نظام تنبيه مستوى الضوضاء غير الآمن: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

يعد مطبخ التصميم الهندسي Oshman (OEDK) أكبر مساحة تصنيع في جامعة رايس ، حيث يوفر مساحة لجميع الطلاب لتصميم الحلول ونماذجها الأولية لتحديات العالم الحقيقي. لخدمة هذا الغرض ، يضم OEDK عددًا من الأدوات الكهربائية والآلات الكبيرة التي تنتج ضوضاء عالية قد تكون غير آمنة. بينما نجح OEDK في ترسيخ ثقافة السلامة حول حماية العين والقفازات ، إلا أنه لم يتمكن من إنشاء نفس ثقافة السلامة حول حماية السمع ، نظرًا لحقيقة أن المستخدمين غير متأكدين من وقت الحاجة إلى حماية السمع.

يهدف فريقنا ، Ring the Decibels ، إلى حل هذه المشكلة من خلال تصميم وبناء وتنفيذ نظام تنبيه ينصح مستخدمي OEDK بارتداء حماية سمعية مناسبة عند مستويات صوت غير آمنة.

الخطوة 1: نظرة عامة

يستخدم هذا الجهاز متحكم Arduino Uno. يتم تلقي بيانات الصوت التناظرية من مقياس مستوى صوت الجاذبية ، بمتوسط ، ثم استخدامها لتشغيل خرج شريط LED رقمي. تتضمن الشاشات المرئية تدرجًا يعرض باستمرار متوسط مستوى الديسيبل ومجموعة من سماعات الرأس التي تومض باللون الأحمر بمجرد الوصول إلى عتبة ديسيبل المحددة مسبقًا.

الغلاف مصنوع من لوحين من الخشب الرقائقي مفصولين عن طريق لوحين دائريين من الخشب الرقائقي مفصولين بواسطة مواضع من الألومنيوم. يتم إنشاء شاشات العرض المتدرجة وسماعات الرأس باستخدام الأكريليك المصنفر ، ويتم تثبيت جميع المكونات الإلكترونية على اللوحة الخلفية.

من المواد الخام إلى التركيب على الحائط ، يستغرق هذا الجهاز أقل من ساعتين فقط ليكتمل. لقد تعلمنا الكثير عن تجانس البيانات والتحكم في شرائط LED من خلال هذا المشروع ونأمل أن تستمتع ببنائه!

الخطوة 2: المكونات والأدوات المطلوبة

التكلفة الإجمالية للمواد لهذا الجهاز أقل قليلاً من 100 دولار. نظرًا لأن فريقنا يقوم ببناء هذا الجهاز بشكل جماعي ، فقد تمكنا من شراء بعض المواد بكميات كبيرة لتقليل التكلفة. أيضًا ، نظرًا لأننا نبني هذا الجهاز من أجل مساحة تصنيع هندسية وداخلها ، فقد تمكنا بالفعل من الوصول إلى الكثير من المكونات والأدوات.

كميات المكونات المدرجة أدناه مخصصة لجهاز واحد.

