Brossez-vous les dents ! : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Mon fils de 5 ans n'aime pas, comme beaucoup d'enfants de 5 ans, se brosser les dents…

J'ai découvert que le plus gros obstacle n'est en fait pas le fait de se brosser les dents en soi, mais le temps passé à le faire.

J'ai fait une expérience avec le compte à rebours de mon téléphone portable pour lui permettre de suivre le temps qu'il passe sur chaque groupe de dents (en bas à gauche, en bas à droite, en haut à gauche, en haut à droite, devant). Ce que j'ai appris de cette expérience, c'est que cela lui rend cette tâche beaucoup plus facile. Après cela, il l'a effectivement demandé et s'est brossé les dents sans se plaindre du tout !

Alors j'ai pensé: je vais faire un petit artefact de compte à rebours qu'il pourrait utiliser tout seul pour qu'il devienne plus indépendant et, espérons-le, se brosse les dents plus souvent et avec plus de soin.

Je sais qu'il existe d'autres projets de bricolage et produits commerciaux qui font exactement cela, mais je voulais bricoler un peu et créer mon propre design.

Voici les critères de ma conception:

• Aussi compact que possible
• Affichez des chiffres et des signes à 2 chiffres
• Émettre un son au début de chaque groupe de dents
• Rechargeable
• Aussi simple à utiliser que possible

Dans cet Ible, je vais vous montrer comment je l'ai conçu et créé.

Prendre plaisir!

Fournitures

• 1 x Arduino pro mini
• Affichage 2 x 7 segments
• 1 bouton poussoir
• 1 x autotransformateur
• 1 x buzzer piézo
• 2 résistances 470Ω
• 1 x chargeur li-ion/module d'appoint
• 1 batterie li-ion 17360 (sur la photo vous verrez un 18650 et son support mais pour le rendre plus compact j'ai changé d'avis plus tard)
• une planche à découper
• quelques fils
• du ruban mousse double face
• un enclos (j'en ai fait un en bois, pourrait être imprimé en 3D)
• 4 x pieds en caoutchouc
• de la colle CI

Étape 1: souder les composants

J'avais auparavant créé une preuve de concept avec un Arduino Uno et une carte proto afin de pouvoir écrire le code et décider des composants à utiliser. Je ne partagerai pas cette partie du processus car elle est très ennuyeuse et n'apporterait pas grand-chose à cette ible.

Schémas

Les schémas sont disponibles dans Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/77jwLqAcCNo-migh… il n'est pas complet car certains composants ne sont pas disponibles dans la bibliothèque et le code n'est pas exécutable tel quel car il nécessite une bibliothèque spécifique. Néanmoins, il montre assez précisément l'idée globale derrière les circuits simples.

Dans les descriptions suivantes, je n'indique jamais quelle broche est connectée à quoi intentionnellement. Je pense que l'affectation des broches dépendra de la façon dont vous disposez vos composants. Dans l'étape suivante, vous trouverez facilement où définir l'attribution des broches en modifiant le code Arduino

Disposition

J'ai d'abord posé sur le perfboard où je voulais que les chiffres des 7 segments correspondent à la position de l'Arduino. Il se trouve que ce perfboard particulier est très pratique: il est conçu à peu près comme un proto board avec des connexions pratiques et il est imprimé recto-verso. Si je mets les segments d'un côté et l'Arduino de l'autre, je peux faire correspondre la plupart des broches des chiffres avec les broches d'E/S et j'obtiens une disposition très compacte !

Si vous avez un moyen de (faire) imprimer vos propres planches, la meilleure chose à faire est peut-être de concevoir les vôtres.

Chiffres

J'ai découvert que le moyen le plus simple d'afficher des nombres et des symboles à deux chiffres consiste à utiliser des chiffres LED à 7 segments.

Comment fonctionnent les chiffres à 7 segments en relation avec l'Arduino

Un chiffre à 7 segments a 10 broches: une pour chaque segment, une pour le point/période et deux pour l'anode/cathode commune (appelée A/K plus tard) (connectées ensemble en interne). Afin de réduire le nombre de broches utilisées par les segments avec l'Arduino, tous les segments et les broches à points sont connectés ensemble et à une broche d'E/S, ce qui fait la somme des 8 broches d'E/S utilisées. Ensuite, l'une des broches A/K de chaque segment est connectée à une autre broche I/O. Dans le cas d'un affichage à 2 segments, cela totalise l'utilisation de 10 broches d'E/S (7 segments + 1 point + 2 chiffres x 1 A/K = 10).

