DigiLevel - یک سطح دیجیتال با دو محور: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

الهام بخش این دستورالعمل سطح روح دیجیتال DIY است که توسط GreatScottLab در اینجا یافت شده است. من این طراحی را دوست داشتم ، اما می خواستم یک صفحه نمایش بزرگتر با رابط گرافیکی بیشتر داشته باشم. من همچنین می خواستم گزینه های بهتری برای نصب لوازم الکترونیکی در کیس داشته باشم. در نهایت ، من از این پروژه برای بهبود مهارت های طراحی سه بعدی (با استفاده از Fusion 360) و کشف قطعات الکترونیکی جدید استفاده کردم.

DigiLevel بازخوردی را درباره سطح هم سطح بودن ارائه می دهد-هم در راستای محور x (افقی) و هم محور y (عمودی). درجات از سطح نشان داده شده است ، و همچنین یک نمودار گرافیکی در نمودار 2 محور نشان داده شده است. علاوه بر این ، سطح باتری و درجه حرارت فعلی در فارنهایت یا سانتیگراد نشان داده می شود (همانطور که توسط تراشه شتاب سنج گزارش شده است). این حداقل بازخورد شنیدنی است - یک لحن اولیه برای تأیید قدرت ، و سپس یک صدای مضاعف در هر زمان که سطح از موقعیت غیر سطح به موقعیت سطح منتقل می شود.

من دستورالعمل های مفصلی در مورد چگونگی ایجاد این سطح دیجیتالی ارائه کرده ام ، اما با خیال راحت طرح خود را گسترش دهید و تغییر دهید ، همانطور که در سطح DIY Digital Spirit انجام دادم.

مرحله 1: مواد

در زیر مواد مورد استفاده در ترکیب این سطح دیجیتال آمده است. بیشتر پیوندهای خرید برای چند قطعه است که معمولاً ارزان تر از خرید اجزای جداگانه هستند. به عنوان مثال ، تراشه TP4056 دارای 10 قطعه با قیمت 9 دلار (کمتر از 1 دلار/TP4056) است ، یا می توان آن را به صورت جداگانه با 5 دلار خریداری کرد.

• شارژر باتری TP4056 Li -Po (آمازون -
• شتاب سنج LSM9DS1 (آمازون -
• آردوینو نانو (آمازون -
• صفحه نمایش LCD 128x64 OLED (آمازون -
• بلندگوی پیزو (آمازون -

• باتری Li -Po 3.7V (آمازون -

  a.co/d/1v9n7uP)

• پیچ M2 سر خودکار - 4 پیچ M2x4 ، 6 M2x6 و 6 پیچ M2x8 مورد نیاز است (eBay -
• سوئیچ اسلاید (آمازون -

به استثنای پیچ ها ، پیوندهای ارائه شده شما را به آمازون می برد. تقریباً همه این اقلام را می توان در eBay یا مستقیم از چین با تخفیف قابل توجه خریداری کرد. فقط به خاطر داشته باشید که سفارش از چین می تواند منجر به زمان طولانی مدت شود (3-4 هفته غیر معمول نیست).

همچنین توجه داشته باشید که جایگزین بسیاری از این اجزا وجود دارد. به عنوان مثال ، می توانید شتاب سنج دیگری را جایگزین LSM9DS1 (مانند MPU-9205) کنید. می توانید Arduino Nano را با استفاده از هر پردازنده سازگار با Arduino با پین مناسب GPIO جایگزین کنید.

به طور خاص ، LSM9DS1 یکی است که من در Sparkfun با قیمت کمتر از 10 دلار خریدم ، اما معمولاً قیمت بالاتری دارد. MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) عملکرد مشابهی را با قیمت کمتر ارائه می دهد.

در صورت جایگزینی ، به احتمال زیاد باید کیس را تغییر دهید (یا حداقل نحوه نصب قطعه در کیس) و به احتمال زیاد باید نرم افزار را برای اتصال به جزء جایگزین تغییر دهید. من آن تغییرات را ندارم - شما باید در صورت لزوم تحقیق و به روز کنید.

