Nebezpečný systém výstrahy úrovne hluku: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) je najväčší makerspace na univerzite v Rice a poskytuje priestor všetkým študentom na navrhovanie a prototypovanie riešení reálnych výziev. Na to slúži OEDK niekoľko elektrických nástrojov a veľkých strojov, ktoré vydávajú hlasné, potenciálne nebezpečné zvuky. Aj keď OEDK úspešne zaviedol kultúru bezpečnosti v oblasti ochrany očí a rukavíc, nedokázal vytvoriť rovnakú kultúru bezpečnosti v oblasti ochrany sluchu, pretože používatelia si nie sú istí, kedy je ochrana sluchu potrebná.

Náš tím, Ring the Decibels, má za cieľ vyriešiť tento problém navrhnutím, vybudovaním a implementáciou výstražného systému, ktorý odporúča používateľom OEDK používať vhodnú ochranu sluchu na nebezpečných úrovniach zvuku.

Krok 1: Prehľad

Toto zariadenie používa mikrokontrolér Arduino Uno. Analógové zvukové údaje sa získavajú z gravitačného zvukomera, spriemerujú sa a potom sa použijú na spustenie výstupu digitálneho pásika LED. Vizuálne displeje obsahujú gradient, ktorý nepretržite zobrazuje priemernú úroveň decibelov, a sadu slúchadiel, ktorá bliká načerveno, keď sa dosiahne vopred určený prah decibelov.

Plášť je vyrobený z dvoch preglejkových dosiek oddelených dvoma kruhovými preglejkovými doskami oddelenými hliníkovými podperami. Gradientové a slúchadlové displeje sú vyrobené z matného akrylu. Všetky elektronické súčiastky sú namontované na zadnej doske.

Od surovín po montáž na stenu, dokončenie tohto zariadenia trvá iba necelé 2 hodiny. Prostredníctvom tohto projektu sme sa naučili veľa o vyhladzovaní údajov a ovládaní LED pásikov a dúfame, že sa pri jeho stavaní budete baviť!

Krok 2: Potrebné súčasti a nástroje

Celkové náklady na materiál pre toto zariadenie sú niečo málo pod 100 dolárov. Keďže náš tím hromadne stavia toto zariadenie, podarilo sa nám kúpiť niektoré materiály vo veľkom, aby sme znížili náklady. Pretože vyrábame toto zariadenie pre strojársky priestor a v ňom, mali sme už prístup k mnohým komponentom a nástrojom.

Nasledujúce množstvá nižšie uvedených komponentov platia pre jedno zariadenie.

Komponenty

• 1x Arduino Uno (alebo podobný mikrokontrolér) s káblom USB
• 1x prototypovací Breadboard
• 1x Perfboard (voliteľné)
• 2x červené prepojovacie lanko muž-muž
• 2x červené prepojovacie vodiče muž-žena
• 2x čierne prepojovacie lanko muž-muž
• 2x čierne prepojovacie lanko muž-žena
• 3x modré prepojovacie lanko muž-muž
• 2x modré prepojovacie lanko muž-žena
• 1x 5V 1A napájací adaptér
• 1x Gravitačný analógový zvukomer
• 1x individuálne adresovateľný pás RGB LED WS2812B (najmenej 20 diód LED)
• 6x kolíkové hlavičky typu muž-muž
• 2x 330 Ohm rezistory
• 24”x 12” 1/4 “brezovej preglejky
• 7 palcov x 9 palcov, 1/4 palca
• 9 palcov x 9 palcov z 1/8 palca akrylu (šírka sa môže líšiť)
• 3 x 1/4 "šesťhran / 2" 6-32 hliníkové dištančné podložky
• 6 x 1/4 "šesťhran/1 1/4" 6-32 hliníkové dištančné podložky
• 18x 3/4 "6-32 skrutky s plochou hlavou
• 18x podložky č. 6
• 8 x 10 mm nylonové vzpery M2,5 pre ženy a ženy
• 4x 25 mm nylonové vzpery M2,5 pre ženy a ženy
• 4x 18mm nylonové dištančné prvky M2,5 muž-žena
• 24 x 6 mm skrutky M2,5

