Sistem Peringatan Tingkat Kebisingan Tidak Aman: 11 Langkah (dengan Gambar)

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

Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) adalah ruang pembuat terbesar di Rice University, menyediakan ruang bagi semua siswa untuk merancang dan membuat prototipe solusi untuk tantangan dunia nyata. Untuk memenuhi tujuan ini, OEDK menampung sejumlah perkakas listrik dan mesin besar yang menghasilkan suara keras yang berpotensi tidak aman. Meskipun OEDK telah berhasil membangun budaya keselamatan seputar pelindung mata dan sarung tangan, OEDK belum mampu membangun budaya keselamatan yang sama seputar pelindung pendengaran, karena fakta bahwa pengguna tidak yakin kapan pelindung pendengaran diperlukan.

Tim kami, Deringkan Desibel, bertujuan untuk memecahkan masalah ini dengan merancang, membangun, dan menerapkan sistem peringatan yang menyarankan pengguna OEDK untuk memakai pelindung pendengaran yang sesuai pada tingkat suara yang tidak aman.

Langkah 1: Ikhtisar

Perangkat ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Data suara analog diterima dari Gravity Sound Level Meter, dirata-ratakan, dan kemudian digunakan untuk memicu output strip LED digital. Tampilan visual mencakup gradien yang terus-menerus menampilkan tingkat desibel rata-rata dan satu set headphone yang berkedip merah setelah ambang desibel yang telah ditentukan tercapai.

Casing terbuat dari dua pelat kayu lapis yang dipisahkan oleh dua pelat kayu lapis melingkar yang dipisahkan oleh penyangga aluminium. Tampilan gradien dan headphone dibuat dengan akrilik buram Semua komponen elektronik dipasang ke pelat belakang.

Dari bahan baku hingga dipasang di dinding, perangkat ini hanya membutuhkan waktu kurang dari 2 jam untuk menyelesaikannya. Kami belajar banyak tentang penghalusan data dan pengendalian strip LED melalui proyek ini dan kami harap Anda bersenang-senang membangunnya!

Langkah 2: Komponen & Alat yang Dibutuhkan

Total biaya bahan untuk perangkat ini sedikit di bawah $100. Karena tim kami sedang membangun perangkat ini secara massal, kami dapat membeli beberapa bahan dalam jumlah besar untuk mengurangi biaya. Selain itu, karena kami sedang membangun perangkat ini untuk dan di ruang pembuat teknik, kami sudah memiliki akses ke banyak komponen dan alat.

Jumlah komponen yang tercantum di bawah ini adalah untuk satu perangkat.

Komponen

• 1x Arduino Uno (atau mikrokontroler serupa) dengan Kabel USB
• 1x Papan Tempat Memotong Roti Prototipe
• 1x Perfboard (opsional)
• 2x Kabel Jumper Pria-Pria Merah
• 2x Kabel Jumper Pria-Wanita Merah
• 2x Kabel Jumper Pria-Pria Hitam
• 2x Kabel Jumper Pria-Wanita Hitam
• 3x Kabel Jumper Pria-Pria Biru
• 2x Kabel Jumper Pria-Wanita Biru
• Adaptor Daya 1x 5V 1A
• 1x Gravity Analog Sound Level Meter
• 1x Strip WS2812B LED RGB yang Dapat Dialamatkan Secara Individual (setidaknya 20 LED)
• 6x Pin Header Pria-Pria
• 2x 330 Ohm Resistor
• 24" x 12" dari 1/4" Kayu Lapis Birch
• 7" x 9" dari 1/4" Akrilik
• Akrilik 9" x 9" dari 1/8" (lebar dapat bervariasi)
• 3x 1/4" Hex / 2" 6-32 Kebuntuan Aluminium Perempuan-Perempuan
• 6x 1/4" Hex / 1 1/4" 6-32 Kebuntuan Aluminium Wanita-Wanita
• Sekrup Kepala Datar 18x 3/4" 6-32
• 18x No. 6 Mesin Cuci
• Kebuntuan Nilon Wanita-Wanita 8x 10mm M2.5
• Kebuntuan Nilon Wanita-Wanita 4x 25mm M2.5
• Kebuntuan Nilon Pria-Wanita 4x 18mm M2.5
• Sekrup M2.5 24x 6mm