مرحله 2: نمودار سیم کشی

شماتیک سیم کشی نحوه اتصال اجزای مختلف الکترونیکی به یکدیگر را توضیح می دهد. خطوط قرمز نشان دهنده ولتاژ مثبت هستند در حالی که خطوط سیاه نشان دهنده زمین هستند. خطوط زرد و سبز برای سیگنال های داده از شتاب سنج و صفحه نمایش OLED LCD استفاده می شود. در مراحل زیر نحوه اتصال این اجزا را خواهید دید.

مرحله 3: پرونده را بسازید

اگر چاپگر سه بعدی دارید ، قاب را می توان به راحتی چاپ کرد. فایل های STL موجود در این دستورالعمل اگر چاپگر سه بعدی ندارید ، می توانید فایل های STL را در دفتر چاپگر سه بعدی (مانند این یکی) بارگذاری کرده و برای شما چاپ کنید.

من کاغذ خود را بدون لبه یا قایق (و بدون پشتیبان) و 20٪ پر کننده چاپ کردم ، اما شما می توانید با توجه به عادت به چاپ خود ، آن را چاپ کنید. هر قطعه باید به طور جداگانه چاپ شود ، به طور مسطح. ممکن است لازم باشد آن را 45 درجه بچرخانید تا مناسب تخت چاپگر شود. من با استفاده از Monoprice Maker Select Plus با اندازه تخت 200 میلی متر در 200 میلی متر چاپ شد - چاپ هر قطعه حدود 12 ساعت طول کشید. اگر تخت کوچکتر دارید ، ممکن است مناسب نباشد. مقیاس بندی توصیه نمی شود زیرا پایه های قطعات الکترونیکی به طور مناسب مقیاس بندی نمی شوند.

مرحله 4: برای تأیید اتصال ، قطعات را به Breadboard وصل کنید (اختیاری)

من اکیداً توصیه می کنم قبل از اقدام به نصب قطعات داخل کیس ، اتصال قطعات اصلی را به یک تخته نان متصل کنید تا اتصال را بررسی کنید. می توانید نرم افزار را بر روی آردوینو نانو بارگیری کنید (مرحله بعدی را ببینید) ، و برای بررسی صحت سیم کشی و عملکرد صفحه نمایش OLED LCD و عملکرد صحیح شتاب سنج و گزارش داده های خود به آردوینو نانو به همچنین ، می توان از آن برای تأیید عملکرد بلندگوی پیزو اختیاری استفاده کرد.

در این مرحله من باتری و شارژر را به تخته نان متصل نکردم - اتصال سوئیچ برای کنترل باتری پس از اتصال سوئیچ به کیس انجام می شود. تصویر آخر نشان می دهد که چگونه قبل از سیم کشی به نظر می رسد.

مرحله 5: نرم افزار را در Arduino Nano بارگیری کنید

نرم افزار با استفاده از IDE Arduino در Arduino Nano بارگیری می شود. این کار را می توان در هر زمان در حین ساخت DigiLevel انجام داد ، اما بهتر است زمانی که قطعات با استفاده از تخته نرد سیم کشی شده اند (به مرحله قبل مراجعه کنید) تا صحت سیم کشی و عملکرد قطعات الکتریکی را بررسی کنید.

نرم افزار نیاز به نصب 2 کتابخانه دارد. اولین کتابخانه U8g2 (توسط oliver) است -می توانید با کلیک بر روی "Sketch -> Include Library -> Manage Libraries …" در Arduino IDE آن را نصب کنید. U8g2 را جستجو کرده و سپس بر روی Install کلیک کنید. دومین کتابخانه ، کتابخانه Sparkfun LSM9DS1 است. در اینجا می توانید دستورالعمل های مربوط به نحوه نصب آن کتابخانه را دریافت کنید.

پس از مشخصات کتابخانه ، نرم افزار دارای بخش راه اندازی و حلقه اصلی پردازش است. بخش راه اندازی ، شتاب سنج و صفحه LCD OLED را اولیه می کند و سپس قبل از نمایش صفحه اصلی ، صفحه راه اندازی را نمایش می دهد. اگر بلندگو متصل باشد ، یک بوق روی بلندگو پخش می کند تا وضعیت روشن شدن را نشان دهد.

