ابزار اندازه گیری چند کاره دیجیتال: 21 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

پروژه های Fusion 360 »

سلام به همه. من همیشه دستگاهی را می خواستم که به من در تراز کردن بستر چاپگر سه بعدی و یک دستگاه دیگر کمک کند تا بتوانم طول تقریبی یک سطح منحنی را بدست آورم تا بتوانم به راحتی طول برچسب مناسب را بر روی آن سطح برش دهم و بنابراین از هدر رفتن جلوگیری می کند بنابراین فکر کردم چرا هر دو ایده را با هم ترکیب نکنم و یک ابزار واحد ایجاد نکنم که بتواند هر دو را انجام دهد. در نهایت ، من دستگاهی را ساختم که نه تنها می تواند خطوط منحنی و سطح را اندازه گیری کند ، بلکه می تواند فاصله خطوط مستقیم و زاویه یک خط را نیز اندازه گیری کند. بنابراین اساساً این ابزار به صورت یکپارچه در سطح دیجیتال+خط کش+زاویه سنج+اندازه گیری رول کار می کند. این دستگاه به قدری کوچک است که درون جیب جا می گیرد و باتری آن را می توان به راحتی با استفاده از شارژر تلفن شارژ کرد.

این دستگاه از یک شتاب سنج و سنسور ژیروسکوپ برای اندازه گیری دقیق سطح و زاویه ، یک سنسور IR تیز برای اندازه گیری طول خطی به صورت غیر تماسی و یک رمزگذار با چرخ استفاده می کند که می تواند بر روی سطح منحنی یا خط منحنی چرخانده شود. طول آن را بدست آورید

پیمایش در حالت ها و ویژگی های دستگاه با استفاده از 3 دکمه لمسی مشخص شده به عنوان M (حالت) ، U (واحد) و 0 (صفر) انجام می شود.

M - برای انتخاب بین انواع مختلف اندازه گیری

U - برای انتخاب بین واحدهای میلی متر ، سانتی متر ، اینچ و متر

0 - برای بازگرداندن مقادیر اندازه گیری شده به 0 پس از اندازه گیری فاصله یا زاویه.

دلیل استفاده از دکمه های لمسی این است که به آرامی در حالت ها و واحدها حرکت کنید بدون اینکه در هنگام اندازه گیری موقعیت دستگاه را مختل کنید.

دستگاه دارای آهنربای نئودیمیوم است که در پایه آن تعبیه شده است به طوری که از سطح فلزی در حال اندازه گیری لغزش یا لغزش نمی کند.

بدنه این دستگاه طوری طراحی شده است که دستگاه را تا حد ممکن جمع و جور کرده و به راحتی چاپ سه بعدی را انجام دهد.

مرحله 1: اجزا و ماژول های مورد نیاز

قطعات با توجه به این نکته انتخاب شده اند که این دستگاه طوری طراحی شده است که داخل یک جیب جا شود. بنابراین کوچکترین صفحه نمایش ، باتری و سنسورهایی که پیدا کردم مورد استفاده قرار گرفت.

1. مورد چاپ سه بعدی

2. شارپ GP2Y0A41SK0F IR فاصله سنسور X 1 (Aliexpress)

3. ماژول شتاب سنج/ژیروسکوپ MPU6050 X 1 (Aliexpress)

4. تقویت+ماژول شارژ X 1 (Aliexpress)

5. رمزگذار Grove Mouse X 1 (Aliexpress)

6. صفحه نمایش 128 X 32 OLED X 1 (Aliexpress)

7. Arduino pro mini ATMEGA328 5V / 16MHz X 1 (Aliexpress)

8. زنگ 12 میلیمتری X 1 (Aliexpress)

9. باتری لیپو 3.7 ولت 1000 میلی آمپر X 1 (Aliexpress)

10. ماژول دکمه لمسی TTP223 X 3 (Aliexpress)

11. آهنربای نئودیمیوم 20x10x2mm X 1 (Aliexpress)

12. ماژول CP2102 USB to UART TTL X 1 (Aliexpress)

13. سیم مسی میناکاری شده (Aliexpress)

14. مقاومت 10K X 2

15. 19 (طول) X2 (قطر) میلی متر محور فولادی X 1

16. رهبری 3 میلی متری X 1

17. هر رول برچسب وینیل (Aliexpress)

18. کابل میکرو USB

MPU6050

MPU6050 یک دستگاه mems است که از شتاب سنج 3 محوره و ژیروسکوپ 3 محوری در آن تشکیل شده است. این به ما کمک می کند تا شتاب ، سرعت ، جهت و جابجایی را اندازه گیری کنیم. این یک دستگاه مبتنی بر I2C است که از 3.3 تا 5 ولت کار می کند. در این پروژه ، MPU6050 برای اندازه گیری سطح یا غیر هم سطح و همچنین برای اندازه گیری زاویه خط استفاده می شود.

