Turvallinen melutason hälytysjärjestelmä: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) on Rice-yliopiston suurin suunnittelutila, joka tarjoaa tilaa kaikille opiskelijoille suunnitella ja prototyyppiä ratkaisuihin todellisiin haasteisiin. Tätä tarkoitusta varten OEDK: ssa on useita sähkötyökaluja ja suuria koneita, jotka tuottavat kovaa, mahdollisesti vaarallista ääntä. Vaikka OEDK on onnistuneesti luonut turvallisuuskulttuurin silmäsuojainten ja käsineiden ympärille, se ei ole pystynyt luomaan samaa turvallisuuskulttuuria kuulonsuojainten ympärille, koska käyttäjät ovat epävarmoja siitä, milloin kuulonsuojaimia tarvitaan.

Tiimimme Ring the Decibels pyrkii ratkaisemaan tämän ongelman suunnittelemalla, rakentamalla ja toteuttamalla hälytysjärjestelmän, joka neuvoo OEDK -käyttäjiä käyttämään asianmukaisia kuulosuojaimia vaarallisilla äänitasoilla.

Vaihe 1: Yleiskatsaus

Tämä laite käyttää Arduino Uno -mikro -ohjainta. Analogiset äänitiedot vastaanotetaan painovoiman äänitason mittarista, keskiarvoistetaan ja käytetään sitten digitaalisen LED -nauhan lähdön käynnistämiseen. Visuaaliset näytöt sisältävät kaltevuuden, joka näyttää jatkuvasti keskimääräisen desibelin tason, ja kuulokkeet, jotka vilkkuvat punaisina, kun ennalta määrätty desibelikynnys saavutetaan.

Kotelo on valmistettu kahdesta vanerilevystä, jotka on erotettu toisistaan kahdella pyöreällä vanerilevyllä, jotka on erotettu toisistaan alumiiniseinällä. Kaltevuus- ja kuulokkeiden näytöt on valmistettu himmeästä akryylistä. Kaikki elektroniset komponentit on asennettu takalevyyn.

Raaka -aineista seinään kiinnittämiseen tämä laite kestää vain alle 2 tuntia. Opimme paljon projektin kautta tietojen tasoittamisesta ja LED -nauhojen ohjaamisesta ja toivomme, että pidät hauskaa sen rakentamisesta!

Vaihe 2: Tarvittavat komponentit ja työkalut

Tämän laitteen materiaalien kokonaiskustannukset ovat hieman alle 100 dollaria. Koska tiimimme rakentaa tätä laitetta massiivisesti, pystyimme ostamaan joitain materiaaleja irtotavarana kustannusten pienentämiseksi. Lisäksi, koska rakennamme tätä laitetta suunnittelutilaan ja sitä varten, meillä oli jo pääsy moniin komponentteihin ja työkaluihin.

Alla lueteltujen komponenttien määrät koskevat yhtä laitetta.

Komponentit

• 1x Arduino Uno (tai vastaava mikro -ohjain) USB -kaapelilla
• 1x prototyyppinen leipälevy
• 1x Perfboard (valinnainen)
• 2x punainen uros-uros-hyppyjohdin
• 2x punainen uros-naarasliitinjohdin
• 2x musta uros-uros-hyppyjohdin
• 2x musta uros-naarasliitin
• 3x sininen uros-uros-hyppyjohdin
• 2x sininen uros-naarasliitin
• 1x 5V 1A virtalähde
• 1x Analoginen painovoimamittari
• 1x erikseen osoitettava RGB -LED WS2812B -nauha (vähintään 20 LEDiä)
• 6x uros-uros-otsatapit
• 2x 330 ohmin vastukset
• 24 "x 12" 1/4 "koivuvaneria
• 7 "x 9" 1/4 "akryyli
• 9 "x 9" 1/8 "akryyli (leveys voi vaihdella)
• 3x 1/4 "kuusio / 2" 6-32 naaras-naaras alumiinipysähdyksiä
• 6x 1/4 "kuusio/1 1/4" 6-32 naaras-naaras alumiinipysähdyksiä
• 18x 3/4 "6-32 litteät ruuvit
• 18x nro 6 aluslevyt
• 8x 10mm M2.5 naaras-naaras nailonkiinnikkeet
• 4x 25 mm M2.5 naaras-naaras Nylon
• 4x 18 mm M2.5 uros-naaras nailonkiinnikkeet
• 24x 6mm M2.5 ruuvit

