Usikkert støjniveau alarmsystem: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) er det største makerspace på Rice University og giver alle studerende plads til at designe og prototype løsninger på virkelige udfordringer. For at tjene dette formål huser OEDK en række elværktøjer og store maskiner, der producerer høje, potentielt usikre lyde. Selvom OEDK med succes har etableret en sikkerhedskultur omkring øjenbeskyttelse og handsker, har den ikke været i stand til at etablere den samme sikkerhedskultur omkring høreværn, fordi brugerne er usikre på, hvornår høreværn er påkrævet.

Vores team, Ring the Decibels, har til formål at løse dette problem ved at designe, bygge og implementere et alarmsystem, der råder OEDK -brugere til at bære passende høreværn på usikre lydniveauer.

Trin 1: Oversigt

Denne enhed bruger en Arduino Uno mikrokontroller. Analoge lyddata modtages fra et Gravity Sound Level Meter, i gennemsnit og bruges derefter til at udløse en digital LED -stripudgang. De visuelle displays indeholder en gradient, der løbende viser det gennemsnitlige decibelniveau og et sæt hovedtelefoner, der blinker rødt, når en forudbestemt decibel -tærskel er nået.

Kabinettet er fremstillet af to krydsfinerplader adskilt af to cirkulære krydsfinerplader adskilt af aluminiumsafstande. Gradient- og hovedtelefonskærmene er skabt med frostet akryl Alle elektroniske komponenter er monteret på bagpladen.

Fra råvarer til montering på væggen tager denne enhed kun mindre end 2 timer at fuldføre. Vi lærte meget om dataudjævning og styring af LED -strimler gennem dette projekt, og vi håber, at du har det sjovt med at bygge det!

Trin 2: Komponenter og værktøjer påkrævet

De samlede omkostninger til materialer til denne enhed er lidt under $ 100. Da vores team bygger denne enhed i massevis, var vi i stand til at købe nogle materialer i bulk for at reducere omkostningerne. Da vi også bygger denne enhed til og i et engineering makerspace, havde vi allerede adgang til mange af komponenterne og værktøjerne.

Mængderne af nedenstående komponenter er for en enhed.

Komponenter

• 1x Arduino Uno (eller lignende mikrokontroller) med USB -kabel
• 1x prototyping brødbræt
• 1x Perfboard (valgfrit)
• 2x røde han-han-jumperwire
• 2x røde han-hun jumperwire
• 2x sorte han-han-jumperwire
• 2x sorte han-hun jumperwire
• 3x blå man-han-jumperwire
• 2x blå han-hun jumperwire
• 1x 5V 1A strømadapter
• 1x Gravity Analog lydniveau meter
• 1x individuelt adresserbar RGB LED WS2812B Strip (mindst 20 lysdioder)
• 6x Male-Male Header Pins
• 2x 330 Ohm modstande
• 24”x 12” af 1/4”birkekrydsfiner
• 7 "x 9" af 1/4 "akryl
• 9 "x 9" af 1/8 "akryl (bredden kan variere)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 Kvinde-Kvinde Aluminium Standoffs
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 Kvinde-Kvinde Aluminium Standoffs
• 18x 3/4 "6-32 flade skruer
• 18x nr. 6 skiver
• 8x 10 mm M2.5 kvindelig-kvindelig nylonstandoff
• 4x 25 mm M2.5 Kvinde-Kvinde Nylon Standoffs
• 4x 18 mm M2.5 Mand-Kvinde Nylon Standoffs
• 24x 6 mm M2,5 skruer

Værktøjer

• Arduino IDE
• Loddejern (HAKKO FM-204) med lodning
• Rosin Flux
• Laserskærer (EPILOG Fusion M2 40)
• Akryllim
• Sandblæser (valgfrit)
• Sandpapir
• 2-delt epoxy
• Akku -boremaskine
• 5/32 "bor
• 1/8 "bor
• 1/2 "82º forsænkningsbit
• Drill Press
• #5 Modboringsbit
• Skruetrækkere
• Varmlimpistol med limpinde

Trin 3: Forbered lysdioderne

Skær to strimler af de individuelt adresserbare LED -strimler ved markeringerne på strimlen. Du kan skære et hvilket som helst antal lysdioder, du gerne vil have, bare sørg for at initialisere antallet af lysdioder i koden igen senere. Vi brugte 10 lysdioder pr. Strimmel.

Loddehovedstifter på hver af de 3 forbindelser, en af LED -strimlerne. Sørg for at lodde på data input (DI) enden. Gentag for den anden LED -strimmel. Vi brugte en smule kolofoniumstrøm børstet på LED -båndstikkene for at gøre lodning lettere.

Bøj og fold en af LED-strimlerne til en buelignende form, så den passer til kurven på gradientstykket. Vi opnåede dette ved at skabe et bølget mønster med LED -strimlen, der kunne krumme sig selv. Brug den samme teknik til at forme den anden LED -strimmel for at følge kurven på hovedtelefonstykket.

