Système d'alerte de niveau de bruit dangereux : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

L'Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) est le plus grand makerspace de l'Université Rice, offrant un espace à tous les étudiants pour concevoir et prototyper des solutions aux défis du monde réel. À cette fin, l'OEDK abrite un certain nombre d'outils électriques et de grosses machines qui produisent des bruits forts et potentiellement dangereux. Alors que l'OEDK a réussi à établir une culture de sécurité autour de la protection des yeux et des gants, il n'a pas été en mesure d'établir la même culture de sécurité autour de la protection auditive, en raison du fait que les utilisateurs ne savent pas quand une protection auditive est nécessaire.

Notre équipe, Ring the Decibels, vise à résoudre ce problème en concevant, en construisant et en mettant en œuvre un système d'alerte qui conseille aux utilisateurs d'OEDK de porter une protection auditive appropriée à des niveaux sonores dangereux.

Étape 1: Aperçu

Cet appareil utilise un microcontrôleur Arduino Uno. Les données sonores analogiques sont reçues d'un sonomètre à gravité, moyennées, puis utilisées pour déclencher une sortie de bande LED numérique. Les affichages visuels comprennent un gradient qui affiche en continu le niveau de décibel moyen et un casque qui clignote en rouge une fois qu'un seuil de décibel prédéterminé est atteint.

Le boîtier est composé de deux plaques de contreplaqué séparées par deux plaques de contreplaqué circulaires séparées par des entretoises en aluminium. Les écrans de dégradé et de casque sont créés avec de l'acrylique dépoli. Tous les composants électroniques sont montés sur la plaque arrière.

Des matières premières au montage mural, cet appareil ne prend que moins de 2 heures. Nous avons beaucoup appris sur le lissage des données et le contrôle des bandes LED grâce à ce projet et nous espérons que vous vous amuserez à le construire !

Étape 2: Composants et outils nécessaires

Le coût total des matériaux pour cet appareil est d'un peu moins de 100 $. Étant donné que notre équipe construit cet appareil en masse, nous avons pu acheter certains matériaux en vrac pour réduire le coût. De plus, étant donné que nous construisons cet appareil pour et dans un espace de fabrication d'ingénierie, nous avions déjà accès à de nombreux composants et outils.

Les quantités des composants répertoriés ci-dessous sont pour un appareil.

Composants

• 1x Arduino Uno (ou microcontrôleur similaire) avec câble USB
• 1x planche à pain de prototypage
• 1x panneau perforé (facultatif)
• 2x fils de cavalier rouge mâle-mâle
• 2x fils de cavalier rouge mâle-femelle
• 2x fils de connexion mâle-mâle noirs
• 2x cavaliers noirs mâle-femelle
• 3x fils de cavalier bleus mâle-mâle
• 2x fils de connexion bleus mâle-femelle
• 1x adaptateur secteur 5V 1A
• 1x sonomètre analogique à gravité
• 1x bande LED RVB adressable individuellement WS2812B (au moins 20 LED)
• 6x broches d'en-tête mâle-mâle
• 2x Résistances 330 Ohms
• 24" x 12" de 1/4" contreplaqué de bouleau
• 7" x 9" de 1/4" Acrylique
• 9" x 9" de 1/8" acrylique (la largeur peut varier)
• 3x 1/4" Hex / 2" 6-32 Femelle-Femelle Entretoises Aluminium
• 6x 1/4" Hex / 1 1/4" 6-32 Entretoises Femelle-Femelle En Aluminium
• Vis à tête plate 18x 3/4" 6-32
• 18 rondelles n° 6
• Entretoises en nylon femelle-femelle 8x 10mm M2.5
• 4x 25mm M2.5 Entretoises Nylon Femelle-Femelle
• 4x 18mm M2.5 Entretoises en nylon mâle-femelle
• 24 vis M2.5 de 6 mm