Työkalut

• Arduino IDE
• Juotosrauta (HAKKO FM-204) ja juotos
• Kolofluori
• Laserleikkuri (EPILOG Fusion M2 40)
• Akryyliliima
• Hiekkapuhallus (valinnainen)
• Hioa
• 2-osainen epoksi
• Akkuporakone
• 5/32 "poranterä
• 1/8 "poranterä
• 1/2 "82º uppokärki
• Pylväsporakone
• #5 Vastapora
• Ruuvimeisselit
• Kuuma liimapistooli liimapuikoilla

Vaihe 3: Valmista LEDit

Leikkaa kaksi nauhaa yksilöllisesti osoitettavista LED -nauhoista nauhan merkintöjen kohdalta. Voit leikata haluamasi määrän LED-valoja, mutta muista alustaa koodin LED-merkkien määrä myöhemmin uudelleen. Käytimme 10 LEDiä nauhaa kohti.

Juotospäätapit kiinnitetään jokaiseen LED -nauhan 3 liitäntään. Muista juottaa tietojen syöttö (DI) -päässä. Toista sama toisen LED -nauhan kohdalla. Käytimme hieman hartsivirtaharjattua LED -nauhan liittimissä juottamisen helpottamiseksi.

Taivuta ja taita yksi LED-nauhoista kaarevaan muotoon kaltevuuskappaleen käyrän mukaan. Saavutimme tämän luomalla aaltoilevan kuvion LED -nauhalla, joka voi kaartua itsestään. Muokkaa samaa tekniikkaa käyttämällä toinen LED -nauha kuulokkeiden käyrän mukaan.

Vaihe 4: Kokoa piiri

Aloita kytkemällä Arduino 5V -nasta leipälevyn virtakiskoon. Liitä sitten Arduino -ryhmän tappi leipälevyn maadoituskiskoon.

LED -nauhojen liittäminen

Kytke Arduinon digitaalinen nasta 5 yhden LED -nauhan datatuloliitäntään (DI) ja lisää 330 ohmin vastus nastan 5 ja DI -liittimen väliin. Kytke leipälaudan leipälevyn virtakisko LED -nauhan 5 V: n liittimen nastaan ja liitä leipälevyn maadoituskisko LED -nauhan GND -liittimeen. Tämä on kaltevuusnäytön LED -nauha.

Liitä Arduinon digitaalinen nasta 6 toisen LED -nauhan DI -liittimeen lisäämällä 330 ohmin vastus nastan 6 ja DI -liittimen väliin. Kytke leipälaudan leipälevyn virtakisko LED -nauhan 5V -liittimen nastaan ja liitä leipälevyn maadoituskisko LED -nauhan GND -liittimeen. Tämä on kuulokkeiden näytön LED -nauha.

Painovoiman äänitasomittarin (mikrofonin) kytkeminen

Liitä Arduino -analoginen nasta A0 painovoiman äänimittarin analogiseen porttiin. Kytke leipälautan leipälevyn virtakisko Gravity -levyn VCC -porttiin ja leipälevyn maadoituskisko Gravity -levyn GND -porttiin.

Piirin siirtäminen Perf Boardille (valinnainen)

Jotta kaikki elektroniset komponentit pysyisivät paikoillaan pidempään, tiimimme päätti siirtää piirimme perf -levylle. Piirimme ei ole kovin monimutkainen, joten leikkasimme rautasahalla 4 cm x 6 cm: n perf -levyn 4 cm x 3 cm: n levyksi ja porasimme siihen uusia kiinnitysreikiä 1/8 : n bitillä. Tämä vaihe on täysin valinnainen.

Vaihe 5: Muokkaa ja lähetä koodi

Lataa koodi ja avaa se Arduino IDE: ssä.

Tarkista, että kunkin nauhan (NUM_LEDS_1 ja NUM_LEDS_2) LED -merkkien määrälle määritetty arvo vastaa ensimmäisen LED -nauhan (kaltevuus) ja toisen LED -nauhan (kuulokkeet) leikkaamien LED -valojen määrää. Jos nämä arvot eivät täsmää, muuta koodin numero.