Nástroje

• Arduino IDE
• Spájkovačka (HAKKO FM-204) so spájkou
• Rosin Flux
• Laserová rezačka (EPILOG Fusion M2 40)
• Akrylové lepidlo
• Pieskovač (voliteľné)
• Brúsny papier
• 2-zložkový epoxid
• Aku vŕtačka
• Vrták 5/32"
• Vrták 1/8"
• Zápustný bit 1/2 "82º
• Vŕtačka
• #5 Bit so zahĺbením
• Skrutkovače
• Horúca lepiaca pištoľ s lepiacimi tyčinkami

Krok 3: Pripravte si diódy LED

Odrežte dva pásy jednotlivo adresovateľných pásikov LED na značenie na páse. Môžete vystrihnúť ľubovoľný počet diód LED, ktorý by ste chceli, nezabudnite však počet LED diód v kóde neskôr znova inicializovať. Na jeden pás sme použili 10 LED diód.

Spájkovacie kolíky spájkujte na každé z 3 pripojení jedného z LED pásika. Nezabudnite spájkovať na konci vstupu údajov (DI). Opakujte pre druhý pás LED. Na uľahčenie spájkovania sme použili trochu taveniny živice natretej na konektory pásika LED.

Ohnite a zložte jeden z pásikov LED do oblúkového tvaru, aby zodpovedal krivke dielu s prechodom. Dosiahli sme to vytvorením vlnitého vzoru s pásom LED, ktorý sa mohol sám kriviť. Rovnakou technikou vytvarujte druhý pásik LED tak, aby sledoval krivku kusu slúchadiel.

Krok 4: Zostavte obvod

Začnite pripojením 5V kolíka Arduino k napájacej lište na doske. Potom pripojte kolík skupiny Arduino k uzemňovacej lište na doske.

Pripojenie LED pásikov

Pripojte digitálny kolík 5 Arduino 5 ku konektoru vstupu údajov (DI) na jednom páse LED a medzi pin 5 a konektor DI pripojte odpor 330 Ohm. Pripojte napájaciu lištu nepájivého poľa na nepájivom poli k pinu konektora 5V na páse LED a uzemňovaciu lištu nepájivej dosky pripojte ku konektoru GND na páse LED. Toto bude pásik LED pre zobrazenie gradientu.

Pripojte digitálny kolík 6 Arduino 6 k konektoru DI na druhom pásiku LED a medzi pin 6 a konektor DI zapojte odpor 330 Ohm. Pripojte napájaciu lištu nepájivej dosky na nepájivom poli k pinu konektora 5V na páse LED a uzemňovaciu lištu nepájivej dosky pripojte ku konektoru GND na páske LED. Toto bude pásik LED pre displej slúchadiel.

Pripojenie gravitačného zvukomera (mikrofón)

Pripojte analógový kolík Arduino A0 k analógovému portu na merači hlasitosti gravitácie. Pripojte napájaciu lištu nepájivej dosky na doske k portu VCC na doske Gravity a uzemňovaciu lištu nepájivej dosky k portu GND na doske Gravity.

Prenos obvodu na dosku Perf (voliteľné)

Aby sa všetky elektronické súčiastky udržali na mieste dlhšie, rozhodol sa náš tím presunúť náš obvod na dosku perf. Náš obvod nie je príliš zložitý, a tak sme pomocou pílky rozrezali dosku s rozmermi 4 cm x 6 cm na dosku s rozmermi 4 cm x 3 cm a vyvŕtali sme do neho nové montážne otvory bitom 1/8 . Tento krok je úplne voliteľný.

Krok 5: Upravte a nahrajte kód

Stiahnite si kód a otvorte ho v Arduino IDE.

Skontrolujte, či sa hodnota definovaná pre počet diód LED na každom páse (NUM_LEDS_1 a NUM_LEDS_2) zhoduje s počtom diód LED, ktoré ste prerezali pre prvý pásik LED (gradient) a druhý pásik LED (slúchadlá). Ak sa tieto hodnoty nezhodujú, zmeňte číslo v kóde.

Overte a nahrajte kód na svoju dosku Arduino.