عناصر

• 1x Arduino Uno (أو متحكم مماثل) مع كابل USB
• 1x النماذج الأولية اللوح
• 1x Perfboard (اختياري)
• عدد 2 أسلاك توصيل معزز ذكر-ذكر حمراء
• عدد 2 أسلاك توصيل حمراء ذكر وأنثى
• عدد 2 أسلاك توصيل معزز للذكور والذكر سوداء
• عدد 2 أسلاك توصيل معزز للرجال والنساء باللون الأسود
• 3x أسلاك توصيل معزز ذكر-ذكر أزرق
• عدد 2 أسلاك توصيل معزز من الذكور والإناث باللون الأزرق
• 1x 5V 1A محول الطاقة
• 1x مقياس مستوى الصوت التناظري الجاذبية
• عدد 1 شريط WS2812B RGB LED قابل للتحكم بشكل فردي (20 مصباح LED على الأقل)
• 6 دبابيس رأس ذكر ذكر
• 2x 330 أوم مقاومات
• 24 بوصة × 12 بوصة من 1/4 بوصة من خشب البتولا الرقائقي
• 7 × 9 بوصة من 1/4 بوصة أكريليك
• 9 × 9 بوصة من 1/8 بوصة أكريليك (يمكن أن يختلف العرض)
• 3x 1/4 "عرافة / 2" 6-32 مواجهات ألمنيوم أنثى-أنثى
• 6x 1/4 "Hex / 1 1/4" 6-32 مواجهات ألومنيوم إناث وإناث
• 18x 3/4 "6-32 مسامير برأس مسطحة
• 18x رقم 6 غسالات
• مواجهات 8x 10 مللي متر M2.5 أنثى-أنثى نايلون
• 4x 25mm M2.5 مواجهات نايلون أنثى - أنثى
• 4x 18mm M2.5 مواجهات نايلون ذكر-أنثى
• مسامير 24 × 6 مم M2.5

أدوات

• اردوينو IDE
• لحام الحديد (HAKKO FM-204) مع لحام
• الصنوبري الجريان
• آلة القطع بالليزر (EPILOG Fusion M2 40)
• غراء أكريليك
• Sandblaster (اختياري)
• ورق زجاج
• 2-جزء الايبوكسي
• ثاقب لاسلكي
• 5/32 "لقمة مثقاب
• 1/8 "لقمة مثقاب
• 1/2 "82º مثقاب الغاطسة
• الحفر الصحافة
• # 5 Counterbore بت
• المفكات
• مسدس الغراء الساخن مع عصي الغراء

الخطوة 3: تحضير المصابيح

قم بقص شريطين من شرائط LED القابلة للتوجيه بشكل فردي عند العلامات الموجودة على الشريط. يمكنك قص أي عدد من مصابيح LED التي تريدها ، فقط تأكد من إعادة تهيئة عدد مصابيح LED في الكود لاحقًا. استخدمنا 10 مصابيح LED لكل شريط.

دبابيس رأس اللحام على كل من التوصيلات الثلاثة لشريط LED. تأكد من اللحام بنهاية إدخال البيانات (DI). كرر لشريط LED الآخر. استخدمنا القليل من تدفق الصنوبري المصقول على موصلات الشريط LED لتسهيل عملية اللحام.

قم بثني وطوي أحد شرائط LED في شكل يشبه القوس ليناسب منحنى قطعة التدرج. لقد حققنا ذلك من خلال إنشاء نمط متموج بشريط LED يمكن أن ينحني على نفسه. باستخدام هذه التقنية نفسها ، قم بتشكيل شريط LED الآخر ليتبع منحنى قطعة سماعات الرأس.

الخطوة 4: قم بتجميع الدائرة

ابدأ بتوصيل دبوس Arduino 5V بسكة الطاقة على اللوح. بعد ذلك ، قم بتوصيل دبوس مجموعة Arduino بالسكة الأرضية على اللوح.

توصيل شرائط LED

قم بتوصيل دبوس Arduino الرقمي 5 بموصل إدخال البيانات (DI) على شريط LED واحد ، مع إضافة مقاومة 330 أوم بين السن 5 وموصل DI. قم بتوصيل سكة الطاقة على اللوح على اللوح بدبوس موصل 5 فولت على شريط LED وقم بتوصيل سكة توصيل اللوح الأرضي بموصل GND على شريط LED. سيكون هذا هو شريط LED لعرض التدرج.

قم بتوصيل دبوس Arduino الرقمي 6 بموصل DI الموجود على شريط LED الآخر ، مع إضافة مقاومة 330 أوم بين السن 6 وموصل DI. قم بتوصيل سكة الطاقة على اللوح على اللوح بدبوس موصل 5 فولت على شريط LED وقم بتوصيل سكة توصيل اللوح الأرضي بموصل GND على شريط LED. سيكون هذا هو شريط LED لشاشة سماعات الرأس.