Trin 4: Saml kredsløbet

Start med at slutte Arduino 5V -stiften til strømskinnen på brødbrættet. Tilslut derefter Arduino -gruppestiften til jordskinnen på brødbrættet.

Tilslutning af LED -strips

Tilslut Arduino digital pin 5 til data input (DI) stikket på en LED strip, tilføj en 330 Ohm modstand mellem pin 5 og DI stik. Tilslut brødbrætets strømskinne på brødbrættet til 5V -stikket på LED -strimlen, og tilslut brødbrætets jordskinne til GND -stikket på LED -strimlen. Dette vil være LED -strimlen til gradientdisplayet.

Tilslut Arduino digital pin 6 til DI -stikket på den anden LED -strimmel, tilføj en 330 Ohm modstand mellem pin 6 og DI -stikket. Tilslut brødbrætets strømskinne på brødbrættet til 5V -stikket på LED -strimlen, og tilslut brødbrætets jordskinne til GND -stikket på LED -strimlen. Dette vil være LED -strimlen til hovedtelefonens display.

Tilslutning af Gravity Sound Level Meter (mikrofonen)

Tilslut den Arduino analoge pin A0 til den analoge port på Gravity Sound Level Meter. Tilslut breadboard power rail på breadboard til VCC port på Gravity board og breadboard ground rail til GND port på Gravity board.

Overførsel af kredsløbet til Perf Board (valgfrit)

For at holde alle de elektroniske komponenter på plads længere, besluttede vores team at flytte vores kredsløb til et perfekt bord. Vores kredsløb er ikke særlig komplekst, så vi brugte en hacksav til at skære et 4 cm x 6 cm perfekt bord i et 4 cm x 3 cm bord og borede nye monteringshuller i det med en 1/8 bit. Dette trin er helt valgfrit.

Trin 5: Rediger og upload koden

Download koden, og åbn den i Arduino IDE.

Kontroller, at værdien, der er defineret for antallet af lysdioder på hver strimmel (NUM_LEDS_1 og NUM_LEDS_2), svarer til antallet af lysdioder, du skærer for den første LED -strimmel (gradienten) og den anden LED -strimmel (hovedtelefonerne). Hvis disse værdier ikke stemmer overens, skal du ændre nummeret på koden.

Bekræft og upload koden til dit Arduino -bord.

Trin 6: Forbered træhuset

Download trælaserskæringsfilen.

Laserskåret for- og bagpladerne og 6 LED-understøtninger fra 1/4 krydsfiner ved hjælp af de passende indstillinger på din laserskærer. Du er velkommen til at ændre det rasterede logo på frontpladen til ethvert design, du ønsker.

På vores laserskærer (EPILOG Fusion M2 40) brugte vi følgende indstillinger:

• 4 hastigheder, 100 effekt, 10 frekvenser til vektor-cut
• 50 hastighed, 100 effekt, 300 DPI til rastergravering

Vi brugte en laserskærer, fordi vi har adgang til en på OEDK, men du kan også downloade filerne til at bruge som en oversigt til at skære stykkerne med en CNC-router eller båndsav.

Bor 3 huller med en 5/32 "bit i frontpladen på de steder, der er vist med de røde X'er på billedet. Der skal være et hul mellem gradienten og hovedtelefonerne, et under den højre hovedtelefon og et under logoet. Forsænkning disse huller forfra. Disse huller er til 2 "standoffs.

Læg frontpladen oven på bagpladen, så de begge er orienteret i den retning, der ses i laserskæringsfilen. Med en blyant kan du let spore omridset af gradient- og hovedtelefonrummene, mikrofonhullet og de 3 huller, der lige er boret i frontpladen, på bagpladen.

Bor 3 huller med en 5/32 bit i bagpladen på de steder, der lige er overført fra frontpladen. Forsænk disse huller bagfra.

Trin 7: Forbered akrylstykkerne

Download 1/4 "akryl laserskæringsfil og 1/8" laserskæringsfil.

Laserskåret frontindsatsstykker fra 1/4 "akryl og bagstykker fra 1/8" akryl ved hjælp af de passende indstillinger på din laserskærer. På vores laserskærer (EPILOG Fusion M2 40) brugte vi følgende indstillinger:

• 2 hastigheder, 100 effekt, 100 frekvenser til 1/4 "akryl
• 4 hastigheder, 100 effekt, 100 frekvenser til 1/8 "akryl

Vi brugte en laserskærer, fordi vi har adgang til en på OEDK, men du kan også downloade filerne til at bruge som en oversigt til at skære stykkerne med en CNC-router eller båndsav. Derudover kan bagstykker skæres af akryl af enhver bredde, men vi fandt 1/8 eller tyndere fungeret godt nok til at fastgøre til træet, mens vægten reduceres.