Peralatan

• Arduino IDE
• Besi Solder (HAKKO FM-204) dengan Solder
• Fluks Rosin
• Pemotong Laser (EPILOG Fusion M2 40)
• Lem akrilik
• Sandblaster (opsional)
• Ampelas
• 2-Bagian Epoxy
• Bor tanpa kabel
• Mata Bor 5/32"
• Mata Bor 1/8"
• 1/2" 82º Bit Countersink
• Bor tekan
• #5 Counterbore Bit
• Obeng
• Pistol Lem Panas dengan Tongkat Lem

Langkah 3: Siapkan LED

Potong dua strip dari strip LED yang dapat dialamatkan secara individual pada tanda pada strip. Anda dapat memotong sejumlah LED yang Anda inginkan, pastikan untuk menginisialisasi ulang jumlah LED dalam kode nanti. Kami menggunakan 10 LED per strip.

Pin header solder ke masing-masing dari 3 koneksi salah satu strip LED. Pastikan untuk menyolder pada ujung input data (DI). Ulangi untuk strip LED lainnya. Kami menggunakan sedikit fluks damar yang disikat pada konektor strip LED untuk mempermudah penyolderan.

Tekuk dan lipat salah satu strip LED menjadi bentuk seperti busur agar sesuai dengan lekukan potongan gradien. Kami mencapai ini dengan membuat pola bergelombang dengan strip LED yang dapat melengkung dengan sendirinya. Dengan menggunakan teknik yang sama, bentuk strip LED lainnya mengikuti lekukan bagian headphone.

Langkah 4: Merakit Sirkuit

Mulailah dengan menghubungkan pin Arduino 5V ke rel daya di papan tempat memotong roti. Kemudian, sambungkan pin grup Arduino ke ground rail di papan tempat memotong roti.

Menghubungkan Strip LED

Hubungkan pin digital Arduino 5 ke konektor input data (DI) pada satu strip LED, tambahkan resistor 330 Ohm antara pin 5 dan konektor DI. Sambungkan power rail breadboard pada breadboard ke pin konektor 5V pada strip LED dan sambungkan rel ground breadboard ke konektor GND pada strip LED. Ini akan menjadi strip LED untuk tampilan gradien.

Hubungkan pin digital Arduino 6 ke konektor DI pada strip LED lainnya, tambahkan resistor 330 Ohm antara pin 6 dan konektor DI. Sambungkan power rail breadboard pada breadboard ke pin konektor 5V pada strip LED dan sambungkan rel ground breadboard ke konektor GND pada strip LED. Ini akan menjadi strip LED untuk tampilan headphone.

Menghubungkan Pengukur Level Suara Gravitasi (mikrofon)

Hubungkan pin analog Arduino A0 ke port analog pada Gravity Sound Level Meter. Hubungkan power rail breadboard pada breadboard ke port VCC pada Gravity board dan ground rail breadboard ke port GND pada papan Gravity.

Mentransfer Sirkuit ke Papan Perf (opsional)

Untuk menjaga semua komponen elektronik di tempat lebih lama, tim kami memutuskan untuk memindahkan sirkuit kami ke papan kinerja. Sirkuit kami tidak terlalu rumit, jadi kami menggunakan gergaji besi untuk memotong papan perf 4cm x 6cm menjadi papan 4cm x 3cm dan mengebor lubang pemasangan baru ke dalamnya dengan bit 1/8 . Langkah ini sepenuhnya opsional.

Langkah 5: Edit dan Unggah Kode

Unduh kode dan buka di Arduino IDE.

Periksa apakah nilai yang ditentukan untuk jumlah LED pada setiap strip (NUM_LEDS_1 dan NUM_LEDS_2) cocok dengan jumlah LED yang Anda potong untuk strip LED pertama (gradien) dan strip LED kedua (headphone). Jika nilai-nilai ini tidak cocok, ubah nomor pada kode.

Verifikasi dan unggah kode ke papan Arduino Anda.

Langkah 6: Siapkan Casing Kayu

Unduh file pemotongan laser kayu.