توصيل مقياس مستوى صوت الجاذبية (الميكروفون)

قم بتوصيل دبوس Arduino التناظري A0 بالمنفذ التناظري على مقياس مستوى صوت الجاذبية. قم بتوصيل سكة كهرباء اللوح على اللوح بمنفذ VCC على لوحة Gravity والسكة الأرضية على لوح التجارب بمنفذ GND على لوحة Gravity.

تحويل الدائرة إلى لوحة الأداء (اختياري)

للحفاظ على جميع المكونات الإلكترونية في مكانها لفترة أطول ، قرر فريقنا نقل دائرتنا إلى لوحة أداء. دائرتنا ليست معقدة للغاية ، لذلك استخدمنا منشارًا لقطع لوح مثالي مقاس 4 سم × 6 سم إلى لوحة مقاس 4 سم × 3 سم وحفرنا ثقوبًا متصاعدة جديدة بداخلها بت 1/8 بوصة. هذه الخطوة اختيارية تمامًا.

الخطوة 5: قم بتحرير الكود وتحميله

قم بتنزيل الكود وافتحه في Arduino IDE.

تحقق من أن القيمة المحددة لعدد مصابيح LED على كل شريط (NUM_LEDS_1 و NUM_LEDS_2) تطابق عدد مصابيح LED التي قطعتها لشريط LED الأول (التدرج اللوني) وشريط LED الثاني (سماعات الرأس). في حالة عدم تطابق هذه القيم ، قم بتغيير الرقم الموجود على الرمز.

تحقق من الكود وقم بتحميله على لوحة Arduino الخاصة بك.

الخطوة 6: تحضير الغلاف الخشبي

قم بتنزيل ملف قطع الخشب بالليزر.

قص الألواح الأمامية والخلفية بالليزر و 6 دعامات LED من الخشب الرقائقي 1/4 بوصة باستخدام الإعدادات المناسبة على قاطع الليزر الخاص بك. لا تتردد في تغيير الشعار النقطي على اللوحة الأمامية إلى أي تصميم تريده.

في أداة القطع بالليزر (EPILOG Fusion M2 40) ، استخدمنا الإعدادات التالية:

• 4 سرعات ، 100 قوة ، 10 تردد للقطع المتجه
• 50 سرعة ، 100 قوة ، 300 نقطة في البوصة للنقش النقطي

استخدمنا أداة القطع بالليزر لأن لدينا إمكانية الوصول إلى واحدة على OEDK ، ولكن يمكنك أيضًا تنزيل الملفات لاستخدامها كمخطط لقص القطع باستخدام جهاز توجيه CNC أو المنشار الحزامي.

قم بحفر 3 ثقوب بقطر 5/32 بوصة في اللوحة الأمامية في الأماكن الموضحة بعلامات X الحمراء في الصورة. يجب أن يكون هناك ثقب واحد بين التدرج اللوني وسماعات الرأس ، وواحد أسفل سماعة الرأس اليمنى وواحد أسفل الشعار. هذه الثقوب من الأمام ، وسوف تكون هذه الثقوب 2 المواجهات.

ضع اللوحة الأمامية أعلى اللوحة الخلفية بحيث يكون كلاهما موجهًا في الاتجاه كما هو موضح في ملف القطع بالليزر. باستخدام قلم رصاص ، قم بتتبع الخطوط العريضة لمساحات التدرج وسماعة الرأس برفق ، وفتحة الميكروفون والثقوب الثلاثة التي تم حفرها للتو في اللوحة الأمامية على اللوحة الخلفية.

قم بحفر 3 ثقوب بقمة 5/32 بوصة في اللوحة الخلفية في المواقع التي تم نقلها للتو من اللوحة الأمامية.

