ומחזיק המגירות בגודל גדול. קבעתי שהסובלנות המושלמת בין המגירות למחזיקי המגירות תהיה 0.2 מ מ. הקילומטראז 'שלך עשוי להיות תלוי מאוד במדפסת התלת מימד שלך.

לאחר הדפסת כל החלקים הנפרדים, השתמשתי בדבק על כדי להרכיב יחד את כל מחזיקי המגירות לרשת 35 × 12.

לא היה לי מספיק נימה מאותו צבע, אז החלטתי להוסיף שכבה של צבע שחור כדי לתת למערכת האחסון מראה אחיד.

לעיון, כל מערכת האחסון שלי בגודל 35 × 12 עם 310 מגירות דרשה כ -5 ק ג נימה להדפסה.

שלב 5: האלקטרוניקה

באשר לאלקטרוניקה, בחירת החומרה הייתה פשוטה למדי.

בחרתי ב- Raspberry Pi 4 דגם B המחובר לתצוגת HDMI כממשק המשתמש. תוכל גם להשתמש ב- Raspberry Pi ללא ראש ולממשק עם המערכת באמצעות SSH. גרסאות ישנות יותר של ה- Raspberry Pi עשויות לפעול גם אם הן מסוגלות להריץ את פייתון 3. ספריית Neopixel המשמשת בפרויקט זה אינה נתמכת ב- Python 2.

עבור הנורות, בחרתי ברצועת LED 30MED/m, WS2812b, ללא סיבה מיוחדת. פסי LED אחרים יעבדו גם אם הם נתמכים על ידי ספריית Neopixel.

באשר לחיווט, שלושה כבלי USB-C משמשים לאספקת חשמל ל- Raspberry Pi, לתצוגה ולנוריות ה- LED. כבל HDMI משמש לחיבור התצוגה ובין ה- Raspberry Pi.

כבל ה- Arduino Uno וכבל ה- USB המוצג בתמונה הינם אופציונאליים. תוכל לשלוח נתונים ל- Arduino באמצעות סידורי ולהשתמש בהם כבקר ה- LED. לשם הפשטות, בחרתי לא להשתמש בארדואינו בפרויקט זה.

נוהג עיצוב טוב יהיה לכלול מחלף רמות בקו הנתונים של נוריות הלדים מכיוון ש- Raspberry Pi GPIO הוא 3V3 בלבד. לא היו לי שום בעיות עד כה אבל אם כן, איישם משהו כמו "74AHCT125 Quad-Shifter Level".

קיים כאן מדריך לשימוש ב- Neopixel עם Python ו- Raspberry Pi.

שלב 6: סקירת התוכנה

בזמן שכל החלקים הודפסו בתלת מימד, עבדתי על התוכנה השולטת במערכת כולה.

התוכנה כתובה ב- Python 3 והיא אמורה לפעול כיישום קונסולה ב- Raspberry Pi. ניתן לחלק את הפונקציונליות של התוכנה לחלקים הבאים:

• קרא את קלט המשתמש
• קרא מקובץ / כתוב לקובץ
• פלט את התוצאות לקונסולה ולנוריות ה- LED

אני אתן תיאור פשוט של כל שלב להלן.

קרא את קלט המשתמש

כאשר מתקבלת קלט משתמש, משתמשים בשורה של ביטויי Regex לקביעת בקשת המשתמשים. למשתמש יש את הפונקציות הבאות לבחירה:

פוּנקצִיָה	דוגמא להתקשרות
ציין את כל המרכיבים:	את כל
חפש רכיב לפי מזהה:	ID22
חפש רכיב לפי פרמטרים:	R, 22, SMD
שנה את כמות הרכיב:	ID35+10
הוסף רכיב חדש:	PI89: PI90, 100 יחידות, C, 470u, SMD: הוסף
הסר רכיב קיים:	ID10: rm
עזרה בתחביר:	עֶזרָה

קרא מקובץ / כתוב לקובץ

נתוני הרכיב מאוחסנים בקובץ.txt. בהתאם לקלט, התוכנה או מחפשת נתונים בקובץ או כותבת נתונים חדשים לקובץ. נתונים חדשים נכתבים בעת הסרה, הוספה או שינוי של רכיבים.

