D4E1 - Zrób to sam - Technologia wspomagająca: „Pomoc na skalę 2018”: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Veronique jest 36-letnią kobietą zatrudnioną w „Het Ganzenhof” z powodu zespołu wrodzonego (Rubinstein-Taybi). Tutaj podejmuje się zadania pomocy w realizacji przepisów poprzez ważenie ilości. Ten proces zawsze wykonywał nasz klient przy pomocy zwykłej wagi kuchennej. Ta waga kuchenna niesie ze sobą kilka problemów, ponieważ Veronique nie zna żadnych cyfr ani liter, nie umie czytać i ma pogrubione opuszki palców w wyniku swojego syndromu. Z tego powodu nasz klient zawsze potrzebował pomocy osób trzecich podczas tego procesu. Tak więc zapotrzebowanie na stworzenie wagi, która pozwoli Veronique na samodzielne ważenie ilości, wyszło z samego ustawienia.

W trakcie projektu skupiliśmy się na stworzeniu zupełnie nowej wagi, którą można wykorzystać w kuchni. Na podstawie naszej analizy doszliśmy do wniosku, że co najmniej 3 elementy muszą być obecne, aby zapewnić, że waga może być używana, a mianowicie: przycisk Włącz/Wyłącz, przycisk Tara i wyświetlacz, aby określić, ile już zostało zważone. Szczególnie to ostatnie było wyzwaniem w ramach projektu, ponieważ nasz klient jest w niższym wieku umysłowym. Ostatecznie zdecydowaliśmy się użyć symboli oświetlenia (czerwona strzałka w górę – zielony kciuk – czerwona strzałka w dół) w naszym końcowym prototypie 1.9, aby wskazać, ile zostało już zważonych.

Krok 1: Materiały i narzędzia

W tym kroku omówimy wszystkie użyte materiały.

Uwaga: pewna wiedza na temat drukowania 3D i programowania Arduino jest przydatna…

MATERIAŁY

OBUDOWA

• 2 x arkusze styropianu 2 mm (600 x 450 mm)
• arkusz przezroczystego PMMA 2 mm (15 x 30 mm)
• Arkusz 10 mm Forex PVC (15 x 50 mm)
• czarna kalkomania lub naklejka (50 x 50 mm)
• czerwone i zielone kropki naklejki
• 6 x śruby csk M3,5x12
• 2 x wkręty samogwintujące M2,5x35 csk
• 6 x nakrętki i śruby M3x12
• amortyzatory samoprzylepne
• Filament do drukarek 3d PLA lub PET-G
• Klej CA
• Klej UV

ELEKTRONIKA

• Arduino Nano
• kabel mini USB
• Ogniwo obciążnikowe + szklana powierzchnia ważenia (5kg)
• HX-711
• 6 diod LED 5 V WS2812b
• Wtyczka zasilająca
• Zasilacz 5 V
• 16x2 I²C lcd
• Enkoder obrotowy
• duży przycisk
• duży przełącznik obrotowy
• żeńskie szpilki nagłówka
• żeńskie - męskie przewody dupontowe
• Rezystory 3x10K
• Rezystor 220 omów
• 3 kondensatory 1nf
• Bezpiecznik 500 mA
• Deska perforowana
• Niektóre lutowane
• Niektóre cienkie przewody

NARZĘDZIA

• Drukarka 3D (realność CR-10)
• opalarka lub hotwire
• nożyczki i nóż Stanley
• żelazny władca
• lutownica
• piła tarczowa lub piła taśmowa
• wiertarka stołowa
• otwornica 22 i 27 mm
• wiertarko-wkrętarka akumulatorowa + zestaw wierteł
• trochę papieru ściernego (ziarnistość 240)

Krok 2: Części drukowane w 3D

W przypadku części drukowanych w 3D potrzebny jest duży stół do drukowania (Creality cr-10 300x300 mm), aby zadrukować boki za jednym razem. Można też pokroić je na mniejsze części i skleić klejem CA, ale dla optymalnej wytrzymałości zaleca się wydrukowanie w jednym kawałku.

Preferowanym filamentem do użycia jest PET-G i jako druga opcja PLA, oba są bezpieczne dla żywności, ale PET-G jest mocniejszy i bardziej odporny na ciepło lub bezpośrednie działanie promieni słonecznych.

Będziesz musiał wydrukować:

1 x bok 1

1 x bok 2

2 x strzałka wskaźnika

1 x wskaźnik kciuk w górę

1 x uchwyt lcd

2 x przekładka na guziki

1 x przejściówka do wagi

6 x wkładki do śrub

Zaleca się druk na wysokości warstwy 0,2 mm iz podporami dla wskaźników, wszystkie pozostałe części można drukować bez podpór.