Outils

• IDE Arduino
• Fer à souder (HAKKO FM-204) avec soudure
• Flux de colophane
• Découpeuse laser (EPILOG Fusion M2 40)
• Colle Acrylique
• Sableuse (facultatif)
• Papier de verre
• Époxy à 2 composants
• Perceuse sans fil
• Foret 5/32"
• Foret 1/8"
• Fraise à fraiser 1/2" 82º
• Perceuse
• Foret à contre-aléser n°5
• Tournevis
• Pistolet à colle chaude avec bâtons de colle

Étape 3: Préparez les LED

Coupez deux bandes de bandes LED adressables individuellement au niveau des repères sur la bande. Vous pouvez couper le nombre de LED que vous souhaitez, assurez-vous simplement de réinitialiser le nombre de LED dans le code plus tard. Nous avons utilisé 10 LED par bande.

Soudez les broches de l'en-tête sur chacune des 3 connexions de la bande LED. Assurez-vous de souder sur l'extrémité d'entrée de données (DI). Répétez l'opération pour l'autre bande LED. Nous avons utilisé un peu de flux de colophane brossé sur les connecteurs des bandes LED pour faciliter la soudure.

Pliez et pliez l'une des bandes LED en forme d'arc pour s'adapter à la courbe de la pièce dégradée. Nous y sommes parvenus en créant un motif ondulé avec la bande LED qui pourrait se courber sur elle-même. En utilisant cette même technique, façonnez l'autre bande LED pour suivre la courbe de la pièce du casque.

Étape 4: Assembler le circuit

Commencez par connecter la broche Arduino 5V au rail d'alimentation de la planche à pain. Ensuite, connectez la broche du groupe Arduino au rail au sol sur la planche à pain.

Connexion des bandes LED

Connectez la broche numérique Arduino 5 au connecteur d'entrée de données (DI) sur une bande LED, en ajoutant une résistance de 330 ohms entre la broche 5 et le connecteur DI. Connectez le rail d'alimentation de la planche à pain sur la planche à pain à la broche du connecteur 5V sur la bande LED et connectez le rail de terre de la planche à pain au connecteur GND sur la bande LED. Ce sera la bande LED pour l'affichage du dégradé.

Connectez la broche numérique Arduino 6 au connecteur DI de l'autre bande LED, en ajoutant une résistance de 330 Ohm entre la broche 6 et le connecteur DI. Connectez le rail d'alimentation de la planche à pain sur la planche à pain à la broche du connecteur 5V sur la bande LED et connectez le rail de terre de la planche à pain au connecteur GND sur la bande LED. Ce sera la bande LED pour l'affichage du casque.

Connexion du sonomètre à gravité (le microphone)

Connectez la broche analogique Arduino A0 au port analogique du sonomètre à gravité. Connectez le rail d'alimentation de la maquette au port VCC de la carte Gravity et le rail de masse de la maquette au port GND de la carte Gravity.

Transfert du circuit vers la carte de performance (facultatif)

Pour garder tous les composants électroniques en place plus longtemps, notre équipe a décidé de déplacer notre circuit sur une carte de perf. Notre circuit n'est pas très complexe, nous avons donc utilisé une scie à métaux pour découper une planche perforée de 4 cm x 6 cm en une planche de 4 cm x 3 cm et y avons percé de nouveaux trous de montage avec un foret de 1/8 . Cette étape est totalement facultative.

Étape 5: Modifier et télécharger le code

Téléchargez le code et ouvrez-le dans l'IDE Arduino.

Vérifiez que la valeur définie pour le nombre de LED sur chaque bande (NUM_LEDS_1 et NUM_LEDS_2) correspond au nombre de LED que vous avez coupé pour la première bande de LED (le dégradé) et la deuxième bande de LED (le casque). Si ces valeurs ne correspondent pas, modifiez le numéro sur le code.

Vérifiez et téléchargez le code sur votre carte Arduino.

Étape 6: préparer le boîtier en bois

Téléchargez le fichier de découpe laser du bois.

