Μη ασφαλές επίπεδο ειδοποίησης θορύβου: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Το Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) είναι ο μεγαλύτερος χώρος κατασκευής στο Πανεπιστήμιο Rice, παρέχοντας χώρο σε όλους τους φοιτητές για να σχεδιάσουν και να δημιουργήσουν πρωτότυπες λύσεις σε πραγματικές προκλήσεις. Για την εξυπηρέτηση αυτού του σκοπού, ο ΟΕΔΚ στεγάζει μια σειρά από ηλεκτρικά εργαλεία και μεγάλα μηχανήματα που παράγουν δυνατούς, δυνητικά μη ασφαλείς θορύβους. Ενώ ο ΟΕΔΚ έχει καθιερώσει με επιτυχία μια κουλτούρα ασφάλειας γύρω από την προστασία των ματιών και τα γάντια, δεν μπόρεσε να καθιερώσει την ίδια κουλτούρα ασφάλειας γύρω από την προστασία της ακοής, λόγω του γεγονότος ότι οι χρήστες δεν είναι σίγουροι για το πότε απαιτείται προστασία ακοής.

Η ομάδα μας, Ring the Decibels, στοχεύει να λύσει αυτό το πρόβλημα σχεδιάζοντας, κατασκευάζοντας και εφαρμόζοντας ένα σύστημα ειδοποίησης που συμβουλεύει τους χρήστες του OEDK να φορούν κατάλληλη προστασία ακοής σε μη ασφαλή ηχητικά επίπεδα.

Βήμα 1: Επισκόπηση

Αυτή η συσκευή χρησιμοποιεί έναν μικροελεγκτή Arduino Uno. Τα αναλογικά δεδομένα ήχου λαμβάνονται από έναν μετρητή στάθμης ήχου Gravity, υπολογίζονται κατά μέσο όρο και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για να ενεργοποιήσουν μια έξοδο ψηφιακής λωρίδας LED. Οι οπτικές οθόνες περιλαμβάνουν μια κλίση που εμφανίζει συνεχώς το μέσο επίπεδο ντεσιμπέλ και ένα σύνολο ακουστικών που αναβοσβήνει κόκκινο μόλις επιτευχθεί ένα προκαθορισμένο όριο ντεσιμπέλ.

Το περίβλημα είναι κατασκευασμένο από δύο πλάκες κόντρα πλακέ που χωρίζονται από δύο κυκλικές πλάκες από κόντρα πλακέ που χωρίζονται με αναρτήσεις αλουμινίου. Οι οθόνες κλίσης και ακουστικών δημιουργούνται με παγωμένο ακρυλικό Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι τοποθετημένα στην πίσω πλάκα.

Από τις πρώτες ύλες έως την τοποθέτηση στον τοίχο, αυτή η συσκευή διαρκεί μόνο λιγότερο από 2 ώρες για να ολοκληρωθεί. Μάθαμε πολλά για την εξομάλυνση δεδομένων και τον έλεγχο των λωρίδων LED μέσω αυτού του έργου και ελπίζουμε να διασκεδάσετε χτίζοντας το!

Βήμα 2: Απαιτούνται εξαρτήματα και εργαλεία

Το συνολικό κόστος για τα υλικά για αυτήν τη συσκευή είναι λίγο κάτω από $ 100. Δεδομένου ότι η ομάδα μας κατασκευάζει αυτή τη συσκευή μαζικά, μπορέσαμε να αγοράσουμε ορισμένα υλικά χύμα για να μειώσουμε το κόστος. Επίσης, δεδομένου ότι κατασκευάζουμε αυτήν τη συσκευή για και σε έναν κατασκευαστικό χώρο μηχανικής, είχαμε ήδη πρόσβαση σε πολλά εξαρτήματα και εργαλεία.

Οι ποσότητες των εξαρτημάτων που αναφέρονται παρακάτω αφορούν μία συσκευή.

