D4E1 - DIY - Hilfstechnologie: 'Scale Aid 2018' - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Veronique ist eine 36-jährige Frau, die wegen ihres angeborenen Syndroms (Rubinstein-Taybi) im "Het Ganzenhof" angestellt ist. Hier übernimmt sie die Aufgabe, durch Abwägen von Mengen bei der Durchführung von Rezepten mitzuhelfen. Dieser Vorgang wurde von unserem Kunden immer mit Hilfe einer gewöhnlichen Küchenwaage durchgeführt. Diese Küchenwaage bringt gleich mehrere Probleme mit sich, denn Veronique kennt weder Zahlen noch Buchstaben, kann nicht lesen und hat durch ihr Syndrom verdickte Fingerkuppen. Aus diesem Grund benötigte unser Kunde während dieses Prozesses immer eine helfende Hand durch Dritte. Die Forderung, eine Wägehilfe zu schaffen, die es Veronique ermöglicht, Mengen selbstständig zu wiegen, kam also aus der Umgebung selbst.

Während des gesamten Projekts haben wir uns darauf konzentriert, eine brandneue Waage zu entwickeln, die in der Küche verwendet werden kann. Aus unserer Analyse schlussfolgerten wir, dass mindestens 3 Elemente vorhanden sein müssen, damit eine Waage verwendet werden kann, nämlich: eine Ein-/Aus-Taste, eine Tara-Taste und eine Anzeige, um festzustellen, wie viel bereits gewogen wurde. Gerade letzteres war eine Herausforderung im Projekt, da unser Kunde ein geringeres geistiges Alter hat. Schließlich haben wir uns entschieden, in unserem endgültigen Prototyp 1.9 Lichtsymbole (roter Pfeil nach oben – grüner Daumen – roter Pfeil nach unten) zu verwenden, um anzuzeigen, wie viel bereits gewogen wurde.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

In diesem Schritt werden wir alle verwendeten Materialien besprechen.

Hinweis: Kenntnisse in 3D-Druck und Arduino-Programmierung sind hilfreich…

MATERIALIEN

FALL

• 2 x Platten aus 2 mm Polystyrol (600 x 450 mm)
• Platte aus 2 mm transparentem PMMA (15 x 30 mm)
• 10 mm Forex PVC-Folie (15 x 50 mm)
• schwarzer Aufkleber oder Aufkleber (50 x 50 mm)
• rote und grüne Stickerpunkte
• 6 x M3.5x12 Csk-Schrauben
• 2 x M2.5x35 CSK selbstschneidende Schrauben
• 6 x M3x12 Muttern und Schrauben
• selbstklebende Dämpfer
• PLA oder PET-G 3D-Druckerfilament
• CA-Kleber
• UV-Kleber

ELEKTRONIK

• Arduino Nano
• Mini-USB-Kabel
• Wägezelle + Glas-Wägefläche (5kg)
• HX-711
• 6 x 5V WS2812b LEDs
• Netzstecker
• 5V Netzteil
• 16x2 I²C-LCD
• Drehcodierer
• großer Druckknopf
• großer Drehschalter
• Buchsenleistenstifte
• weibliche - männliche Dupontdrähte
• 3 x 10K Widerstände
• 220 Ohm Widerstand
• 3 x 1nf Kondensatoren
• 500 mA Sicherung
• Perfboard
• Etwas Lötzinn
• Einige dünne Drähte

WERKZEUGE

• 3D-Drucker (creality CR-10)
• Heißluftpistole oder Heißdraht
• Schere und Stanley-Messer
• eisernes Lineal
• Lötkolben
• Kreissäge oder Bandsäge
• Tischbohrer
• Lochsäge 22 und 27 mm
• Akku-Bohrschrauber + Bohrer-Set
• etwas Schleifpapier (240er Körnung)

Schritt 2: 3D-gedruckte Teile

Für die 3D-gedruckten Teile benötigen Sie ein großes Druckbett (Creality cr-10 300x300 mm), um die Seiten in einem Durchgang zu drucken. Sie können sie auch in kleinere Teile schneiden und mit CA-Kleber zusammenkleben, aber für eine optimale Festigkeit empfiehlt es sich, sie in einem Stück zu drucken.

