Sistem de alertă la nivel de zgomot nesigur: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Bucătăria Oshman Engineering Design (OEDK) este cel mai mare producător de spații de la Universitatea Rice, oferind un spațiu tuturor studenților pentru a proiecta și a prototipa soluții la provocările din lumea reală. Pentru a îndeplini acest scop, OEDK găzduiește o serie de unelte electrice și mașini mari care produc zgomote puternice, potențial nesigure. În timp ce OEDK a stabilit cu succes o cultură a siguranței în jurul protecției ochilor și a mănușilor, nu a reușit să stabilească aceeași cultură a siguranței în ceea ce privește protecția auditivă, datorită faptului că utilizatorii nu sunt siguri când este necesară protecția auditivă.

Echipa noastră, Ring the Decibels, își propune să rezolve această problemă prin proiectarea, construirea și implementarea unui sistem de alertă care sfătuiește utilizatorii OEDK să poarte o protecție auditivă adecvată la niveluri de sunet nesigure.

Pasul 1: Prezentare generală

Acest dispozitiv utilizează un microcontroler Arduino Uno. Datele de sunet analogice sunt primite de la un Gravity Sound Level Meter, mediat, și apoi utilizate pentru a declanșa o ieșire digitală cu bandă LED. Afișajele vizuale includ un gradient care afișează continuu nivelul mediu de decibeli și un set de căști care clipesc roșu odată cu atingerea unui prag predeterminat de decibeli.

Carcasa este realizată din două plăci de placaj separate de două plăci circulare din placaj separate de separatoare din aluminiu. Afișajele cu gradient și căști sunt create cu acrilic mat Toate componentele electronice sunt montate pe placa din spate.

De la materii prime până la montarea pe perete, acest dispozitiv durează mai puțin de 2 ore pentru a fi finalizat. Am învățat multe despre netezirea datelor și controlul benzilor LED prin acest proiect și sperăm să vă distrați construindu-l!

Pasul 2: Componente și instrumente necesare

Costul total al materialelor pentru acest dispozitiv este puțin sub 100 USD. Deoarece echipa noastră construiește acest dispozitiv în masă, am putut cumpăra unele materiale în vrac pentru a reduce costurile. De asemenea, din moment ce construim acest dispozitiv pentru și într-un spațiu creator de inginerie, am avut deja acces la o mulțime de componente și instrumente.

Cantitățile componentelor enumerate mai jos sunt pentru un dispozitiv.

Componente

• 1x Arduino Uno (sau un microcontroler similar) cu cablu USB
• 1x Placă de pâine pentru prototipare
• 1x Perfboard (opțional)
• 2 x fire roșu masculin-masculin
• 2 fire de jumper roșu masculin-feminin
• 2 x fire jumper negru masculin-masculin
• 2 x fire jumper negru masculin-feminin
• 3x fire albastre masculin-masculin
• 2 x fire jumper albastru masculin-feminin
• 1x adaptor de alimentare 5V 1A
• 1x Sonometru analogic de gravitate
• 1x bandă LED RGB WS2812B adresabilă individual (cel puțin 20 de LED-uri)
• 6x pini antet masculin-masculin
• 2x rezistențe de 330 Ohm
• 24”x 12” din placaj de mesteacan de 1/4”
• 7 "x 9" din 1/4 "acrilic
• 9 "x 9" din 1/8 "acrilic (lățimea poate varia)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 Distanțe de aluminiu feminin-feminin
• 6x 1/4 "Hex / 1 1/4" 6-32 Distanțe de aluminiu feminin-feminin
• Șuruburi cu cap plat 18x 3/4 "6-32
• 18x Nr.6 șaibe
• 8x 10mm M2.5 Femei-Femei Nylon Standoffs
• 4x Standuri de nylon de 25 mm M2.5 Femei-Femei
• 4x 18mm M2.5 Nylon masculin-feminin
• Șuruburi M2.5 de 24x 6mm

