D4E1 - DIY - Hulptechnologie: 'Scale Aid 2018': 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Veronique is een 36-jarige vrouw die vanwege haar aangeboren syndroom (Rubinstein-Taybi) werkzaam is bij "Het Ganzenhof". Hier neemt ze de taak op zich om recepten te helpen uitvoeren door hoeveelheden af te wegen. Dit proces is altijd door onze klant gedaan met behulp van een gewone keukenweegschaal. Deze keukenweegschaal brengt verschillende problemen met zich mee omdat Veronique geen cijfers of letters kent, niet kan lezen en verdikte vingertoppen heeft als gevolg van haar syndroom. Hierdoor had onze opdrachtgever tijdens dit proces altijd een helpende hand van derden nodig. De vraag om een weegschaal te maken waarmee Veronique autonoom hoeveelheden kan wegen, kwam dus vanuit de instelling zelf.

Tijdens het hele project hebben we ons gericht op het creëren van een gloednieuwe weegschaal die in de keuken kan worden gebruikt. Uit onze analyse hebben we geconcludeerd dat er minimaal 3 elementen aanwezig moeten zijn om ervoor te zorgen dat een weegschaal gebruikt kan worden, namelijk: een aan/uit knop, een tarra knop en een display om te bepalen hoeveel er al gewogen is. Vooral dat laatste was een uitdaging binnen het project omdat onze opdrachtgever een lagere mentale leeftijd heeft. Ten slotte hebben we besloten om verlichtingssymbolen (opwaartse rode pijl - groene duim - neerwaartse rode pijl) te gebruiken in ons uiteindelijke prototype 1.9 om aan te geven hoeveel er al is gewogen.

Stap 1: Materialen en gereedschappen

In deze stap bespreken we alle materialen die we hebben gebruikt.

Let op: enige kennis van 3D-printen en Arduino-programmeren is handig…

MATERIALEN

GEVAL

• 2 x vellen van 2 mm polystyreen (600 x 450 mm)
• plaat van 2 mm transparant PMMA (15 x 30 mm)
• 10 mm Forex PVC-plaat (15 x 50 mm)
• zwarte sticker of sticker (50 x 50 mm)
• rode en groene sticker stippen
• 6 x M3.5x12 csk-schroeven
• 2 x M2.5x35 csk zelftappende schroeven
• 6 x M3x12 moeren en bouten
• zelfklevende dempers
• PLA of PET-G 3D-printerfilament
• CA lijm
• UV-lijm

ELEKTRONICA

• Arduino Nano
• mini-usb-kabel
• Weegcel + glazen weegoppervlak (5kg)
• HX-711
• 6 x 5V WS2812b leds
• Stekker
• 5V voedingsadapter
• 16x2 I²C-lcd
• Roterende encoder
• grote drukknop
• grote draaischakelaar
• vrouwelijke koppennen
• vrouwelijk - mannelijke dupont-draden
• 3 x 10K weerstanden
• 220 ohm weerstand
• 3 x 1nf condensatoren
• 500 mA zekering
• Perf board
• wat soldeer
• Enkele dunne draden

GEREEDSCHAP

• 3D-printer (creality CR-10)
• heteluchtpistool of hotwire
• schaar en stanleymes
• ijzeren liniaal
• soldeerbout
• cirkelzaag of lintzaag
• tafel boor
• gatzaag 22 en 27 mm
• accuboormachine + boorset
• wat schuurpapier (korrel 240)

Stap 2: 3D-geprinte onderdelen

Voor de 3D geprinte onderdelen heb je een groot printbed nodig (Creality cr-10 300x300 mm) om de zijkanten in één keer te printen. Je kunt ze ook in kleinere delen snijden en met CA-lijm aan elkaar lijmen, maar voor een optimale stevigheid is het aan te raden om ze in één stuk te printen.

Het voorkeursfilament om te gebruiken is PET-G en als tweede optie PLA zijn beide voedselveilig, maar PET-G is sterker en duurzamer tegen hitte of direct zonlicht.

U moet afdrukken:

1 x zijde 1

1 x zijde 2

2 x indicatorpijl

1 x indicator duim omhoog

1 x lcd-houder

2 x knopafstandhouder

1 x schaaladapter

6 x schroefinzetstukken

Het wordt aanbevolen om te printen op een laaghoogte van 0,2 mm en met steunen voor de indicatoren, alle andere delen zijn bedrukbaar zonder steunen.