Das bevorzugte Filament ist PET-G und als zweite Option PLA, beide sind lebensmittelecht, aber PET-G ist stärker und widerstandsfähiger gegen Hitze oder direkte Sonneneinstrahlung.

Sie müssen ausdrucken:

1 x Seite 1

1 x Seite 2

2 x Anzeigepfeil

1 x Indikator Daumen hoch

1 x LCD-Halter

2 x Knopfabstandshalter

1 x Waagenadapter

6 x Schraubeneinsätze

Es wird empfohlen mit 0,2 mm Schichthöhe und mit Stützen für die Indikatoren zu drucken, alle anderen Teile sind ohne Stützen bedruckbar.

Schritt 3: Elektronik und Software

Erklärung der verwendeten Elektronik

Für die Elektronik haben wir wegen seiner geringen Größe einen Arduino Nano verwendet. Der Wägezellen-Verstärkerchip HX 711 ist an eine 5 kg-Wägezelle angeschlossen, die aus einer billigen Küchenwaage stammt. Der 5V ws2812b 60 LEDs/m LED-Streifen wird verwendet, um unserem Patienten die Menge anzuzeigen, er ist in 3 Stücke von 2 LEDs geschnitten. Dann haben wir eine Telemecanique-Taste und einen Drehschalter mit den Anschlussblöcken als Tara-Taste und einen Ein-/Ausschalter verwendet. Das 16x2 I²C-LCD wird verwendet, um die einstellbare Gewichtseinstellung und das tatsächlich gemessene Gewicht anzuzeigen. Mit einem Drehgeber wird die einstellbare Gewichtseinstellung angepasst und bei Bedarf auf Null zurückgesetzt. Alles wird über einen 5V 500mA Wandadapter mit entsprechendem Netzstecker betrieben.

Anschlüsse

Um ein Kabelsalat wie in den vorherigen Prototypen zu vermeiden, haben wir weibliche Header-Pins und Dupont-Drähte (männlich - weiblich) verwendet, um alle Tasten und Sensoren mit dem Arduino zu verbinden. Wenn etwas kaputt geht, ist es durch den modularen Aufbau leicht zu reparieren.

HX 711

• VDD geht auf 3,3 V
• VCC geht auf 5V
• Daten gehen an D2 des Arduino
• Uhr geht auf D3 des Arduino
• Gnd geht zu Boden

Wägezelle => HX 711

• Rot wird zu Rot
• Schwarz zu schwarz
• weiß zu weiß
• grün/blau zu grün/blau

LED-Leiste

• + geht auf 5V
• Daten gehen an D6 des Arduino mit einem 220 Ohm Widerstand dazwischen
• - geht zu Boden

Tara-Taste

• + geht auf 5V
• - geht zu D10 mit einem 10K Pull-Up-Widerstand gegen Masse

Netzstecker

• + geht zum Ein/Aus Schalter mit einer 500mA Sicherung dazwischen
• - geht zu Boden
• Ein 100nF Kondensator parallel zu + und -

Ein-/Aus-Drehschalter

• ein Bein geht an den Netzstecker mit der Sicherung
• das andere Bein geht an die 5V

Drehcodierer

• Gnd geht zu Boden
• + geht auf 5V
• SW geht auf D11 auf dem Arduino
• DT geht an D8 des Arduino mit einem 10K-Widerstand dazwischen und einem 100nF-Kondensator, der mit Masse verbunden ist
• CLK geht zu D9 des Arduino mit einem 10K-Widerstand dazwischen und einem 100nF-Kondensator, der mit Masse verbunden ist

16x2 I²C-LCD

• SCL geht zu A5 auf dem Arduino
• SDA geht auf A4 auf dem Arduino
• VCC geht auf 5V
• GND geht auf Masse

Software

Wir haben die Arduino IDE verwendet, um alles zu programmieren …

Um die Wägezelle zu kalibrieren, müssen Sie zuerst die Kalibrierungsskizze auf Ihren Arduino laden. Die Kalibrierung der Wägezelle ist einfacher, wenn Sie ein Objekt mit bekanntem Gewicht verwenden.