Potong laser pelat depan dan belakang dan 6 penyangga LED dari kayu lapis 1/4 menggunakan pengaturan yang sesuai pada pemotong laser Anda. Jangan ragu untuk mengubah logo raster pada pelat depan menjadi desain apa pun yang Anda inginkan.

Pada pemotong laser kami (EPILOG Fusion M2 40), kami menggunakan pengaturan berikut:

• 4 kecepatan, 100 daya, 10 frekuensi hingga pemotongan vektor
• 50 kecepatan, 100 daya, 300 DPI untuk mengukir raster

Kami menggunakan pemotong laser karena kami memiliki akses ke satu di OEDK, tetapi Anda juga dapat mengunduh file untuk digunakan sebagai garis besar untuk memotong potongan dengan router CNC atau gergaji pita.

Bor 3 lubang dengan mata bor 5/32" ke pelat depan di lokasi yang ditunjukkan oleh X merah pada gambar. Harus ada satu lubang antara gradien dan headphone, satu di bawah headphone kanan, dan satu di bawah logo. Countersink lubang-lubang ini dari depan. Lubang-lubang ini akan digunakan untuk kebuntuan 2".

Letakkan pelat depan di atas pelat belakang sedemikian rupa sehingga keduanya berorientasi ke arah seperti yang terlihat pada file pemotongan laser. Dengan pensil, telusuri sedikit garis luar ruang gradien dan headphone, lubang mikrofon dan 3 lubang yang baru saja dibor di pelat depan ke pelat belakang.

Bor 3 lubang dengan mata bor 5/32 ke pelat belakang di lokasi yang baru saja dipindahkan dari pelat depan. Countersink lubang ini dari belakang.

Langkah 7: Siapkan Potongan Akrilik

Unduh file pemotongan laser akrilik 1/4" dan file pemotongan laser 1/8".

Potong laser bagian sisipan depan dari akrilik 1/4" dan bagian belakang dari akrilik 1/8" menggunakan pengaturan yang sesuai pada pemotong laser Anda. Pada pemotong laser kami (EPILOG Fusion M2 40), kami menggunakan pengaturan berikut:

• 2 kecepatan, 100 daya, 100 frekuensi untuk akrilik 1/4"
• 4 kecepatan, 100 daya, 100 frekuensi untuk akrilik 1/8"

Kami menggunakan pemotong laser karena kami memiliki akses ke satu di OEDK, tetapi Anda juga dapat mengunduh file untuk digunakan sebagai garis besar untuk memotong potongan dengan router CNC atau gergaji pita. Selain itu, bagian belakang dapat dipotong dari akrilik dengan lebar berapa pun, tetapi kami menemukan 1/8 atau lebih tipis bekerja cukup baik untuk menempel pada kayu sekaligus mengurangi berat.

Rekatkan setiap bagian belakang akrilik ke bagian sisipan depan yang sesuai dengan lem akrilik sedemikian rupa sehingga ketika potongan sisipan depan ditempatkan ke pelat depan, tab pada bagian sisipan rata dengan bagian belakang wajah depan.

Setelah lem mengeras (setidaknya 30 menit), bekukan bagian depan dan belakang potongan akrilik yang digabungkan untuk menyebarkan cahaya dengan lebih baik. Kami menggunakan sandblaster untuk ini, tetapi amplas halus (600 grit atau lebih tinggi) dan beberapa minyak siku juga bisa digunakan.

Langkah 8: Pasang Potongan Akrilik ke Casing Kayu

Letakkan pelat depan menghadap ke bawah dan keringkan potongan akrilik ke dalam ruang yang sesuai. Jika potongan akrilik mengalami kesulitan saat pemasangan, ampelas tepi bagian dalam pelat depan sampai potongan akrilik pas.

Setelah kecocokan yang baik tercapai, lepaskan potongan akrilik dari pelat depan dan oleskan epoksi dua bagian ke permukaan tab potongan belakang yang menyentuh kayu. Tempatkan potongan akrilik ke dalam ruangnya, tekan ke bawah, dan biarkan epoksi benar-benar kering.

