ALAT UKUR MULTI-FUNGSI DIGITAL: 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek Fusion 360 »

Halo semuanya. Saya selalu menginginkan perangkat yang akan membantu saya dalam meratakan tempat tidur printer 3D saya dan beberapa perangkat lain yang akan membantu saya mendapatkan perkiraan panjang permukaan melengkung sehingga saya dapat dengan mudah memotong panjang stiker yang tepat untuk diterapkan pada permukaan itu dan sehingga mencegah pemborosan. Jadi saya berpikir mengapa tidak menggabungkan kedua ide tersebut dan membuat satu gadget yang dapat melakukan keduanya. Akhirnya, saya akhirnya membuat perangkat yang tidak hanya dapat mengukur garis lengkung dan kerataan permukaan, tetapi juga dapat mengukur jarak garis lurus dan sudut suatu garis. Jadi pada dasarnya gadget ini berfungsi sebagai semua dalam satu level digital + penggaris + busur derajat + pengukur gulung. Perangkat ini cukup kecil untuk muat di dalam saku dan baterainya dapat dengan mudah diisi ulang menggunakan pengisi daya telepon.

Perangkat ini menggunakan sensor akselerometer dan giroskop untuk mengukur tingkat dan sudut permukaan secara akurat, sensor IR yang tajam untuk mengukur panjang linier dengan cara non-kontak, dan enkoder dengan roda yang dapat digulung di atas permukaan lengkung atau garis lengkung untuk mendapatkan panjangnya.

Navigasi melalui mode dan fitur perangkat dilakukan menggunakan 3 tombol sentuh yang ditandai sebagai M (mode), U (unit) dan 0 (nol)

M - Untuk memilih di antara berbagai jenis pengukuran

U - Untuk memilih antara satuan mm, cm, inci, dan meter

0 - Untuk mengatur ulang nilai terukur ke 0 setelah mengukur jarak atau sudut.

Alasan menggunakan tombol sentuh adalah untuk menavigasi mode dan unit dengan lembut tanpa mengganggu posisi perangkat saat mengukur.

Perangkat ini memiliki magnet neodymium yang tertanam di alasnya sehingga tidak akan tergelincir atau meluncur dari permukaan logam yang diukur.

Casingnya dirancang untuk membuat perangkat ini sekompak mungkin dan juga agar dapat dicetak 3D dengan mudah.

Langkah 1: KOMPONEN DAN MODUL YANG DIPERLUKAN

Komponen dipilih dengan mengingat bahwa perangkat ini dibuat agar pas di dalam saku. Jadi yang terkecil dari layar, baterai, dan sensor yang bisa saya temukan digunakan.

1. kasing cetak 3d

2. Sensor jarak IR Sharp GP2Y0A41SK0F X 1 (Aliexpress)

3. Modul akselerometer/giroskop MPU6050 X 1 (Aliexpress)

4. Boost+modul pengisian daya X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse encoder X 1 (Aliexpress)

6. 128X32 layar OLED X 1 (Aliexpress)

7. Arduino pro mini ATMEGA328 5V / 16MHz X 1 (Aliexpress)

8. 12 mm buzzer X 1 (Aliexpress)

9. 3.7v, baterai lipo 1000mah X 1 (Aliexpress)

10. Modul tombol sentuh TTP223 X 3 (Aliexpress)

11. Magnet neodymium 20x10x2mm X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB ke modul UART TTL X 1 (Aliexpress)

13. Kawat tembaga berenamel (Aliexpress)

14. Resistor 10K X 2

15. poros baja 19 (panjang) X2 (dia) mm X 1

16. 3mm dipimpin X 1

17. Setiap gulungan stiker vinil (Aliexpress)

18. Kabel USB mikro

MPU6050

MPU6050 adalah perangkat mems yang terdiri dari akselerometer 3 sumbu dan giroskop 3 sumbu di dalamnya. Ini membantu kita untuk mengukur percepatan, kecepatan, orientasi, dan perpindahan. Ini adalah perangkat berbasis I2C yang berjalan pada 3,3 hingga 5v. Dalam proyek ini, MPU6050 digunakan untuk mengukur apakah suatu permukaan rata atau tidak dan juga untuk mengukur sudut suatu garis.

