Myj zęby!: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Mój 5-letni syn nie lubi, jak wiele 5-letnich dzieci, myć zęby…

Dowiedziałem się, że największą przeszkodą nie jest samo mycie zębów, ale czas spędzony na tym.

Przeprowadziłem eksperyment z odliczaniem mojego telefonu komórkowego, aby umożliwić mu śledzenie czasu, jaki spędza na każdej grupie zębów (dolny lewy, dolny prawy, górny lewy, górny prawy, przód). Z tego eksperymentu dowiedziałem się, że znacznie ułatwia mu to zadanie. Potem rzeczywiście o to poprosił i umył zęby bez żadnych skarg!

Pomyślałem więc: zrobię mały artefakt odliczający, którego mógłby używać sam, żeby stał się bardziej niezależny i mam nadzieję, że myje zęby częściej i ostrożniej.

Wiem, że istnieją inne projekty DIY i produkty komercyjne, które robią dokładnie to, ale chciałem trochę pomajstrować i stworzyć własny projekt.

Oto kryteria mojego projektu:

• Tak kompaktowy, jak to możliwe
• Wyświetl 2-cyfrowe cyfry i znaki
• Emituj dźwięk na początku każdej grupy zębów
• Akumulator
• Tak prosty w użyciu, jak to tylko możliwe

W tym Ible pokażę Ci, jak go zaprojektowałem i stworzyłem.

Cieszyć się!

Kieszonkowe dzieci

• 1 x Arduino pro mini
• Wyświetlacz 2x7 segmentów
• 1 x przycisk
• 1 x autotransformator
• 1 x brzęczyk piezoelektryczny
• Rezystory 2 x 470 Ω
• 1 x ładowarka/moduł wspomagający litowo-jonowy;
• 1 x akumulator litowo-jonowy 17360 (na zdjęciu 18650 i jego uchwyt, ale żeby był bardziej kompaktowy później zmieniłem zdanie)
• płyta perforowana
• trochę przewodów
• jakaś dwustronna taśma piankowa;
• obudowa (zrobiłem drewnianą, można ją wydrukować w 3D)
• 4 x gumowe nóżki
• trochę kleju CI

Krok 1: Przylutuj komponenty

Wcześniej stworzyłem dowód koncepcji z Arduino Uno i płytą prototypową, abym mógł napisać kod i zdecydować, jakich komponentów użyć. Nie podzielę się tą częścią procesu, ponieważ jest bardzo nudna i niewiele wniosłaby do tej umiejętności.

Schematy

Schematy są dostępne w Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/77jwLqAcCNo-migh… nie jest kompletny, ponieważ niektóre komponenty nie są dostępne w bibliotece, a kod nie jest uruchamialny, ponieważ wymaga określonej biblioteki. Niemniej jednak dość dokładnie pokazuje ogólną ideę prostego obwodu.

W poniższych opisach nigdy nie podaję, który pin jest do czego podpięty celowo. Myślę, że przypisanie pinów będzie zależeć od tego, jak rozłożysz swoje komponenty. W kolejnym kroku łatwo dowiesz się, gdzie ustawić przypisanie pinów, edytując kod Arduino

Układ

Najpierw położyłem na płycie perforowanej, gdzie chciałem, aby cyfry 7 segmentów odnosiły się do pozycji Arduino. Zdarza się, że ta konkretna płyta perfboardowa jest bardzo poręczna: jest zaprojektowana jak prototypowa płytka z wygodnymi połączeniami i jest zadrukowana dwustronnie. Jeśli ustawię segmenty z jednej strony, a Arduino z drugiej, mogę dopasować większość pinów cyfr do pinów I/O i uzyskam bardzo kompaktowy układ!

Jeśli masz sposób na (wykonanie) wydrukowania własnych tablic, być może najlepszą rzeczą jest zaprojektowanie własnej.

Cyfry

Dowiedziałem się, że najłatwiejszym sposobem wyświetlania dwucyfrowych liczb i symboli jest użycie 7-segmentowych cyfr LED.

Jak 7 segmentowych cyfr działa w odniesieniu do Arduino

Cyfra 7 segmentów ma 10 pinów: jeden dla każdego segmentu, jeden dla kropki/okresu i dwa dla wspólnej anody/katody (zwanej później A/K) (wewnętrznie połączone razem). W celu zmniejszenia liczby pinów używanych przez segmenty z Arduino, wszystkie segmenty i piny z kropką są połączone ze sobą i do pinu I/O, który sumuje użytych 8 pinów I/O. Następnie jeden z pinów A/K każdego segmentu jest podłączony do innego pinu I/O. W przypadku wyświetlacza dwusegmentowego sumuje to wykorzystanie 10 pinów I/O (7 segmentów + 1 kropka + 2 cyfry x 1 A/K = 10).