الخطوة 7: تحضير قطع الأكريليك

قم بتنزيل ملف القطع بالليزر 1/4 بوصة وملف القطع بالليزر 1/8 بوصة.

قطع الليزر قطع الإدخال الأمامية من 1/4 "أكريليك وقطع الدعم من 1/8" الاكريليك باستخدام الإعدادات المناسبة على قاطع الليزر الخاص بك. في أداة القطع بالليزر (EPILOG Fusion M2 40) ، استخدمنا الإعدادات التالية:

• سرعتان ، 100 قوة ، 100 تردد 1/4 "أكريليك
• 4 سرعات ، 100 قوة ، 100 تردد 1/8 "أكريليك

استخدمنا أداة القطع بالليزر لأن لدينا إمكانية الوصول إلى واحدة على OEDK ، ولكن يمكنك أيضًا تنزيل الملفات لاستخدامها كمخطط لقص القطع باستخدام جهاز التوجيه CNC أو المنشار الحزامي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن قطع قطع الدعم من الأكريليك بأي عرض ، لكننا وجدنا أن 1/8 بوصة أو أرق تعمل بشكل جيد بما يكفي لتثبيتها بالخشب مع تقليل الوزن.

قم بلصق كل قطعة دعم من الأكريليك بالقطعة الأمامية المقابلة لها بغراء أكريليك بحيث عندما يتم وضع القطع الأمامية في اللوحة الأمامية ، فإن الألسنة الموجودة على قطع الدعم تتساقط مع الجزء الخلفي من الوجه الأمامي.

بعد تثبيت الغراء (30 دقيقة على الأقل) ، قم بتجميد الجزء الأمامي والخلفي من قطع الأكريليك المتصلة لنشر الضوء بشكل أفضل. استخدمنا آلة الرمل لهذا الغرض ، لكن ورق الصنفرة الناعم (600 حصى أو أعلى) وبعض شحم الكوع سيعمل أيضًا.

الخطوة 8: اربط قطع الأكريليك بغلاف الخشب

ضع اللوحة الأمامية ووجهها لأسفل وجفف قطع الأكريليك في المساحات المقابلة لها. إذا كانت قطع الأكريليك تواجه مشكلة في التركيب ، فقم برمل الحواف الداخلية للوحة الأمامية حتى تناسب قطع الأكريليك.

بمجرد تحقيق التوافق الجيد ، قم بإزالة قطع الأكريليك من اللوحة الأمامية وقم بتطبيق إيبوكسي من جزأين على وجه علامات التبويب الخاصة بقطع الدعم التي تلامس الخشب. ضع قطع الأكريليك في مساحاتها واضغط لأسفل واترك الإيبوكسي يجف تمامًا.

الخطوة 9: قم بتركيب لوحات الإلكترونيات على غلاف الخشب

باستخدام المخطط التفصيلي لفتحة الميكروفون على اللوحة الخلفية ، ضع مقياس مستوى صوت الجاذبية على اللوحة الخلفية بحيث يتم محاذاة الميكروفون مع مخططه. حدد مكان وجود فتحات التثبيت الأربعة على لوحة Gravity على اللوحة الخلفية.

ترك مقياس مستوى صوت الجاذبية على اللوحة الخلفية ، قم بترتيب لوحة Arduino ولوحة الأداء على اللوحة الخلفية. قم بتوجيه لوحة Adruino بحيث يشير منفذ الطاقة لأسفل ويترك مسافة 1/4 بوصة على الأقل بين كل لوحة. لا يهم الموضع الدقيق لهذه الألواح بشكل خاص طالما أن الألواح لا تتداخل مع بعضها البعض أو الخطوط العريضة للتدرج وسماعات الرأس. اخترنا وضع لوحة Arduino على يسار لوحة Gravity ولوحة perf فوق لوحة Gravity.