ENCODER MOUSE GROVE

Ini adalah rotary encoder inkremental mekanis dengan data umpan balik arah putar dan kecepatan putar. Saya menggunakan encoder ini karena ini adalah encoder terkecil yang dapat saya temukan dan bagian pemrogramannya juga mudah. Encoder ini memiliki 24 langkah per rotasi. Dengan menggunakan ini kita dapat menghitung jarak yang digerakkan oleh roda pada encoder jika diameter roda diketahui. Perhitungan tentang bagaimana melakukan ini dibahas dalam langkah-langkah selanjutnya dari instruksi ini. Proyek ini menggunakan encoder untuk mengukur jarak garis lengkung.

MODUL JARAK IR SHARP GP2Y0A41SK0F

Ini adalah sensor analog yang memberikan tegangan variabel sebagai output berdasarkan jarak objek dari sensor. Tidak seperti modul IR lainnya, warna objek yang dideteksi tidak akan mempengaruhi keluaran sensor. Ada banyak versi sensor tajam tetapi yang kami gunakan memiliki jangkauan 4 - 30 cm. Sensor mengoperasikan tegangan antara 4,5 hingga 5,5 volt dan hanya menarik arus 12 mA. Kabel merah (+) dan hitam (-) adalah kabel daya dan kabel ke-3 (putih atau kuning) adalah kabel output analog. Sensor yang digunakan dalam proyek ini untuk mengukur jarak linier tanpa kontak.

Langkah 2: ALAT YANG DIBUTUHKAN

1. Sepasang gunting

2. Pemotong kotak atau pisau super tajam lainnya

3. pinset

4. Pistol lem panas

5. Lem instan (seperti lem super)

6. Perekat berbahan dasar karet (seperti ikatan fevi)

7. Besi solder dan timah

8. pemotong laser

9. pencetak 3D

10. Alat putar dengan bit pemotong cakram

11. Pemotong kawat

12. Amplas

Langkah 3: File STL ke Cetak 3D

Kasing untuk perangkat ini dirancang dalam perangkat lunak Autodesk Fusion 360. Ada 3 buah. File STL untuk potongan-potongan ini diberikan di bawah ini.

File "LID" dan "roda" dapat dicetak tanpa dukungan sedangkan file "BODY" membutuhkan dukungan. Saya mencetak ini pada ketinggian lapisan 0,2 mm pada pengisian 100% menggunakan PLA hijau. Printer yang digunakan adalah tarantula TEVO.

Langkah 4: MENUTUP CASING DENGAN VINYL

1. Gunakan amplas halus untuk menghaluskan seluruh permukaan luar dari potongan cetakan 3D agar stiker vinyl mudah menempel.

2. Gunakan kain basah untuk menghilangkan semua partikel halus yang mungkin tertinggal di permukaan setelah pengamplasan.

3. Setelah permukaan mengering, aplikasikan stiker vinyl pada permukaan tersebut. Pastikan tidak ada gelembung udara yang terperangkap.

4. Gunakan gunting untuk memotong sisa stiker di sekitar tepinya.

5. Sekarang aplikasikan stiker di sekitar sisi casing dan rapikan kelebihannya.

6. Gunakan pemotong kotak atau pisau cukur lainnya untuk memotong lubang layar OLED, port pengisian daya, roda enkoder, dan sensor IR yang tajam.

