D4E1 - DIY - asistenčná technológia: „Scale Aid 2018“: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Veronique je 36-ročná žena, ktorá je zamestnaná v „Het Ganzenhof“kvôli svojmu vrodenému syndrómu (Rubinstein-Taybi). Tu preberá úlohu pomáhať vykonávať recepty vážením množstiev. Tento proces vždy robil náš klient pomocou bežnej kuchynskej váhy. Táto kuchynská váha so sebou prináša niekoľko problémov, pretože Veronique nevie žiadne čísla ani písmena, nevie čítať a v dôsledku svojho syndrómu má zosilnené končeky prstov. Z tohto dôvodu náš klient počas tohto procesu vždy potreboval pomocnú ruku tretích strán. Požiadavka na vytvorenie pomoci s váhou, ktorá by Veronike umožnila autonómne vážiť množstvá, teda vychádzala zo samotného nastavenia.

Počas celého projektu sme sa zamerali na vytvorenie úplne novej váhy, ktorú je možné použiť v kuchyni. Z našej analýzy sme usúdili, že na zaistenie použiteľnosti váhy musia byť prítomné najmenej 3 prvky, a to: tlačidlo zapnutia/vypnutia, tlačidlo tarovania a displej na určenie, koľko už bolo odvážené. Zvlášť to druhé bolo v rámci projektu výzvou, pretože náš klient má nižší mentálny vek. Nakoniec sme sa v našom konečnom prototype 1.9 rozhodli použiť svetelné symboly (červená šípka nahor - zelený palec - červená šípka nadol), ktoré naznačujú, koľko už bolo odváženého.

Krok 1: Materiály a nástroje

V tomto kroku prediskutujeme všetky materiály, ktoré sme použili.

Poznámka: niektoré znalosti 3D tlače a programovania Arduino sú užitočné …

MATERIÁLY

PRÍPAD

• 2 x listy 2 mm polystyrénu (600 x 450 mm)
• list 2 mm transparentného PMMA (15 x 30 mm)
• 10 mm Forex PVC plech (15 x 50 mm)
• čierny obtlačok alebo nálepka (50 x 50 mm)
• červené a zelené bodky nálepky
• 6 x skrutky csk M3,5x12
• 2 x samorezné skrutky M2,5x35 csk
• 6 x matíc a skrutiek M3x12
• samolepiace tlmiče
• 3D vlákno tlačiarne PLA alebo PET-G
• CA lepidlo
• UV lepidlo

ELEKTRONIKA

• Arduino Nano
• mini usb kábel
• Snímač zaťaženia + sklenená vážiaca plocha (5 kg)
• HX-711
• 6 x 5V LED WS2812b
• Zástrčka
• 5V napájací adaptér
• 16x2 I²C LCD
• Rotačný kodér
• veľké tlačidlo
• veľký otočný spínač
• ženské kolíkové hlavičky
• samičie - mužské dupontné drôty
• 3 x 10K odpory
• Odpor 220 ohmov
• Kondenzátory 3 x 1nf
• Poistka 500 mA
• Perf doska
• Nejaká spájka
• Niektoré tenké drôty

NÁSTROJE

• 3D tlačiareň (creality CR-10)
• tepelná pištoľ alebo horúci drôt
• nožnice a stanley nôž
• železné pravítko
• spájkovačka
• kotúčová píla alebo pásová píla
• stolová vŕtačka
• dierová píla 22 a 27 mm
• akumulátorová vŕtačka + súprava na vŕtanie
• nejaký brúsny papier (zrnitosť 240)

Krok 2: 3D tlačené diely

Na 3D tlačené diely budete potrebovať veľkú tlačovú dosku (Creality cr-10 300x300 mm) na vytlačenie strán naraz. Môžete ich tiež nakrájať na menšie časti a zlepiť pomocou CA lepidla, ale kvôli optimálnej pevnosti sa odporúča vytlačiť ho v jednom kuse.

Uprednostňovaným vláknom na použitie je PET-G a ako druhá možnosť PLA sú obidva bezpečné pre potraviny, ale PET-G je pevnejší a odolnejší voči teplu alebo priamemu slnečnému žiareniu.

Budete musieť vytlačiť:

1 x strana 1

1 x strana 2

2 x šípka indikátora

1 x indikátor palec hore

1 x držiak na LCD

2 x rozpera na gombíky

1 x adaptér stupnice

6 x skrutkové vložky

Odporúča sa tlačiť vo výške vrstvy 0,2 mm a s podporami pre indikátory je možné tlačiť všetky ostatné časti bez podpier.