Συστατικά

• 1x Arduino Uno (ή παρόμοιος μικροελεγκτής) με καλώδιο USB
• 1x Πρωτότυπο Breadboard
• 1x Perfboard (προαιρετικό)
• 2x Κόκκινα αρσενικά-αρσενικά καλώδια άλτη
• 2x Κόκκινα αρσενικά-θηλυκά καλώδια άλτη
• 2x Μαύρο αρσενικό-αρσενικό καλώδιο άλτης
• 2x μαύρα αρσενικά-θηλυκά καλώδια άλτη
• 3x Μπλε καλώδια αρσενικού-αρσενικού άλτη
• 2x Μπλε αρσενικά-θηλυκά καλώδια
• Προσαρμογέας ρεύματος 1x 5V 1A
• 1x Αναλογικός μετρητής στάθμης βαρύτητας ήχου
• 1x λωρίδα RGB LED WS2812B με ατομική διεύθυνση (τουλάχιστον 20 LED)
• 6x καρφίτσες κεφαλίδας αρσενικού-αρσενικού
• 2x 330 Ohm αντιστάσεις
• 24 "x 12" από κόντρα πλακέ σημύδας 1/4"
• 7 "x 9" από 1/4 "ακρυλικό
• 9 "x 9" από 1/8 "ακρυλικό (το πλάτος μπορεί να ποικίλει)
• 3x 1/4 "Hex / 2" 6-32 Γυναικεία-θηλυκά αλουμίνια
• 6x 1/4 "Hex/1 1/4" 6-32 Γυναικείες-Γυναικείες αναρτήσεις από αλουμίνιο
• Βίδες επίπεδης κεφαλής 18x 3/4 "6-32
• 18x Νο 6 Πλυντήρια
• 8x 10mm M2.5 Γυναικεία-θηλυκά νάιλον ανασταλτικά
• 4x 25mm M2.5 Γυναικεία-θηλυκά νάιλον ανασταλτικά
• 4x 18mm M2.5 Ανδρικά-θηλυκά νάιλον ανασταλτικά
• Βίδες 24x6mm M2.5

Εργαλεία

• Arduino IDE
• Συγκολλητικό σίδερο (HAKKO FM-204) με Solder
• Ροζίν Ρουξ
• Laser Cutter (EPILOG Fusion M2 40)
• Ακρυλική κόλλα
• Sandblaster (προαιρετικά)
• Γυαλόχαρτο
• Εποξειδικό 2-μερών
• Ασύρματο τρυπάνι
• Τρυπάνι 5/32"
• Τρυπάνι 1/8"
• 1/2 "82º Bit Countersink
• Πρέσα τρυπανιών
• #5 Counterbore Bit
• Κατσαβίδια
• Πυροβόλο θερμό κόλλα με ξυλάκια κόλλας

Βήμα 3: Προετοιμάστε τα LED

Κόψτε δύο λωρίδες από τις λωρίδες LED που απευθύνονται ξεχωριστά στα σημάδια στη λωρίδα. Μπορείτε να κόψετε οποιονδήποτε αριθμό LED θέλετε, απλώς φροντίστε να επανεκκινείτε τον αριθμό των LED στον κώδικα αργότερα. Χρησιμοποιήσαμε 10 LED ανά λωρίδα.

Η κεφαλίδα συγκόλλησης κολλάει σε κάθε μία από τις 3 συνδέσεις μία από τις λωρίδες LED. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κολλήσει στο τέλος της εισαγωγής δεδομένων (DI). Επαναλάβετε για την άλλη λωρίδα LED. Χρησιμοποιήσαμε λίγη ροή κολοφώνου βουρτσισμένη στους συνδετήρες της λωρίδας LED για να διευκολύνουμε τη συγκόλληση.

Λυγίστε και διπλώστε μία από τις λωρίδες LED σε σχήμα τόξου για να ταιριάζει στην καμπύλη του κομματιού κλίσης. Αυτό το πετύχαμε δημιουργώντας ένα κυματιστό μοτίβο με τη λωρίδα LED που μπορούσε να καμπυλωθεί από μόνο του. Χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνική, διαμορφώστε την άλλη λωρίδα LED για να ακολουθήσετε την καμπύλη του κομματιού των ακουστικών.