Comment peut-il afficher des choses différentes sur chaque chiffre alors ? La bibliothèque qui pilote ces broches d'E/S exploite cela sur la persistance rétinienne de l'œil humain. Il active la broche A/K du chiffre souhaité et désactive tout le reste, en définissant correctement les segments, puis en alternant rapidement avec les autres chiffres en utilisant leurs propres broches A/K. L'œil ne « verra » pas le clignement car il est à haute fréquence.

Soudure

J'ai d'abord soudé les chiffres et les connexions entre eux, puis j'ai soudé l'Arduino sur l'autre face. Vous remarquerez qu'il est important d'effectuer toutes les interconnexions des chiffres avant de souder l'Arduino car cela vous empêchera d'accéder au dos des chiffres une fois en place.

Choisissez une résistance de limitation de courant appropriée

La fiche technique de mes écrans indique un courant direct de 8 mA et une tension directe de 1,7 V. Étant donné que l'Arduino que j'utilise fonctionne avec 5V, je dois laisser tomber 5 - 1,7 = 3,3V à 8mA. Application de la loi d'Ohm: r = 3,3 / 0,008 = 412,5ΩLes résistances les plus proches que j'ai sont 330Ω et 470Ω. Par mesure de sécurité, j'ai choisi la résistance de 470Ω pour limiter le courant à travers chacune des diodes de l'écran. La luminosité de l'écran est inversement proportionnelle à la valeur de cette résistance, il est donc important d'utiliser la même valeur pour chaque chiffre.

Buzzer piézo

Comment émettre simplement un son avec un Arduino et le garder compact en même temps ? La meilleure façon que j'ai trouvée est d'utiliser l'un de ces buzzers piezo minces que l'on peut trouver dans les alarmes de porte par exemple.

Nous avons besoin d'un moyen d'amplifier le son émis par ce buzzer car si nous le connectons directement à l'Arduino, il est difficile d'en entendre quoi que ce soit. Nous l'amplifierons par ces deux moyens:

• avec un autotransformateur qui va élever la tension, plus elle est élevée plus le piezo sera fort
• avec un ampli acoustique passif, un boitier en gros, comme une guitare: si vous attachez le piezo à un carton par exemple, vous remarquerez tout de suite un son plus fort

Un autotransformateur peut être trouvé dans cette même alarme de porte, c'est un petit cylindre avec généralement 3 broches. Une broche va à la broche d'E/S Arduino, une au piézo et la dernière est connectée à la fois à l'Arduino GND et à l'autre fil piézo. Il est difficile de savoir quelle est la broche, alors essayez différentes configurations jusqu'à ce que vous entendiez le son le plus fort sortir du piézo.

Puissance

Avis de non-responsabilité: je sais que cela peut être une mauvaise idée de souder directement sur une cellule li-ion, ne le faites pas si vous n'êtes pas à l'aise avec cela.

J'ai choisi d'alimenter le circuit avec une petite cellule li-ion, cela implique l'utilisation d'un module pour le protéger, le charger et augmenter la tension à 5V (les cellules li-ion produisent généralement autour de 3,6V). J'ai pris ce module dans une banque d'alimentation bon marché et j'ai dessoudé le connecteur USB-A encombrant.

Le module indique où la cellule doit être connectée. En cherchant en ligne le brochage du connecteur femelle USB-A, je pourrais connecter les fils 5VCC du module aux broches arduino GND et VCC. Si vous avez déjà décidé d'alimenter l'Arduino avec plus de 5V, vous voudrez l'alimenter via la broche RAW afin que vous puissiez laisser le régulateur de tension intégré l'abaisser au 5V requis par l'ATMega.

Comme il s'agit d'une source d'alimentation rechargeable, j'avais besoin d'un moyen de savoir quand elle est déchargée. Pour cela, j'ai connecté l'extrémité positive de la cellule à une broche analogique de l'Arduino. Pendant la séquence de configuration, je vais lire cette tension et la convertir en un moyen lisible pour évaluer le niveau de charge. J'ai écrit un résumé sur la formule de capacité li-ion. Plus tard, j'expliquerai comment je l'affiche.

Bouton

Nous avons besoin d'un moyen de démarrer le compte à rebours et pour cela, un interrupteur à bascule aurait été parfait. J'ai choisi d'utiliser un bouton poussoir momentané connecté entre les broches GND et RESET. À la fin de tout le cycle de compte à rebours, l'Arduino passe en état de veille profonde et peut être réveillé soit en l'éteignant puis en l'allumant, soit en réglant la broche RESET sur un niveau bas, ce qui est pratique. Ce bouton poussoir me permet d'"activer" le compte à rebours et de le réinitialiser quand je veux. Je ne peux pas tourner le compte à rebours quand il a commencé, mais ce n'est pas grave je pense.