Jak więc może wyświetlać różne rzeczy na każdej cyfrze? Biblioteka, która steruje tymi pinami I/O, wykorzystuje to na trwałości siatkówki ludzkiego oka. Włącza pin A/K żądanej cyfry i wyłącza całą resztę, odpowiednio ustawiając segmenty, a następnie szybko naprzemiennie z innymi cyframi za pomocą własnych pinów A/K. Oko nie "zobaczy" mrugnięcia, ponieważ ma wysoką częstotliwość.

Lutowanie

Najpierw wlutowałem cyfry i połączenia między nimi, potem wlutowałem Arduino z drugiej strony. Zauważysz, że ważne jest wykonanie połączeń wszystkich cyfr przed lutowaniem Arduino, ponieważ uniemożliwi to dostęp do tyłu cyfr po ich umieszczeniu.

Wybierz odpowiednią rezystancję ograniczającą prąd

Arkusz danych dla moich wyświetlaczy wskazuje prąd przewodzenia 8 mA i napięcie przewodzenia 1,7 V. Ponieważ Arduino, którego używam, działa z napięciem 5 V, muszę spaść 5 - 1,7 = 3,3 V przy 8 mA. Stosując prawo Ohma: r = 3,3 / 0,008 = 412,5 ΩNajbliższe posiadane przeze mnie rezystory to 330Ω i 470Ω. Aby być po bezpiecznej stronie, wybrałem rezystor 470 Ω, aby ograniczyć prąd przez każdą diodę wyświetlacza. Jasność wyświetlacza jest odwrotnie proporcjonalna do wartości tego rezystora, dlatego ważne jest, aby dla każdej cyfry używać tej samej wartości.

Brzęczyk piezoelektryczny

Jak po prostu wyemitować dźwięk za pomocą Arduino i jednocześnie zachować jego kompaktowość? Najlepszym sposobem, jaki znalazłem, jest użycie jednego z tych cienkich brzęczyków piezoelektrycznych, które można znaleźć na przykład w alarmach drzwiowych.

Potrzebujemy jednak sposobu na wzmocnienie dźwięku emitowanego przez ten brzęczyk, ponieważ jeśli podłączymy go bezpośrednio do Arduino, trudno cokolwiek z niego usłyszeć. Wzmocnimy go na dwa sposoby:

• z autotransformatorem, który podniesie napięcie, im wyższe, tym głośniejszy będzie piezo
• z pasywnym wzmacniaczem akustycznym, w zasadzie z pudełkiem, jak z gitarą: jeśli na przykład przymocujesz piezo do tektury, od razu zauważysz głośniejszy dźwięk

Autotransformator znajduje się w tym samym alarmie drzwiowym, jest to mały cylinder z zwykle 3 pinami. Jeden pin jest podłączony do pinu Arduino I/O, jeden do piezo, a ostatni jest podłączony zarówno do Arduino GND, jak i drugiego przewodu piezo. Trudno jest określić, który pin jest który, więc wypróbuj różne konfiguracje, aż usłyszysz najgłośniejszy dźwięk wydobywający się z piezo.

Moc

Zastrzeżenie: Wiem, że lutowanie bezpośrednio na ogniwie litowo-jonowym może być złym pomysłem, nie rób tego, jeśli nie czujesz się z tym komfortowo.

Wybrałem zasilanie obwodu małym ogniwem litowo-jonowym, co oznacza użycie modułu do jego ochrony, ładowania i podniesienia napięcia do 5 V (ogniwa litowo-jonowe zwykle wytwarzają około 3,6 V). Wziąłem ten moduł z taniego powerbanku i wylutowałem niewygodne złącze USB-A.

Moduł wskazuje, gdzie komórka ma być podłączona. Szukając w Internecie wyprowadzenia złącza żeńskiego USB-A, mogłem podłączyć przewody 5VCC z modułu do pinów arduino GND i VCC. Jeśli kiedykolwiek zdecydowałeś się zasilać Arduino napięciem większym niż 5 V, będziesz chciał podać go przez pin RAW, aby umożliwić wbudowanemu regulatorowi napięcia obniżenie go do 5 V wymaganego przez ATMega.

Ponieważ jest to ładowalne źródło zasilania, potrzebowałem sposobu, aby wiedzieć, kiedy jest rozładowany. W tym celu podłączyłem dodatni koniec ogniwa do pinu analogowego Arduino. Podczas sekwencji konfiguracji odczytam to napięcie i przekonwertuję je na czytelny sposób oceny poziomu naładowania. Napisałem w skrócie formułę pojemności litowo-jonowej. Później wyjaśnię, jak to wyświetlam.

Przycisk

Potrzebujemy sposobu na rozpoczęcie odliczania, a do tego wystarczyłby przełącznik kołyskowy. Zdecydowałem się użyć chwilowego przycisku połączonego między pinami GND i RESET. Pod koniec całego cyklu odliczania Arduino przechodzi w stan głębokiego uśpienia i można go obudzić albo wyłączając go, a następnie włączając, albo ustawiając pin RESET na niski, co jest wygodne. Ten przycisk pozwala mi „włączyć” odliczanie i zresetować je, kiedy tylko zechcę. Nie mogę jednak odwrócić odliczania, kiedy się zaczęło, ale myślę, że to nie jest wielka sprawa.