פלט את התוצאות

התוכנה מוציאה את התוצאות מהפעולה לקונסולה. אם נערך חיפוש, הוא גם מייצר ופולט את נתוני ה- LED במקביל.

שלב 7: מבנה הנתונים

נתוני הרכיבים בקובץ.txt עוקבים אחר מבנה ספציפי. כל שורה בקובץ מכילה מידע על רכיב בודד המאוחסן בתוך המערכת. כל רכיב מורכב מכמה פרמטרים המופרדים באמצעות פסיק.

כמה פרמטרים הם חובה ומשמשים את התוכנה כדי לעקוב אחר מיקום הרכיבים וצבעי LED. לכן עליהם לעקוב אחר פורמט ספציפי.

הפרמטרים החובה והפורמטים שלהם הם:

• מזהה (בפורמט IDX שבו X הוא ספרה אחת או יותר)

  המזהה משמש כמזהה ייחודי לכל רכיב. הוא משמש בעת חיפוש ומחיקת רכיבים

• PI (בפורמט PIX: X כאשר X הוא ספרה אחת או יותר)

  ה- PI מתאר אילו נוריות מתאימות לאיזה רכיב

• כמות (בפורמט Xpcs כאשר X הוא ספרה אחת או יותר)

  הכמות משמשת לקביעת צבע LED לכל רכיב

פרמטרים אחרים פשוט מיועדים למשתמש. התוכנה לא צריכה להתקשר עם אלה ולכן הפורמט שלה הוא אופציונלי.

שלב 8: הרכבה - אלקטרוניקה

ניתן לחלק את המכלול לשני חלקים, החלק הראשון הוא זרוע התצוגה והאלקטרוניקה.

הרכבתי את החלקים המודפסים בתלת מימד באמצעות הברגים והאומים הנדרשים. לאחר מכן חיברתי את הזרוע המודפסת בתלת-ממד למסך HDMI באמצעות ברגים של 4 מ"מ. ה- Raspberry Pi הוצמד במיקום נוח והחיווט היה מחובר על פי התרשים ב"שלב 5: האלקטרוניקה ".

נעשה ניסיון לנהל את החיווט בכבלים על ידי סלילתו סביב סוגר התצוגה. השתמשתי בקשרי כבלים כדי להנחות את כבלי החשמל והנתונים לאורך זרוע התצוגה לחיבור לשאר מערכת האחסון.

שלב 9: הרכבה - מערכת אחסון

החלק השני של המכלול הוא מערכת האחסון עצמה.

באמצעות חורי הבורג הכלולים, חיברתי את כל מכלולי המגירות הנפרדות על פיסת דיקט צבוע המשמשת לוחית.

לאחר מכן, חיברתי את רצועות הלד בכל שורה וחיברתי את כל השורות יחד לרצועת LED אחת. התצורה של כל שורה וכיוון רצועת ה- LED אינה משנה מכיוון שניתן להגדיר אותה מחדש בתוכנה.

לסיום ההרכבה חיברתי את זרוע התצוגה עם האלקטרוניקה בצד הלוח האחורי של דיקט.

מינתי את כל הרכיבים לביתם החדש והוספתי אותם למסד הנתונים של קובץ.txt.

שלב 10: השלמה

הפרויקט הסתיים כעת ואני ממש מרוצה מאיך שהוא יצא!

היה לי רק זמן להשתמש במערכת האחסון החדשה שלי במשך כמה ימים וזה עבד מצוין. אני נרגש לראות כיצד מערכת זו משנה את זרימת העבודה שלי בעתיד מכיוון שזו הייתה המטרה של כל הפרויקט הזה.

אני מקווה שנהניתם מהפרויקט הזה ואם יש לכם מחשבות, הערות או שאלות, אנא השאירו אותם למטה.