Étape 2: Modifier et télécharger le code

Vous trouverez le code ci-joint. Il utilise une bibliothèque nommée SevSeg que vous pouvez soit installer à l'aide du gestionnaire de bibliothèques de l'IDE, soit télécharger à l'adresse

Il y a plusieurs changements que vous voudrez peut-être apporter avant de le télécharger:

Compte à rebours

Pour chaque groupe de dents, un compte à rebours est affiché. Je l'ai mis à 20 secondes pour chaque groupe. Il y a 5 groupes et quelques pauses pour l'affichage des symboles entre les deux (voir ci-dessous), donc le temps total passé à se brosser les dents devrait être d'environ 2 minutes. J'ai entendu dire que c'était le moment recommandé.

Si vous souhaitez modifier la minuterie, regardez à la ligne 14.

Affectations des broches

• si vous utilisez des affichages à cathode commune, remplacez la ligne 84 par "COMMON_CATHODE"
• pour les broches des segments, changer la ligne 82 (actuellement réglée sur 4 à 11)
• pour les broches A/K, changer la ligne 80 (actuellement réglée sur 2 et 3)
• pour le capteur de tension, changez la broche ligne 23 (actuellement réglée sur A0)
• pour le buzzer, changer le pin line 19 (actuellement réglé sur 12)

Des sons

J'ai défini certaines notes de musique avec leur fréquence approximative de la ligne 36 à 41, si vous sentez que vous voulez jouer différentes tonalités, vous pouvez en ajouter d'autres à cette liste.

Il paie 2 tons différents:

• une sorte de bip au début de chaque groupe de dents, ligne 206
• un ton "fête" à la toute fin (sorte de récompense), ligne 201

Vous pouvez changer ces tonalités, les listes contiennent une alternance de note musicale et de durée de la note, soyez créatif !

Animation

Au début de chaque groupe de dents se trouve un affichage symbolisant le groupe en question. Les symboles des cinq groupes sont définis de la ligne 71 à 74. Vous pouvez le modifier si vous le souhaitez.

À la toute fin de la séquence, ces symboles sont alternés pour former une sorte d'animation.

Indicateur de niveau de batterie

Au tout début de la séquence, le niveau de la batterie est indiqué par un affichage "barre" affiché pendant 3 secondes. Chaque chiffre peut afficher trois barres horizontales. Lorsque les 6 barres sont affichées, cela signifie que la batterie est pleine. Les barres ne s'allument pas de haut en bas et de gauche à droite avec la diminution du niveau de la batterie. Vous pouvez changer cela et afficher un nombre représentant le pourcentage d'énergie restant si vous le souhaitez, le code se trouve à la ligne 100.

Étape 3: Créer un boîtier

Vous trouverez ci-joint un modèle Sketchup de celui que j'ai conçu.

Cela ne correspondra probablement pas à vos besoins car cela dépend étroitement de la compacité et de la taille de votre circuit/composants. Ajustez-le selon vos besoins:)

J'ai utilisé du contreplaqué de bouleau de 3/16" je pense, et une cheville ronde de 1/2" pour le capuchon du bouton.

Vous remarquerez qu'il y a un creux au dos du boitier où sera fixé le buzzer piezo, c'est là que j'effectue l'amplification acoustique passive.

Étape 4: Installer les composants dans le boîtier

J'ai utilisé du ruban mousse double face pour maintenir la batterie, le module chargeur/booster et le buzzer piézo en place. J'en ai également utilisé une partie comme espaceur entre le panneau perforé et le contreplaqué, sinon l'écran ferait saillie d'une manière pas si belle.

J'ai collé le bouton poussoir avec de la colle CI mais ce n'était pas suffisant pour supporter la pression lors de l'actionnement donc j'ai utilisé une cheville de petit diamètre pour le maintenir en place (voir la photo).

J'ai également utilisé de la colle CI pour coller le buzzer piézo sur la plaque arrière avant de le fermer.

Ma recommandation: tester que tout fonctionne de temps en temps lors du montage, j'ai dû rouvrir et isoler quelques zones de court-circuit, plusieurs fois !

Ajoutez des pieds en caoutchouc au fond, cela donne un look professionnel;)

Étape 5: Conclusion

Vous remarquerez peut-être que les chiffres sont à l'envers, c'est une erreur que j'ai faite depuis la disposition des composants. J'ai résolu ce problème en déplaçant l'affectation des broches, ce n'est pas grave puisque je n'utilise pas le point/point.

Quoi qu'il en soit, ce projet était vraiment amusant à réaliser et mon enfant l'adore !

N'hésitez pas à poster vos commentaires et suggestions !

Merci pour la lecture.