PERINGATAN: HATI-HATI DENGAN PISAU DAN ALAT YANG TAJAM

Langkah 5: DIAGRAM SIRKUIT

PEMROGRAMAN PRO MINI

Tidak seperti Arduino nano, pro mini tidak dapat diprogram secara langsung dengan mencolokkan kabel USB karena tidak memiliki konverter USB ke serial TTL bawaan. Oleh karena itu pertama-tama kita harus menghubungkan USB eksternal ke konverter serial ke pro mini untuk memprogramnya. Gambar pertama menunjukkan bagaimana koneksi ini dibuat.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

DIAGRAM SIRKUIT LENGKAP

Gambar ke-2 menunjukkan diagram rangkaian lengkap dari proyek ini.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (MODE)

D5 - I/O (UNIT)

D6 - I/O (ZERO)

D7 - +(1) ENCODER

D8 - +(2) ENCODER

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + Buzzer

A4 - SDA (OLED DAN MPU6050)

A5 - SCL (OLED DAN MPU6050)

GND - GND DARI SEMUA MODUL DAN SENSOR DAN MODUL PENINGKATAN

VCC - + PORT USB MODUL PENINGKATAN

B+ - BATERAI +

B- - BATERAI -

Gambar ke-3 diambil saat saya membuat kode. Ini adalah pengaturan sementara yang dibuat untuk menguji kode, modul, dan sirkuit. Ini opsional untuk kalian coba

Langkah 6: MEMASUKKAN MAGNET

1. Oleskan lem instan di rongga untuk magnet yang disediakan di bawah lubang port pengisian.

2. Tempatkan magnet di dalam rongga dan tahan sampai lem mengering menggunakan sesuatu yang non-magnetik.

Magnet membantu mencegah perangkat meluncur atau bergerak saat digunakan pada permukaan logam.

Langkah 7: MEMBENTUK SENSOR

Untuk membuat perangkat sekecil mungkin, braket pemasangan sensor IR tajam dan encoder dipotong menggunakan alat putar dengan lampiran bit cakram pemotong.

Langkah 8: MENEMPATKAN TAMPILAN OLED

1. Tandai nama pin di bagian belakang layar OLED agar koneksi dapat dibuat dengan benar nanti.

2. Tempatkan layar OLED pada posisi yang benar seperti yang ditunjukkan pada gambar kedua. Pembukaan untuk tampilan dirancang sedemikian rupa sehingga tampilan akan sedikit masuk ke dinding. Ini memastikan bahwa tampilan berada pada posisi dan orientasi yang benar dan tidak mudah bergerak.

3. Lem panas dioleskan dengan hati-hati di sekitar layar. Lem panas lebih disukai karena berfungsi seperti peredam kejut untuk tampilan dan tidak akan memberi tekanan pada tampilan saat diaplikasikan.

Langkah 9: MEMASANG TOMBOL SENTUH DAN MPU6050

1. Perekat berbahan dasar karet digunakan.

2. Perekat diterapkan pada kedua permukaan.

3. Pastikan semua titik solder menghadap ke sisi terbuka casing, letakkan modul di tempat yang ditentukan seperti yang ditunjukkan pada gambar.

4. Jaga agar modul dan selubung ditekan secara perlahan selama minimal 2 menit setelah merekatkan bersama-sama.

Langkah 10: MENINGKATKAN + MODUL PENGISIAN

Ini adalah modul yang saya ambil dari bank daya sel tunggal yang murah. Modul ini memiliki sirkuit perlindungan baterai serta konverter boost 5v, 1 amp. Ini juga memiliki tombol tekan ON/OFF yang dapat digunakan sebagai saklar daya untuk seluruh proyek. Port USB perempuan pada modul dilepas menggunakan besi solder dan dua kabel disolder ke terminal +5v dan ground seperti yang ditunjukkan pada gambar ke-4.

Solder 2 pin header laki-laki ke B+ dan B- seperti yang ditunjukkan pada dua gambar pertama dan kemudian periksa apakah modul berfungsi dengan baterai.

Oleskan lem instan pada platform yang disediakan untuk modul dan letakkan modul dengan hati-hati untuk memastikan port pengisian daya dan bukaan menyediakannya sejajar dengan sempurna.