Vahvista ja lähetä koodi Arduino -kortillesi.

Vaihe 6: Valmistele puukotelo

Lataa puun laserleikkaustiedosto.

Leikkaa laserilla etu- ja takalevyt ja 6 LED-tukea 1/4 vanerista käyttämällä sopivia asetuksia laserleikkurissasi. Voit muuttaa etulevyn rasteroitua logoa haluamaasi muotoon.

Laserleikkurissamme (EPILOG Fusion M2 40) käytimme seuraavia asetuksia:

• 4 nopeutta, 100 tehoa, 10 taajuutta vektorileikkaukseen
• 50 nopeutta, 100 tehoa, 300 DPI rasterikaiverrukseen

Käytimme laserleikkuria, koska meillä on pääsy OEDK-laitteeseen, mutta voit myös ladata tiedostot ääriviivoiksi leikkaamaan palaset CNC-reitittimellä tai -sahalla.

Poraa 3 reikää 5/32 bitillä etulevyyn kuvassa punaisten X -merkkien osoittamiin paikkoihin. Kaltevuuden ja kuulokkeiden väliin on oltava yksi reikä, yksi oikean kuulokkeen alle ja yksi logon alle. Nämä reiät ovat edestä. Nämä reiät ovat 2 tuuman pysäytyksiä varten.

Aseta etulevy takalevyn päälle niin, että molemmat ovat suunnattuina laserleikkaustiedoston suuntaan. Jäljitä kynällä kevyesti kaltevuuden ääriviivat ja kuulokkeiden tilat, mikrofonin reikä ja kolme reikää, jotka on juuri porattu etulevyyn takalevylle.

Poraa 3 reikää 5/32 poranterällä takalevyyn paikoissa, jotka on juuri siirretty etulevystä. Upota nämä reiät takaa.

Vaihe 7: Valmistele akryylipaloja

Lataa 1/4 "akryylilaserleikkaustiedosto ja 1/8" laserleikkaustiedosto.

Leikkaa laserkappaleet etukappaleesta 1/4 "akryylistä ja taustakappaleet 1/8" akryylistä käyttämällä sopivia asetuksia laserleikkurissasi. Laserleikkurissamme (EPILOG Fusion M2 40) käytimme seuraavia asetuksia:

• 2 nopeutta, 100 tehoa, 100 taajuutta 1/4 "akryylille
• 4 nopeutta, 100 tehoa, 100 taajuutta 1/8 "akryylille

Käytimme laserleikkuria, koska meillä on pääsy OEDK-laitteeseen, mutta voit myös ladata tiedostot ääriviivoiksi leikkaamaan palaset CNC-reitittimellä tai -sahalla. Lisäksi taustakappaleet voidaan leikata minkä tahansa leveydestä akryylistä, mutta löysimme 1/8 tai ohuemman, joka toimi riittävän hyvin kiinnittämiseen puuhun vähentäen samalla painoa.

Liimaa kukin akryylitaustakappale akryyliliimalla vastaavaan etukappaleeseen siten, että kun etuosan osat asetetaan etulevyyn, taustakappaleiden kielekkeet ovat etupuolen takaosan kanssa.

Kun liima on kovettunut (vähintään 30 minuuttia), kuorruta liitettyjen akryylikappaleiden etu- ja takaosa valon hajauttamiseksi paremmin. Käytimme tähän hiekkapuhallinta, mutta hienojakoinen hiekkapaperi (600 karkeus tai suurempi) ja jotkut kyynärpäärasvat toimivat myös.

Vaihe 8: Kiinnitä akryylikappaleet puukoteloon

Aseta etulevy etupuoli alaspäin ja aseta akryyliosat kuivaksi vastaaviin tiloihinsa. Jos akryylikappaleiden asentamisessa on ongelmia, hio etulevyn sisäreunat, kunnes akryyliosat sopivat.

Kun hyvä istuvuus on saavutettu, poista akryyliosat etulevystä ja levitä kaksikomponenttinen epoksi puuta koskettavien taustakappaleiden kielekkeiden pinnalle. Aseta akryylipalat paikoilleen, paina alas ja anna epoksin kuivua kokonaan.

