سیستم هشدار سطح نویز ناامن: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

آشپزخانه طراحی مهندسی Oshman (OEDK) بزرگترین فضای تولیدی در دانشگاه رایس است که فضایی را برای همه دانشجویان برای طراحی و نمونه اولیه راه حل ها برای چالش های دنیای واقعی فراهم می کند. برای خدمت به این منظور ، OEDK تعدادی ابزار برقی و ماشین آلات بزرگ را در خود جای داده است که صداهای بلند و بالقوه ناامن تولید می کنند. در حالی که OEDK با موفقیت فرهنگ ایمنی را در مورد محافظت از چشم و دستکش ایجاد کرده است ، اما نتوانسته است همان فرهنگ ایمنی را در مورد حفاظت از شنوایی ایجاد کند ، زیرا کاربران از زمان نیاز به حفاظت از شنوایی مطمئن نیستند.

تیم ما ، با حلقه دسیبل ، با هدف طراحی ، ساخت و پیاده سازی یک سیستم هشدار که به کاربران OEDK توصیه می کند از محافظ شنوایی مناسب در سطوح صدای ناامن استفاده کنند ، این مشکل را حل می کند.

مرحله 1: مرور کلی

این دستگاه از میکروکنترلر Arduino Uno استفاده می کند. داده های صوتی آنالوگ از دستگاه سنجش میزان گرانش دریافت می شود ، به طور متوسط اندازه گیری می شود و سپس برای ایجاد خروجی نوار LED دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد. نمایشگرهای بصری شامل یک گرادیان است که به طور مداوم سطح متوسط دسیبل را نشان می دهد و مجموعه ای از هدفون ها که به محض رسیدن به آستانه دسیبل از پیش تعیین شده قرمز می شوند.

بدنه از دو صفحه تخته سه لا ساخته شده است که توسط دو صفحه تخته سه لا دایره ای شکل با سطوح آلومینیومی جدا شده است. صفحه نمایش گرادیان و هدفون با اکریلیک مات ایجاد شده است. تمام قطعات الکترونیکی روی صفحه پشتی نصب شده اند.

تکمیل این دستگاه از مواد اولیه گرفته تا نصب روی دیوار ، تنها کمتر از 2 ساعت طول می کشد. ما اطلاعات زیادی در مورد هموارسازی و کنترل نوارهای LED از طریق این پروژه آموختیم و امیدواریم از ساختن آن لذت ببرید!

مرحله 2: اجزا و ابزارهای مورد نیاز

هزینه کل مواد برای این دستگاه کمی کمتر از 100 دلار است. از آنجا که تیم ما در حال ساخت این دستگاه به صورت دسته جمعی است ، ما توانستیم برخی مواد را به صورت عمده خریداری کنیم تا هزینه آن کاهش یابد. همچنین ، از آنجا که ما در حال ساخت این دستگاه برای و در یک محیط مهندسی هستیم ، از قبل به بسیاری از اجزا و ابزارها دسترسی داشتیم.

مقادیر اجزای ذکر شده در زیر برای یک دستگاه است.

اجزاء

• 1x Arduino Uno (یا میکروکنترلر مشابه) با کابل USB
• 1x نمونه اولیه Breadboard
• 1x Perfboard (اختیاری)
• 2 برابر سیم بلوز مردانه-مردانه قرمز
• 2 برابر سیم بلوز مردانه زن قرمز
• 2 برابر سیم بلوز مردانه-مردانه بلوز
• 2 عدد سیم بلوز مردانه-زن مشکی
• 3x سیم آبی بلوز مردانه-مردانه
• 2 عدد سیم بلوز مردانه-زنانه بلوز
• آداپتور برق 1x 5V 1A
• 1 متر متر صوت آنالوگ گرانش
• 1 برابر نوار RGB LED WS2812B نوار (حداقل 20 LED)
• 6 پین سربرگ مرد و مرد
• 2x مقاومت 330 اهم
• 24 اینچ در 12 اینچ از 1/4 اینچ تخته سه لا توس
• 7 اینچ در 9 اینچ از 1/4 اینچ اکریلیک
• 9 "x 9" از 1/8 "اکریلیک (عرض می تواند متفاوت باشد)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 آلومینیوم زن و زن حالت استند
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 آلومینیوم زن و زن حالت ایستاده
• پیچ های 18x 3/4 "6-32 سر تخت
• واشر 18x شماره 6
• 8x 10mm M2.5 نایلون زن و زن
• 4x 25 میلی متر M2.5 نایلون زن و زن
• 4x 18mm M2.5 نایلون مردانه زنانه
• پیچ 24x6mm M2.5