Krok 6: Pripravte si drevený plášť

Stiahnite si pilník na rezanie dreva laserom.

Laserom vyrezajte prednú a zadnú dosku a 6 LED diód z preglejky 1/4 pomocou príslušného nastavenia na vašej laserovej rezačke. Rastrované logo na prednej doske môžete pokojne zmeniť na ľubovoľný dizajn.

Na našej laserovej rezačke (EPILOG Fusion M2 40) sme použili nasledujúce nastavenia:

• 4 rýchlosti, 100 výkonov, 10 frekvencií na vektorový rez
• 50 rýchlostí, 100 síl, 300 DPI do rastrovej rytiny

Použili sme laserovú rezačku, pretože k nej máme prístup na OEDK, ale súbory si môžete stiahnuť aj ako obrys na rezanie dielov pomocou CNC routera alebo pásovej píly.

Vyvŕtajte 3 otvory bitom 5/32 "do prednej dosky v miestach, ktoré na obrázku označujú červené písmena X. Medzi prechodom a slúchadlami by mal byť jeden otvor, jeden pod pravým slúchadlom a jeden pod logom. Zahĺbenie tieto otvory spredu. Tieto otvory budú určené pre odstup 2 ".

Položte prednú dosku na hornú časť zadnej dosky tak, aby boli obe orientované v smere, ako je vidieť v súbore laserového rezania. Ceruzkou zľahka vyznačte obrysy priestorov prechodu a slúchadiel, otvoru pre mikrofón a troch otvorov, ktoré sú v prednej doske vyvŕtané na zadnej doske.

V miestach, ktoré boli práve prenesené z prednej dosky, vyvŕtajte 3 otvory bitom 5/32 do zadnej dosky. Tieto otvory zo zadnej strany zahĺbte.

Krok 7: Pripravte si akrylové kusy

Stiahnite si 1/4 "akrylový laserový rezací pilník a 1/8" laserový rezací pilník.

Laserom vyrežte predné vložky z 1/4 "akrylu a krycie kusy z 1/8" akrylu pomocou príslušného nastavenia na vašej laserovej rezačke. Na našej laserovej rezačke (EPILOG Fusion M2 40) sme použili nasledujúce nastavenia:

• 2 rýchlosti, 100 výkonov, 100 frekvencií pre 1/4 "akryl
• 4 rýchlosti, 100 výkon, 100 frekvencia pre 1/8 "akryl

Použili sme laserovú rezačku, pretože k nej máme prístup na OEDK, ale súbory si môžete stiahnuť aj ako obrys na rezanie dielov pomocou CNC routera alebo pásovej píly. Podkladové diely je možné navyše rezať z akrylátu akejkoľvek šírky, ale zistili sme, že 1/8 palca alebo riedidlo fungujú dostatočne dobre na prichytenie k drevu pri znížení hmotnosti.

Každý akrylový podkladový kus prilepte na zodpovedajúci predný vložkový kus akrylovým lepidlom tak, aby keď sú diely predného vloženia vložené do prednej dosky, zarážky na podkladových kusoch boli v jednej rovine so zadnou stranou prednej strany.

Po vytvrdnutí lepidla (najmenej 30 minút) zmrazte prednú a zadnú stranu spojených akrylových kúskov, aby lepšie rozptýlili svetlo. Použili sme na to pieskovač, ale bude fungovať aj jemný brúsny papier (600 alebo viac) a lak na lakte.

Krok 8: Pripojte akrylové diely k drevenému puzdru

Položte prednú dosku lícom nadol a nasaďte akrylové kusy na sucho do príslušných priestorov. Ak majú akrylové diely problémy s nasadením, obrúste vnútorné okraje prednej dosky, kým sa akrylové diely nezmestia.

Hneď ako sa dosiahne dobré prispôsobenie, odstráňte akrylové kusy z prednej dosky a naneste dvojdielny epoxid na prednú stranu úchytiek podkladových dielov, ktoré sa dotýkajú dreva. Umiestnite akrylové kúsky do ich priestorov, zatlačte nadol a nechajte epoxid úplne vyschnúť.