Vaihe 9: Asenna elektroniikkakortit puukoteloon

Aseta takalevyn mikrofonireiän piirretty ääriviiva ja aseta painovoiman äänitasomittari takalevylle siten, että mikrofoni on linjassa ääriviivojen kanssa. Merkitse Gravity -levyn neljä kiinnitysreikää takalevyyn.

Jätä Gravity Sound Level Level -mittari takalevylle ja aseta Arduino -levy ja perf -levy takalevylle. Suuntaa Adruino -levy niin, että pistorasia osoittaa alaspäin ja jättää vähintään 1/4 tilaa kunkin levyn väliin. Näiden levyjen tarkalla sijoittelulla ei ole väliä, kunhan levyt eivät ole päällekkäin tai Päätimme asettaa Arduino -levyn Gravity -levyn vasemmalle puolelle ja perf -levyn Gravity -levyn yläpuolelle.

Merkitse takalevyyn Arduino- ja perf -levyjen asennusreiät.

Irrota elektroniikka takalevystä ja poraa kaikki reiät, jotka on juuri merkitty 1/8 poranterällä. Koska M2.5 -ruuvimme vaativat vastaporatun reiän istuakseen takalevyn kanssa, porausimme takalevyn takapinnasta porapuristin.

Kiinnitä painovoiman äänitasomittari takalevyyn M2.5 -nailonkiinnikkeillä ja ruuveilla. Mikrofonin tulisi olla lähellä etulevyä, joten levyn nostamiseksi mahdollisimman paljon käytimme 25 mm: n naaras-naaraspuolista ja 18 mm: n uros-naaras-erotusta.

Kiinnitä Arduino- ja perf-levy taustalevyyn käyttämällä M2.5-naaras-naarasliittimiä ja ruuveja. Pysähdyksen pituus ei ole kriittinen, kunhan kaikki yhdelle levylle käytetyt pysäytykset ovat yhtä pitkiä ja riittävän lyhyitä pitämään levyn laitteessa. Käytimme 10 mm: n naaras-naaras-vastusta.

Jos piirisi käyttää leipälevyä perf -levyn sijasta, asenna leipälevy liimapohjalla sen sijaan, että käyttäisit pysäytyksiä ja ruuveja.

Kun elektroniikka on asennettu, kytke piiri ylös.

Vaihe 10: Kiinnitä LED -tuet

Piirrä takalevylle 3 pistettä kevyesti piirrettyyn ääriviivaan kaltevuutta varten punaisten X -merkkien mukaisesti. Kaltevuuden molemmissa päissä pitäisi olla yksi reikä ja yksi keskellä. Toista tämä kuulokkeiden ääriviivojen sisällä punaisten X -kirjainten osoittamalla tavalla.

Poraa reiät 5/32 "-kärjellä, jossa kuusi pistettä on juuri piirretty. Upota nämä reiät takaa. Nämä reiät on tarkoitettu 1 1/4": n seisokkeille LED -nauhojen tukemiseksi.

Poraa reiät, joissa on 5/32 bitti jokaisen 6 LED -tuen toiseen päähän. Upota nämä reiät.

Kiinnitä LED -tuki takalevyyn jokaiseen kuuteen reikään liukuvärissä ja kuulokkeiden ääriviivoissa käyttämällä 1 1/4 : n välilevyä. Käytä aluslevyä jalustan molemmin puolin jalustan ja puun välissä. Kohdista LED -tuet niin, että LED-nauha asetetaan tuen ei-porattuun päähän, LED-nauha keskitetään kaltevuuteen tai kuulokkeisiin.

Vaihe 11: Lopullinen kokoonpano ja asennus

Kiinnitä LED -nauhat LED -tukiin kuumaliimalla. LED -nauhojen tulojohdot on suunnattava laitteen pohjaa kohti.

Liitä LED -nauhat piiriin ja kytke 5 V: n virtalähde Arduinon USB -kaapeliin.

Kiinnitä etulevy takalevyyn käyttämällä 2 -välilevyjä, 6-32 aluslevyä ja 6-32 ruuvia asettamalla aluslevyt tukien ja puun väliin.

Kiinnitä laite seinään takalevyn kiinnitysreiän avulla. Voit käyttää puuruuvia seinään tai käyttää Command -koukkua.

Liitä laite ja hanki kuulosuojaimesi!