Krok 3: Elektronika i oprogramowanie

Wyjaśnienie użytej elektroniki

Do elektroniki użyliśmy Arduino Nano ze względu na jego niewielkie rozmiary. Układ wzmacniacza ogniwa obciążnikowego HX 711 jest podłączony do ogniwa obciążnikowego o nominalnej wadze 5 kg zebranego z taniej wagi kuchennej. Pasek ledowy 5V ws2812b 60 led/m służy do wskazania ilości naszemu pacjentowi, jest pocięty na 3 kawałki po 2 diody. Następnie zastosowaliśmy przycisk telemecanique i przełącznik obrotowy z blokami łączącymi jako przycisk tarowania i włącznik/wyłącznik. Wyświetlacz LCD 16x2 I²C służy do wskazywania regulowanego ustawienia ciężaru i aktualnego zmierzonego ciężaru. Enkoder obrotowy służy do regulacji regulowanego ustawienia wagi i resetowania go do zera w razie potrzeby. Całość zasilana jest z zasilacza ściennego 5V 500mA z odpowiednią wtyczką zasilania.

Znajomości

Aby zapobiec bałaganowi przewodów, jak w poprzednich prototypach, użyliśmy żeńskich pinów nagłówka i przewodów dupontowych (męski - żeński) do podłączenia wszystkich przycisków i czujników do Arduino. Jeśli coś się zepsuje, można to łatwo naprawić dzięki modułowej konstrukcji.

HX 711

• VDD idzie do 3,3 V
• VCC przechodzi do 5V
• Dane trafiają do D2 Arduino
• Zegar idzie do D3 Arduino
• Ziemia spada na ziemię

Czujnik tensometryczny => HX 711

• Czerwony przechodzi w czerwony
• czarny do czarnego
• biały do białego
• zielony/niebieski do zielonego/niebieskiego

Pasek ledowy

• + idzie do 5V
• Dane trafiają do D6 Arduino z rezystorem 220 omów pomiędzy nimi
• - idzie na ziemię

Przycisk tarowania

• + idzie do 5V
• - idzie do D10 z rezystorem podciągającym 10K do masy

Wtyczka zasilająca

• + przechodzi do włącznika On/Off z bezpiecznikiem 500mA pomiędzy
• - idzie na ziemię
• Kondensator 100nF równolegle do + i -

Włącznik/wyłącznik obrotowy

• jedna noga idzie do wtyczki zasilania z bezpiecznikiem
• druga noga idzie do 5V

Enkoder obrotowy

• Ziemia spada na ziemię
• + idzie do 5V
• SW idzie do D11 na Arduino
• DT idzie do D8 Arduino z rezystorem 10K pomiędzy i kondensatorem 100nF podłączonym do masy
• CLK idzie do D9 Arduino z rezystorem 10K pomiędzy i kondensatorem 100nF podłączonym do masy

16x2 I²C LCD

• SCL idzie do A5 na Arduino
• SDA idzie do A4 na Arduino
• VCC przechodzi do 5V
• GND idzie do ziemi

Oprogramowanie

Wykorzystaliśmy Arduino IDE do zaprogramowania wszystkiego…

Aby skalibrować ogniwo obciążnikowe, musisz najpierw załadować szkic kalibracyjny do Arduino. Kalibracja ogniwa obciążnikowego jest łatwiejsza, jeśli używasz obiektu o znanej wadze.

Gdy już znasz współczynnik kalibracji, dostosuj go w końcowym kodzie wagi i załaduj do Nano…

Dalsze informacje są dodawane w komentarzach do kodu, po przesłaniu część kodowania jest gotowa.

Krok 4: Przygotowanie zespołu CZĘŚĆ 1

CIĘCIE I SKŁADANIE BLACH PS

Wytnij arkusze zgodnie z przedstawionymi powyżej planami, do wycinania prostych krawędzi użyliśmy noża do kartonu i żelaznej linijki.

Uwaga: nożyce do blachy służą również do cięcia arkuszy.

Do otworów użyliśmy małego wiertła do wstępnego nawiercenia oraz otwornicy 22 i 40 mm zamontowanej na wiertle stołowym z kilkoma zaciskami do wywiercenia większych otworów.

W razie potrzeby przeszlifować ziarnistością 240.

W przypadku składania powierzchni tniemy lekko wzdłuż linii i podgrzewamy powierzchnię przystosowanym hotwire i przyrządem o kącie 120°. Tworzy to ładne i czyste fałdy. Do składania arkuszy można użyć opalarki, ale trzeba uważać na marszczenie się i przegrzewanie plastiku.

CIĘCIE AKRYLOWYCH TARCZY WSKAŹNIKOWYCH

Do wykonania tarcz użyliśmy piły walcowej 27 mm bez wiertła centralnego na wiertarce stołowej.

Zeszlifuj ostre krawędzie i uważaj, aby się nie skaleczyć!

Na koniec zmętnij przezroczysty akryl, szlifując powierzchnie papierem o ziarnistości 240.

CIĘCIE I KLEJENIE FOREX PVC

Wykorzystaliśmy arkusze Forex do wykonania solidnej podstawy dla ogniwa obciążnikowego oraz wspornika montażowego do PCB i diod LED.

Wytnij arkusze o grubości 10 mm zgodnie z powyższymi szkicami i sklej je za pomocą kleju CA.