حلقه اصلی پردازش مسئول خواندن شتاب سنج ، بدست آوردن زوایای x و y و سپس نمایش مقادیر به صورت مجموعه ای از اعداد مطلق و همچنین به صورت تصویری بر روی نمودار است. قرائت دما از شتاب سنج نیز نمایش داده می شود (به دو درجه فارنهایت یا سانتیگراد). اگر سطح قبلاً غیر سطح بود ، وقتی به سطح بازگشت ، دو بلندگو (در صورت اتصال) به صدا در می آورد.

در نهایت ، ولتاژ باتری برای تعیین و نمایش سطح فعلی باتری بدست می آید. من نمی دانم این کد چقدر دقیق است ، اما به اندازه کافی دقیق است تا یک باتری کامل را نشان دهد و سطح تدریجی سطح باتری را در حین استفاده کاهش دهد.

مرحله 6: نمایشگر OLED و بلندگوی Piezo را نصب و سیم کنید

صفحه نمایش 1.3 اینچی OLED (128x64) با استفاده از 4 پیچ خودکار M2x4 روی سر خود به نصف بالای بدنه متصل می شود. پیشنهاد می کنم قبل از نصب سیم های خود را به صفحه نمایش وصل کنید. این امر به شما اطمینان می دهد که می توانید وضعیت پین ها را ببینید. هنگام اتصال سیمها برچسب گذاری شده است. هنگامی که صفحه نمایش نصب شده است ، نمی توانید برچسب پین ها را مشاهده کنید. متوجه خواهید شد که من یک برچسب به پشت صفحه نمایش اضافه کرده ام تا بتوانم یادآوری کنم پین مقادیر (از آنجا که من اولین بار این کار را نکردم و آن را به اشتباه سیم کشی کردم …).

هنگامی که سطح دیجیتال روشن است ، از بلندگو برای صدایی کوتاه استفاده می شود تا از باتری خوب و عملکرد آن اطمینان حاصل شود. همچنین هر زمان که سطح از موقعیت غیر هم سطح به موقعیت تراز منتقل می شود ، یک صدای دوگانه منتشر می کند. این برای ارائه بازخورد شنیدنی در هنگام تعیین سطح یا هر سطح دیگری است. این دستگاه با استفاده از 2 پیچ خودکار M2x4 سر تخت در نیمه بالای قاب نصب شده است. شما نیازی به بلندگو ندارید - DigiLevel بدون آن بدون مشکل کار می کند ، اما بازخورد شنیدنی را از دست خواهید داد.

مرحله 7: باتری ، شارژر باتری و سوئیچ را نصب و سیم کنید

سوئیچ قبل از اتصال به باتری باید روی قاب نصب شود. این امر به این دلیل است که اگر ابتدا آن را سیم کشی کنید ، نمی توانید سوئیچ را بدون جدا کردن آن سوار کنید. بنابراین ابتدا سوئیچ را سوار کنید ، سپس باتری از پیش سیم دار TP4056 و Li-Po را سوار کنید ، سپس سیم کشی سوئیچ را تکمیل کنید.

TP4056 دارای 4 پد سیم کشی است: B+، B- ، Out+، Out-. شما می خواهید باتری را به اتصالات B+ (ولتاژ مثبت) و B- (زمین) وصل کنید. اتصال Out- برای زمینی که به Arduino Nano می رود استفاده می شود و Out+ به یک پین سوئیچ متصل می شود. سپس پین دوم سوئیچ به VIN آردوینو نانو متصل می شود.

کار لحیم کاری من بهترین نیست - من دوست دارم از لوله های کوچک کننده برای پوشاندن و عایق کاری اتصال لحیم کاری استفاده کنم. متوجه خواهید شد که در یکی از اتصالات لحیم کاری شده در اینجا ، لوله های حرارتی کوچک تحت تأثیر گرمای لحیم کاری قرار گرفتند و قبل از اینکه بتوانم آن را جابجا کنم کوچک شد.