Βήμα 4: Συναρμολογήστε το κύκλωμα

Ξεκινήστε συνδέοντας τον πείρο Arduino 5V στη ράγα τροφοδοσίας στο ψωμί. Στη συνέχεια, συνδέστε την καρφίτσα της ομάδας Arduino στη ράγα γείωσης στο breadboard.

Σύνδεση των λωρίδων LED

Συνδέστε τον ψηφιακό ακροδέκτη Arduino 5 στην υποδοχή εισόδου δεδομένων (DI) σε μία λωρίδα LED, προσθέτοντας αντίσταση 330 Ohm μεταξύ του πείρου 5 και του συνδετήρα DI. Συνδέστε τη ράγα τροφοδοσίας ψωμιού στο breadboard στον πείρο σύνδεσης 5V στη λωρίδα LED και συνδέστε τη ράγα γείωσης του ψωμιού στο συνδετήρα GND της λωρίδας LED. Αυτή θα είναι η λωρίδα LED για την οθόνη κλίσης.

Συνδέστε τον ψηφιακό πείρο Arduino 6 στην υποδοχή DI στην άλλη λωρίδα LED, προσθέτοντας αντίσταση 330 Ohm μεταξύ του πείρου 6 και του συνδετήρα DI. Συνδέστε τη ράγα τροφοδοσίας ψωμιού στο breadboard με τον πείρο σύνδεσης 5V στη λωρίδα LED και συνδέστε τη ράγα γείωσης του ψωμιού στο συνδετήρα GND της λωρίδας LED. Αυτή θα είναι η λωρίδα LED για την οθόνη των ακουστικών.

Σύνδεση του μετρητή στάθμης ήχου Gravity (το μικρόφωνο)

Συνδέστε τον αναλογικό πείρο Arduino A0 στην αναλογική θύρα του μετρητή στάθμης ήχου Gravity. Συνδέστε τη ράγα τροφοδοσίας ψωμιού στο breadboard με τη θύρα VCC στον πίνακα Gravity και τη ράγα εδάφους του breadboard στη θύρα GND στον πίνακα Gravity.

Μεταφορά του κυκλώματος στο Perf Board (προαιρετικό)

Για να διατηρήσουμε όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στη θέση τους περισσότερο, η ομάδα μας αποφάσισε να μεταφέρει το κύκλωμά μας σε μια πλακέτα perf. Το κύκλωμά μας δεν είναι πολύ περίπλοκο, οπότε χρησιμοποιήσαμε ένα σιδηροπρίονο για να κόψουμε μια πλάκα 4cm x 6cm σε μια σανίδα 4cm x 3cm και ανοίξαμε νέες οπές στερέωσης σε αυτήν με ένα κομμάτι 1/8 . Αυτό το βήμα είναι εντελώς προαιρετικό.

Βήμα 5: Επεξεργασία και μεταφόρτωση του κώδικα

Κατεβάστε τον κωδικό και ανοίξτε τον στο Arduino IDE.

Βεβαιωθείτε ότι η τιμή που ορίζεται για τον αριθμό των LED σε κάθε λωρίδα (NUM_LEDS_1 και NUM_LEDS_2) αντιστοιχεί στον αριθμό των LED που κόψατε για την πρώτη λωρίδα LED (κλίση) και τη δεύτερη λωρίδα LED (τα ακουστικά). Εάν αυτές οι τιμές δεν ταιριάζουν, αλλάξτε τον αριθμό στον κωδικό.

Επαληθεύστε και ανεβάστε τον κωδικό στον πίνακα Arduino.

Βήμα 6: Προετοιμάστε το ξύλινο περίβλημα

Κατεβάστε το αρχείο κοπής λέιζερ ξύλου.

Κόψτε με λέιζερ τις μπροστινές και τις πίσω πλάκες και 6 στηρίγματα LED από κόντρα πλακέ 1/4 χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες ρυθμίσεις στον κόφτη λέιζερ σας. Μη διστάσετε να αλλάξετε το λογότυπο της ράστερ στην μπροστινή πλάκα σε οποιοδήποτε σχέδιο θέλετε.