Langkah 11: MENEMPATKAN BATERAI DAN SENSOR IR SHARP

1. Lapisan kawat tembaga berenamel dihilangkan dengan cara memanaskan ujung kawat menggunakan besi solder atau korek api sampai insulasi meleleh. Kabel kemudian disolder dengan hati-hati ke layar OLED. Ini dilakukan sekarang karena mungkin sulit untuk melakukan hal yang sama setelah baterai dipasang.

2. Baterai diselipkan di bawah platform modul penguat sedemikian rupa sehingga konektor kabelnya menghadap ke arah tampilan OLED seperti yang terlihat pada gambar ke-3.

3. Sensor IR yang tajam dimasukkan ke dalam slot yang disediakan untuknya.

Langkah 12: MELANGKAH ARDUINO DAN BUZZER

1. Konverter USB ke serial disolder ke Arduino sesuai dengan diagram rangkaian yang disediakan.

2. Lem panas digunakan untuk menempelkan Arduino ke tengah casing di atas baterai.

3. Kabel disolder ke terminal buzzer dan kemudian buzzer didorong ke dalam rongga melingkar pada casing yang disediakan untuknya seperti yang terlihat pada gambar ke-7.

Langkah 13: ENCODER

1. Terminal encoder dibersihkan menggunakan pisau.

2. Resistor disolder ke encoder.

3. Kabel tembaga disolder sesuai dengan diagram sirkuit.

4. Gandar baja dimasukkan ke dalam roda cetak 3D. Jika roda terlalu longgar, kencangkan menggunakan lem instan.

5. Masukkan pengaturan roda gandar ke dalam encoder. Sekali lagi kalau kendor pakai lem instan. Tapi kali ini, berhati-hatilah agar lem tidak masuk ke mekanisme encoder.

6. Posisikan encoder di dalam casing sehingga roda menonjol keluar melalui bukaan yang disediakan dan juga pastikan berputar dengan bebas.

7. Gunakan lem panas untuk mengamankan encoder pada tempatnya.

Langkah 14: KABEL DAN SOLDER

1. Pengkabelan rangkaian dilakukan sesuai dengan diagram rangkaian yang diberikan pada langkah "DIAGRAM RANGKAIAN" sebelumnya.

2. Kabel +ve dan -ve dari semua sensor dan modul terhubung secara paralel ke sumber daya.

3. Pastikan tidak ada kabel yang menghalangi pandangan modul IR atau tersangkut dengan roda encoder.

Langkah 15: KODE

1. Unduh kode dan pustaka yang disediakan di bawah ini.

2. Ekstrak folder perpustakaan. Salin folder-folder ini ke folder "libraries" di folder "Arduino" yang ada di dalam "My Documents" komputer Anda (jika Anda adalah pengguna windows).

3. Buka kode yang disediakan ("filal_code") di Arduino IDE dan upload ke Arduino.

Langkah 16: KALIBRASI MPU6050

Karena modul akselerometer/giroskop MPU6050 hanya direkatkan ke casing, modul ini mungkin tidak rata dengan sempurna. Oleh karena itu, langkah-langkah berikut diikuti untuk memperbaiki kesalahan nol ini.

LANGKAH 1: Colokkan perangkat ke komputer Anda dan letakkan di permukaan yang sudah Anda ketahui benar-benar rata (contoh: lantai keramik)

LANGKAH 2: Masuk ke mode "LEVEL" pada perangkat dengan menyentuh tombol "M" dan catat nilai X dan Y.

LANGKAH 3: Tetapkan nilai-nilai ini ke variabel "calibx" dan "caliby" dalam kode.

LANGKAH 4: Unggah program lagi.

Langkah 17: PERHITUNGAN JARAK BERGERAK PER LANGKAH ENCODER

Jumlah langkah per putaran poros encoder, N = 24 langkah

Diameter roda, D = 12,7mm

Keliling roda, C = 2*pi*(D/2) = 2*3.14*6.35 = 39.898 mm

Jadi, jarak perpindahan per langkah = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Jika kalian menggunakan roda berdiameter berbeda atau encoder dengan hitungan langkah yang berbeda, temukan jarak yang dipindahkan per mm dengan mengganti nilai Anda dalam rumus di atas dan setelah Anda menemukan resolusinya, masukkan nilai ini ke dalam rumus di dalam kode seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Kompilasi dan unggah kode ke Arduino lagi.