ابزارها

• آردوینو IDE
• لحیم کاری (HAKKO FM-204) با لحیم کاری
• شار رزین
• برش لیزری (EPILOG Fusion M2 40)
• چسب اکریلیک
• سندبلاستر (اختیاری)
• سمباده
• اپوکسی 2 قسمتی
• مته بی سیم
• مته 5/32 اینچی
• 1/8 اینچ بیت مته
• 1/2 "82º بیت متقابل
• مته فشاری
• شماره 5 Counterbore Bit
• پیچ گوشتی ها
• تفنگ چسب داغ با چسب چوب

مرحله 3: LED ها را آماده کنید

دو نوار از نوارهای LED قابل آدرس دهی جداگانه را در علائم روی نوار برش دهید. می توانید هر تعداد LED را که می خواهید برش دهید ، فقط مطمئن شوید که بعداً تعداد LED های کد را دوباره راه اندازی کنید. ما از 10 LED در هر نوار استفاده کردیم.

هدر لحیم کاری به هریک از 3 اتصال یکی از نوار LED می چسبد. مطمئن شوید که در انتهای ورودی داده (DI) لحیم می شوید. این کار را برای نوار LED دیگر تکرار کنید. ما برای سهولت لحیم کاری از مقداری شار رزین بر روی اتصالات نوار LED استفاده کردیم.

یکی از نوارهای LED را خم کرده و تا کنید تا به شکل قوس برسد تا منحنی قطعه گرادیان متناسب باشد. ما با ایجاد یک الگوی مواج با نوار LED که می تواند به خودی خود خم شود ، به این مهم دست یافتیم. با استفاده از همین تکنیک ، نوار LED دیگر را شکل دهید تا منحنی قطعه هدفون دنبال شود.

مرحله 4: مدار را جمع کنید

با اتصال پین آردوینو 5V به ریل برق روی تخته نان شروع کنید. سپس ، پین گروه آردوینو را به ریل زمین روی تخته نان متصل کنید.

اتصال نوارهای LED

پین دیجیتال آردوینو 5 را به کانکتور ورودی داده (DI) در یک نوار LED متصل کرده و یک مقاومت 330 اهم را بین پین 5 و کانکتور DI اضافه کنید. ریل برق نان بر روی نانبرد را به پین کانکتور 5 ولت در نوار LED وصل کنید و ریل پایه نان را به کانکتور GND در نوار LED وصل کنید. این نوار LED برای صفحه نمایش گرادیان خواهد بود.

پین دیجیتال آردوینو 6 را به کانکتور DI در نوار LED دیگر وصل کنید و یک مقاومت 330 اهم را بین پین 6 و کانکتور DI اضافه کنید. ریل برق نان بر روی تخته نان را به پین اتصال 5 ولت در نوار LED وصل کنید و ریل پایه نان را به کانکتور GND در نوار LED وصل کنید. این نوار LED برای نمایش هدفون خواهد بود.

اتصال متر سنج سطح صدا (میکروفون)

پین آنالوگ آردوینو A0 را به پورت آنالوگ در متر سنج صدا Gravity وصل کنید. ریل برقی نان بر روی تخته نان را به پورت VCC روی تخته جاذبه و ریل پایه تخته نان را به پورت GND روی تخته جاذبه وصل کنید.

انتقال مدار به برد پرفروش (اختیاری)

برای اینکه همه قطعات الکترونیکی بیشتر در محل خود بمانند ، تیم ما تصمیم گرفت مدار ما را روی یک تخته پرفروش منتقل کند. مدار ما چندان پیچیده نیست ، بنابراین ما از یک اره برقی برای برش یک تخته ورق 4 سانتی متر در 6 سانتی متر به یک تخته 4 سانتی متر در 3 سانتی متر استفاده کردیم و سوراخ های نصب جدیدی را با یک بیت 1/8 اینچی در آن ایجاد کردیم. این مرحله کاملاً اختیاری است.

مرحله 5: کد را ویرایش و بارگذاری کنید

کد را بارگیری کرده و در Arduino IDE باز کنید.

بررسی کنید که مقدار تعریف شده برای تعداد LED در هر نوار (NUM_LEDS_1 و NUM_LEDS_2) با تعداد LED هایی که برای اولین نوار LED (گرادیان) و نوار LED دوم (هدفون) بریده اید مطابقت داشته باشد. اگر این مقادیر با هم مطابقت ندارند ، عدد روی کد را تغییر دهید.

کد را تأیید کرده و در برد Arduino خود بارگذاری کنید.

مرحله 6: پوشش چوبی را آماده کنید

دانلود فایل برش لیزری چوب.

صفحات جلو و عقب را با لیزر و 6 پایه LED از تخته سه لا 1/4 اینچی با استفاده از تنظیمات مناسب برش لیزری برش دهید. با خیال راحت لوگوی رستریزه شده روی صفحه جلو را به هر طرحی که دوست دارید تغییر دهید.

