DigiLevel - թվային մակարդակ երկու առանցքներով. 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Այս ուսանելիի ոգեշնչումը DIY թվային ոգու մակարդակն է, որն այստեղ գտել է GreatScottLab- ը: Ինձ դուր եկավ այս դիզայնը, բայց ուզում էի ավելի մեծ ցուցադրում ՝ ավելի գրաֆիկական ինտերֆեյսով: Ես նաև ցանկանում էի պատյանում էլեկտրոնիկայի ավելի լավ տեղադրման տարբերակներ: Ի վերջո, ես այս նախագիծը օգտագործեցի 3D դիզայնի իմ հմտությունները կատարելագործելու համար (Fusion 360 -ի միջոցով) և նոր էլեկտրոնային բաղադրամասեր ուսումնասիրելու համար:

DigiLevel- ը կապահովի հետադարձ կապ մակերևույթի մակարդակի վերաբերյալ `ինչպես x առանցքի (հորիզոնական), այնպես էլ y առանցքի (ուղղահայաց) երկայնքով: Levelուցադրվում են աստիճաններ մակարդակից, ինչպես նաև 2 առանցքների գծապատկերում գրաֆիկական պատկեր: Բացի այդ, ցուցադրվում է մարտկոցի մակարդակը, իսկ Ֆարենհեյթում կամ elsելսիուսում ներկայիս ջերմաստիճանը (ինչպես հայտնում է արագացուցիչի չիպը): Սա նվազագույն լսելի արձագանք է. Սկզբնական հնչերանգ ՝ ուժը ստուգելու համար, այնուհետև կրկնակի հնչերանգ ցանկացած պահի, երբ մակարդակը ոչ մակարդակի դիրքից տեղափոխվում է մակարդակի դիրքի:

Ես մանրամասն հրահանգներ եմ տվել այն մասին, թե ինչպես կարող եք կատարել այս թվային մակարդակը, բայց ազատ զգացեք ընդլայնել և փոփոխել իմ դիզայնը, ինչպես դա արեցի DIY Digital Spirit Level- ում:

Քայլ 1: Նյութեր

Հետևյալը այն նյութերն են, որոնք օգտագործվել են այս թվային մակարդակը համատեղելու համար: Գնման հղումների մեծ մասը նախատեսված է բազմաթիվ կտորների համար, որոնք սովորաբար ավելի էժան են, քան առանձին բաղադրիչներ գնելը: Որպես օրինակ ՝ TP4056 չիպը գալիս է 10 հատով 9 դոլարով (1 դոլարից պակաս/TP4056), կամ այն կարելի է առանձին գնել 5 դոլարով:

• TP4056 Li -Po մարտկոցի լիցքավորիչ (Amazon -
• LSM9DS1 արագացուցիչ (Amazon -
• Arduino Nano (Amazon -
• 128x64 OLED LCD էկրան (Amazon -
• Պիեզո խոսնակ (Amazon -

• 3.7 Վ Li -Po մարտկոց (Amazon -

  a.co/d/1v9n7uP)

• M2 տապակի գլուխ ինքնասպասարկման պտուտակներ - անհրաժեշտ են 4 M2x4, 6 M2x6 և 6 M2x8 պտուտակներ (eBay -
• Սահիկի անջատիչ (Amazon -

Բացառությամբ պտուտակների, տրամադրված հղումները ձեզ կտանեն Amazon: Այս գրեթե բոլոր իրերը, այնուամենայնիվ, կարելի է գնել eBay- ում կամ անմիջապես Չինաստանից `զգալի զեղչով: Պարզապես հիշեք, որ Չինաստանից պատվիրելը կարող է հանգեցնել երկար ժամանակի (3-4 շաբաթը անսովոր չէ):

Նկատի ունեցեք նաև, որ այս բաղադրիչներից շատերի համար կան այլընտրանքներ: Օրինակ, դուք կարող եք փոխարինել այլ արագացուցիչ ՝ LSM9DS1- ով (օրինակ ՝ MPU-9205): Դուք կարող եք փոխարինել Arduino Nano- ին ՝ օգտագործելով Arduino- ի հետ համատեղելի ցանկացած պրոցեսոր ՝ համապատասխան GPIO կապումներով:

Մասնավորապես, LSM9DS1- ը մեկն է, որը ես գնել եմ Sparkfun- ում 10 դոլարից ցածր գնով, բայց սովորաբար այն ավելի բարձր գներով է. MPU-9025 (https://a.co/d/g1yu2r1) ապահովում է նմանատիպ ֆունկցիոնալություն ավելի ցածր գնով:

Փոխարինում կատարելու դեպքում, ամենայն հավանականությամբ, պետք է փոփոխել պատյանը (կամ գոնե այն, թե ինչպես եք միացնում բաղադրիչը պատյանում) և, ամենայն հավանականությամբ, պետք է փոփոխել ծրագրակազմը `այլընտրանքային բաղադրիչին միանալու համար: Ես չունեմ այդ փոփոխությունները. Դուք պետք է ուսումնասիրեք և համապատասխանաբար թարմացնեք:

Քայլ 2: Էլեկտրագծերի դիագրամ

Էլեկտրագծերի սխեմատիկ պատկերը մանրամասնում է, թե ինչպես են տարբեր էլեկտրոնային բաղադրիչները միացված միմյանց: Կարմիր գծերը ներկայացնում են դրական լարում, մինչդեռ սև գծերը ներկայացնում են հողը: Դեղին և կանաչ գծերն օգտագործվում են արագացուցիչից և OLED LCD էկրանից տվյալների ազդանշանների համար: Հետևյալ քայլերում դուք կտեսնեք, թե ինչպես են այս բաղադրիչները միացված միմյանց:

Քայլ 3: Պատրաստեք գործը

Եթե ունեք 3D տպիչ, պատյանը կարող է բավականին հեշտ տպվել: Այս հրահանգում ներառված STL ֆայլերը: Եթե դուք չունեք 3D տպիչ, կարող եք STL ֆայլերը վերբեռնել 3D տպիչի բյուրո (օրինակ ՝ այս մեկը) և դրանք տպել ձեզ համար:

Ես իմը տպել եմ առանց եզր կամ լաստանավ (և առանց հենարանների) և 20% լցոնմամբ, բայց դուք կարող եք տպել ձերն այնպես, ինչպես սովոր եք տպել: Յուրաքանչյուր կտոր պետք է տպվի առանձին ՝ հարթ դնելով: Հնարավոր է, որ անհրաժեշտ լինի պտտել այն 45 աստիճանով, որպեսզի այն տեղավորվի տպիչի մահճակալին: Իմը տպագրվել է Monoprice Maker Select Plus- ի միջոցով `200 մմ x 200 մմ մահճակալի չափով: յուրաքանչյուր կտորի տպագրությունը տևեց մոտ 12 ժամ: Եթե ունեք ավելի փոքր մահճակալ, այն չի կարող տեղավորվել: Մասշտաբավորումը խորհուրդ չի տրվում, քանի որ էլեկտրոնային բաղադրիչների ամրացումներն այնուհետև համապատասխան չափերով չեն չափվի:

Քայլ 4. Միացրեք բաղադրիչները Breadboard- ին `միացումը հաստատելու համար (ըստ ցանկության)

Ես խստորեն խորհուրդ եմ տալիս առաջնային բաղադրամասերը միացնել տախտակին `կապը ստուգելու համար, նախքան պատյանում բաղադրամասերի տեղադրմանը անցնելը: Դուք կարող եք ներբեռնել ծրագրակազմը Arduino Nano- ում (տես հաջորդ քայլը) և ստուգել, որ OLED LCD էկրանը ճիշտ լարված է և գործում է, և որ արագաչափաչափը ճիշտ լարված է, և որ նա իր տվյալները հայտնում է Arduino Nano- ին:. Բացի այդ, սա կարող է օգտագործվել լրացուցիչ պիեզո բարձրախոսի աշխատանքը ստուգելու համար:

Այս փուլում ես մարտկոցը և լիցքավորիչը չեմ միացրել սեղանի սեղանին. Մարտկոցը կառավարելու անջատիչը միացնելը կատարվում է անջատիչը պատյանին ամրացնելուց հետո: Վերջին նկարը ցույց է տալիս, թե ինչ տեսք ունի սա նախքան էլեկտրագծերի տեղադրումը:

Քայլ 5: Ներբեռնեք ծրագրակազմը Arduino Nano- ին

Theրագիրը բեռնված է Arduino Nano- ում `օգտագործելով Arduino IDE- ն: Դա կարելի է անել ցանկացած պահի DigiLevel- ի կառուցման ընթացքում, բայց դա լավագույնս արվում է, երբ բաղադրիչները միացված են հացահատիկի միջոցով (տե՛ս նախորդ քայլը) `էլեկտրական բաղադրիչների ճիշտ լարերը և աշխատանքը ստուգելու համար:

Րագիրը պահանջում է տեղադրել 2 գրադարան: Առաջինը U8g2 գրադարանն է (oliver- ի կողմից). Այն կարող եք տեղադրել Arduino IDE- ում 'Էսքիզ -> Ներառել գրադարանը -> Կառավարել գրադարանները …' սեղմելով: Որոնեք U8g2 և կտտացրեք Տեղադրեք: Երկրորդ գրադարանը Sparkfun LSM9DS1 գրադարանն է: Դուք կարող եք հրահանգներ ստանալ, թե ինչպես տեղադրել այդ գրադարանը այստեղ:

Գրադարանի բնութագրերից հետո ծրագրակազմն ունի կարգաբերման բաժին և հիմնական մշակման օղակ: Կարգավորման բաժինը նախաստորագրում է արագացուցիչը և OLED LCD էկրանը, այնուհետև ցուցադրում է գործարկման էկրանը ՝ մինչև հիմնական էկրանը ցուցադրելը: Եթե բարձրախոսը միացված է, այն մեկ ձայնային ազդանշան կհնչի բարձրախոսի վրա `նշելով կարգավիճակի միացումը:

Հիմնական մշակման օղակը պատասխանատու է արագացուցիչը կարդալու, x և y անկյունները ստանալու և այնուհետև արժեքները որպես բացարձակ թվերի հավաքածու ցուցադրելու համար, ինչպես նաև պատկերապատկերում գրաֆիկի վրա: Ceուցադրվում է նաև արագացուցիչի ջերմաստիճանի ընթերցումը (Ֆարենհեյթով կամ elsելսիուսով): Եթե մակարդակը նախկինում անհավասար էր, երբ այն վերադառնա մակարդակին, այն երկու ազդանշան կստեղծի բարձրախոսի վրա (եթե միացված է):

Ի վերջո, մարտկոցից լարումը ձեռք է բերվում `որոշելու և ցուցադրելու մարտկոցի ընթացիկ մակարդակը: Չգիտեմ, թե որքան ճշգրիտ է այս ծածկագիրը, բայց այն բավականաչափ ճշգրիտ է, որպեսզի ցույց տա լիարժեք մարտկոցը և օգտագործման ընթացքում մարտկոցի մակարդակի աստիճանական իջեցումը:

Քայլ 6. Տեղադրեք և լարեք OLED էկրանը և պիեզո բարձրախոսը

1.3 դյույմանոց OLED էկրանը (128x64) ամրացվում է պատյանների վերին կեսին ՝ օգտագործելով 4 M2x4 թավայի գլխով ինքնասպասարկման պտուտակներ: Առաջարկում եմ միացնելուց առաջ ձեր լարերը միացնել էկրանին: Սա երաշխավորում է, որ կարող եք տեսնել, թե ինչպես են կապում պիտակավորված, քանի որ դուք միացնում եք լարերը: Էկրանը տեղադրվելուց հետո դուք չեք կարողանա տեսնել կապում պիտակները: Դուք կնկատեք, որ ես պիտակ եմ ավելացրել էկրանի հետևի մասում, որպեսզի կարողանամ հիշել pin արժեքներ (քանի որ ես դա առաջին անգամ չեմ արել և սխալ եմ միացրել այն …):