رمزگذار GROVE MOUSE

این یک رمزگذار دوار مکانیکی افزایشی با داده های بازخورد جهت چرخشی و سرعت چرخشی است. من از این رمزگذار استفاده کردم زیرا کوچکترین رمزگذار موجود بود و قسمت برنامه نویسی آن نیز آسان بود. این رمزگذار دارای 24 مرحله در هر چرخش است. در صورت مشخص بودن قطر چرخ ، می توانیم مسافت حرکت شده توسط چرخ بر روی رمزگذار را محاسبه کنیم. محاسبات نحوه انجام این کار در مراحل بعدی این دستورالعمل مورد بحث قرار گرفته است. این پروژه از رمزگذار برای اندازه گیری فاصله خطوط منحنی استفاده می کند.

MODULE SHARP GP2Y0A41SK0F IR DISTANCE

این یک سنسور آنالوگ است که بر اساس فاصله جسم از سنسور ، ولتاژ متغیری به عنوان خروجی می دهد. بر خلاف دیگر ماژولهای IR ، رنگ شیئی که تشخیص داده می شود بر خروجی سنسور تأثیر نمی گذارد. نسخه های زیادی از سنسورهای تیز وجود دارد اما محدوده ای که ما از آن استفاده می کنیم 4 تا 30 سانتی متر است. این سنسور دارای ولتاژ بین 4.5 تا 5.5 ولت است و فقط 12 میلی آمپر جریان را می کشد. سیمهای قرمز (+) و سیاه (-) سیمهای برق هستند و سیم سوم (سفید یا زرد) سیم خروجی آنالوگ است. در این پروژه از سنسور برای اندازه گیری فاصله های خطی بدون تماس استفاده می شود.

مرحله 2: ابزار مورد نیاز

1. یک جفت قیچی

2. برش جعبه یا هر تیغه فوق تیز دیگر

3. موچین

4. تفنگ چسب داغ

5. چسب فوری (مانند چسب فوق العاده)

6. چسب لاستیکی (مانند پیوند fevi)

7. آهن لحیم کاری و سرب

8. برش لیزری

9. چاپگر سه بعدی

10. یک ابزار دوار با بیت برش دیسک

11. برش سیم

12. کاغذ سنباده

مرحله 3: فایلهای STL برای چاپ سه بعدی

قاب این دستگاه در نرم افزار Autodesk Fusion 360 طراحی شده است. 3 عدد وجود دارد. فایل های STL این قطعات در زیر آورده شده است.

فایل های "LID" و "wheel" را می توان بدون پشتیبانی چاپ کرد در حالی که فایل "BODY" به پشتیبانی نیاز دارد. اینها را در ارتفاع لایه 0.2 میلی متر در 100٪ پر کردن با استفاده از PLA سبز چاپ کردم. چاپگر مورد استفاده یک رتیل TEVO است.

مرحله 4: پوشش مورد با وینیل

1. از کاغذ سنباده خوب برای صاف کردن تمام سطوح بیرونی قطعات چاپ شده سه بعدی استفاده کنید تا برچسب وینیل به راحتی بچسبد.

2. از پارچه مرطوب برای از بین بردن تمام ذرات ریز که ممکن است پس از سنباده زنی روی سطوح باقی بمانند ، استفاده کنید.

3. پس از خشک شدن سطح ، برچسب وینیل را روی سطح بمالید. اطمینان حاصل کنید که هیچ حباب هوایی به دام افتاده وجود ندارد.

4. از قیچی برای بریدن برچسب اضافی در اطراف لبه ها استفاده کنید.

5. اکنون برچسب را در اطراف کناره های بدنه بمالید و قسمت اضافی آن را کوتاه کنید.

6. با استفاده از جعبه شکن یا هر تیغ دیگر سوراخ های صفحه نمایش OLED ، درگاه شارژ ، چرخ رمزگذار و سنسور IR تیز را برش دهید.

