מערכת התראה על רעש לא בטוח: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מטבח העיצוב ההנדסי של אושמן (OEDK) הוא שטח יצרני הגדול ביותר באוניברסיטת רייס, המספק מרחב לכל התלמידים לעצב ולפתוח אב טיפוס לאתגרים בעולם האמיתי. כדי לשרת מטרה זו, ה- OEDK מכיל מספר כלי חשמל ומכונות גדולות המפיקות רעשים חזקים שעלולים להיות לא בטוחים. למרות ש- OEDK הקימה בהצלחה תרבות של בטיחות סביב הגנת עיניים וכפפות, היא לא הצליחה לבסס את אותה תרבות של בטיחות סביב הגנת שמיעה, בשל העובדה שהמשתמשים אינם בטוחים מתי יש צורך בהגנה על שמיעה.

הצוות שלנו, Ring the Decibels, שואף לפתור בעיה זו על ידי תכנון, בנייה והטמעה של מערכת התראה המייעצת למשתמשי OEDK ללבוש מיגון שמיעה מתאים ברמות קול לא בטיחותיות.

שלב 1: סקירה כללית

מכשיר זה משתמש במיקרו בקר Arduino Uno. נתוני צליל אנלוגיים מתקבלים ממד רמות סאונד בכבידה, בממוצע, ולאחר מכן משמשים להפעלת פלט רצועה LED דיגיטלי. התצוגות הוויזואליות כוללות שיפוע המציג ברציפות את רמת הדציבלים הממוצעת וערכת אוזניות המהבהבות באדום ברגע שמגיעים לסף דציבלים שנקבע מראש.

המעטפת עשויה משתי לוחות דיקט המופרדים על ידי שתי לוחות דיקט עגולים המופרדים על ידי עמידות מאלומיניום. תצוגות השיפוע והאוזניות נוצרות עם אקריליק חלב כל הרכיבים האלקטרוניים מותקנים בצלחת האחורית.

מחומרי גלם ועד להתקנה על הקיר, מכשיר זה לוקח רק פחות משעתיים להשלמתו. למדנו הרבה על החלקת נתונים ושליטה ברצועות LED באמצעות הפרויקט הזה ואנו מקווים שיהיה לכם כיף לבנות אותו!

שלב 2: דרושים רכיבים וכלים

העלות הכוללת של חומרים למכשיר זה היא קצת פחות מ -100 דולר. מכיוון שהצוות שלנו בונה את המכשיר הזה בהמוניו, הצלחנו לקנות כמה חומרים בכמויות גדולות כדי להפחית את העלות. כמו כן, מכיוון שאנו בונים מכשיר זה עבור ובמרחב יצרני הנדסי, הייתה לנו כבר גישה להרבה רכיבים וכלים.

כמויות הרכיבים המפורטים להלן הינם למכשיר אחד.

רכיבים

• 1x Arduino Uno (או מיקרו -בקר דומה) עם כבל USB
• 1x לוח אב טיפוס
• 1x Perfboard (אופציונלי)
• 2x חוטי מגשר זכר-זכר אדומים
• 2x חוטי מגשר אדום זכר-נקבה
• 2x חוטי מגשר זכר-זכר שחורים
• 2x חוטי מגשר זכר-נקבה שחורים
• 3x חוטי מגשר זכר-זכר כחולים
• 2x חוטי מגשר זכר-נקבה כחולים
• 1x 5V 1A מתאם מתח
• 1x כוח כבידה אנלוגי לרמת סאונד
• 1x רצועת RGB LED WS2812B ניתנת להתייחסות בנפרד (לפחות 20 נוריות LED)
• 6x סיכות כותרת לזכר-זכר
• נגדים של 330 אוהם
• דיקט בגודל 24 אינץ 'על 12 אינץ' של ליבנה
• 7 "x 9" של 1/4 "אקריליק
• 9 "x 9" של 1/8 "אקריליק (רוחב יכול להשתנות)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 אלומיניום נקבה-נקבה
• 6x 1/4 "hex/1 1/4" 6-32 אלומיניום נקבה-נקבה
• ברגים 18x 3/4 אינץ '6-32
• 18x מס '6 מכונות כביסה
• 8x 10 מ"מ M2.5 ניילון נקבה-נקבה
• 4x 25 מ"מ M2.5 ניילון נקבה-נקבה
• 4x 18 מ"מ M2.5 ניילון זכר-נקבה
• ברגים M2.5 6x6 מ"מ

