Lavati i denti!: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

A mio figlio di 5 anni non piace, come molti bambini di 5 anni, lavarsi i denti…

Ho scoperto che il più grande impedimento in realtà non è l'atto di lavarsi i denti di per sé, ma il tempo trascorso a farlo.

Ho fatto un esperimento con il conto alla rovescia del mio cellulare per permettergli di tenere traccia del tempo che trascorre su ciascun gruppo di denti (in basso a sinistra, in basso a destra, in alto a sinistra, in alto a destra, davanti). Quello che ho imparato da questo esperimento è che gli rende questo compito molto più facile. Dopodiché, lo ha effettivamente chiesto e si è lavato i denti senza lamentarsi affatto!

Così ho pensato: farò un piccolo artefatto per il conto alla rovescia che potrebbe usare da solo in modo che diventi più indipendente e, si spera, si lavi i denti più spesso e con più cura.

So che ci sono altri progetti fai-da-te e prodotti commerciali che fanno esattamente questo, ma volevo armeggiare un po' e creare il mio design.

Ecco i criteri per il mio design:

• Il più compatto possibile
• Visualizza numeri e segni a 2 cifre
• Emetti un suono all'inizio di ogni gruppo di denti
• Ricaricabile
• Il più semplice possibile da usare

In questo Ible ti mostrerò come l'ho progettato e creato.

Divertiti!

Forniture

• 1 x Arduino pro mini
• Display a 2 x 7 segmenti
• 1 x pulsante
• 1 x autotrasformatore
• 1 x cicalino piezo
• 2 x 470Ω resistori
• 1 x caricatore/modulo booster agli ioni di litio
• 1 x 17360 batteria agli ioni di litio (nella foto vedete un 18650 e il suo supporto ma per renderlo più compatto ho poi cambiato idea)
• una tavola di prestazione
• alcuni fili
• del nastro biadesivo in schiuma
• un recinto (ne ho fatto uno in legno, potrebbe essere stampato in 3D)
• 4 x piedini in gomma
• un po' di colla CI

Passaggio 1: saldare i componenti

In precedenza avevo creato una prova di concetto con un Arduino Uno e una scheda prototipi in modo da poter scrivere il codice e decidere quali componenti utilizzare. Non condividerò questa parte del processo poiché è molto noiosa e non porterebbe molto a questo problema.

Schematico

Gli schemi sono disponibili in Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/77jwLqAcCNo-migh… non è completo perché alcuni componenti non sono disponibili nella libreria e il codice non è eseguibile così com'è perché necessita di una libreria specifica. Tuttavia, mostra in modo abbastanza accurato l'idea generale dietro il semplice circuito.

Nelle seguenti descrizioni non dico mai quale pin è collegato a cosa intenzionalmente. Penso che l'assegnazione dei pin dipenderà da come disponi i tuoi componenti. Nel passaggio successivo troverai facilmente dove impostare l'assegnazione dei pin modificando il codice Arduino

Disposizione

Per prima cosa ho posato sulla perfboard dove volevo che le cifre a 7 segmenti fossero relative alla posizione dell'Arduino. Succede che questa particolare perfboard sia molto utile: è progettata più o meno come una scheda prototipale con comode connessioni e in più è stampata su entrambi i lati. Se imposto i segmenti da un lato e l'Arduino dall'altro, posso avere la maggior parte dei pin delle cifre da abbinare ai pin I/O e ottengo un layout molto compatto!

Se hai un modo per (creare) stampare le tue tavole, forse la cosa migliore è progettarne una tua.

cifre

Ho scoperto che il modo più semplice per visualizzare numeri e simboli a due cifre è utilizzare cifre LED a 7 segmenti.

Come funzionano le cifre a 7 segmenti in relazione ad Arduino

Una cifra a 7 segmenti ha 10 pin: uno per ogni segmento, uno per il punto/punto e due per l'anodo/catodo comune (chiamato in seguito A/K) (collegati internamente tra loro). Al fine di ridurre il numero di pin utilizzati dai segmenti con Arduino, tutti i segmenti e i pin dot sono collegati tra loro e ad un pin I/O, che somma gli 8 pin I/O utilizzati. Quindi, uno dei pin A/K di ciascun segmento è collegato a un altro pin I/O. Nel caso di un display a 2 segmenti, questo somma l'utilizzo di 10 pin I/O (7 segmenti + 1 punto + 2 cifre x 1 A/K = 10).