هشدار: با تیغه ها و ابزارهای تیز بسیار مراقب باشید

مرحله 5: نمودارهای مدار

برنامه نویسی PRO MINI

برخلاف آردوینو نانو ، پرو مینی را نمی توان مستقیماً با اتصال کابل USB برنامه ریزی کرد ، زیرا مبدل USB به سریال TTL داخلی ندارد. بنابراین ابتدا باید یک USB خارجی به مبدل سریال را به pro mini متصل کنیم تا آن را برنامه ریزی کنیم. تصویر اول نحوه ایجاد این اتصالات را نشان می دهد.

Vcc - 5 ولت

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

نمودار کامل مدار

تصویر دوم نمودار مدار کامل این پروژه را نشان می دهد.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (MODE)

D5 - I/O (UNIT)

D6 - I/O (ZERO)

D7 - +(1) رمزگذار

D8 - +(2) رمزگذار

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + زنگ

A4 - SDA (OLED و MPU6050)

A5 - SCL (OLED و MPU6050)

GND - GND همه ماژول ها و سنسورها و BOOST MODULE

VCC - + پورت USB BOOST MODULE

B + - باتری +

B- - باتری -

عکس سوم در حین ایجاد کد گرفته شد. این یک تنظیم موقت است که برای آزمایش کد ، ماژول ها و مدار انجام شده است. امتحان کردن برای شما اختیاری است

مرحله 6: وارد کردن MAGNET

1. چسب فوری را در حفره برای آهنربا که در زیر سوراخ پورت شارژ قرار داده شده ، بمالید.

2. آهن ربا را در حفره قرار داده و نگه دارید تا زمانی که چسب با استفاده از چیزی غیر مغناطیسی خشک شود.

آهن ربا به جلوگیری از لغزش یا حرکت دستگاه هنگام استفاده بر روی سطح فلزی کمک می کند.

مرحله 7: شکل دادن به سنسورها

به منظور کوچک کردن دستگاه تا حد ممکن ، براکت های نصب کننده سنسور IR تیز و رمزگذار با استفاده از یک ابزار دوار با اتصال دیسک برش قطع شدند.

مرحله 8: قرار دادن صفحه نمایش OLED

1. نام پین ها را در پشت صفحه نمایش OLED علامت گذاری کنید تا بعداً به درستی ایجاد شوند.

2. صفحه نمایش OLED را در موقعیت صحیح قرار دهید همانطور که در تصویر دوم نشان داده شده است. دهانه صفحه نمایش به گونه ای طراحی شده است که صفحه نمایش کمی به داخل دیوارها می رود. این اطمینان می دهد که صفحه نمایش در موقعیت و جهت صحیح است و به راحتی حرکت نمی کند.

3. چسب حرارتی با دقت در اطراف صفحه نمایش اعمال می شود. چسب حرارتی ترجیح داده می شود زیرا به نوعی مانند ضربه گیر برای صفحه نمایش عمل می کند و هنگام اعمال فشار بر صفحه نمایش ایجاد نمی کند.

مرحله 9: اتصال دکمه های لمسی و MPU6050

1. از چسب بر اساس لاستیک استفاده می شود.

2. چسب به هر دو سطح اعمال می شود.

3. مطمئن شوید که همه نقاط لحیم کاری رو به طرف باز قاب هستند ، ماژول ها را همانطور که در تصاویر نشان داده شده است در مکان های تعیین شده خود قرار دهید.

4. ماژول و بدنه را پس از چسباندن به یکدیگر حداقل 2 دقیقه به آرامی فشار دهید.

مرحله 10: BOOST+MODULE شارژ

این یک ماژول است که من آن را از یک پاور بانک ارزان قیمت تک سلولی بیرون آوردم. این ماژول دارای مدار حفاظت از باتری و همچنین مبدل تقویت کننده 5 ولت ، 1 آمپر است. همچنین دارای دکمه ON/OFF است که می تواند به عنوان کلید تغذیه برای کل پروژه استفاده شود. پورت USB زن روی ماژول با استفاده از آهن لحیم کاری برداشته شد و دو سیم به پایانه های +5v و زمین لحیم شد ، همانطور که در تصویر 4 نشان داده شده است.

سرصفحه سر نر 2 را به B+ و B- همانطور که در دو تصویر اول نشان داده شده است می چسبانید و سپس بررسی کنید که آیا ماژول با باتری ها کار می کند یا خیر.

چسب فوری را روی سکوی ارائه شده برای ماژول بمالید و ماژول را به آرامی قرار دهید و مطمئن شوید که درگاه شارژ و دهانه آن کاملاً تراز شده است.