כלים

• Arduino IDE
• מלחם (HAKKO FM-204) עם הלחמה
• השטף של רוזין
• חותך לייזר (EPILOG Fusion M2 40)
• דבק אקרילי
• משטח חול (אופציונלי)
• נייר זכוכית
• אפוקסי דו-חלקי
• מקדחה אלחוטית
• מקדחה 5/32"
• 1/8 "מקדחה
• 1/2 "82 Bit ביטוי
• מקדחה
• #5 סיביות נגד
• מברגים
• אקדח דבק חם עם מקלות דבק

שלב 3: הכינו את הנורות

חותכים שתי רצועות מפסי הלד הניתנים להתייחסות בנפרד בסימונים על הרצועה. אתה יכול לחתוך כל מספר נוריות שאתה רוצה, רק הקפד לאתחל מחדש את מספר הנורות בקוד מאוחר יותר. השתמשנו ב 10 נוריות LED לכל רצועה.

סיכות כותרת הלחמה על כל אחד משלושת החיבורים, אחת מפס הלדים. הקפד הלחמה בקצה קלט הנתונים (DI). חזור על הפעולה עבור רצועת ה- LED השנייה. השתמשנו במעט שטף של קוזין המוברש על מחברי רצועות הלד כדי להקל על ההלחמה.

כופפו וקפלו את אחת מרצועות הלד לצורה דמוית קשת כך שתתאים לעקומה של פיסת השיפוע. השגנו זאת על ידי יצירת תבנית גלי עם רצועת LED שיכולה להתעקל על עצמה. בעזרת אותה טכניקה, צור את רצועת ה- LED השנייה שתעקוב אחר העקומה של חתיכת האוזניות.

שלב 4: הרכיב את המעגל

התחל על ידי חיבור סיכה 5V Arduino למסילת החשמל בלוח הלחם. לאחר מכן, חבר את סיכת קבוצת Arduino למעקה הקרקע על לוח הלחם.

חיבור רצועות הלד

חבר את הפין הדיגיטלי Arduino 5 למחבר קלט הנתונים (DI) ברצועת LED אחת, והוסף נגד 330 אוהם בין סיכה 5 למחבר DI. חבר את מסילת הכוח של לוח הלוח אל סיכת המחבר 5V ברצועת LED וחבר את מסילת הקרקע ללוח למחבר ה- GND ברצועת ה- LED. זו תהיה רצועת LED לתצוגת שיפוע.

חבר את הפין הדיגיטלי Arduino 6 למחבר ה- DI ברצועת ה- LED השנייה, והוסף נגד 330 אוהם בין סיכה 6 למחבר ה- DI. חבר את מסילת החשמל של לוח הלוח אל סיכת המחבר 5V ברצועת LED וחבר את מסילת הקרקע ללוח למחבר ה- GND ברצועת ה- LED. זו תהיה פס ה- LED לתצוגת האוזניות.

חיבור מד הכוח של כוח הכבידה (המיקרופון)

חבר את הסיכה האנלוגית Arduino A0 ליציאה האנלוגית על מד הכוח של כוח הכבידה. חבר את מסילת הכוח של לוח הלוח על לוח הלחם ליציאת VCC בלוח הכבידה ואת מסילת הקרקע הלוחית ליציאת GND בלוח הכבידה.

העברת המעגל ללוח Perf (אופציונלי)

כדי להשאיר את כל הרכיבים האלקטרוניים במקום זמן רב יותר, הצוות שלנו החליט להעביר את המעגל שלנו ללוח perf. המעגל שלנו אינו מורכב במיוחד, ולכן השתמשנו במסור כדי לחתוך לוח פרפר בגודל 4 ס"מ על 6 ס"מ ללוח בגודל 4 ס"מ על 3 ס"מ ונקדח לתוכו חורי הרכבה חדשים עם סיביות בגודל 1/8 אינץ '. שלב זה הוא אופציונלי לחלוטין.

שלב 5: ערוך והעלה את הקוד

הורד את הקוד ופתח אותו ב- Arduino IDE.

בדוק שהערך המוגדר למספר הנורות בכל רצועה (NUM_LEDS_1 ו- NUM_LEDS_2) תואם את מספר הנורות שחתכת עבור רצועת הלד הראשונה (השיפוע) ורצועת LED השנייה (האוזניות). אם ערכים אלה אינם תואמים, שנה את המספר בקוד.

אמת והעלה את הקוד ללוח ה- Arduino שלך.

שלב 6: הכינו את מעטפת העץ

הורד את קובץ החיתוך בלייזר מעץ.