Στον κόφτη λέιζερ (EPILOG Fusion M2 40), χρησιμοποιήσαμε τις ακόλουθες ρυθμίσεις:

• 4 ταχύτητες, 100 ισχύς, 10 συχνότητα σε διανυσματική κοπή
• 50 ταχύτητες, 100 ισχύς, 300 DPI για ράστερ-χάραξη

Χρησιμοποιήσαμε κόπτη λέιζερ επειδή έχουμε πρόσβαση σε ένα στο OEDK, αλλά μπορείτε επίσης να κατεβάσετε τα αρχεία για να τα χρησιμοποιήσετε ως περίγραμμα για να κόψετε τα κομμάτια με ένα δρομολογητή CNC ή ένα πριόνι.

Ανοίξτε 3 οπές με ένα κομμάτι 5/32 "στην μπροστινή πλάκα στις θέσεις που εμφανίζονται με το κόκκινο Xs στην εικόνα. Θα πρέπει να υπάρχει μία τρύπα μεταξύ της κλίσης και των ακουστικών, μία κάτω από το δεξί ακουστικό και μία κάτω από το λογότυπο. αυτές οι τρύπες από μπροστά. Αυτές οι τρύπες θα είναι για τις αναστολές 2 ".

Τοποθετήστε την μπροστινή πλάκα στην κορυφή της πίσω πλάκας έτσι ώστε και οι δύο να είναι προσανατολισμένοι προς την κατεύθυνση όπως φαίνεται στο αρχείο κοπής λέιζερ. Με ένα μολύβι, εντοπίστε ελαφρά το περίγραμμα των διαβαθμίσεων και των χώρων των ακουστικών, την τρύπα του μικροφώνου και τις 3 οπές που μόλις ανοίξατε στην μπροστινή πλάκα στην πίσω πλάκα.

Τρυπήστε 3 οπές με ένα κομμάτι 5/32 στην πίσω πλάκα στις θέσεις που μόλις μεταφέρθηκαν από την μπροστινή πλάκα. Αφαιρέστε αυτές τις τρύπες από την πίσω πλευρά.

Βήμα 7: Προετοιμάστε τα ακρυλικά κομμάτια

Κατεβάστε το ακρυλικό αρχείο κοπής με λέιζερ 1/4 "και το αρχείο κοπής με λέιζερ 1/8".

Κόψτε με λέιζερ τα μπροστινά κομμάτια από ακρυλικό 1/4 "και τα πίσω κομμάτια από ακρυλικό 1/8" χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες ρυθμίσεις στον κόφτη λέιζερ σας. Στον κόπτη λέιζερ (EPILOG Fusion M2 40), χρησιμοποιήσαμε τις ακόλουθες ρυθμίσεις:

• 2 ταχύτητες, 100 ισχύς, 100 συχνότητα για το ακρυλικό 1/4"
• 4 ταχύτητες, 100 ισχύς, 100 συχνότητα για το ακρυλικό 1/8"

Χρησιμοποιήσαμε κόπτη λέιζερ επειδή έχουμε πρόσβαση σε ένα στο OEDK, αλλά μπορείτε επίσης να κατεβάσετε τα αρχεία για να τα χρησιμοποιήσετε ως περίγραμμα για να κόψετε τα κομμάτια με ένα δρομολογητή CNC ή ένα πριόνι. Επιπλέον, τα κομμάτια στήριξης μπορούν να κοπούν από ακρυλικό οποιουδήποτε πλάτους, αλλά διαπιστώσαμε ότι το 1/8 ή λεπτότερο λειτούργησε αρκετά καλά για να στερεωθεί στο ξύλο ενώ μειώνει το βάρος.

Κολλήστε κάθε ακρυλικό υπόστρωμα στο αντίστοιχο τεμάχιο μπροστινής ένθεσής του με ακρυλική κόλλα, έτσι ώστε όταν τα μπροστινά κομμάτια τοποθετούνται στην μπροστινή πλάκα, οι γλωττίδες στα τεμάχια υποστήριξης να είναι στο ίδιο επίπεδο με το πίσω μέρος της μπροστινής όψης.