مرحله 11: قرار دادن سنسور IR باتری و شارپ

1. پوشش سیم مسی لعابی با حرارت دادن نوک سیم با استفاده از لحیم کاری یا فندک تا ذوب شدن عایق برداشته می شود. سپس سیم ها به دقت روی صفحه نمایش OLED لحیم می شوند. این کار اکنون انجام می شود زیرا ممکن است انجام این کار پس از قرار دادن باتری ها دشوار باشد.

2. باتری در زیر پلت فرم ماژول تقویت کننده به گونه ای لغزیده شده است که اتصالات سیم آن رو به جهت صفحه نمایش OLED است که در تصویر سوم مشاهده می شود.

3. سنسور IR تیز در شکاف ارائه شده برای آن وارد می شود.

مرحله 12: اتصال ARDUINO و BUZZER

1. مبدل USB به سریال مطابق نمودار مدار ارائه شده به آردوینو لحیم می شود.

2. از چسب داغ برای چسباندن آردوینو به وسط بدنه روی باتری ها استفاده می شود.

3. سیم ها را به پایانه های زنگ وصل می کنید و سپس زنگ را به داخل حفره دایره ای روی محفظه ای که برای آن ارائه شده است فشار می دهید ، همانطور که در تصویر 7 دیده می شود.

مرحله 13: رمزگذار

1. پایانه های رمزگذار با استفاده از تیغه تمیز می شوند.

2. مقاومتها به رمزگذار لحیم می شوند.

3. سیم های مسی مطابق نمودار مدار لحیم می شوند.

4- محور فولادی به چرخ چاپ سه بعدی وارد می شود. اگر چرخ خیلی شل است ، آن را با چسب فوری محکم کنید.

5. تنظیمات محور محور را در رمزگذار وارد کنید. دوباره اگر شل بود از چسب فوری استفاده کنید. اما این بار ، بسیار مراقب باشید که اجازه ندهید هیچ چسبی وارد مکانیسم های رمزگذار شود.

6. رمزگذار را در داخل بدنه طوری قرار دهید که چرخ ها از طریق دهانه ارائه شده به بیرون بیرون زده و همچنین مطمئن شوید که آزادانه می چرخد.

7. از چسب حرارتی برای ایمن سازی رمزگذار در جای خود استفاده کنید.

مرحله 14: سیم کشی و لحیم کاری

1. سیم کشی مدار با توجه به نمودار مدار ارائه شده در مرحله "CIRCUIT DIAGRAM" قبلاً انجام می شود.

2. سیمهای +ve و -ve همه سنسورها و ماژولها به طور موازی به منبع تغذیه متصل می شوند.

3. اطمینان حاصل کنید که هیچ یک از سیم ها مانیتور ماژول IR را مسدود نکرده یا با چرخ رمزگذار درگیر نشده است.

مرحله 15: کدگذاری

1. کد و کتابخانه های ارائه شده در زیر را بارگیری کنید.

2. پوشه های کتابخانه را استخراج کنید. این پوشه ها را در پوشه "libraries" در پوشه "Arduino" که در "My Documents" رایانه شما یافت می شود کپی کنید (اگر کاربر Windows هستید).

3. کد ارائه شده ("filal_code") را در Arduino IDE باز کرده و آن را در Arduino بارگذاری کنید.

مرحله 16: کالیبراسیون MPU6050

از آنجا که ماژول شتاب سنج/ژیروسکوپ MPU6050 فقط روی بدنه چسبانده شده است ، ممکن است کاملاً هم سطح نباشد. بنابراین مراحل زیر برای تصحیح این خطای صفر دنبال می شود.

مرحله 1: دستگاه را به رایانه خود وصل کرده و آن را روی سطحی قرار دهید که از قبل می دانید کاملا هم سطح است (به عنوان مثال: کف کاشی)

مرحله 2: با لمس دکمه "M" به حالت "LEVEL" دستگاه بروید و مقادیر X و Y را یادداشت کنید.

مرحله 3: این مقادیر را به متغیرهای "calibx" و "caliby" در کد اختصاص دهید.

مرحله 4: برنامه را دوباره بارگذاری کنید.

مرحله 17: محاسبه فاصله حرکت شده در مرحله رمزگذار

تعداد مراحل در هر چرخش محور رمزگذار ، N = 24 مرحله

قطر چرخ ، D = 12.7 میلی متر

دور چرخ ، C = 2*pi*(D/2) = 2*3.14*6.35 = 39.898 میلی متر

بنابراین ، فاصله در هر مرحله = C/N = 39.898/24 = 1.6625 میلی متر جابجا شده است

اگر از چرخ یا رمزگذار با قطر متفاوت با تعداد گام های مختلف استفاده می کنید ، با جابجایی مقادیر خود در فرمول بالا ، فاصله جابجا شده بر میلی متر را پیدا کنید و هنگامی که وضوح را پیدا کردید ، این مقدار را در فرمول داخل کد مطابق شکل زیر وارد کنید. تصویر.