Come può quindi visualizzare cose diverse su ogni cifra? La libreria che guida quei pin I/O fa leva sulla persistenza retinica dell'occhio umano. Accende il pin A/K della cifra desiderata e spegne tutto il resto, impostando correttamente i segmenti e poi alternando velocemente con le altre cifre utilizzando i propri pin A/K. L'occhio non "vedrà" il battito di ciglia poiché è ad alta frequenza.

saldatura

Ho saldato prima le cifre e le connessioni tra di loro, poi ho saldato l'Arduino sull'altra faccia. Noterai che è importante eseguire tutte le interconnessioni delle cifre prima di saldare l'Arduino perché ti impedirà di accedere al retro delle cifre una volta posizionate.

Scegli una resistenza di limitazione della corrente adeguata

La scheda tecnica per i miei display indica una corrente diretta di 8 mA e una tensione diretta di 1,7 V. Poiché l'Arduino che sto usando funziona con 5V, devo far cadere 5 - 1,7 = 3,3 V a 8 mA. Applicando la legge di Ohm: r = 3,3 / 0,008 = 412,5ΩI resistori più vicini che ho sono 330Ω e 470Ω. Per andare sul sicuro ho scelto la resistenza da 470Ω per limitare la corrente attraverso ogni diodo del display. La luminosità del display è inversamente proporzionale al valore di quel resistore quindi è importante utilizzare lo stesso valore per ogni cifra.

Cicalino piezoelettrico

Come emettere semplicemente un suono con un Arduino e mantenerlo compatto allo stesso tempo? Il modo migliore che ho trovato è usare uno di quei sottili cicalini piezoelettrici che si trovano ad esempio negli allarmi delle porte.

Abbiamo bisogno di un modo per amplificare il suono emesso da quel cicalino però perché se lo colleghiamo direttamente ad Arduino è difficile sentire qualcosa da esso. Lo amplificheremo con questi due mezzi:

• con un autotrasformatore che eleverà la tensione, più è alta e più forte sarà il piezo
• con un amplificatore acustico passivo, praticamente una scatola, come una chitarra: se attacchi il piezo ad un cartone per esempio noterai subito un suono più forte

Un autotrasformatore si trova nello stesso antifurto della porta, è un piccolo cilindro con solitamente 3 pin. Un pin va al pin I/O di Arduino, uno al piezo e l'ultimo è collegato sia all'Arduino GND che all'altro filo piezoelettrico. È difficile sapere quale sia il pin, quindi prova diverse configurazioni finché non senti il suono più forte che esce dal piezo.

Potenza

Dichiarazione di non responsabilità: so che può essere una cattiva idea saldare direttamente su una cella agli ioni di litio, non farlo se non ti senti a tuo agio.

Ho scelto di alimentare il circuito con una piccola cella agli ioni di litio, questo implica l'utilizzo di un modulo per proteggerlo, caricarlo e aumentare la tensione a 5 V (le celle agli ioni di litio di solito producono circa 3,6 V). Ho preso quel modulo da un power bank economico e ho dissaldato l'ingombrante connettore USB-A.

Il modulo indica dove deve essere collegata la cella. Cercando online il pinout del connettore USB-A femmina, ho potuto collegare i fili 5VCC dal modulo ai pin GND e VCC di arduino. Se hai mai deciso di alimentare Arduino con più di 5V, allora vorrai alimentarlo attraverso il pin RAW in modo da poter lasciare che il regolatore di tensione di bordo lo abbassi ai 5V richiesti da ATMega.

Poiché è una fonte di alimentazione ricaricabile, avevo bisogno di un modo per sapere quando è scarica. Per questo, ho collegato l'estremità positiva della cella a un pin analogico dell'Arduino. Durante la sequenza di installazione leggerò quella tensione e la convertirò in un modo leggibile per valutare il livello di carica. Ho scritto un succo sulla formula della capacità degli ioni di litio. Più avanti spiegherò come lo visualizzo.

Pulsante

Abbiamo bisogno di un modo per iniziare il conto alla rovescia e per questo un interruttore a bilanciere on/off sarebbe andato bene. Ho scelto di utilizzare un pulsante momentaneo collegato tra i pin GND e RESET. Alla fine dell'intero ciclo di conto alla rovescia, l'Arduino passa in uno stato di sospensione profonda e può essere riattivato spegnendolo e riaccendendolo o impostando il pin RESET su basso, il che è conveniente. Quel pulsante mi permette di "accendere" il conto alla rovescia e di resettarlo quando voglio. Non posso girare il conto alla rovescia di quando è iniziato però, ma non è un grosso problema credo.