Αφού σταθεροποιηθεί η κόλλα (τουλάχιστον 30 λεπτά), παγώστε το μπροστινό και το πίσω μέρος των ενωμένων ακρυλικών τεμαχίων για να διαχέεται καλύτερα το φως. Χρησιμοποιήσαμε αμμοβολή για αυτό, αλλά το γυαλόχαρτο λεπτόκοκκο (600 γκρίζες ή υψηλότερο) και λίπος αγκώνα θα λειτουργήσουν επίσης.

Βήμα 8: Συνδέστε τα ακρυλικά κομμάτια στο ξύλινο περίβλημα

Τοποθετήστε την μπροστινή πλάκα με την όψη προς τα κάτω και στεγνώστε τα ακρυλικά κομμάτια στους αντίστοιχους χώρους τους. Εάν τα ακρυλικά κομμάτια αντιμετωπίζουν κάποιο πρόβλημα τοποθέτησης, τρίψτε τις εσωτερικές άκρες της μπροστινής πλάκας έως ότου ταιριάξουν τα ακρυλικά κομμάτια.

Μόλις επιτευχθεί μια καλή εφαρμογή, αφαιρέστε τα ακρυλικά κομμάτια από την μπροστινή πλάκα και εφαρμόστε ένα εποξειδικό διμερές μέρος στο πρόσωπο των γλωττίδων των τεμαχίων στήριξης που αγγίζουν το ξύλο. Τοποθετήστε τα ακρυλικά κομμάτια στους χώρους τους, πιέστε προς τα κάτω και αφήστε το εποξικό να στεγνώσει εντελώς.

Βήμα 9: Τοποθετήστε τους πίνακες ηλεκτρονικών στο ξύλινο περίβλημα

Χρησιμοποιώντας το ανιχνευμένο περίγραμμα της οπής μικροφώνου στην πίσω πλάκα, τοποθετήστε το Gravity Sound Level Meter στην πίσω πλάκα έτσι ώστε το μικρόφωνο να ευθυγραμμίζεται με το περίγραμμά του. Σημειώστε πού βρίσκονται οι τέσσερις οπές στερέωσης στον πίνακα Gravity στην πίσω πλάκα.

Αφήνοντας το Gravity Sound Level Meter στην πίσω πλάκα, τακτοποιήστε τον πίνακα Arduino και τον πίνακα perf στην πίσω πλάκα. Προσανατολίστε την πλακέτα Adruino έτσι ώστε η πρίζα να δείχνει προς τα κάτω και να αφήνει χώρο τουλάχιστον 1/4 μεταξύ κάθε πλακέτας. Η ακριβής τοποθέτηση αυτών των σανίδων δεν έχει ιδιαίτερη σημασία εφόσον οι σανίδες δεν επικαλύπτονται μεταξύ τους ή τα περιγράμματα της κλίσης και των ακουστικών. Επιλέξαμε να τοποθετήσουμε τον πίνακα Arduino στα αριστερά του πίνακα Gravity και τον πίνακα perf πάνω από τον πίνακα Gravity.

Σημειώστε πού βρίσκονται οι οπές στερέωσης για το Arduino και σανίδες perf στην πίσω πλάκα.

Αφαιρέστε τα ηλεκτρονικά από την πλάκα και ανοίξτε όλες τις τρύπες που μόλις σημειώθηκαν με ένα τρυπάνι 1/8 . Δεδομένου ότι οι βίδες μας M2.5 απαιτούσαν μια τρύπα με αντίθετη τρύπα για να κάθεται με την πίσω πλάκα, αντισταθμίσαμε την πίσω πλάκα από την πίσω όψη χρησιμοποιώντας μια πρέσα τρυπανιών.

Συνδέστε τον μετρητή στάθμης ήχου βαρύτητας στην πίσω πλάκα χρησιμοποιώντας νάιλον στερέωση και βίδες M2.5. Το μικρόφωνο θα πρέπει να είναι κοντά στην μπροστινή πλάκα, οπότε για να σηκώσουμε το ταμπλό όσο το δυνατόν περισσότερο, χρησιμοποιήσαμε αναστάτωση γυναικών-θηλυκών 25mm και ανδρών-γυναικών 18mm.