Sobald Sie den Kalibrierungsfaktor kennen, passen Sie ihn im endgültigen Code für die Waage an und laden Sie ihn in den Nano…

Weitere Informationen werden in den Kommentaren des Codes hinzugefügt, sobald der Codierungsteil hochgeladen ist.

Schritt 4: Vorbereiten der Montage TEIL 1

SCHNEIDEN UND FALTEN DER PS-BLÄTTER

Schneiden Sie die Blätter nach den oben gezeigten Plänen zu, wir haben einen Boxcutter und ein Eisenlineal verwendet, um gerade Kanten zu schneiden.

Hinweis: Eine Blechschere funktioniert auch zum Schneiden der Bleche.

Für die Löcher haben wir einen kleinen Bohrer zum Vorbohren und eine 22 und 40 mm Lochsäge verwendet, die auf dem Tischbohrer mit einigen Klemmen montiert ist, um die größeren Löcher zu bohren.

Bei Bedarf mit 240er Körnung schleifen.

Für die Faltflächen schneiden wir etwas entlang der Linie und erhitzen die Fläche mit einem angepassten Heißdraht und einer Lehre mit einem Winkel von 120°. Dadurch entstehen schöne und saubere Falten. Sie könnten eine Heißluftpistole verwenden, um die Blätter zu falten, aber Sie müssen aufpassen, dass der Kunststoff zerknittert und überhitzt wird.

SCHNEIDEN DER ACRYL-ANZEIGESCHEIBEN

Wir haben eine 27-mm-Lochsäge ohne den Zentrierbohrer auf dem Tischbohrer verwendet, um die Zifferblätter herzustellen.

Schleifen Sie die rauen Kanten ab und achten Sie darauf, sich nicht zu schneiden!

Machen Sie das transparente Acryl abschließend noch trüber, indem Sie die Oberflächen mit 240er Körnung schleifen.

SCHNEIDEN UND KLEBEN DES FOREX PVC

Wir haben die Forex-Blätter verwendet, um eine stabile Basis für die Wägezelle und eine Montagehalterung für die Leiterplatte und die LEDs herzustellen.

Schneiden Sie die 10 mm dicken Platten gemäß den obigen Skizzen zu und kleben Sie sie mit CA-Kleber zusammen.

Machen Sie auf dem 40 x 40 mm großen Stück eine kleine Vertiefung, um die Wägezelle aufzunehmen.

Bohren Sie die Löcher entsprechend Ihrer Wägezelle und der Halterung für die Leiterplatte vor.

PS-KNAPPHAKEN

Machen Sie 8 kleine Haken, indem Sie ein 10 x 10 mm großes Stück 2 mm PS-Blatt auf ein 10 x 15 mm großes Stück mit CA-Kleber kleben. Verteilen Sie sie gleichmäßig über die lange Seite der PS-Schale (dritte Zeichnung). Zwei pro Seite auf der Oberseite und eine auf jeder der gefalteten Seitenflächen. Kleben Sie sie etwa 4 mm vom Rand entfernt fest.

Schritt 5: Vorbereitung der Montage TEIL 2

Montage des LCD-Halters

Schneiden Sie ein Stück Acryl nach den Umrissen des LCD-Halters. Bohren Sie 2 Löcher auf jeder Seite nahe der Kante und durch das Acryl und den Halter selbst. Montieren Sie das LCD mit 4 x M3-Muttern und -Schrauben am LCD-Halter. Montieren Sie dann den Acryl- und LCD-Halter mit LCD mit 2 x M3-Flachkopfschrauben am Seitenteil und sichern Sie sie mit einer Mutter.