חיתוך בלייזר את הלוחות הקדמיים והאחוריים ו -6 תומכי LED מתוך דיקט בגודל 1/4 אינץ 'באמצעות ההגדרות המתאימות על חותך הלייזר שלך. אל תהסס לשנות את הלוגו המרופד בלוח הקדמי לכל עיצוב שתרצה.

בחותך הלייזר שלנו (EPILOG Fusion M2 40), השתמשנו בהגדרות הבאות:

• 4 מהירות, 100 הספק, 10 תדר לחיתוך וקטורי
• 50 מהירות, 100 הספק, 300 DPI לחריטת רסטר

השתמשנו בחותך לייזר מכיוון שיש לנו גישה לאחד ב- OEDK, אך ניתן גם להוריד את הקבצים לשימוש כמתווה לחיתוך החלקים בעזרת נתב CNC או מסור.

מקדחים 3 חורים עם קצת 5/32 אינץ 'לתוך הלוח הקדמי במיקומים המוצגים על ידי האיקס האדום בתמונה. צריך להיות חור אחד בין השיפוע לאוזניות, אחד מתחת לאוזניות הימניות ואחד מתחת ללוגו. החורים האלה מלפנים. החורים האלה מיועדים לעמידות של 2 אינץ '.

הניחו את הלוח הקדמי על גבי הלוח האחורי כך ששניהם מכוונים לכיוון כפי שניתן לראות בקובץ חיתוך הלייזר. בעזרת עיפרון, עקוב בקלילות אחר קווי המתאר של רווחי הצבע והאוזניות, חור המיקרופון ו -3 החורים שנקדחו בפלטה הקדמית על הצלחת האחורית.

מקדחים 3 חורים עם קצת 5/32 אינץ 'לתוך הצלחת האחורית במיקומים שהועברו זה עתה מהצלחת הקדמית. כוונו את החורים הללו מאחור.

שלב 7: הכינו את פיסות האקריליק

הורד את קובץ חיתוך הלייזר בגודל 1/4 אינץ 'וקובץ חיתוך הלייזר בגודל 1/8 אינץ'.

חתכו בלייזר את חלקי הכנס הקדמי מאקריליק בגודל 1/4 אינץ 'ואת חלקי הגב מאקריליק בגודל 1/8 אינץ' באמצעות ההגדרות המתאימות על חותך הלייזר שלכם. בחותך הלייזר שלנו (EPILOG Fusion M2 40), השתמשנו בהגדרות הבאות:

• 2 מהירות, 100 הספק, תדר 100 עבור אקריליק 1/4 אינץ '
• 4 מהירות, 100 הספק, תדר 100 לאקריליק בגודל 1/8 אינץ '

השתמשנו בחותך לייזר מכיוון שיש לנו גישה לאחד ב- OEDK, אך ניתן גם להוריד את הקבצים לשימוש כמתווה לחיתוך החלקים בעזרת נתב CNC או מסור. בנוסף, ניתן לחתוך את נתחי הגיבוי מאקריליק בכל רוחב, אך מצאנו דק יותר בגודל 1/8 אינץ 'או דק שעובד מספיק טוב להצמדת לעץ תוך הפחתת המשקל.

הדביקו כל נתח גיבוי אקרילי לחתיכת ההכנסה הקדמית המקבילה שלו בדבק אקרילי כך שכאשר חלקות הכניסה הקדמית מונחות בצלחת הקדמית, הלשוניות בחתיכות הגיבוי נשטפות בחלק האחורי של הפנים הקדמיות.

לאחר הגדרת הדבק (לפחות 30 דקות) מקפיאים את החלק הקדמי והאחורי של חתיכות האקריליק המצורפות כדי להפיץ אור טוב יותר. לשם כך השתמשנו במנפח חול, אך נייר זכוכית גרוס דק (600 גרוס ומעלה) וקצת גריז מרפקים יעבדו גם כן.

שלב 8: חבר את חתיכות האקריליק למארז העץ

הניחו את הצלחת הקדמית כלפי מטה והתאימו את החלקים האקריליים לחללים המתאימים ביובש. אם חלקים האקריליק מתקשים להתאים, משייפים את הקצוות הפנימיים של הצלחת הקדמית עד שיתאים לחתיכות האקריליק.

לאחר השגת התאמה טובה, הסר את חתיכות האקריליק מהצלחת הקדמית והנח אפוקסי דו-חלקי על פני הלשוניות של חלקי הגיבוי הנוגעים בעץ. מניחים את חלקי האקריליק בחלליהם, לוחצים כלפי מטה ונותנים לאפוקסי להתייבש לגמרי.