در دستگاه برش لیزری (EPILOG Fusion M2 40) ، از تنظیمات زیر استفاده کردیم:

• 4 سرعت ، 100 قدرت ، 10 فرکانس تا بردار قطع
• 50 سرعت ، 100 قدرت ، 300 DPI تا حکاکی شطرنجی

ما از دستگاه برش لیزری استفاده کردیم زیرا به یکی از آنها در OEDK دسترسی داریم ، اما همچنین می توانید فایلها را بارگیری کنید تا به عنوان یک طرح کلی برای برش قطعات با روتر CNC یا نوار باند استفاده کنید.

3 سوراخ با بیت 5/32 اینچی در صفحه جلویی در مکان هایی که Xs قرمز در تصویر نشان داده است ، ایجاد کنید. باید بین سوراخ بین هدفون و هدفون ، یکی زیر هدفون سمت راست و دیگری زیر لوگو وجود داشته باشد. این سوراخ ها از جلو هستند. این سوراخ ها برای ایستگاه های 2 اینچی مناسب خواهند بود.

صفحه جلویی را در بالای صفحه پشتی به گونه ای قرار دهید که هر دو در جهت برش داده شده در فایل برش لیزری قرار بگیرند. با مداد ، به آرامی طرح کلی فضای شیب و هدفون ، سوراخ میکروفون و 3 حفره ای را که به تازگی در صفحه جلویی بر روی صفحه عقب ایجاد شده اند ، ترسیم کنید.

3 سوراخ با یک بیت 5/32 اینچی را در صفحه پشتی در مکانهایی که از صفحه جلویی منتقل شده اند ، ایجاد کنید. این سوراخها را از عقب متقابل کنید.

مرحله 7: قطعات اکریلیک را آماده کنید

فایل برش لیزری اکریلیک 1/4 اینچی و فایل برش لیزری 1/8 اینچی را بارگیری کنید.

قطعات قسمت جلویی را از 1/4 اینچ اکریلیک و قطعات پشتی را از 1/8 اینچ اکریلیک با استفاده از تنظیمات مناسب برش لیزری برش دهید. در دستگاه برش لیزری (EPILOG Fusion M2 40) ، از تنظیمات زیر استفاده کردیم:

• 2 سرعت ، 100 قدرت ، 100 فرکانس برای 1/4 اینچ اکریلیک
• 4 سرعت ، 100 قدرت ، 100 فرکانس برای اکریلیک 1/8 اینچی

ما از دستگاه برش لیزری استفاده کردیم زیرا به یکی از آنها در OEDK دسترسی داریم ، اما همچنین می توانید فایلها را بارگیری کنید تا به عنوان یک طرح کلی برای برش قطعات با روتر CNC یا نوار باند استفاده کنید. علاوه بر این ، قطعات پشتی را می توان از اکریلیک با هر عرض برش داد ، اما ما متوجه شدیم که 1/8 اینچ یا نازک تر به اندازه کافی خوب برای چسباندن به چوب و در عین کاهش وزن کار می کند.

هر قطعه پشتی اکریلیک را با چسب اکریلیک به قسمت جلویی مربوطه بچسبانید به طوری که وقتی قطعات درج جلویی در صفحه جلویی قرار می گیرند ، زبانه های قطعات پشتی با پشت جلویی یکنواخت می شوند.

پس از بستن چسب (حداقل 30 دقیقه) ، قسمت جلویی و پشتی قطعات آکریلیک را به هم بزنید تا نور بهتر پخش شود. ما برای این کار از سندبلاستر استفاده کردیم ، اما کاغذ سنباده ریز (600 ریز یا بالاتر) و کمی چربی آرنج نیز کار می کند.

مرحله 8: قطعات اکریلیک را به بدنه چوبی وصل کنید

صفحه جلویی را رو به پایین قرار دهید و قطعات اکریلیک را خشک کنید و در فضاهای مربوطه قرار دهید. اگر قطعات آکریلیک در نصب مشکل دارند ، لبه های داخلی صفحه جلو را سنباده بزنید تا قطعات اکریلیک جا بیفتند.

هنگامی که تناسب خوبی حاصل شد ، تکه های اکریلیک را از صفحه جلو بردارید و یک اپوکسی دو قسمتی را در قسمت زبانه های تکه های پشتی که چوب را لمس می کنند بمالید. قطعات اکریلیک را در فضاهای خود قرار دهید ، فشار دهید و بگذارید اپوکسی کاملاً خشک شود.

مرحله 9: تابلوهای الکترونیک را روی قاب چوبی نصب کنید

با استفاده از طرح کلی حفره میکروفون در صفحه پشتی ، متر اندازه گیری سطح صدا را روی صفحه پشتی قرار دهید به طوری که میکروفون با طرح کلی آن هم تراز شود. علامت گذاری کنید که چهار سوراخ نصب روی صفحه Gravity روی صفحه پشتی کجا هستند.