Krok 9: Namontujte elektronické dosky na drevený kryt

Pomocou vyznačeného obrysu otvoru pre mikrofón na zadnej doske položte gravitačný zvukomer na zadnú dosku tak, aby sa mikrofón zarovnal s jeho obrysom. Označte, kde sú štyri montážne otvory na doske Gravity na zadnej doske.

Ponechajte merač hlasitosti gravitácie na zadnej doske a umiestnite dosku Arduino a dosku perf na zadnú dosku. Dosku Adruino nasmerujte tak, aby elektrická zásuvka smerovala nadol a medzi každou doskou ponechal priestor najmenej 1/4 . Na presnom umiestnení týchto dosiek nezáleží, pokiaľ sa dosky navzájom neprekrývajú alebo obrysy gradientu a slúchadiel. Rozhodli sme sa umiestniť dosku Arduino naľavo od dosky Gravity a dosku perf nad dosku Gravity.

Na zadnej doske označte, kde sú montážne otvory pre dosky Arduino a perf.

Vyberte elektroniku zo zadného plechu a vyvŕtajte všetky otvory označené vrtákom 1/8 . Pretože naše skrutky M2,5 vyžadovali zahĺbený otvor, ktorý by lícoval so zadnou doskou, zadnú dosku sme zahĺbili zo zadnej strany pomocou vŕtací lis.

Gravitačný zvukomer pripevnite k zadnej doske pomocou nylonových podpier a skrutiek M2,5. Mikrofón by mal byť v blízkosti prednej dosky, aby sme čo najviac zdvihli dosku, použili sme 25 mm dištanciu medzi ženami a ženami a 18 mm dištanciu medzi mužmi a ženami.

Pripevnite dosku Arduino a perf k zadnej doske pomocou dištančných podložiek a skrutiek M2,5. Dĺžka odstupu nie je rozhodujúca, pokiaľ sú všetky stĺpiky použité na jednej doske rovnako dlhé a dostatočne krátke, aby udržali dosku v zariadení. Použili sme 10 mm dištančné prvky medzi ženami a ženami.

Ak váš obvod používa nepájivú dosku namiesto výkonovej dosky, jednoducho pripevnite doštičku s lepiacou podložkou namiesto dištančných skrutiek a skrutiek.

Akonáhle je elektronika namontovaná, zapojte obvod.

Krok 10: Pripojte podpery LED

Na zadnú dosku nakreslite 3 bodky do mierne nakresleného obrysu pre gradient, ako je znázornené červenými X. Na každom konci gradientu by mal byť jeden otvor a jeden v strede. Zopakujte to vo vnútri obrysu pre slúchadlá, ako ukazuje červený symbol X.

Na mieste, kde bolo práve nakreslených 6 bodov, vyvŕtajte otvory 5/32 "bitom. Tieto otvory zozadu zahĺbte. Tieto otvory budú slúžiť ako dištančné prvky 1 1/4" na podporu pásov LED.

Vŕtajte otvory 5/32 bitom na jednom konci každej zo 6 diód LED. Tieto otvory zahĺbte.

Pripojte podperu LED k zadnej doske v každom zo 6 otvorov v rámci gradientu a obrysov slúchadiel pomocou vzdialenosti 1 1/4 . Na oboch stranách stojky medzi stojkou a drevom použite podložku. Zarovnajte podpery LED tak, aby LED pásik je umiestnený na nevŕtanom konci podpery, LED pás bude vycentrovaný v gradiente alebo v slúchadlách.

Krok 11: Konečná montáž a montáž

Na pripevnenie pásov LED k podperám LED použite horúce lepidlo. Vstupné vodiče pre pásy LED by mali byť orientované smerom k spodnej časti zariadenia.

Pripojte LED pásy k obvodu a 5V napájací adaptér zapojte do USB kábla v Arduine.

Prednú dosku pripevnite k zadnej doske pomocou 2-dištančných stĺpikov, 6-32 podložiek a 6-32 skrutiek, pričom podložky umiestnite medzi stojky a drevo.

Namontujte zariadenie na stenu pomocou montážneho otvoru na zadnej doske. Môžete použiť skrutku do dreva do steny alebo použiť hák Command.

Pripojte zariadenie a získajte ochranu sluchu!