Découpez au laser les plaques avant et arrière et 6 supports LED à partir de contreplaqué 1/4 en utilisant les réglages appropriés sur votre découpeuse laser. N'hésitez pas à changer le logo tramé sur la plaque avant en n'importe quel design que vous souhaitez.

Sur notre découpeuse laser (EPILOG Fusion M2 40), nous avons utilisé les réglages suivants:

• 4 vitesses, 100 puissances, 10 fréquences à coupe vectorielle
• 50 vitesses, 100 puissances, 300 DPI pour graver raster

Nous avons utilisé une découpeuse laser car nous en avons une sur l'OEDK, mais vous pouvez également télécharger les fichiers à utiliser comme contour pour découper les pièces avec un routeur CNC ou une scie à ruban.

Percez 3 trous avec une mèche de 5/32" dans la plaque avant aux emplacements indiqués par les X rouges sur l'image. Il devrait y avoir un trou entre le dégradé et le casque, un sous le casque droit et un sous le logo. ces trous de l'avant. Ces trous seront pour les entretoises de 2".

Posez la plaque avant sur la plaque arrière de manière à ce qu'elles soient toutes deux orientées dans la direction indiquée dans le fichier de découpe laser. A l'aide d'un crayon, tracez légèrement le contour des dégradés et des espaces casque, le trou du microphone et les 3 trous venant d'être percés dans la plaque avant sur la plaque arrière.

Percez 3 trous avec une mèche de 5/32 dans la plaque arrière aux emplacements qui viennent d'être transférés de la plaque avant. Fraisez ces trous à l'arrière.

Étape 7: préparer les pièces en acrylique

Téléchargez le fichier de découpe laser acrylique 1/4" et le fichier de découpe laser 1/8".

Découpez au laser les pièces d'insertion avant en acrylique 1/4" et les pièces de support en acrylique 1/8" en utilisant les réglages appropriés sur votre découpeuse laser. Sur notre découpeuse laser (EPILOG Fusion M2 40), nous avons utilisé les réglages suivants:

• 2 vitesses, 100 puissances, 100 fréquences pour l'acrylique 1/4"
• 4 vitesses, 100 puissances, 100 fréquences pour l'acrylique 1/8"

Nous avons utilisé une découpeuse laser car nous en avons une sur l'OEDK, mais vous pouvez également télécharger les fichiers à utiliser comme contour pour découper les pièces avec un routeur CNC ou une scie à ruban. De plus, les pièces de support peuvent être découpées dans de l'acrylique de n'importe quelle largeur, mais nous avons trouvé que 1/8 ou plus fin fonctionnait assez bien pour être fixé au bois tout en réduisant le poids.

Collez chaque pièce de support acrylique à sa pièce d'insertion avant correspondante avec de la colle acrylique de telle sorte que lorsque les pièces d'insertion avant sont placées dans la plaque avant, les languettes des pièces de support affleurent l'arrière de la face avant.

Une fois la colle prise (au moins 30 minutes), givrez l'avant et l'arrière des pièces acryliques jointes pour mieux diffuser la lumière. Nous avons utilisé une sableuse pour cela, mais du papier de verre à grain fin (600 ou plus) et un peu d'huile de coude feront également l'affaire.

Étape 8: Fixez les pièces en acrylique au boîtier en bois

Posez la plaque frontale face vers le bas et ajustez à sec les pièces en acrylique dans leurs espaces correspondants. Si les pièces en acrylique ont du mal à s'adapter, poncez les bords intérieurs de la plaque avant jusqu'à ce que les pièces en acrylique s'emboîtent.

Une fois qu'un bon ajustement est obtenu, retirez les pièces en acrylique de la plaque avant et appliquez un époxy en deux parties sur la face des languettes des pièces de support qui touchent le bois. Placez les pièces en acrylique dans leurs espaces, appuyez et laissez l'époxy sécher complètement.