Langkah 9: Pasang Papan Elektronik ke Casing Kayu

Dengan menggunakan garis luar lubang mikrofon di pelat belakang, letakkan Pengukur Tingkat Suara Gravitasi di pelat belakang sedemikian rupa sehingga mikrofon sejajar dengan garis besarnya. Tandai di mana empat lubang pemasangan pada papan Gravity berada di pelat belakang.

Meninggalkan Gravity Sound Level Meter di pelat belakang, atur papan Arduino dan papan kinerja di pelat belakang. Arahkan papan Adruino sedemikian rupa sehingga stopkontak akan mengarah ke bawah dan menyisakan setidaknya 1/4 ruang di antara setiap papan. Penempatan yang tepat dari papan ini tidak terlalu penting selama papan tidak tumpang tindih satu sama lain atau garis besar gradien dan headphone Kami memilih untuk meletakkan papan Arduino di sebelah kiri papan Gravity dan papan kinerja di atas papan Gravity.

Tandai di mana lubang pemasangan untuk Arduino dan papan kinerja di pelat belakang.

Lepaskan elektronik dari pelat belakang dan bor semua lubang yang baru saja ditandai dengan mata bor 1/8 . Karena sekrup M2.5 kami memerlukan lubang penyeimbang untuk duduk rata dengan pelat belakang, kami memasang pelat belakang dari permukaan belakang menggunakan sebuah mesin bor.

Pasang Gravity Sound Level Meter ke pelat belakang menggunakan standoff dan sekrup nilon M2.5. Mikrofon harus dekat dengan pelat depan, jadi untuk menaikkan papan sebanyak mungkin, kami menggunakan kebuntuan perempuan-perempuan 25mm dan kebuntuan laki-laki-perempuan 18mm.

Pasang Arduino dan papan kinerja ke pelat belakang menggunakan standoff dan sekrup perempuan-perempuan M2.5. Panjang standoff tidak kritis, selama semua standoff yang digunakan untuk satu papan memiliki panjang yang sama dan cukup pendek untuk menjaga papan tetap di dalam perangkat. Kami menggunakan kebuntuan perempuan-perempuan 10mm.

Jika sirkuit Anda menggunakan papan tempat memotong roti alih-alih papan perf, cukup pasang papan tempat memotong roti dengan dukungan perekatnya alih-alih menggunakan penyangga dan sekrup.

Setelah elektronik dipasang, sambungkan sirkuit.

Langkah 10: Pasang Dukungan LED

Di pelat belakang, gambar 3 titik di dalam garis yang digambar dengan ringan untuk gradien seperti yang ditunjukkan oleh X merah. Harus ada satu lubang di setiap ujung gradien dan satu di tengah. Ulangi ini di dalam garis besar untuk headphone seperti yang ditunjukkan oleh X merah.

Bor lubang dengan bit 5/32" di mana 6 titik baru saja digambar. Countersink lubang ini dari belakang. Lubang ini akan digunakan untuk standoff 1 1/4" untuk mendukung strip LED.

Bor lubang dengan mata bor 5/32 di salah satu ujung masing-masing dari 6 penyangga LED. Tenggelamkan lubang ini.

Pasang penopang LED ke pelat belakang di masing-masing dari 6 lubang dalam gradien dan garis headphone menggunakan penyangga 1 1/4 . Gunakan washer di setiap sisi penyangga antara penyangga dan kayu. Sejajarkan penyangga LED sehingga strip LED ditempatkan di ujung penyangga yang tidak dibor, strip LED akan dipusatkan di gradien atau headphone.

Langkah 11: Perakitan Akhir dan Pemasangan

Gunakan lem panas untuk menempelkan strip LED ke penyangga LED. Kabel input untuk strip LED harus diarahkan ke bagian bawah perangkat.

Hubungkan strip LED ke sirkuit dan sambungkan adaptor daya 5V ke kabel USB di Arduino.

Pasang pelat depan ke pelat belakang menggunakan standoff 2 , ring 6-32, dan sekrup 6-32, menempatkan ring di antara standoff dan kayu.

Pasang perangkat ke dinding menggunakan lubang pemasangan di pelat belakang. Anda dapat menggunakan sekrup kayu di dinding atau menggunakan kait perintah.

Pasang perangkat dan dapatkan pelindung pendengaran Anda!