D4E1 - DIY - asistenční technologie: „Scale Aid 2018“: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Veronique je 36letá žena, která je zaměstnána v „Het Ganzenhof“kvůli svému vrozenému syndromu (Rubinstein-Taybi). Zde přebírá úkol pomáhat provádět recepty vážením množství. Tento proces vždy prováděl náš klient pomocí běžné kuchyňské váhy. Tato kuchyňská váha s sebou nese několik problémů, protože Veronique nezná žádná čísla ani písmena, neumí číst a v důsledku svého syndromu má zesílené konečky prstů. Z tohoto důvodu náš klient během tohoto procesu vždy potřeboval pomocnou ruku třetích stran. Požadavek na vytvoření takové váhy, která by Veronique umožnila samostatně vážit množství, vycházela ze samotného nastavení.

Během celého projektu jsme se zaměřili na vytvoření zcela nové váhy, kterou lze použít v kuchyni. Z naší analýzy jsme dospěli k závěru, že musí být přítomny alespoň 3 prvky, aby bylo zajištěno, že lze váhu používat, a to: tlačítko Zapnout/Vypnout, tlačítko Tára a displej k určení, kolik již bylo váženo. Zvláště to druhé bylo v rámci projektu výzvou, protože náš klient má nižší mentální věk. Nakonec jsme se rozhodli použít světelné symboly (červená šipka nahoru - zelený palec - červená šipka dolů) v našem konečném prototypu 1.9 k označení, kolik již bylo zváženo.

Krok 1: Materiály a nástroje

V tomto kroku probereme všechny materiály, které jsme použili.

Poznámka: některé znalosti 3D tisku a programování Arduina jsou užitečné…

MATERIÁLY

PŘÍPAD

• 2 x listy 2 mm polystyrenu (600 x 450 mm)
• list 2 mm průhledného PMMA (15 x 30 mm)
• 10 mm Forex PVC list (15 x 50 mm)
• černý obtisk nebo samolepka (50 x 50 mm)
• červené a zelené tečky nálepky
• 6 x šrouby M3,5x12 csk
• 2 x samořezné šrouby M2,5x35 csk
• 6 x matic a šroubů M3x12
• samolepicí tlumiče
• 3D tiskové vlákno PLA nebo PET-G
• CA lepidlo
• UV lepidlo

ELEKTRONIKA

• Arduino Nano
• mini usb kabel
• Siloměr + skleněná vážicí plocha (5 kg)
• HX-711
• 6 x 5V LED WS2812b
• Zástrčka
• 5V napájecí adaptér
• 16x2 I²C LCD
• Rotační kodér
• velké tlačítko
• velký otočný přepínač
• ženské kolíkové hlavičky
• samičí - mužské dupontní dráty
• 3 x 10K odpory
• Rezistor 220 ohmů
• 3 x 1nf kondenzátory
• 500 mA pojistka
• Perf deska
• Trochu pájky
• Nějaké tenké dráty

NÁSTROJE

• 3D tiskárna (Creality CR-10)
• horkovzdušná pistole nebo hotwire
• nůžky a stanley nůž
• železné pravítko
• páječka
• kotoučová pila nebo pásová pila
• stolní vrtačka
• děrovka 22 a 27 mm
• aku vrtačka + vrtací sada
• nějaký brusný papír (zrnitost 240)

Krok 2: 3D tištěné díly

Pro 3D tištěné díly budete potřebovat velkou tiskovou podložku (Creality cr-10 300x300 mm) pro tisk stran najednou. Můžete je také rozřezat na menší části a slepit dohromady lepidlem CA, ale pro optimální pevnost se doporučuje tisknout v jednom kuse.

Upřednostňovaným vláknem pro použití je PET-G a jako druhá možnost PLA jsou oba bezpečné pro potraviny, ale PET-G je pevnější a odolnější vůči teplu nebo přímému slunečnímu světlu.

Budete muset vytisknout:

1 x strana 1

1 x strana 2

2 x šipka indikátoru

1 x indikátor palec nahoru

1 x držák LCD

2 x mezerník na knoflíky

1 x adaptér měřítka

6 x šroubovací vložky

Doporučuje se tisknout na výšku vrstvy 0,2 mm a s podporou indikátorů lze všechny ostatní části tisknout bez podpěr.