Stap 3: Elektronica en software

Uitleg van de gebruikte elektronica

Voor de elektronica hebben we een Arduino Nano gebruikt vanwege het kleine formaat. De HX 711 loadcell-versterkerchip is verbonden met een 5 kg nominale loadcel die is verzameld van een goedkope keukenweegschaal. De 5V ws2812b 60 leds/m ledstrip wordt gebruikt om de hoeveelheid aan onze patiënt aan te geven, deze is in 3 stukken van 2 leds gesneden. Dan hebben we een telemecanique knop en draaischakelaar gebruikt met de aansluitblokken als tarra knop en een aan/uit schakelaar. Het 16x2 I²C lcd-scherm wordt gebruikt om de instelbare gewichtsinstelling en het werkelijk gemeten gewicht aan te geven. Een roterende encoder wordt gebruikt om de instelbare gewichtsinstelling aan te passen en indien nodig op nul te zetten. Alles wordt gevoed door een 5V 500mA muuradapter met de bijbehorende stekker.

Verbindingen

Om een warboel te voorkomen, zoals in de voorgaande prototypes, hebben we vrouwelijke header-pinnen en dupont-draden (mannelijk - vrouwelijk) gebruikt om alle knoppen en sensoren op de Arduino aan te sluiten. Als er iets kapot gaat, is het eenvoudig te repareren door het modulaire ontwerp.

HX 711

• VDD gaat naar 3.3V
• VCC gaat naar 5V
• Gegevens gaan naar D2 van de Arduino
• Klok gaat naar D3 van de Arduino
• Gnd gaat naar de grond

Laadcel => HX 711

• Rood gaat naar rood
• zwart op zwart
• wit naar wit
• groen/blauw naar groen/blauw

Loden strip

• + gaat naar 5V
• Gegevens gaan naar D6 van de Arduino met een weerstand van 220 ohm ertussen
• - gaat naar de grond

Tarra-knop

• + gaat naar 5V
• - gaat naar D10 met een 10K pull-up weerstand naar aarde

Stekker

• + gaat naar de aan/uit schakelaar met een 500mA zekering ertussen
• - gaat naar de grond
• Een 100nF condensator parallel aan de + en -

Aan / Uit draaischakelaar

• een been gaat naar de stekker met de zekering
• het andere been gaat naar de 5V

Roterende encoder

• Gnd gaat naar de grond
• + gaat naar 5V
• SW gaat naar D11 op de Arduino
• DT gaat naar D8 van de Arduino met een weerstand van 10K ertussen en een condensator van 100nF aangesloten op aarde
• CLK gaat naar D9 van de Arduino met een weerstand van 10K ertussen en een condensator van 100nF aangesloten op aarde

16x2 I²C-lcd

• SCL gaat naar A5 op de Arduino
• SDA gaat naar A4 op de Arduino
• VCC gaat naar 5V
• GND gaat naar de grond

Software

We hebben de Arduino IDE gebruikt om alles te programmeren…

Om de load cell te kalibreren, moet u eerst de kalibratieschets op uw Arduino laden. Het is gemakkelijker om de load cell te kalibreren als u een object met een bekend gewicht gebruikt.

Zodra u de kalibratiefactor kent, past u deze aan in de definitieve code voor de schaal en laadt u deze in de Nano…

Verdere info wordt toegevoegd in de opmerkingen van de code, eenmaal geüpload is het coderingsgedeelte klaar.

Stap 4: De montage voorbereiden DEEL 1

DE PS-BLADEN SNIJDEN EN VOUWEN

Snijd de vellen volgens de hierboven getoonde plannen, we gebruikten een stanleymes en een ijzeren liniaal om rechte randen te snijden.

Opmerking: een plaatschaar werkt ook om de platen te snijden.

Voor de gaten hebben we een kleine boor gebruikt om voor te boren en een 22 en 40 mm gatzaag gemonteerd op de tafelboor met enkele klemmen om de grotere gaten te boren.

Schuur eventueel met korrel 240.

Voor de vouwvlakken sneden we iets langs de lijn en verwarmden we het gebied met een aangepaste hotwire en een mal met een hoek van 120°. Hierdoor ontstaan mooie en strakke plooien. Je zou een heteluchtpistool kunnen gebruiken om de vellen te vouwen, maar je moet voorzichtig zijn voor kreuken en oververhitting van het plastic.

DE ACRYL INDICATORWIJZERPLAATJES SNIJDEN

We gebruikten een 27 mm gatzaag zonder de middelste boor op de tafelboor om de wijzerplaten te maken.

Schuur de ruwe randen weg en pas op dat u zich niet snijdt!

Maak tot slot het transparante acryl meer troebel door de oppervlakken te schuren met korrel 240.

SNIJDEN EN LIJMEN VAN DE FOREX PVC

We hebben de Forex-platen gebruikt om een stevige basis te maken voor de load cell en een montagebeugel voor de PCB en leds.