حدد مكان فتحات التركيب للوحات Arduino و perf على اللوحة الخلفية.

قم بإزالة الإلكترونيات من اللوح الخلفي وحفر جميع الثقوب التي تم وضع علامة عليها للتو بمثقاب 1/8 بوصة. نظرًا لأن مسامير M2.5 الخاصة بنا تتطلب ثقبًا معادلاً للجلوس بشكل متدفق مع اللوحة الخلفية ، فقد قمنا بتثبيت اللوحة الخلفية من الوجه الخلفي باستخدام مكبس حفر.

قم بتوصيل مقياس مستوى صوت الجاذبية باللوحة الخلفية باستخدام مسامير ومسامير من النايلون M2.5. يجب أن يكون الميكروفون قريبًا من اللوحة الأمامية ، لذلك لرفع اللوحة قدر الإمكان ، استخدمنا موازنة 25 مم بين الإناث و 18 مم من الذكور والإناث.

قم بتوصيل Arduino و perf board باللوحة الخلفية باستخدام المواجهات والمسامير M2.5 الأنثوية والأنثوية. طول المواجهة ليس حرجًا ، طالما أن جميع المواجهات المستخدمة للوحة واحدة بنفس الطول وقصر بما يكفي لإبقاء اللوحة داخل الجهاز. استخدمنا مواجهات 10 ملم بين الإناث.

إذا كانت دائرتك تستخدم لوح التجارب بدلاً من لوحة الأداء ، فما عليك سوى تركيب اللوح مع دعامة لاصقة بدلاً من استخدام المواجهات والبراغي.

بمجرد تركيب الإلكترونيات ، قم بتوصيل الدائرة.

الخطوة 10: قم بتوصيل دعامات LED

على اللوحة الخلفية ، ارسم 3 نقاط داخل المخطط المرسوم بخفة للتدرج اللوني كما هو موضح في علامة X الحمراء. يجب أن يكون هناك ثقب واحد في كل طرف من طرفي التدرج وواحد في المنتصف. كرر هذا داخل المخطط التفصيلي لسماعات الرأس كما هو موضح في علامة X الحمراء.

قم بحفر ثقوب بقطر 5/32 بوصة حيث تم رسم النقاط الست للتو. قم بربط هذه الثقوب من الخلف. ستكون هذه الثقوب من أجل المواجهة 1 1/4 بوصة لدعم شرائط LED.

حفر ثقوب مع 5/32 بت على أحد طرفي كل من دعامات LED 6. قم بربط هذه الثقوب.

قم بتوصيل دعم LED باللوحة الخلفية عند كل من الفتحات الستة الموجودة في التدرج اللوني ومخططات سماعات الرأس باستخدام المواجهة 1 1/4 . استخدم غسالة على كل جانب من المواجهة بين المواجهة والخشب. قم بمحاذاة دعامات LED بحيث يتم وضع شريط LED على الطرف غير المحفور للدعم ، وسيتم توسيط شريط LED في التدرج اللوني أو سماعات الرأس.

الخطوة 11: التجميع النهائي والتركيب

استخدم الغراء الساخن لإرفاق شرائط LED بدعامات LED. يجب توجيه أسلاك الإدخال لشرائط LED نحو الجزء السفلي من الجهاز.

قم بتوصيل شرائط LED بالدائرة وتوصيل محول الطاقة 5 فولت بكابل USB في Arduino.

قم بتوصيل اللوحة الأمامية باللوحة الخلفية باستخدام مسامير 2 بوصة ، وحلقات 6-32 ، ومسامير 6-32 ، مع وضع الغسالات بين المواجهات والخشب.

قم بتركيب الجهاز على الحائط باستخدام فتحة التثبيت الموجودة على اللوحة الخلفية. يمكنك استخدام برغي خشبي في الحائط أو استخدام خطاف تحكم.

قم بتوصيل الجهاز واحصل على حماية سمعك!