Setelah kalibrasi encoder selesai dan program yang dimodifikasi diunggah, Anda dapat melepas solder dan melepas modul konverter TTL USB ke serial dari Arduino Pro Mini.

Langkah 18: MENGUJI SEMUANYA SEBELUM MENUTUP KASUS

Hal-hal untuk diuji:

1. Jika pengisi daya dapat dengan mudah dicolokkan ke port dan jika baterai diisi dengan benar.

2. Tombol power ON/OFF berfungsi atau tidak.

3. OLED menampilkan semuanya dalam orientasi dan posisi yang benar dengan jarak yang tepat.

4. Semua tombol sentuh berfungsi dengan baik dan diberi label dengan benar.

5. Jika encoder memberikan nilai jarak saat diputar.

6. Modul MPU6050 dan SHARP IR berfungsi dan memberikan pembacaan yang benar.

7. Bel berbunyi.

8. Pastikan tidak ada bagian dalam yang memanas saat dihidupkan. Jika terjadi pemanasan, itu berarti kabelnya salah di suatu tempat.

9. Pastikan semuanya aman pada posisinya dan tidak berpindah-pindah di dalam casing.

Langkah 19: MENEMPATKAN TOMBOL PUSH EXTENDER DAN MENGIKAT KASUS

MENGGUNAKAN LED UNTUK MEMPERPANJANG PUSH BUTTON SHAFT

Poros tombol tekan pada modul pengisian terlalu pendek untuk keluar melalui lubang pada casing. Jadi kepala LED 3mm digunakan sebagai extender.

1. Kaki-kaki LED dipotong menggunakan pemotong kawat.

2. Sisi datar LED dibuat halus dan rata menggunakan amplas. Jika LED terlalu kecil untuk ditangani dengan tangan, gunakan pinset.

3. Tempatkan kepala LED di lubang yang disediakan untuk itu pada tutup kotak seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pastikan led tidak kencang seperti seharusnya meluncur masuk dan keluar saat tombol ditekan

MENGIKAT KASUS

1. Oleskan perekat berbasis karet (saya menggunakan Fevi Bond) dengan hati-hati di sepanjang tepi pada bodi dan tutupnya.

2. Tunggu selama 5 hingga 10 menit hingga lem sedikit mengering, lalu tekan kedua bagiannya secara bersamaan. Pastikan ujung bebas poros baja roda enkoder masuk ke lubang yang disediakan di tutupnya.

3. Gunakan beban yang berat (saya menggunakan baterai UPS) untuk menjaga kedua bagian tetap ditekan saat lem mengering.

Perekat berbasis karet direkomendasikan di sini karena jika casing harus dibuka di masa depan untuk penggantian baterai atau pemrograman ulang, dapat dengan mudah dilakukan dengan menjalankan pisau tajam atau pisau di sepanjang sambungan.

Langkah 20: PELABELAN TOMBOL SENTUH

Pelabelan dilakukan agar mudah mengidentifikasi posisi dan fungsi tombol sentuh.

Alfabet dipotong dari lembaran stiker putih menggunakan pemotong laser buatan saya.

Potongan yang dipotong dikeluarkan dari lembaran utama menggunakan pinset dan kemudian diterapkan pada perangkat dalam posisi dan orientasi yang benar.

Tinggi Alfabet Maks: 8mm

Lebar Alfabet Maks: 10MM

PERINGATAN: PAKAI KACAMATA KESELAMATAN PEMBLOKIR LASER KETIKA BEKERJA DENGAN ENGRAVER ATAU PEMOTONG LASER

Langkah 21: HASIL

Perangkat akhirnya selesai. Jika kalian memiliki keraguan atau saran mengenai proyek ini, beri tahu saya melalui komentar.

TERIMA KASIH

Hadiah Pertama dalam Kontes Ukuran Saku