Snijd de 10 mm dikke platen volgens bovenstaande schetsen en lijm ze aan elkaar met CA-lijm.

Maak een kleine inkeping op het stuk van 40 x 40 mm om plaats te bieden aan de weegcel.

Boor de gaten voor volgens uw loadcel en de beugel voor de printplaat.

PS KNIPHAKEN

Maak 8 kleine haakjes door een 10 x 10 mm stuk 2 mm PS-vel op een 10 x 15 mm stuk te lijmen met CA-lijm. Spreid ze gelijkmatig over de lange zijde van de PS-schaal (derde tekening). Twee per zijde op het bovenvlak en één op elk van de gevouwen zijvlakken. Lijm ze ongeveer 4 mm van de rand.

Stap 5: De montage voorbereiden DEEL 2

De LCD-houder monteren

Knip een stuk acryl uit volgens de contouren van de lcd-houder. Boor 2 gaten aan elke kant dicht bij de rand en door het acryl en de houder zelf. Monteer de lcd op de lcd-houder met 4 x M3 bouten en moeren. Monteer vervolgens de acryl- en lcd-houder met lcd aan het zijstuk met 2 x M3 platkopbouten en zet ze vast met een moer.

Bodemplaat gaten

Lijm de schroefinzetstukken op de schuine zijden van de bovenschaal en verdeel ze gelijkmatig. Lijn nu de bovenschaal uit met de zijkanten en de grondplaat en trek de gaten over naar de grondplaat. Boor ze nu uit met een boor van 2 mm en schuin af aan de buitenzijde. Doe hetzelfde voor de PCB-beugelhouder.

De ring van de adapterplaat lijmen

Lijm de adapterring met UV-lijm op het glazen weegbed van de weegschaal. Lijn het uit met de uitsparingen in de richting van de indicatorgaten. Zorg ervoor dat de ring licht gekanteld is zodat deze gelijk ligt met de schaal, dit wordt veroorzaakt door het buigen van de load cell.

Lijmtabs voor het weegoppervlak

Maak 8 tabs van 7 x 3 mm van PS en lijm ze per 2 vast. De volgende stap is om ze op het weegoppervlak te lijmen, deze moeten op 4 punten uitgelijnd zijn met de uitsparingen van de adapterplaatring. Dit is nodig om het weegoppervlak op de weegschaal te bevestigen.

De 3D-geprinte indicatoren schilderen

Om te voorkomen dat de 3D-geprinte indicatoren licht absorberen, hebben we de binnenkant ervan in zilver geverfd, zodat ze het licht van de leds reflecteren.

Stap 6: Montage

1. Monteer de print in de beugel en zet deze vast met de 2 x M3.5x12 schroeven
2. Lijm de laadcelbasis, de pcb-beugel en de led-houder op zijn plaats
3. Sluit alles aan op de print volgens het Fritzing Schematic
4. Monteer alles op zijn plaats:

De Tarra-knop op het bovenoppervlak met de knopafstandhouder ertussen en zet vast met de beugelschroef

De aan / uit-schakelaar met dezelfde procedure, maar aan de kant met het stuk van de lcd-houder

Plak de leds op de led-beugel.

De roterende encoder aan het zijgedeelte met behulp van een moer en een ring om deze vast te zetten en de knop aan de as te bevestigen

Aan het andere zijstuk, voeg de stekker toe en boor indien nodig uit, zet deze vast met de gegeven moer

Bevestig ten slotte de loadcell aan de basis en zorg ervoor dat deze waterpas staat

5. Duw de meetklokken door de gaten en schuur eventueel weg, druk de acryllenzen op de meetklokken

6. Schuif de zijkanten op de basisplaat en klik de bovenschaal op zijn plaats

7. Schroef de 8 M3.5x12 op de basisplaat en bevestig de bovenschaal en pcb-beugel

8. Voeg de rubberen zelfklevende dempers toe aan de achterkant van de basisplaat op de meest kritische buigpunten

9. Steek het glazen weegoppervlak en de adapterring in de laadcel;

10. Voeg het weegoppervlak toe en lijn het uit met de uitsparingen

De montage is gedaan!

Stap 7: Resultaat

De weegschaalhulp maakte het voor Veronique mogelijk om zelf ingrediënten af te wegen.

Deze indicatoren maken het voor haar mogelijk om te begrijpen wat er gebeurt als ze gewicht toevoegt. De verzorgers kunnen het bedrag aanpassen en resetten, met een handleiding en wat oefening kan ze deze taken geheel zelfstandig uitvoeren. Dit is een grote verbetering ten opzichte van de weegprocedure die ze eerder tegenkwam.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Met dank aan: Veronique & "Het Ganzehof"

Project gemaakt door: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.