با خروج از متر اندازه گیری صدای جاذبه بر روی صفحه پشتی ، برد آردوینو و برد ورق را در صفحه پشتی قرار دهید. صفحه Adruino را طوری جهت دهید که پریز برق به سمت پایین باشد و حداقل 1/4 اینچ فاصله بین هر برد باقی بماند. قرارگیری دقیق این تخته ها اهمیت چندانی ندارد مادامی که تخته ها با یکدیگر همپوشانی نداشته باشند یا ما انتخاب کردیم که برد آردوینو را در سمت چپ صفحه Gravity و برد perf را بالای برد Gravity قرار دهیم.

محل سوراخ های نصب آردوینو و تخته های پرف در صفحه پشت را مشخص کنید.

وسایل برقی را از صفحه پشتی بردارید و تمام سوراخ هایی را که فقط با یک مته 1/8 اینچی مشخص شده اند ، سوراخ کنید. از آنجا که پیچ های M2.5 ما نیاز به یک سوراخ متقاطع برای هم سطح شدن با صفحه عقب داشتند ، ما با استفاده از یک پرس مته

با استفاده از پیچ ها و پیچ های نایلونی M2.5 ، متر سنج صدا را به سطح پشتی وصل کنید. میکروفون باید به صفحه جلویی نزدیک باشد ، بنابراین برای بالا بردن برد تا حد امکان ، از حالت زن 25 میلی متری زن و ایستادگی 18 میلی متری زن و مرد استفاده کردیم.

آردوینو و برد را با استفاده از پیچ ها و پیچ های M2.5 زن و زن به صفحه پشتی وصل کنید. طول استندفای بحرانی نیست ، مادامی که تمام استندهای مورد استفاده برای یک برد طول یکسانی داشته باشند و به قدری کوتاه باشند که بتوانند برد را درون دستگاه نگه دارند. ما از استندهای 10 میلیمتری زن و زن استفاده کردیم.

اگر مدار شما به جای تخته ورق از تخته نان استفاده می کند ، به جای استفاده از پیچ و مهره ، به سادگی تخته نان را با پشت چسب آن سوار کنید.

پس از نصب تجهیزات الکترونیکی ، مدار را وصل کنید.

مرحله 10: پشتیبانی LED را وصل کنید

در صفحه پشتی ، 3 نقطه را در داخل طرح کلی کشیده شده برای گرادیان بکشید ، همانطور که در Xs قرمز نشان داده شده است. باید یک سوراخ در هر انتهای گرادیان و یک سوراخ در وسط وجود داشته باشد. همانطور که در Xs قرمز نشان داده شده است ، این مورد را درون هدفون نیز تکرار کنید.

سوراخ هایی با یک بیت 5/32 اینچی که در آن 6 نقطه به تازگی کشیده شده است ، ایجاد کنید. این سوراخ ها را از پشت متقابل کنید. این سوراخ ها برای ایستادن 1/4 اینچی برای پشتیبانی از نوارهای LED مناسب خواهند بود.

سوراخ هایی با یک بیت 5/32 اینچی در یک سر هر 6 پایه LED ایجاد کنید. این سوراخ ها را متقابل کنید.

یک پایه LED را در صفحه پشتی در هر 6 سوراخ داخل گرادیان و خطوط هدفون با استفاده از حالت استراحت 1 1/4 اینچ وصل کنید. از واشر در هر طرف ایستاده بین استند و چوب استفاده کنید. تکیه گاه های LED را طوری تراز کنید که نوار LED در انتهای بدون حفره پشتیبانی قرار می گیرد ، نوار LED در گرادیان یا هدفون متمرکز می شود.

مرحله 11: مونتاژ و نصب نهایی

از چسب حرارتی برای اتصال نوارهای LED به تکیه گاه های LED استفاده کنید. سیمهای ورودی نوارهای LED باید به سمت پایین دستگاه قرار بگیرند.

نوارهای LED را به مدار وصل کنید و آداپتور برق 5 ولت را در آردوینو به کابل USB وصل کنید.

صفحه جلویی را با استفاده از استندهای 2 اینچی ، واشرهای 6 تا 32 و پیچ های 32 تا 6 اینچ به صفحه پشتی وصل کنید و واشرها را بین چوب و چوب قرار دهید.

با استفاده از سوراخ نصب روی صفحه پشتی دستگاه را روی دیوار نصب کنید. می توانید از پیچ چوبی در دیوار استفاده کنید یا از قلاب فرمان استفاده کنید.

دستگاه را به برق وصل کرده و محافظ شنوایی خود را دریافت کنید!