Zrób małe wcięcie na kawałku 40 x 40 mm, aby pomieścić ogniwo obciążnikowe.

Wstępnie wywierć otwory zgodnie z ogniwem obciążnikowym i wspornikiem płytki drukowanej.

ZATRZAŚNIKI PS

Wykonaj 8 małych haczyków, przyklejając kawałek 10 x 10 mm arkusza PS o grubości 2 mm do kawałka 10 x 15 mm za pomocą kleju CA. Rozłóż je równomiernie na dłuższym boku obudowy PS (trzeci rysunek). Dwa na stronę na górnej powierzchni i po jednym na każdej złożonej powierzchni bocznej. Przyklej je na miejscu około 4 mm od krawędzi.

Krok 5: Przygotowanie zespołu CZĘŚĆ 2

Montaż uchwytu LCD

Wytnij kawałek akrylu zgodnie z konturami uchwytu lcd. Wywierć 2 otwory z każdej strony blisko krawędzi i przez sam akryl i uchwyt. Zamontuj wyświetlacz LCD do uchwytu wyświetlacza LCD za pomocą 4 nakrętek i śrub M3. Następnie zamontuj uchwyt akrylowy i lcd z lcd do bocznego elementu za pomocą 2 śrub z płaskim łbem M3 i zabezpiecz je nakrętką.

Otwory płyty dolnej

Przyklej wkładki śrubowe do skośnych boków górnej osłony i rozmieść je równomiernie. Teraz wyrównaj górną osłonę z bokami i płytą podstawy i prześledź otwory do płyty podstawy. Teraz wywiercić je wiertłem 2 mm i sfazować na zewnętrznej powierzchni. Zrób to samo dla uchwytu wspornika PCB.

Klejenie pierścienia płyty adaptera

Przyklej pierścień adaptacyjny do szklanego łoża wagi za pomocą kleju UV. Wyrównaj go z wycięciami w kierunku otworów wskaźnika. Upewnij się, że pierścień jest lekko pochylony, aby zrównał się ze skalą, jest to spowodowane wygięciem ogniwa obciążnikowego.

Zakładki klejące do powierzchni ważenia

Z PS wykonać 8 zakładek 7 x 3 mm i przykleić je po 2 sztuki. Następnym krokiem jest przyklejenie ich do powierzchni ważenia, należy je wyrównać z wycięciami w pierścieniu adaptera w 4 punktach. Jest to potrzebne do przymocowania powierzchni ważącej do wagi.

Malowanie wskaźników drukowanych w 3D

Aby wskaźniki drukowane w 3D nie pochłaniały światła, pomalowaliśmy ich wnętrze na kolor srebrny, aby odbijały światło diod led.

Krok 6: Montaż

1. Zamontuj płytkę PCB w uchwycie i zabezpiecz ją za pomocą 2 śrub M3,5x12
2. Przyklej podstawę ogniwa obciążnikowego, wspornik płytki drukowanej i uchwyt diody na miejscu
3. Podłącz wszystko do płytki drukowanej zgodnie ze schematem Fritzing
4. Zamontuj wszystko na miejscu:

Przycisk tarowania na górnej powierzchni z przekładką między przyciskami i zabezpiecz śrubą wspornika

Włącznik/wyłącznik przy użyciu tej samej procedury, ale z boku z kawałkiem uchwytu lcd

Przyklej diody led do wspornika led.

Enkoder obrotowy do części bocznej za pomocą nakrętki i podkładki, aby go zabezpieczyć i przymocować pokrętło do wału

Z drugiej strony dodaj wtyczkę zasilania i wywierć w razie potrzeby, zabezpiecz ją daną nakrętką

Na koniec przymocuj ogniwo obciążnikowe do podstawy i upewnij się, że jest wypoziomowane

5. Wciśnij wskaźniki zegarowe przez otwory i wyszlifuj, jeśli to konieczne, dociśnij soczewki akrylowe do wskaźników

6. Wsuń boki na płytę bazową i zatrzaśnij górną osłonę na swoim miejscu

7. Przykręć 8 M3,5x12 do płyty podstawy, zabezpieczając górną osłonę i wspornik płytki drukowanej

8. Dodaj gumowe amortyzatory samoprzylepne z tyłu płyty podstawy w najbardziej krytycznych punktach zgięcia

9. Wkręć szklaną powierzchnię ważącą i pierścień adaptera do ogniwa obciążnikowego

10. Dodaj powierzchnię ważenia i wyrównaj ją z wycięciami

Montaż zakończony!

Krok 7: Wynik

Pomoc Waga umożliwiła Veronique samodzielne ważenie składników.

Te wskaźniki pozwalają jej zrozumieć, co się dzieje, gdy przybiera na wadze. Opiekunowie mogą dostosować i zresetować kwotę, dzięki instrukcji obsługi i odrobinie praktyki może wykonać te zadania całkowicie niezależnie. To duża poprawa w stosunku do procedury ważenia, z którą miała do czynienia wcześniej.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Specjalne podziękowania dla: Veronique & "Het Ganzehof"

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