Löcher in der Bodenplatte

Kleben Sie die Schraubeneinsätze an die abgewinkelten Seiten der Oberschale und verteilen Sie sie gleichmäßig. Richten Sie nun die Oberschale an den Seiten und der Grundplatte aus und ziehen Sie die Löcher bis zur Grundplatte nach. Bohren Sie diese nun mit einem 2 mm Bohrer aus und fasen Sie sie an der Außenfläche an. Machen Sie dasselbe für den PCB-Halterungshalter.

Kleben des Adapterplattenrings

Kleben Sie den Adapterring mit UV-Kleber auf das Glasgewichtsbett der Waage. Richten Sie es mit den Ausschnitten zu den Anzeigelöchern aus. Achten Sie darauf, dass der Ring leicht angewinkelt ist, damit er bündig mit der Waage abschließt, dies wird durch die Biegung der Wägezelle verursacht.

Klebelaschen für die Wiegefläche

8 Laschen 7 x 3 mm aus PS formen und mit 2 verkleben. Als nächstes werden diese auf die Wiegefläche geklebt, diese müssen an 4 Punkten mit den Ausschnitten des Adapterplattenrings ausgerichtet werden. Dies wird benötigt, um die Wiegefläche an der Waage zu befestigen.

Lackieren der 3D-gedruckten Indikatoren

Um zu verhindern, dass die 3D-gedruckten Indikatoren Licht absorbieren, haben wir die Innenseite silbern lackiert, damit sie das Licht der LEDs reflektieren.

Schritt 6: Montage

1. Montieren Sie die Platine in der Halterung und befestigen Sie sie mit den 2 x M3,5x12 Schrauben
2. Kleben Sie den Wägezellensockel, die Leiterplattenhalterung und den LED-Halter fest
3. Verbinden Sie alles mit der Platine gemäß dem Fritzing-Schema
4. Montieren Sie alles an Ort und Stelle:

Die Tara-Taste auf der Oberseite mit dem Knopf-Abstandshalter dazwischen und mit der Halterungsschraube sichern

Der Ein/Aus-Schalter mit dem gleichen Verfahren, jedoch auf der Seite mit dem Stück des LCD-Halters

Kleben Sie die LEDs an die LED-Halterung.

Den Drehgeber mit einer Mutter und einer Unterlegscheibe am Seitenteil befestigen und den Knauf an der Welle befestigen

Am anderen Seitenteil den Netzstecker anbringen und ggf. aufbohren, mit der mitgelieferten Mutter sichern

Befestigen Sie zuletzt die Wägezelle an der Basis und stellen Sie sicher, dass sie waagerecht steht

5. Schieben Sie die Messuhren durch die Löcher und schleifen Sie sie bei Bedarf weg, drücken Sie die Acrylgläser auf die Anzeigen

6. Schieben Sie die Seiten auf die Grundplatte und lassen Sie die obere Schale einrasten

7. Schrauben Sie die 8 M3,5x12 an die Grundplatte, um die Oberschale und die Leiterplattenhalterung zu befestigen

8. Bringen Sie die Gummi-Klebedämpfer an den kritischsten Biegestellen an der Rückseite der Grundplatte an

9. Fädeln Sie die Glas-Wägefläche und den Adapterring auf die Wägezelle

10. Wägefläche hinzufügen und an den Ausschnitten ausrichten

Der Zusammenbau ist fertig!

Schritt 7: Ergebnis

Die Waagenhilfe ermöglichte es Veronique, die Zutaten selbst abzuwiegen.

Diese Indikatoren ermöglichen es ihr zu verstehen, was passiert, wenn sie zunimmt. Die Hausmeister können die Menge anpassen und neu einstellen, mit einer Bedienungsanleitung und etwas Übung kann sie diese Aufgaben völlig selbstständig erledigen. Dies ist eine große Verbesserung gegenüber dem Wiegeverfahren, das sie zuvor kennengelernt hat.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Besonderer Dank an: Veronique & "Het Ganzehof"

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