Krok 3: Elektronika a softvér

Vysvetlenie použitej elektroniky

Na elektroniku sme použili Arduino Nano, pretože je malý. Čip zosilňovača snímača zaťaženia HX 711 je pripojený k 5 kg záťažovému snímaču zozbieranému z lacnej kuchynskej váhy. LED pásik 5V ws2812b 60 LED/m sa používa na označenie množstva pre nášho pacienta a je rozrezaný na 3 kusy po 2 LED diódy. Potom sme použili tlačidlo telemecanique a otočný spínač so spojovacími blokmi ako tlačidlo tary a vypínač zap/vyp. LCD 16x2 I²C sa používa na označenie nastaviteľného nastavenia hmotnosti a skutočnej nameranej hmotnosti. Na úpravu nastaviteľného nastavenia hmotnosti sa používa rotačný snímač polohy, ktorý v prípade potreby vynuluje. Všetko je napájané 5V 500mA nástenným adaptérom s príslušnou sieťovou zástrčkou.

Pripojenia

Aby sme predišli neporiadku v drôtoch, ako v predchádzajúcich prototypoch, na pripojenie všetkých tlačidiel a senzorov k Arduinu sme použili zásuvkové kolíky a dupontné vodiče (muž - žena). Ak sa niečo pokazí, je to ľahko riešiteľné vďaka modulárnej konštrukcii.

HX 711

• VDD ide na 3,3V
• VCC ide na 5V
• Údaje smerujú do D2 Arduina
• Hodiny idú na D3 Arduina
• Gnd ide na zem

Snímač zaťaženia => HX 711

• Červená ide do červena
• čierna až čierna
• biela až biela
• zelená/modrá až zelená/modrá

Led pás

• + ide na 5V
• Údaje smerujú do D6 Arduina s odporom 220 ohmov medzi nimi
• - ide na zem

Tárovacie tlačidlo

• + ide na 5V
• - ide na D10 s 10K pull up odporom k zemi

Zástrčka

• + prejde do vypínača s poistkou 500 mA medzi nimi
• - ide na zem
• Kondenzátor 100nF súbežne so značkami + a -

Otočný prepínač On / Off

• jedna noha ide do elektrickej zástrčky s poistkou
• druhá noha ide na 5V

Rotačný kodér

• Gnd ide na zem
• + ide na 5V
• SW ide na D11 na Arduine
• DT ide do D8 Arduina s 10K odporom medzi nimi a 100nF kondenzátorom pripojeným k zemi
• CLK prechádza do D9 Arduina s 10K odporom medzi nimi a 100nF kondenzátorom pripojeným k zemi

16x2 I²C LCD

• SCL ide na Arduino do A5
• SDA ide na Arduino do formátu A4
• VCC ide na 5V
• GND ide na zem

Softvér

Použili sme Arduino IDE na programovanie všetkého …

Na kalibráciu snímača zaťaženia budete musieť najskôr načítať kalibračný náčrt do svojho Arduina. Kalibrácia snímača zaťaženia je jednoduchšia, ak použijete predmet so známou hmotnosťou.

Akonáhle poznáte kalibračný faktor, upravte ho v konečnom kóde stupnice a načítajte ho do Nano…

Ďalšie informácie sú pridané do komentárov k kódu, po nahraní je kódovacia časť hotová.

Krok 4: Príprava zostavy ČASŤ 1

REZANIE A ZLOŽENIE LISTOV PS

Vystrihnite listy podľa vyššie uvedených plánov, na rezanie rovných hrán sme použili boxcutter a železné pravítko.

Poznámka: strihanie plechu funguje aj na rezanie plechov.

Na vyvŕtanie otvorov sme použili malý vrták na predvŕtanie a diernu pílu 22 a 40 mm namontovanú na stolnom vŕtačke s niektorými svorkami na vyvŕtanie väčších otvorov.

V prípade potreby posypte zrnitosťou 240.

Pri skladacích plochách sme mierne prerezali pozdĺž čiary a vyhriali oblasť upraveným horúcim drôtom a prípravkom s uhlom 120 °. To vytvára pekné a čisté záhyby. Na skladanie listov môžete použiť teplovzdušnú pištoľ, musíte však dávať pozor na pokrčenie a prehriatie plastu.

REZANIE VOLIČEK AKRYLICKÉHO INDIKÁTORA

Na výrobu ciferníkov sme použili dierovú pílu 27 mm bez stredovej vŕtačky na stolnom vrtáku.

Brúste hrubé hrany a dávajte pozor, aby ste sa neporezali!

Nakoniec urobte priehľadný akryl zakalenejším brúsením povrchov zrnitosťou 240.

REZANIE A lepenie FOREXOVÉHO PVC

Listy Forex sme použili na výrobu robustnej základne pre snímač zaťaženia a montážnej konzoly pre dosku plošných spojov a LED diódy.

Odrežte 10 mm hrubé listy podľa vyššie uvedených náčrtkov a zlepte ich pomocou CA lepidla.