Étape 9: Montez les cartes électroniques sur le boîtier en bois

En utilisant le contour tracé du trou du microphone sur la plaque arrière, placez le sonomètre à gravité sur la plaque arrière de sorte que le microphone s'aligne avec son contour. Marquez l'emplacement des quatre trous de montage sur la carte Gravity sur la plaque arrière.

En laissant le sonomètre gravitaire sur la plaque arrière, disposez la carte Arduino et la carte perf sur la plaque arrière. Orientez la carte Adruino de telle sorte que la prise de courant pointe vers le bas et laissez au moins 1/4 d'espace entre chaque carte. L'emplacement exact de ces cartes n'a pas particulièrement d'importance tant que les cartes ne se chevauchent pas ou les contours du dégradé et des écouteurs. Nous avons choisi de mettre la carte Arduino à gauche de la carte Gravity et la carte perf au dessus de la carte Gravity.

Marquez l'emplacement des trous de montage pour l'Arduino et les cartes de perforation sur la plaque arrière.

Retirez l'électronique de la plaque arrière et percez tous les trous que vous venez de marquer avec un foret de 1/8 . Étant donné que nos vis M2.5 nécessitaient un trou contre-alésé pour affleurer la plaque arrière, nous avons contre-alésé la plaque arrière de la face arrière à l'aide de une perceuse à colonne.

Fixez le sonomètre à gravité à la plaque arrière à l'aide d'entretoises et de vis en nylon M2.5. Le microphone doit être proche de la plaque avant, donc pour surélever la carte autant que possible, nous avons utilisé une entretoise femelle-femelle de 25 mm et une entretoise mâle-femelle de 18 mm.

Fixez l'Arduino et la carte de perforation à la plaque arrière à l'aide d'entretoises et de vis M2.5 femelle-femelle. La longueur de l'entretoise n'est pas critique, tant que toutes les entretoises utilisées pour une carte sont de la même longueur et suffisamment courtes pour maintenir la carte dans l'appareil. Nous avons utilisé des entretoises femelle-femelle de 10 mm.

Si votre circuit utilise une planche à pain au lieu d'une carte de perforation, montez simplement la planche à pain avec son support adhésif au lieu d'utiliser des entretoises et des vis.

Une fois l'électronique montée, câblez le circuit.

Étape 10: Fixez les supports LED

Sur la plaque arrière, dessinez 3 points à l'intérieur du contour légèrement dessiné pour le dégradé, comme indiqué par les X rouges. Il devrait y avoir un trou à chaque extrémité du dégradé et un au milieu. Répétez cette opération à l'intérieur du contour du casque, comme indiqué par les X rouges.

Percez des trous avec une mèche de 5/32" là où les 6 points viennent d'être dessinés. Fraisez ces trous par l'arrière. Ces trous seront destinés aux entretoises de 1 1/4" pour soutenir les bandes LED.

Percez des trous avec une mèche de 5/32 à une extrémité de chacun des 6 supports LED. Fraisez ces trous.

Fixez un support LED à la plaque arrière à chacun des 6 trous dans le dégradé et les contours du casque à l'aide d'une entretoise de 1 1/4 . Utilisez une rondelle de chaque côté de l'entretoise entre l'entretoise et le bois. Alignez les supports LED de sorte que la bande LED se place sur l'extrémité non percée du support, la bande LED sera centrée dans le dégradé ou le casque.

Étape 11: Assemblage final et montage

Utilisez de la colle chaude pour fixer les bandes LED aux supports LED. Les fils d'entrée des bandes LED doivent être orientés vers le bas de l'appareil.

Connectez les bandes LED au circuit et connectez l'adaptateur secteur 5V au câble USB dans l'Arduino.

Fixez la plaque avant à la plaque arrière à l'aide des entretoises de 2 , des rondelles 6-32 et des vis 6-32, en plaçant les rondelles entre les entretoises et le bois.

Montez l'appareil sur un mur en utilisant le trou de montage sur la plaque arrière. Vous pouvez utiliser une vis à bois dans le mur ou utiliser un crochet Command.

Branchez l'appareil et obtenez votre protection auditive !