Krok 3: Elektronika a software

Vysvětlení použité elektroniky

Pro elektroniku jsme použili Arduino Nano, protože je malý. Čip zesilovače HX 711 je připojen k 5 kg zatěžovacímu článku získanému z levné kuchyňské váhy. K označení množství pro našeho pacienta se používá 5V ws2812b 60 LED/m ledstrip, je rozřezán na 3 kusy po 2 LED. Pak jsme použili tlačítko telemecanique a otočný přepínač se spojovacími bloky jako tlačítko táry a vypínač. LCD 16x2 I²C se používá k indikaci nastavitelného nastavení hmotnosti a skutečné měřené hmotnosti. K nastavení nastavitelného nastavení hmotnosti se používá rotační kodér a v případě potřeby jej resetuje na nulu. Vše je napájeno nástěnným adaptérem 5V 500mA s příslušnou napájecí zástrčkou.

Připojení

Abychom zabránili nepořádku v drátu, jako v předchozích prototypech, použili jsme k připojení všech tlačítek a senzorů k Arduinu zásuvkové kolíky a dupontní vodiče (samec - samice). Pokud se něco rozbije, je to díky modulární konstrukci snadno opravitelné.

HX 711

• VDD jde na 3,3V
• VCC jde na 5V
• Data jdou na D2 Arduina
• Hodiny jdou na D3 Arduina
• Gnd jde k zemi

Siloměr => HX 711

• Červená přechází do červené
• Černý k Černému
• bílá až bílá
• zelená/modrá až zelená/modrá

Led pás

• + jde na 5V
• Data jdou do D6 Arduina s 220ohmovým odporem mezi nimi
• - jde na zem

Tlačítko táry

• + jde na 5V
• - jde do D10 s 10K pull up odporem k zemi

Zástrčka

• + přejde do vypínače s pojistkou 500mA mezi nimi
• - jde na zem
• Kondenzátor 100nF paralelně k + a -

Otočný přepínač On / Off

• jedna noha jde do zásuvky s pojistkou
• druhá noha jde na 5V

Rotační kodér

• Gnd jde k zemi
• + jde na 5V
• SW jde na D11 na Arduinu
• DT jde do D8 Arduina s 10K odporem mezi nimi a 100nF kondenzátorem připojeným k zemi
• CLK jde do D9 Arduina s 10K odporem mezi nimi a 100nF kondenzátorem připojeným k zemi

16x2 I²C LCD

• SCL jde na Arduino do A5
• SDA jde na Arduino na A4
• VCC jde na 5V
• GND jde na zem

Software

Použili jsme Arduino IDE k programování všeho…

Ke kalibraci siloměru budete muset nejprve načíst kalibrační skicu do svého Arduina. Je snazší kalibrovat siloměr, pokud používáte předmět se známou hmotností.

Jakmile znáte kalibrační faktor, upravte jej v konečném kódu váhy a nahrajte jej do Nano…

Další informace jsou přidány do komentářů ke kódu, po nahrání je kódovací část hotová.

Krok 4: Příprava sestavy ČÁST 1

ŘEZÁNÍ A SKLÁDÁNÍ LISTŮ PS

Odřízněte listy podle výše uvedených plánů, my jsme použili řezačku boxů a železné pravítko k řezání rovných hran.

Poznámka: střih plechu funguje také při řezání listů.

Pro otvory jsme použili malý vrták k předvrtání a 22 a 40 mm děrovku namontovanou na stolní vrtačku s některými svorkami k vyvrtání větších otvorů.

V případě potřeby posypte zrnitostí 240.

U skládacích ploch jsme mírně řezali podél linie a vyhřívali oblast přizpůsobeným hotwire a přípravkem s úhlem 120 °. To vytváří pěkné a čisté záhyby. Ke skládání listů můžete použít horkovzdušnou pistoli, ale musíte si dávat pozor na pomačkání a přehřátí plastu.

ŘEZÁNÍ VOLIČEK AKRYLICKÝCH INDIKÁTORŮ

Na výrobu číselníků jsme použili 27 mm děrovku bez středového vrtáku na stolní vrták.

Brouste hrubé hrany a dávejte pozor, abyste se neporezali!

Nakonec proveďte více zakalení transparentního akrylátu broušením povrchů zrnitostí 240.

ŘEZÁNÍ A LEPENÍ FOREXOVÉHO PVC

Pomocí listů Forex jsme vytvořili robustní základnu pro snímač zatížení a montážní konzolu pro desku plošných spojů a LED diody.

Odřízněte 10 mm silné listy podle výše uvedených náčrtků a slepte je lepidlem CA.