Na dieliku 40 x 40 mm urobte malú zarážku, aby sa zmestil do snímača zaťaženia.

Predvŕtajte otvory podľa silomeru a konzoly dosky plošných spojov.

PS SNAP HÁČKY

Vytvorte 8 malých háčikov tak, že nalepíte kus 10 x 10 mm listu PS 2 mm na kus 10 x 15 mm lepidlom CA. Rozložte ich rovnomerne po dlhej strane škrupiny PS (tretí výkres). Dva na každej strane na hornom povrchu a jeden na každom zo skladaných bočných povrchov. Prilepte ich na miesto asi 4 mm od okraja.

Krok 5: Príprava zostavy ČASŤ 2

Montáž držiaka LCD

Odrežte kúsok akrylu podľa obrysov držiaka LCD. Na každú stranu vyvŕtajte 2 otvory blízko okraja a cez samotný akryl a držiak. Namontujte LCD na držiak LCD pomocou 4 matíc a skrutiek M3. Potom pomocou 2 x plochých skrutiek M3 namontujte akrylový a LCD držiak s LCD na bočný diel a zaistite ich maticou.

Otvory v spodnej doske

Prilepte vložky skrutiek na šikmé strany horného plášťa a rovnomerne ich rozložte. Teraz zarovnajte hornú škrupinu s bokmi a základnou doskou a nakreslite otvory k základnej doske. Teraz ich vyvŕtajte pomocou vrtáka 2 mm a zrazte ich na vonkajšom povrchu. To isté urobte s držiakom konzoly PCB.

Lepenie krúžku dosky adaptéra

Adaptérový krúžok prilepte na sklenené závažie váhy pomocou UV lepidla. Zarovnajte ho s výrezmi smerom k otvorom indikátora. Uistite sa, že krúžok je mierne šikmý, aby bol v jednej rovine s váhou, je to spôsobené ohybom snímača zaťaženia.

Lepiace plôšky na vážiacu plochu

Z PS vytvorte 8 záložiek 7 x 3 mm a prilepte ich po 2. Ďalším krokom je prilepenie k vážiacej ploche, ktoré je potrebné zarovnať s výrezmi krúžku dosky adaptéra v 4 bodoch. Je to potrebné na zaistenie vážiacej plochy k váhe.

Maľovanie 3D tlačených indikátorov

Aby 3D tlačené indikátory absorbovali svetlo, natreli sme ich vnútro striebornou farbou, aby odrážali svetlo LED diód.

Krok 6: Zostavenie

1. Namontujte dosku do držiaka a zaistite ju pomocou 2 skrutiek M3,5x12
2. Prilepte základňu snímača zaťaženia, konzolu dosky plošných spojov a držiak LED na miesto
3. Pripojte všetko k doske plošných spojov podľa Fritzingovej schémy
4. Namontujte všetko na miesto:

Tlačidlo Tare na hornom povrchu s medzierkou na tlačidlá medzi nimi a zaistené skrutkou konzoly

Vypínač On/ Off rovnakým spôsobom, ale na boku s kusom držiaka LCD

Prilepte LED diódy k držiaku LED.

Rotačný snímač k bočnej časti pomocou matice a podložky, aby sa zaistil a upevnil gombík k hriadeľu

Na druhú stranu pripojte napájaciu zástrčku a v prípade potreby ju vyvŕtajte, zaistite ju danou maticou

Nakoniec pripevnite záťažový článok k základni a uistite sa, že je vyrovnaný

5. Zatlačte ukazovatele číselníka cez otvory a v prípade potreby ich odbrúste a pritlačte akrylové šošovky na ukazovatele

6. Nasuňte boky na základnú dosku a zacvaknite hornú škrupinu na svoje miesto

7. Zaskrutkujte 8 M3,5x12 na základnú dosku, ktorá zaisťuje horný kryt a konzolu dosky plošných spojov

8. Pridajte gumové lepiace tlmiče na zadnú stranu základnej dosky v najdôležitejších bodoch ohybu

9. Navlečte sklenenú vážiacu plochu a adaptačný krúžok do snímača zaťaženia

10. Pridajte vážiacu plochu a zarovnajte ju s výrezmi

Montáž je hotová!

Krok 7: Výsledok

Pomoc Scale umožnila Veronique vážiť ingrediencie sama.

Tieto ukazovatele jej umožňujú pochopiť, čo sa stane, keď pridá váhu. Ošetrovatelia môžu množstvo upraviť a vynulovať, pomocou návodu na obsluhu a cvičením dokáže tieto úlohy vykonávať úplne nezávisle. To je veľké zlepšenie oproti postupu váženia, s ktorým sa predtým stretla.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Osobitné poďakovanie patrí: Veronique a „Het Ganzehof“

Projekt: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.