مرحله 8: شتاب سنج را نصب و سیم کشی کنید

شتاب سنج (LSM9DS1) در وسط نیمه پایینی قاب نصب شده است. 4 پین برای اتصال وجود دارد: VCC به پین V5 در Arduino Nano می رود. GND به زمین می رود ؛ SDA به پین A5 در Arduino Nano می رود. و SCL به پین A4 در Arduino Nano می رود.

من از سیم های بلوز با اتصالات Dupont برای سیم کشی استفاده کرده ام ، اما در صورت تمایل می توانید سیم را مستقیماً به پین ها لحیم کنید. اگر سیم ها را مستقیماً به پین ها بچسبانید ، احتمالاً می خواهید این کار را قبل از نصب تراشه شتاب سنج انجام دهید تا کار راحت تر شود.

مرحله 9: با سیم کشی آردوینو نانو ، تجهیزات الکترونیکی را تکمیل کنید

سیم کشی نهایی با اتصال همه اجزای الکتریکی به آردوینو نانو انجام می شود. این کار بهتر است قبل از نصب Arduino Nano انجام شود تا پورت USB برای کالیبراسیون و هرگونه تغییر نرم افزار لحظه آخری در دسترس باشد.

با اتصال سوئیچ به نانو شروع کنید. سرب مثبت (قرمز) از سوئیچ به پین VIN نانو می رود. سربی منفی (سیاه) باتری به پین GND روی نانو می رسد. دو پین GND روی نانو وجود دارد و هر چهار قطعه الکتریکی دارای سیم زمین هستند. من تصمیم گرفتم که دو قسمت را در قسمت پایین کیس به یک سر وصل شده به یکی از پایه های GND ترکیب کنم. من دو قسمت را از بالای قاب به یک سیم وصل کردم به پین های دیگر GND.

شتاب سنج (LSM9DS1) را می توان با اتصال پین VDD روی شتاب سنج به پین 3V3 روی نانو به نانو متصل کرد. این را به پین 5 ولت متصل نکنید وگرنه به تراشه شتاب سنج آسیب می رسانید. SDA را به پین A4 در نانو و SCL را به پین A5 در نانو وصل کنید. پین GND به پین GND روی نانو (همراه با سربی منفی باتری) می رود.

با اتصال پین VCC روی صفحه به پین 5 ولت روی نانو ، می توانید صفحه LCD OLED را به نانو متصل کنید. SDA را به پین D2 در نانو و SCL را به پین D5 در نانو متصل کنید.

در نهایت ، بلندگو را می توان با اتصال سیم قرمز (مثبت) به پین D7 روی نانو متصل کرد. سیم مشکی همراه با GND صفحه نمایش OLED LCD به GND می رود.

مرحله 10: کالیبراسیون

پس از بارگیری نرم افزار و قبل از نصب Arduino Nano ، ممکن است لازم باشد سطح خود را کالیبره کنید. اطمینان حاصل کنید که برد شتاب سنج نصب شده است. نصب آن با پیچ ها باید منجر به یک صفحه تخت شود ، اما اگر به هر دلیلی کمی خاموش باشد ، کالیبراسیون از نمایش صحیح اطمینان می دهد.

قسمت پایینی را روی سطحی قرار دهید که سطح آن مشخص است (با استفاده از سطح حباب یا وسایل دیگر). مقادیر نمایش داده شده برای X و Y را بخوانید. اگر هر کدام غیر صفر است ، باید نرم افزار را با مقدار کالیبراسیون به روز کنید. این امر با تنظیم متغیر xCalibration یا متغیر yCalibration بر روی مقدار مناسب (آنچه نمایش داده می شود) انجام می شود.

// // این متغیرها را با مقادیر اولیه مناسب تنظیم کنید // bool displayF = true؛ // برای فارنهایت درست است ، برای Celsius int xCalibration = 0 ؛ // مقدار کالیبراسیون برای تراز کردن محور x int yCalibration = 0؛ // مقدار کالیبراسیون برای تراز کردن محور yv طولانی irvCalibration = 1457 ؛ // مقدار کالیبراسیون برای ولتاژ مرجع داخلی

در این زمان ، بسته به اینکه می خواهید دما در فارنهایت یا سانتیگراد نمایش داده شود ، باید مقدار displayF را روی تنظیمات مناسب تنظیم کنید.