שלב 9: הרכיבו את לוחות האלקטרוניקה על מעטפת העץ

השתמש בקווי המתאר של חור המיקרופון על לוח האחורי, הניח את מד הכוח של כוח הכבידה על הצלחת האחורית כך שהמיקרופון יישר קו עם קווי המתאר שלו. סמנו היכן נמצאים ארבעת חורי ההרכבה בלוח הכבידה על לוח האחורי.

משאירים את מד הרמה של צליל הכבידה על הצלחת האחורית, מסדרים את לוח הארדואינו ולוח ה perf על הלוח האחורי. כוון את לוח האדרואינו כך ששקע החשמל יפנה כלפי מטה וישאיר מרווח של לפחות 1/4 אינץ 'בין כל לוח. המיקום המדויק של לוחות אלה אינו משנה במיוחד כל עוד הלוחות אינם חופפים זה לזה או את קווי המתאר של שיפוע והאוזניות בחרנו לשים את לוח הארדואינו משמאל ללוח הכבידה ולוח הפרפ מעל לוח הכבידה.

סמן היכן נמצאים חורי ההרכבה עבור לוחות ה- Arduino ו- perf על הצלחת האחורית.

הסר את האלקטרוניקה מהחלק האחורי וקדח את כל החורים שסומנו רק עם מקדח בגודל 1/8 אינץ '. מכיוון שברגי M2.5 שלנו דרשו חור נגוע לשבת בצמוד לפלטה האחורית, סילקנו את הצלחת האחורית מהפנים האחוריות באמצעות מכבש מקדחה.

חבר את מד רמת הקול של הכבידה אל לוחית האחורית באמצעות עמידות וברגים של ניילון M2.5. המיקרופון צריך להיות קרוב לצלחת הקדמית, כך שכדי להרים את הלוח כמה שיותר, השתמשנו בסטנדפר נקבה-נקבה בגודל 25 מ"מ ו -18 מ"מ זכר-נקבה.

חבר את לוח הארדואינו והפרפר ללוח האחורי בעזרת M2.5 נקבות-נקבות וברגים. אורך ההתנגדות אינו קריטי, כל עוד כל ההפרשים המשמשים ללוח אחד הם באותו אורך והם קצרים מספיק בכדי לשמור על הלוח בתוך המכשיר. השתמשנו בעמידות של 10 מ מ בין נקבה לנקבה.

אם המעגל שלך משתמש בלוח לחם במקום לוח פרפר, פשוט הרכיב את לוח הלחם עם הגב הדביק שלו במקום להשתמש בברגים וברגים.

לאחר התקנת האלקטרוניקה, חבר את המעגל.

שלב 10: חבר את תומכי ה- LED

בצלחת האחורית, ציירו 3 נקודות בתוך המתאר המשורטט קלות לשיפוע כפי שמוצג על ידי האיקס האדום. צריך להיות חור אחד בכל קצה השיפוע ואחד באמצע. חזור על זה בתוך המתאר של האוזניות כפי שמוצג על ידי ה- Xs האדומים.

מקדחים חורים עם קצת 5/32 "היכן ש 6 הנקודות נמשכו זה עתה. כוונו את החורים האלה מאחור. חורים אלה יהיו עבור 1 1/4" הבדלים שיתמכו ברצועות הלד.

מקדחים חורים עם סיביות 5/32 בקצה אחד של כל אחת מ -6 תומכי הלד. כוונו את החורים הללו.

צרף תומך LED לצלחת האחורית בכל אחד מ -6 החורים בתוך קווי המתאר והאוזניות באמצעות עמדת 1 1/4 אינץ '. השתמש במכונת כביסה בכל צד של ההתנגדות בין העומד לעץ. יישר את תומכי הלד כך רצועת הלד ממוקמת בקצה התמיכה הלא קדוח, רצועת הלד תהיה מרוכזת בשיפוע או באוזניות.

שלב 11: הרכבה והרכבה סופית

השתמש בדבק חם כדי לחבר את רצועות הלד לתומכי הלד. חוטי הכניסה לרצועות ה- LED צריכים להיות מכוונים לתחתית המכשיר.

חבר את רצועות הלד למעגל וחבר את מתאם המתח 5V לכבל ה- USB בארדואינו.

חבר את הלוח הקדמי לצלחת האחורית באמצעות 2 הבדלים, 6-32 מכונות כביסה ו- 6-32 ברגים, הצב את המדיחים בין העמידות לעץ.

הרכיבו את המכשיר על קיר באמצעות חור ההרכבה שעל הצלחת האחורית. אתה יכול להשתמש בבורג עץ בקיר או להשתמש בוו פיקוד.

חבר את המכשיר וקבל את הגנת השמיעה שלך!