Բարձրախոսն օգտագործվում է կարճ հնչերանգ արձակելու համար, երբ Թվային մակարդակը միացված է ՝ մարտկոցի լավը աշխատելու և աշխատունակությունը ստուգելու համար: Այն նաև կրկնակի երանգ է արձակում, երբ մակարդակը ոչ մակարդակի դիրքից տեղափոխվում է հավասար դիրքի: Սա պետք է ապահովի լսելի արձագանք, երբ դուք տեղադրում եք մակարդակը կամ ինչ մակարդակում էլ այն գտնվում է: Այն տեղադրված է պատյանների վերին կեսին ՝ օգտագործելով 2 M2x4 տապակի գլուխ ինքնասպասարկման պտուտակներ: Դուք բարձրախոսի կարիք չունեք. DigiLevel- ը առանց դրա լավ կաշխատի, սակայն ձեզանից բաց կթողնեն որևէ լսելի արձագանք:

Քայլ 7: Տեղադրեք և լարեք մարտկոցը, մարտկոցի լիցքավորիչը և անջատիչը

Անջատիչը մարտկոցին միացնելուց առաջ անհրաժեշտ է ամրացնել պատյանին: Դա պայմանավորված է նրանով, որ եթե այն առաջինը միացնեք, չեք կարողանա անջատիչը միացնել առանց այն անջատելու: Այսպիսով, նախ տեղադրեք անջատիչը, այնուհետև տեղադրեք նախալարված TP4056 և Li-Po մարտկոցը, այնուհետև ավարտեք անջատիչի էլեկտրագծերը:

TP4056- ն ունի 4 լարերի բարձիկներ `B+, B-, Out+, Out-: Դուք կցանկանաք մարտկոցը միացնել B+ (դրական լարման) և B- (հող) միացումներին: Արտաքին կապը օգտագործվում է գետնին, որը կանցնի Arduino Nano- ին, իսկ Out+ -ը միացված է անջատիչի մեկ քորոցին: Անջատիչի երկրորդ քորոցն այնուհետև միացված է Arduino Nano- ի VIN- ին:

Իմ եռակցման աշխատանքն ամենալավը չէ. Ես սիրում եմ օգտագործել ջերմության նվազեցման խողովակներ `զոդված հոդը ծածկելու և մեկուսացնելու համար: Դուք կնկատեք, որ այստեղ զոդվող միացումներից մեկի վրա ջերմության նվազման խողովակը ազդել է զոդման ջերմությունից և այն փոքրացել է նախքան ես կարողացա տեղափոխել այն:

Քայլ 8: Տեղադրեք և լարեք արագացուցիչը

Արագացուցիչը (LSM9DS1) տեղադրված է պատյանի ներքևի կեսի կեսին: Պետք է միացնել 4 կապում. VCC- ն անցնում է Arduino Nano- ի V5 կապին; GND- ն անցնում է գետնին; SDA- ն անցնում է Arduino Nano- ի A5 կապին; և SCL- ն անցնում է Arduino Nano- ի A4 կապին:

Ես օգտագործել եմ jumper լարերը Dupont միակցիչներով էլեկտրագծերի տեղադրման համար, սակայն, եթե նախընտրում եք, կարող եք մետաղալարերը ուղղակիորեն կպցնել կապումներին: Եթե լարերը ուղղակիորեն կպցնում եք կապում, ապա, ամենայն հավանականությամբ, կցանկանաք դա անել արագացուցիչի չիպը միացնելուց առաջ ՝ ավելի հեշտացնելու համար:

Քայլ 9. Լրացրեք էլեկտրոնիկան ՝ միացնելով Arduino Nano- ն

Վերջնական էլեկտրագծերը կատարվում են `միացնելով բոլոր էլեկտրական բաղադրիչները Arduino Nano- ին: Դա լավագույնս արվում է Arduino Nano- ն միացնելուց առաջ, որպեսզի USB պորտը հասանելի լինի ստուգաչափման և վերջին րոպեի ծրագրակազմի ցանկացած այլ փոփոխության համար:

Սկսեք `անջատիչը միացնելով Nano- ին: Դրական կապարը (կարմիր) անջատիչից անցնում է Նանոյի VIN քորոցին: Մարտկոցից ստացված բացասական կապարը (սև) կանցնի GND կապում Nano- ի վրա: Նանոյի վրա կան երկու GND կապիչներ, և բոլոր չորս էլեկտրական բաղադրիչներն ունեն հիմնավորված մետաղալար: Ես ընտրեցի գործի ներքևի երկու հիմքերը համատեղել մեկ կապարի մեջ, որը միացված է GND կապում մեկին: Գործի վերևի երկու հիմքերը ես միացրեցի մեկ կապարի մեջ, որը միացված էր մյուս GND կապում:

Արագացուցիչը (LSM9DS1) կարելի է միացնել Նանոյին ՝ արագացուցիչի վրա VDD կապը միացնելով Նանոյի 3V3 փինին: ՉԻ միացրեք սա 5 Վ -ի քորոցին, այլապես կվնասեք արագացուցիչի չիպը: Միացրեք SDA- ն Nano- ի A4 կապին, իսկ NLO- ի վրա SCL- ը A5 կապին: GND- ի քորոցը գնում է դեպի GND- ի Nano- ի վրա (զուգորդվում է մարտկոցի բացասական կապով):

OLED LCD էկրանը կարող է հաջորդաբար միացվել Nano- ին `էկրանին VCC կապը միացնելով Nano- ի 5V կապին: Միացրեք SDA- ն Nano- ի D2 կապին, իսկ NLO- ի վրա SCL- ը D5 կապին:

Ի վերջո, բարձրախոսը կարող է միացվել `կարմիր մետաղալարը (դրական) միացնելով Nano- ի D7 կապին: Սև մետաղալարը գնում է GND ՝ OLED LCD էկրանին GND- ի հետ միասին:

Քայլ 10: Կալիբրացում

Theրագրակազմը ներբեռնելուց և Arduino Nano- ն միացնելուց առաջ, գուցե անհրաժեշտ լինի կարգավորել ձեր մակարդակը: Համոզվեք, որ արագացուցիչի տախտակը տեղադրված է: Պտուտակներով ամրացնելը պետք է հանգեցնի հարթ տախտակի, սակայն, եթե այն ինչ -ինչ պատճառներով փոքր -ինչ անջատված է, տրամաչափումը կապահովի ճիշտ ցուցադրում:

Ներքևի պատյանը դրեք մակերևույթի վրա, որը հայտնի է, որ հարթ է (օգտագործելով պղպջակների մակարդակ կամ այլ միջոցներ): Կարդացեք ցուցադրվող արժեքները X- ի և Y- ի համար: Եթե դրանցից ոչ մեկը զրոյական չէ, ձեզ հարկավոր է թարմացնել ծրագրակազմը ստուգաչափման չափով: Դա արվում է ՝ xCalibration փոփոխականը կամ yCalibration փոփոխականը համապատասխան չափի դնելը (ցուցադրվածը):

// // Տեղադրեք այս փոփոխականները սկզբնական արժեքներով, ինչպես հարկն է // bool displayF = true; // ճշմարիտ է Ֆարենհայտի դեպքում, սխալ է Celsius int xCalibration = 0; // calibration գումարը x- առանցքը int yCalibration հավասարեցնելու համար = 0; // calibration գումարը y- առանցքի երկար irvCalibration- ի հավասարեցման համար = 1457; // calibration գումարը ներքին հղման լարման համար

Այս պահին դուք պետք է նաև displayF- ի արժեքը սահմանեք համապատասխան պարամետրին ՝ կախված այն բանից, թե ցանկանում եք, որ ջերմաստիճանը ցուցադրվի Ֆարենհեյթում կամ elsելսիուսում:

Softwareրագրակազմի վերաբեռնումը Nano- ին այժմ պետք է հանգեցնի հայտնի մակարդակի 0/0 ընթերցման:

Քայլ 11. Տեղադրեք Arduino Nano- ն և հավաքեք պատյանը

Կալիբրացումն ավարտվելուց հետո կարող եք Arduino Nano- ն տեղադրել պատյանում ՝ տաք սոսինձ քսելով ռելսերին և տեղադրելով Arduino Nano- ն այս ռելսերի վրա, իսկ կապումներն ուղղված են դեպի վեր և USB պորտը ՝ երեսպատման ներքին մասով:

Ամբողջ էլեկտրոնիկան պարունակող պատյանն այժմ կարող է հավաքվել ՝ երկու կեսերը միասին դնելով և 4 M2x8 թավայի գլխի ինքնահպման պտուտակներով:

Քայլ 12: Ստուգեք ձեր նոր թվային մակարդակի աշխատանքը

Համոզվեք, որ Li-Po մարտկոցը լիցքավորված է: Եթե պատյանը հավաքված է, դուք ուղղակիորեն չեք կարողանա տեսնել լիցքավորման LED ցուցիչները: Եթե ցանկանում եք ստուգել լիցքավորման գործողությունը ՝ ուղղակիորեն դիտելով լիցքավորման լույսերը, ապա ձեզ հարկավոր է բացել պատյանը, սակայն դուք պետք է կարողանաք տեսնել կարմիր փայլը, որը ցույց է տալիս, որ լիցքավորումը տեղի է ունենում փակված պատյանով:

Լիցքավորվելուց և հավաքելուց հետո միացրեք Թվային մակարդակը և ստուգեք դրա աշխատանքը: Եթե այն չի աշխատում, ամենայն հավանականությամբ, դժվարության երկու կետերն են `OLED LCD էկրանին էլեկտրամոնտաժը և արագացուցիչի միացումը: Եթե էկրանը ոչինչ չի ցուցադրում, ապա սկսեք OLED LCD լարերով: Եթե էկրանն աշխատում է, բայց H և V պիտակները երկուսն էլ ցույց են տալիս 0, իսկ ջերմաստիճանը ՝ 0 (C) կամ 32 (F), ապա արագացուցիչը հավանաբար ճիշտ միացված չէ:

Քայլ 13: Վերջնական մտքեր…

Այս թվային մակարդակը (և ուսուցանվողը) ես առաջին հերթին դրել եմ որպես ուսուցման փորձ: Ինձ համար ավելի քիչ կարևոր էր գործառնական մակարդակի ստեղծումը, ինչպես տարբեր բաղադրիչների և դրանց հնարավորությունների ուսումնասիրումը, այնուհետև դրանք միասին արժեքավորող եղանակով համատեղելը:

Ի՞նչ բարելավումներ կանեի: Կան մի քանիսը, որոնք ես դիտարկում եմ ապագա թարմացման համար.

• Բացահայտեք Arduino Nano- ի USB պորտը պատյանով ՝ փոփոխելով դրա տեղադրման եղանակը: Սա թույլ կտա ավելի հեշտությամբ թարմացնել ծրագրակազմը (որը ամեն դեպքում պետք է լինի հազվագյուտ):
• Փայտե թել օգտագործելով 3D պատյանը: Ես փորձարկում եմ Hatchbox Wood թելիկը և շատ գոհ եմ իմ ստացած արդյունքներից: Կարծում եմ, որ սա ավելի լավ ընդհանուր տեսք կապահովի DigiLevel- ին:
• Թարմացրեք դիզայնը `MPU-9250 արագացուցիչի օգտագործման համար` ծախսերը նվազեցնելու համար ՝ միաժամանակ չազդի գործառույթի վրա:

Սա իմ առաջին խրատական ուսուցումն է, և ես ողջունում եմ հետադարձ կապը: Թեև ես փորձել եմ խուսափել դրանից, ես վստահ եմ, որ սա դեռ ավելի կենտրոնացած է ԱՄՆ -ի վրա, ուստի ներողություն եմ խնդրում ԱՄՆ -ից դուրս գտնվողների համար:

Եթե դա ձեզ հետաքրքրեց, խնդրում եմ քվեարկեք իմ օգտին Առաջին անգամ հեղինակային մրցույթում: Շնորհակալություն մինչև վերջ կարդալու համար:

Երկրորդ անգամ առաջին անգամ հեղինակ