Instrumente

• IDE Arduino
• Fier de lipit (HAKKO FM-204) cu lipit
• Flux de colofoniu
• Cutter laser (EPILOG Fusion M2 40)
• Lipici acrilic
• Sandblaster (opțional)
• Hârtie de șlefuit
• Epoxidic în 2 părți
• Burghiu fără fir
• Burghie de 5/32"
• Burghiu 1/8"
• 1/2 "82º Bit de zăvor
• Perforator
• # 5 Bit Counterbore
• Șurubelnițe
• Pistol de lipici fierbinte cu lipici

Pasul 3: Pregătiți LED-urile

Tăiați două benzi ale benzilor LED adresabile individual la marcajele de pe bandă. Puteți tăia orice număr de LED-uri doriți, asigurați-vă că reinițializați numărul de LED-uri din cod mai târziu. Am folosit 10 LED-uri pe bandă.

Lipiți pini de antet pe fiecare dintre cele 3 conexiuni una din banda LED. Asigurați-vă că lipiți la capătul de introducere a datelor (DI). Repetați pentru cealaltă bandă LED. Am folosit un pic de flux de colofon periat pe conectorii de benzi LED pentru a ușura lipirea.

Îndoiți și pliați una dintre benzile LED într-o formă asemănătoare arcului pentru a se potrivi cu curba piesei de gradient. Am realizat acest lucru creând un model ondulat cu banda LED care s-ar putea curba pe sine. Folosind aceeași tehnică, modelează cealaltă bandă LED pentru a urma curba piesei căștilor.

Pasul 4: Asamblați circuitul

Începeți prin conectarea pinului Arduino 5V la șina de alimentare de pe panou. Apoi, conectați știftul grupului Arduino la șina de la sol de pe panou.

Conectarea benzilor LED

Conectați pinul digital Arduino 5 la conectorul de intrare de date (DI) de pe o bandă LED, adăugând un rezistor de 330 Ohm între pinul 5 și conectorul DI. Conectați șina de alimentare a panoului de masă de pe panoul de masă la pinul conectorului de 5V de pe banda LED și conectați șina de masă a panoului de masă la conectorul GND de pe banda LED. Aceasta va fi banda LED pentru afișajul de gradient.

Conectați pinul digital Arduino 6 la conectorul DI de pe cealaltă bandă LED, adăugând un rezistor de 330 Ohm între pinul 6 și conectorul DI. Conectați șina de alimentare a panoului de masă de pe panoul de masă la pinul conectorului de 5V de pe banda LED și conectați șina de masă a panoului de masă la conectorul GND de pe banda LED. Aceasta va fi banda LED pentru afișajul căștilor.

Conectarea sonometrului gravitațional (microfonul)

Conectați pinul analogic Arduino A0 la portul analogic de pe Gravity Sound Level Meter. Conectați șina de alimentare a panoului de masă de pe placa de masă la portul VCC de pe placa Gravity și șina de masă a panoului de masă la portul GND de pe placa Gravity.

Transferul circuitului pe placa Perf (opțional)

Pentru a menține toate componentele electronice la locul lor mai mult timp, echipa noastră a decis să ne mute circuitul pe o placă de perfecționare. Circuitul nostru nu este foarte complex, așa că am folosit un ferăstrău pentru tăiere pentru a tăia o placă perf de 4cm x 6cm într-o placă de 4cm x 3cm și am forat noi găuri de montare cu un bit de 1/8 . Acest pas este complet opțional.

Pasul 5: Editați și încărcați codul

Descărcați codul și deschideți-l în IDE-ul Arduino.

Verificați dacă valoarea definită pentru numărul de LED-uri de pe fiecare bandă (NUM_LEDS_1 și NUM_LEDS_2) se potrivește cu numărul de LED-uri tăiate pentru prima bandă LED (gradientul) și a doua bandă LED (căști). Dacă aceste valori nu se potrivesc, modificați numărul din cod.

Verificați și încărcați codul pe placa Arduino.

Pasul 6: Pregătiți carcasa din lemn

Descărcați fișierul de tăiere cu laser din lemn.