Krok 2: Edytuj i prześlij kod

Kod znajdziesz w załączeniu. Używa biblioteki o nazwie SevSeg, którą można zainstalować za pomocą menedżera bibliotek IDE lub pobrać ze strony

Istnieje kilka zmian, które możesz wprowadzić przed przesłaniem:

Odliczanie

Dla każdej grupy zębów wyświetlane jest odliczanie. Ustawiłem go na 20 sekund dla każdej grupy. Istnieje 5 grup i kilka przerw pomiędzy wyświetlaniem symboli (patrz poniżej), więc całkowity czas spędzony na szczotkowaniu zębów powinien wynosić około 2 minut. Słyszałem, że to zalecany czas.

Jeśli chcesz zmodyfikować timer, spójrz na wiersz 14.

Przypnij zadania

• jeśli używasz wyświetlaczy ze wspólną katodą, zmień wiersz 84 na „COMMON_CATHODE”
• dla pinów segmentów zmień linię 82 (obecnie ustawiona na 4 na 11)
• dla pinów A/K zmień linię 80 (obecnie ustawiona na 2 i 3)
• dla czujnika napięcia zmienić pin linii 23 (aktualnie ustawiony na A0)
• dla brzęczyka zmienić linię pin 19 (obecnie ustawiona na 12)

Dźwięki

Określiłem niektóre nuty z ich przybliżoną częstotliwością od linii 36 do 41, jeśli czujesz, że chcesz grać inne dźwięki, możesz dodać więcej do tej listy.

Płaci 2 różne tony:

• rodzaj ćwierkania na początku każdej grupy zębów, linia 206
• „imprezowy” ton na samym końcu (rodzaj nagrody), wiersz 201

Możesz zmienić te dźwięki, listy zawierają naprzemiennie nutę muzyczną i czas trwania nuty, bądź kreatywny!

Animacja

Na początku każdej grupy zębów znajduje się wyświetlacz symbolizujący daną grupę. Pięć symboli grup jest zdefiniowanych od linii 71 do 74. Możesz to edytować, jeśli chcesz.

Na samym końcu sekwencji te symbole są naprzemienne, tworząc rodzaj animacji.

Wskaźnik poziomu baterii

Na samym początku sekwencji poziom naładowania baterii jest wskazywany jako „pasek” wyświetlany przez 3 sekundy. Każda cyfra może wyświetlać trzy poziome paski. Wyświetlenie wszystkich 6 kresek oznacza, że bateria jest naładowana. Paski nie będą świecić od góry do dołu i od lewej do prawej, gdy poziom naładowania baterii spadnie. Możesz to zmienić i wyświetlić liczbę reprezentującą pozostały procent energii, jeśli chcesz, kod znajduje się w linii 100.

Krok 3: Utwórz obudowę

W załączniku znajduje się model Sketchup tego, który zaprojektowałem.

Prawdopodobnie nie będzie pasował do twoich potrzeb, ponieważ ściśle zależy od zwartości i rozmiaru twojego obwodu/komponentów. Dostosuj to, jak potrzebujesz:)

Użyłem chyba sklejki brzozowej 3/16" i okrągłego kołka 1/2" na nasadkę guzika.

Zauważysz, że wyrzeźbiony tył pudełka, w którym będzie przymocowany brzęczyk piezoelektryczny, to tutaj wykonuję pasywne wzmocnienie akustyczne.

Krok 4: Zamontuj elementy w obudowie

Użyłem dwustronnej taśmy piankowej, aby utrzymać baterię, moduł ładowarki/wzmacniacza i brzęczyk piezoelektryczny na miejscu. Część z nich użyłem również jako przekładkę między płytą perforowaną a sklejką, w przeciwnym razie wyświetlacz wystawałby w niezbyt piękny sposób.

Przykleiłem przycisk klejem CI, ale to nie wystarczyło, aby wytrzymać nacisk podczas uruchamiania, więc użyłem kołka o małej średnicy, aby utrzymać go na miejscu (patrz zdjęcie).

Użyłem również kleju CI, aby przykleić brzęczyk piezoelektryczny na tylnej płycie, zanim ją zamknąłem.

Moja rada: sprawdzaj, czy wszystko działa raz na jakiś czas podczas dopasowywania, kilka razy musiałem ponownie otwierać i izolować niektóre miejsca zwarcia!

Dodaj gumowe nóżki na dole, to nadaje profesjonalny wygląd;)

Krok 5: Wniosek

Możesz zauważyć, że cyfry są do góry nogami, jest to błąd, który popełniłem od czasu rozłożenia komponentów. Rozwiązałem ten problem, przesuwając przypisanie pinów, to nic wielkiego, ponieważ nie używam kropki/kropki.

W każdym razie ten projekt był naprawdę fajny, a moje dziecko go uwielbia!

Nie wahaj się publikować swoich komentarzy i sugestii!

Dziękuję za przeczytanie.