Lim hvert akrylunderlag til det tilsvarende forindsatsstykke med akryllim, således at når frontindsatsstykkerne placeres i frontpladen, fligene på bagsidestykkerne flugter med bagsiden af forsiden.

Når limen er sat (mindst 30 minutter), frostes forsiden og bagsiden af de sammenføjede akrylstykker for at sprede lys bedre. Vi brugte en sandblæser til dette, men fint sandpapir (600 grit eller højere) og noget albue fedt vil også fungere.

Trin 8: Fastgør akrylstykkerne til træhuset

Læg frontpladen med forsiden nedad, og tør acrylstykkerne tørt ind i deres tilsvarende rum. Hvis akrylstykkerne har problemer med at montere, slibes frontpladens inderkant, indtil akrylstykkerne passer.

Når en god pasform er opnået, fjernes akrylstykkerne fra frontpladen og påføres en todelt epoxy på forsiden af fanerne på de bagstykker, der berører træet. Placer akrylstykkerne i deres mellemrum, tryk ned, og lad epoxyen tørre helt.

Trin 9: Monter elektronikkortene på træhuset

Ved hjælp af den sporede kontur af mikrofonhullet på bagpladen lægges Gravity Sound Level Meter på bagpladen, så mikrofonen flugter med omridset. Markér, hvor de fire monteringshuller på Gravity -pladen er på bagpladen.

Efterlad Gravity Sound Level Meter på bagpladen, arranger Arduino -pladen og perf -pladen på bagpladen. Orienter Adruino -kortet, så stikkontakten peger nedad og efterlader mindst 1/4 mellemrum mellem hvert bræt. Den præcise placering af disse brædder er ikke særlig vigtig, så længe brædderne ikke overlapper hinanden eller konturerne af gradienten og hovedtelefonerne. Vi valgte at sætte Arduino -kortet til venstre for Gravity -kortet og perf -bordet over Gravity -kortet.

Markér, hvor monteringshullerne er til Arduino og perf boards på bagpladen.

Fjern elektronikken fra bagpladen, og bor alle de huller, der lige er markeret med et 1/8 bor. Da vores M2.5 -skruer krævede et modboret hul for at sidde lige med bagpladen, modborede vi bagpladen fra bagsiden vha. en boremaskine.

Fastgør Gravity Sound Level Meter til bagpladen ved hjælp af M2.5 nylonstands og skruer. Mikrofonen skal være tæt på frontpladen, så for at hæve tavlen så meget som muligt brugte vi en 25 mm kvindelig-kvindelig standoff og en 18 mm mandlig-kvindelig standoff.

Fastgør Arduino- og perf-kortet til bagpladen ved hjælp af M2.5 hun-hun-afstand og skruer. Længden på standoff er ikke kritisk, så længe alle standoffs, der bruges til et bord, er af samme længde og er korte nok til at holde tavlen inde i enheden. Vi brugte 10 mm kvindelig-kvindelige standoffs.

Hvis dit kredsløb bruger et brødbræt i stedet for et perfbræt, skal du blot montere brødbrættet med den selvklæbende bagside i stedet for at bruge afstande og skruer.

Når elektronikken er monteret, ledes kredsløbet op.

Trin 10: Fastgør LED -understøtningerne

På bagpladen tegnes 3 prikker inde i den let tegnede kontur for gradienten som vist med de røde X'er. Der skal være et hul i hver ende af forløbet og et i midten. Gentag dette inde i omridset for hovedtelefonerne som vist med de røde X'er.

Bor huller med en 5/32 "bit, hvor de 6 prikker lige blev trukket. Forsænk disse huller bagfra. Disse huller er til 1 1/4" standoffs for at understøtte LED -strimlerne.

Bor huller med en 5/32 bit i den ene ende af hver af de 6 LED -understøtninger. Forsænk disse huller.

Sæt en LED -støtte på bagpladen ved hvert af de 6 huller i gradienten og hovedtelefonens konturer ved hjælp af en 1 1/4 standoff. Brug en skive på hver side af standoffet mellem standoff og træ. Juster LED -understøtningerne, så LED-båndet placeres på den ikke-borede ende af understøtningen, LED-båndet vil være centreret i gradienten eller hovedtelefonerne.

Trin 11: Slutmontering og montering

Brug varm lim til at fastgøre LED -strimlerne til LED -understøtningerne. Indgangstrådene til LED -strimlerne skal orienteres mod bunden af enheden.

Tilslut LED -strimlerne til kredsløbet, og slut 5V -strømadapteren til USB -kablet i Arduino.

Fastgør frontpladen til bagpladen ved hjælp af de 2 afstandsstykker, 6-32 skiver og 6-32 skruer, og placer skiverne mellem afstandene og træet.

Monter enheden på en væg ved hjælp af monteringshullet på bagpladen. Du kan bruge en træskrue i væggen eller bruge en kommandokrog.

Tilslut enheden og få din høreværn!