بارگیری مجدد نرم افزار بر روی نانو اکنون باید منجر به خواندن 0/0 در سطح سطح شناخته شده شود.

مرحله 11: آردوینو نانو را سوار کرده و قاب را جمع کنید

پس از اتمام کالیبراسیون ، می توانید آردوینو نانو را با استفاده از چسب حرارتی روی ریل ها و قرار دادن آردوینو نانو روی این ریل ها ، با پین ها رو به بالا و پورت USB رو به داخل کیس ، در کیس نصب کنید.

با قرار دادن دو نیمه در کنار هم و استفاده از 4 پیچ چسباننده سر تخت M2x8 می توانید قاب را که شامل همه وسایل الکترونیکی است جمع کنید.

مرحله 12: عملکرد سطح دیجیتالی جدید خود را تأیید کنید

مطمئن شوید که باتری Li-Po شارژ شده است. اگر کیس مونتاژ شده باشد ، نمی توانید نشانگرهای LED شارژ را مستقیماً ببینید. اگر می خواهید عملکرد شارژ را با مشاهده مستقیم چراغ های شارژ تأیید کنید ، باید قاب را باز کنید ، اما باید بتوانید نور قرمز را مشاهده کنید که نشان می دهد شارژ با بسته شدن قاب اتفاق می افتد.

پس از شارژ و مونتاژ ، سطح دیجیتال را روشن کرده و عملکرد آن را بررسی کنید. اگر کار نمی کند ، دو نقطه مشکل احتمالی سیم کشی صفحه نمایش OLED LCD و سیم کشی شتاب سنج است. اگر صفحه نمایش چیزی نشان نمی دهد ، سپس با سیم کشی OLED LCD شروع کنید. اگر صفحه نمایش کار می کند ، اما برچسب H و V هر دو صفر را نشان می دهد و دما 0 (C) یا 32 (F) است ، احتمالاً شتاب سنج به درستی وصل نشده است.

مرحله 13: افکار نهایی…

من این سطح دیجیتال (و آموزشی) را در درجه اول به عنوان یک تجربه یادگیری قرار دادم. برای من مهم نبود که سطح عملکردی را بررسی کنم ، همانطور که باید اجزای مختلف و قابلیت های آنها را کشف کنم ، و سپس آنها را به گونه ای کنار هم قرار دهم که ارزش افزوده را ایجاد کند.

چه پیشرفت هایی می توانم انجام دهم؟ چندین مورد وجود دارد که من برای به روز رسانی آینده در نظر می گیرم:

• با اصلاح نحوه نصب ، پورت USB آردوینو نانو را از طریق کیس نشان دهید. این امر به روز رسانی آسانتر نرم افزار را امکان پذیر می کند (که در هر صورت نادر است).
• با استفاده از فیلامنت چوبی مورد را به صورت سه بعدی چاپ کنید. من با رشته های Hatchbox Wood آزمایش کرده ام و از نتایجی که به دست آورده ام بسیار راضی هستم. من فکر می کنم این یک نگاه کلی بهتر به DigiLevel ارائه می دهد.
• طراحی را به روز کنید تا از شتاب سنج MPU-9250 استفاده کنید تا هزینه را کاهش دهید در حالی که عملکرد را تحت تأثیر قرار نمی دهد.

این اولین آموزش من است و از بازخورد آن استقبال می کنم. در حالی که من سعی کرده ام از آن اجتناب کنم ، مطمئن هستم که این دیدگاه بیشتر آمریکا محور است - بنابراین از کسانی که خارج از آمریکا هستند عذرخواهی می کنم.

اگر برای شما جالب بود ، لطفاً در مسابقه نویسنده اولین بار به من رای دهید. ممنون که تا انتها خواندید!

نایب نویسنده اولین بار