Tăiați cu laser plăcile din față și din spate și 6 suporturi LED din placaj de 1/4 folosind setările corespunzătoare de pe tăietorul laser. Simțiți-vă liber să schimbați sigla rasterizată pe placa frontală în orice design doriți.

Pe dispozitivul nostru de tăiere cu laser (EPILOG Fusion M2 40), am folosit următoarele setări:

• 4 viteze, 100 de putere, 10 frecvență pentru vector-tăiere
• Viteză 50, putere 100, 300 DPI pentru gravare raster

Am folosit un tăietor cu laser, deoarece avem acces la unul de pe OEDK, dar puteți descărca și fișierele pentru a le folosi ca schiță pentru a tăia piesele cu un router CNC sau ferăstrău cu bandă.

Găuriți 3 găuri cu un bit de 5/32 "în placa frontală în locațiile arătate de X-urile roșii din imagine. Ar trebui să existe o gaură între gradient și căști, una sub căștile din dreapta și una sub siglă. aceste găuri din față. Aceste găuri vor fi pentru distanțele de 2 ".

Așezați placa frontală deasupra plăcii din spate astfel încât să fie orientate ambele în direcția așa cum se vede în fișierul de tăiere cu laser. Cu un creion, urmăriți ușor conturul gradientului și al spațiilor pentru căști, orificiul microfonului și cele 3 găuri tocmai găurite în placa frontală pe placa posterioară.

Găsește 3 găuri cu un bit de 5/32 în placa din spate în locațiile tocmai transferate de pe placa frontală. Conving aceste găuri din spate.

Pasul 7: Pregătiți piesele acrilice

Descărcați fișierul de tăiere cu laser de 1/4 "acrilic și fișierul de tăiere cu laser de 1/8".

Tăiați cu laser piesele de inserție frontală din acrilic de 1/4 "și piesele de suport din acrilic de 1/8" folosind setările corespunzătoare de pe tăietorul laser. Pe dispozitivul nostru de tăiere cu laser (EPILOG Fusion M2 40), am folosit următoarele setări:

• 2 viteze, putere 100, frecvență 100 pentru acrilic de 1/4"
• 4 viteze, putere 100, frecvență 100 pentru acrilic de 1/8"

Am folosit un tăietor cu laser, deoarece avem acces la unul de pe OEDK, dar puteți descărca fișierele pentru a le folosi ca schiță pentru a tăia piesele cu un router CNC sau ferăstrău cu bandă. În plus, piesele de susținere pot fi tăiate din acril de orice lățime, dar am găsit 1/8 sau mai subțire lucrat suficient de bine pentru a fi atașat la lemn, reducând în același timp greutatea.

Lipiți fiecare piesă de suport acrilică pe piesa de inserție frontală corespunzătoare cu adeziv acrilic, astfel încât atunci când piesele de inserare frontală sunt plasate în placa frontală, clapele de pe piesele de suport sunt la același nivel cu partea din spate a feței frontale.

După ce lipiciul este setat (cel puțin 30 de minute), înghețați fața și spatele pieselor acrilice îmbinate pentru a difuza mai bine lumina. Am folosit un sablator pentru acest lucru, dar hârtia de șlefuit cu granulație fină (600 sau mai mare) și unele grăsimi pentru cot vor funcționa și ele.

Pasul 8: Atașați piesele acrilice la carcasa din lemn

Așezați placa frontală cu fața în jos și montați uscat piesele acrilice în spațiile corespunzătoare. Dacă piesele acrilice au probleme de montare, șlefuiți marginile interioare ale plăcii frontale până când se potrivesc piesele acrilice.

Odată ce se obține o potrivire bună, îndepărtați piesele acrilice de pe placa frontală și aplicați un epoxidic din două părți pe fața filelor pieselor suport care ating lemnul. Așezați piesele acrilice în spațiile lor, apăsați în jos și lăsați epoxidul să se usuce complet.