Na kusu 40 x 40 mm vytvořte malou odrážku, která se přizpůsobí siloměru.

Předvrtejte otvory podle snímače zatížení a držáku desky plošných spojů.

PS SNAP HÁČKY

Vytvořte 8 malých háčků přilepením kusu 10 x 10 mm 2 mm PS na lepidlo CA o velikosti 10 x 15 mm. Rozmístěte je rovnoměrně po dlouhé straně pláště PS (třetí kresba). Dva na každé straně na horním povrchu a jeden na každém ze skládaných bočních povrchů. Přilepte je na místo asi 4 mm od okraje.

Krok 5: Příprava sestavy ČÁST 2

Montáž držáku LCD

Odřízněte kousek akrylu podle obrysů držáku LCD. Vyvrtejte 2 otvory na každé straně blízko okraje a skrz samotný akryl a držák. Namontujte LCD na držák LCD pomocí 4 matic a šroubů M3. Poté připevněte akrylový a LCD držák s LCD k bočnici pomocí 2 šroubů s plochou hlavou M3 a zajistěte je maticí.

Otvory ve spodní desce

Vlepte šroubové vložky na šikmé strany horního pláště a rovnoměrně je rozmístěte. Nyní zarovnejte horní skořepinu s boky a základovou deskou a nakreslete otvory k základní desce. Nyní je vyvrtejte pomocí 2 mm vrtáku a zkoste je na vnějším povrchu. Totéž proveďte pro držák držáku desky plošných spojů.

Lepení kroužku desky adaptéru

Pomocí ultrafialového lepidla přilepte adaptační kroužek ke skleněnému závaží váhy. Zarovnejte jej s výřezy směrem k otvorům indikátoru. Ujistěte se, že je kroužek mírně šikmý, aby byl v jedné rovině se stupnicí, což je způsobeno ohybem siloměru.

Lepicí poutka na vážicí plochu

Z PS vytvořte 8 poutek 7 x 3 mm a přilepte je po 2. Dalším krokem je přilepení k vážicí ploše, které je třeba zarovnat s výřezy kroužku desky adaptéru ve 4 bodech. To je nutné k zajištění vážicí plochy k váze.

Malování 3D tištěných indikátorů

Aby 3D tištěné indikátory absorbovaly světlo, natřeli jsme jejich vnitřní část stříbrnou barvou, aby odrážely světlo LED diod.

Krok 6: Sestavení

1. Namontujte desku plošných spojů do držáku a zajistěte ji pomocí 2 šroubů M3,5x12
2. Nalepte základnu siloměru, držák desky plošných spojů a držák LED na místo
3. Připojte vše k desce plošných spojů podle schématu Fritzing
4. Namontujte vše na místo:

Tlačítko Tára na horním povrchu s mezerou pro tlačítka mezi nimi a zajištěné šroubem držáku

Vypínač On/ Off stejným způsobem, ale na straně s kusem držáku LCD

Přilepte LED k držáku LED.

Rotační kodér k boční části pomocí matice a podložky k zajištění a upevnění knoflíku k hřídeli

Na druhou stranu připojte napájecí zástrčku a v případě potřeby ji vyvrtejte, zajistěte ji danou maticí

Nakonec připevněte zátěžový článek k základně a ujistěte se, že je v rovině

5. Zatlačte indikátory číselníku skrz otvory a v případě potřeby je pískujte, přitlačte akrylové čočky na indikátory

6. Nasuňte boky na základní desku a zacvakněte horní skořepinu na místo

7. Našroubujte 8 M3,5x12 na základní desku, která zajišťuje horní plášť a držák desky plošných spojů

8. Přidejte gumové lepicí tlumiče na zadní stranu základní desky v nejkritičtějších místech ohybu

9. Navažte skleněnou vážicí plochu a adaptační kroužek do siloměru

10. Přidejte vážicí plochu a zarovnejte ji s výřezy

Montáž je hotová!

Krok 7: Výsledek

Pomoc Scale umožnila Veronique vážit přísady sama.

Tyto ukazatele jí umožňují pochopit, co se stane, když přidá váhu. Správci mohou částku upravit a resetovat, s návodem k použití a určitou praxí může tyto úkoly provádět zcela nezávisle. To je velké zlepšení oproti postupu vážení, se kterým se dříve setkala.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Zvláštní poděkování: Veronique & "Het Ganzehof"

Projekt: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.