Συνδέστε τον πίνακα Arduino και perf στην πίσω πλάκα χρησιμοποιώντας αναστροφές και βίδες M2.5 γυναικών-γυναικών. Το μήκος της αναμονής δεν είναι κρίσιμο, εφόσον όλες οι αναμονές που χρησιμοποιούνται για έναν πίνακα έχουν το ίδιο μήκος και είναι αρκετά σύντομες για να κρατήσουν τον πίνακα μέσα στη συσκευή. Χρησιμοποιήσαμε αναμετρήσεις γυναικών-γυναικών 10mm.

Εάν το κύκλωμά σας χρησιμοποιεί ένα breadboard αντί για μια σανίδα perf, απλώς τοποθετήστε το breadboard με την κολλητική του βάση, αντί να χρησιμοποιείτε στερεώσεις και βίδες.

Μόλις τοποθετηθούν τα ηλεκτρονικά, συνδέστε το κύκλωμα.

Βήμα 10: Συνδέστε τα στηρίγματα LED

Στην πίσω πλάκα, σχεδιάστε 3 τελείες μέσα στο ελαφρώς σχεδιασμένο περίγραμμα για την κλίση, όπως φαίνεται από το κόκκινο Χ. Θα πρέπει να υπάρχει μία τρύπα σε κάθε άκρο της κλίσης και μία στη μέση. Επαναλάβετε αυτό μέσα στο περίγραμμα για τα ακουστικά όπως φαίνεται στο κόκκινο Xs.

Τρυπήστε τρύπες με ένα κομμάτι 5/32 "όπου μόλις τραβήχτηκαν οι 6 κουκκίδες. Αντι -βυθίστε αυτές τις τρύπες από το πίσω μέρος. Αυτές οι οπές θα είναι για τις αναμονές 1 1/4" για να υποστηρίξουν τις λωρίδες LED.

Ανοίξτε τρύπες με μύτη 5/32 στο ένα άκρο του καθενός από τα 6 στηρίγματα LED. Αντιβυθίστε αυτές τις τρύπες.

Συνδέστε ένα στήριγμα LED στην πίσω πλάκα σε κάθε μία από τις 6 οπές της κλίσης και τα περιγράμματα των ακουστικών χρησιμοποιώντας αναμονή 1 1/4 . Χρησιμοποιήστε μια ροδέλα σε κάθε πλευρά της αναστάτωσης μεταξύ της αναρρόφησης και του ξύλου. Ευθυγραμμίστε τα στηρίγματα LED έτσι ώστε η λωρίδα LED τοποθετείται στο μη τρυπημένο άκρο του στηρίγματος, η λωρίδα LED θα βρίσκεται στο κέντρο της κλίσης ή των ακουστικών.

Βήμα 11: Τελική συναρμολόγηση και τοποθέτηση

Χρησιμοποιήστε θερμή κόλλα για να συνδέσετε τις λωρίδες LED στα στηρίγματα LED. Τα καλώδια εισόδου για τις λωρίδες LED πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς το κάτω μέρος της συσκευής.

Συνδέστε τις λωρίδες LED στο κύκλωμα και συνδέστε τον προσαρμογέα ισχύος 5V στο καλώδιο USB του Arduino.

Συνδέστε την μπροστινή πλάκα στην πίσω πλάκα χρησιμοποιώντας τις προεξοχές 2 ιντσών, τις ροδέλες 6-32 και τις βίδες 6-32, τοποθετώντας τις ροδέλες μεταξύ των αναρτήσεων και του ξύλου.

Τοποθετήστε τη συσκευή σε έναν τοίχο χρησιμοποιώντας την οπή στερέωσης στην πίσω πλάκα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ξύλινη βίδα στον τοίχο ή να χρησιμοποιήσετε ένα άγκιστρο Command.

Συνδέστε τη συσκευή και αποκτήστε την ακοή σας!