کد را کامپایل کرده و دوباره در آردوینو بارگذاری کنید.

پس از اتمام کالیبراسیون رمزگذار و بارگذاری برنامه اصلاح شده ، می توانید ماژول مبدل USB به سریال TTL را از Arduino Pro Mini جدا کرده و حذف کنید.

مرحله 18: همه چیز را قبل از بستن مورد آزمایش کنید

موارد مورد آزمایش:

1. اگر شارژر را می توان به راحتی به درگاه وصل کرد و اگر باتری ها به درستی شارژ می شوند.

2. دکمه روشن/خاموش روشن است یا خیر.

3. OLED همه چیز را در جهت و موقعیت صحیح با فاصله مناسب نمایش می دهد.

4. دکمه های لمسی همه به درستی کار می کنند و برچسب درستی دارند.

5. اگر رمزگذار مقادیر فاصله را هنگام چرخاندن نشان دهد.

6. ماژول های MPU6050 و SHARP IR کار می کنند و قرائت های صحیح را ارائه می دهند.

7. زنگ صدا به صدا در می آید.

8. اطمینان حاصل کنید که هیچ چیز در داخل گرم نمی شود وقتی روشن است. اگر گرمایش رخ دهد ، به این معنی است که سیم کشی در جایی اشتباه است.

9. اطمینان حاصل کنید که همه چیز در موقعیت خود محکم شده است و در محفظه حرکت نمی کند.

مرحله 19: قرار دادن اکستندر دکمه فشاری و چسباندن مورد

استفاده از چراغ برای گسترش شفت دکمه فشار

شفت دکمه فشاری روی ماژول شارژ بسیار کوتاه است تا از طریق دهانه بدنه خارج شود. بنابراین از سر LED 3 میلی متری به عنوان افزاینده استفاده می شود.

1. پاهای LED ها با استفاده از سیم برش قطع می شوند.

2. سمت صاف LED با استفاده از کاغذ سنباده صاف و یکدست شده است. اگر LED آنقدر کوچک است که نمی توان با آن کار کرد ، از موچین استفاده کنید.

3. مطابق تصویر ، سر LED را در سوراخی که برای آن در نظر گرفته شده روی درب قاب قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که چراغ محکم نیست زیرا تصور می شود هنگام فشار دادن دکمه فشاری به داخل و خارج می لغزد

اتصال پرونده

1. هرگونه چسب بر پایه لاستیک (من از Fevi Bond استفاده کردم) را با دقت در امتداد لبه روی بدن و کلاه استفاده کنید.

2. 5 تا 10 دقیقه صبر کنید تا چسب کمی خشک شود و سپس هر دو نیمه را به هم فشار دهید. اطمینان حاصل کنید که انتهای آزاد محور فولادی چرخ رمزگذار به سوراخ پیش بینی شده برای آن در کلاهک برسد.

3. از یک بار سنگین (من از باتری UPS استفاده کردم) برای نگه داشتن هر دو قطعه در حالی که چسب خشک می شود ، استفاده کنید.

در اینجا چسب لاستیکی توصیه می شود زیرا در صورت باز شدن بدنه در آینده برای تعویض یا برنامه ریزی مجدد باتری ، می توان آن را به راحتی با اجرای یک تیغه یا چاقوی تیز در امتداد مفصل انجام داد.

مرحله 20: برچسب زدن دکمه های لمسی

برچسب زدن به منظور شناسایی موقعیت ها و عملکردهای دکمه لمسی به راحتی انجام می شود.

با استفاده از برش لیزری خانگی من ، حروف را از یک برچسب برچسب سفید جدا کردند.

قطعات بریده شده با استفاده از موچین از ورق اصلی خارج شده و سپس در موقعیت و جهت صحیح روی دستگاه اعمال می شوند.

حداکثر ارتفاع الفبا: 8 میلی متر

حداکثر عرض الفبا: 10 میلی متر

هشدار: هنگام کار با لیزر یا برش لیزر ، از شیشه های ایمنی استفاده کنید

مرحله 21: نتایج

بالاخره دستگاه تمام شد. در صورت داشتن هرگونه تردید یا پیشنهادی در مورد پروژه لطفاً از طریق نظرات به من اطلاع دهید.

متشکرم

جایزه اول در مسابقه اندازه جیبی