Pasul 9: Montați plăcile electronice pe carcasa din lemn

Folosind conturul trasat al orificiului microfonului de pe placa posterioară, așezați sonometrul gravitațional pe placa din spate astfel încât microfonul să se alinieze cu conturul său. Marcați unde sunt cele patru găuri de montare de pe placa Gravity pe placa posterioară.

Lăsând Gravity Sound Level Meter pe placa din spate, aranjați placa Arduino și placa perf pe placa din spate. Orientați placa Adruino astfel încât priza de alimentare să fie orientată în jos și să lase cel puțin 1/4 spațiu între fiecare placă. Amplasarea exactă a acestor plăci nu contează în mod special atât timp cât plăcile nu se suprapun între ele sau contururile gradientului și ale căștilor. Am ales să punem placa Arduino în stânga plăcii Gravity și placa perf deasupra plăcii Gravity.

Marcați unde sunt găurile de montare pentru plăcile Arduino și perf pe placa din spate.

Îndepărtați electronica de pe placa din spate și găuriți toate găurile marcate doar cu un burghiu de 1/8 . Deoarece șuruburile noastre M2.5 necesită o gaură contracentrată pentru a sta la același nivel cu placa din spate, am contracarat placa din spate de pe fața din spate folosind o mașină de găurit.

Atașați sonometrul gravitațional la placa de bază folosind suporturi și șuruburi din nailon M2.5. Microfonul ar trebui să fie aproape de placa frontală, așa că, pentru a ridica placa cât mai mult posibil, am folosit un standoff de 25 mm feminin-feminin și un standoff masculin-feminin de 18 mm.

Atașați placa Arduino și perf pe placa posterioară utilizând șuruburi și șuruburi M2.5 feminin-feminin. Lungimea distanței nu este critică, atâta timp cât toate distanțele utilizate pentru o placă au aceeași lungime și sunt suficient de scurte pentru a menține placa în interiorul dispozitivului. Am folosit distanțe de 10 mm între femei și femei.

Dacă circuitul dvs. folosește o placă de prindere în loc de o placă de perfecționare, montați pur și simplu plăcuța de prindere cu suportul său adeziv în loc să utilizați separatoare și șuruburi.

Odată ce dispozitivele electronice sunt montate, conectați circuitul în sus.

Pasul 10: Atașați suporturile LED

Pe placa din spate, desenați 3 puncte în interiorul conturului ușor trasat pentru gradient, așa cum arată X-urile roșii. Ar trebui să existe o gaură la fiecare capăt al gradientului și una la mijloc. Repetați acest lucru în interiorul conturului căștilor, așa cum arată X-urile roșii.

Găuriți găuri cu un bit de 5/32 "în care tocmai au fost trasate cele 6 puncte. Contrați aceste găuri din spate. Aceste găuri vor fi pentru separatoarele de 1 1/4" pentru a susține benzile LED.

Găuriți găuri cu un bit de 5/32 pe un capăt al fiecăruia dintre cele 6 suporturi cu LED-uri. Convingeți aceste găuri.

Atașați un suport LED la placa din spate la fiecare dintre cele 6 găuri din gradient și contururile căștilor folosind un standoff de 1 1/4 . Utilizați o șaibă pe fiecare parte a standoffului între standoff și lemn. Aliniați suporturile LED astfel încât banda LED este plasată pe capătul neforat al suportului, banda LED va fi centrată în gradient sau căști.

Pasul 11: Asamblare finală și montare

Folosiți adeziv fierbinte pentru a atașa benzile LED la suporturile LED. Cablurile de intrare pentru benzile LED trebuie orientate spre partea inferioară a dispozitivului.

Conectați benzile LED la circuit și conectați adaptorul de alimentare de 5V la cablul USB din Arduino.

Atașați placa frontală la placa din spate folosind separatoarele de 2 , șaibe 6-32 și șuruburi 6-32, așezând șaibele între separatoare și lemn.

Montați dispozitivul pe un perete folosind orificiul de montare de pe placa din spate. Puteți folosi un șurub de lemn în perete sau puteți folosi un cârlig de comandă.

Conectați dispozitivul și obțineți protecția auditivă!