Passaggio 2: modifica e carica il codice

In allegato troverete il codice. Utilizza una libreria denominata SevSeg che è possibile installare utilizzando il gestore delle librerie dell'IDE o scaricare su

Ci sono diverse modifiche che potresti voler apportare prima di caricarlo:

Conto alla rovescia

Per ogni gruppo di denti viene visualizzato un conto alla rovescia. L'ho impostato a 20 secondi per ogni gruppo. Ci sono 5 gruppi e alcune pause per la visualizzazione dei simboli in mezzo (vedi sotto), quindi il tempo totale trascorso a lavarsi i denti dovrebbe essere di circa 2 minuti. Ho sentito che questa è la tempistica consigliata.

Se vuoi modificare il timer, guarda la riga 14.

Assegnazioni pin

• se si utilizzano display a catodo comune, modificare la riga 84 in "COMMON_CATHODE"
• per i pin dei segmenti, cambia la riga 82 (attualmente impostata da 4 a 11)
• per i pin A/K, cambia la riga 80 (attualmente impostata su 2 e 3)
• per il sensore di tensione, cambiare la linea del pin 23 (attualmente impostata su A0)
• per il buzzer cambiare la linea del pin 19 (attualmente settata a 12)

Suoni

Ho definito alcune note musicali con la loro frequenza approssimativa dalla riga 36 alla 41, se senti di voler suonare toni diversi potresti voler aggiungere più a quell'elenco.

Paga 2 toni diversi:

• una specie di cinguettio all'inizio di ogni gruppo di denti, riga 206
• un tono di "festa" alla fine (una specie di ricompensa), verso 201

Puoi cambiare quei toni, gli elenchi contengono un'alternanza di nota musicale e durata della nota, sii creativo!

Animazione

All'inizio di ogni gruppo di denti è presente un display che simboleggia il gruppo in questione. I cinque simboli dei gruppi sono definiti dalla riga 71 alla 74. Puoi modificarlo se lo desideri.

Alla fine della sequenza, quei simboli si alternano per formare una sorta di animazione.

Indicatore del livello della batteria

All'inizio della sequenza, il livello della batteria è indicato da una "barra" visualizzata per 3 secondi. Ogni cifra può visualizzare tre barre orizzontali. Quando vengono visualizzate tutte e 6 le barre significa che la batteria è carica. Le barre non si accenderanno dall'alto verso il basso e da sinistra a destra con la diminuzione del livello della batteria. Puoi cambiarlo e visualizzare un numero che rappresenta la percentuale rimanente di energia, se lo desideri, il codice si trova sulla riga 100.

Passaggio 3: creare un allegato

In allegato troverai un modello di Sketchup di quello che ho disegnato.

Probabilmente non si adatta alle tue esigenze poiché dipende strettamente dalla compattezza e dalle dimensioni del tuo circuito/componenti. Modificalo come ti serve:)

Ho usato compensato di betulla da 3/16" credo, e un tassello rotondo da 1/2" per il cappuccio del bottone.

Noterai che è intagliato il retro della scatola dove verrà attaccato il cicalino piezoelettrico, qui è dove eseguo l'amplificazione acustica passiva.

Passaggio 4: inserire i componenti nell'involucro

Ho usato del nastro biadesivo in schiuma per mantenere in posizione la batteria, il modulo caricatore/amplificatore e il cicalino piezoelettrico. Ne ho anche usato un po' come distanziatore tra il perfboard e il compensato, altrimenti il display sporgerebbe in modo non così bello.

Ho incollato il pulsante con la colla CI ma non era abbastanza per resistere alla pressione quando lo azionavo, quindi ho usato un tassello di piccolo diametro per tenerlo in posizione (vedi foto).

Ho usato anche la colla CI per attaccare il cicalino piezoelettrico sulla piastra posteriore prima di chiuderlo.

Il mio consiglio: verificare che tutto funzioni di tanto in tanto durante il montaggio, ho dovuto riaprire e isolare alcune zone di cortocircuito, più volte!

Aggiungi dei piedini in gomma sul fondo, dà un aspetto professionale;)

Passaggio 5: conclusione

Potresti notare che le cifre sono capovolte, questo è un errore che ho fatto poiché i componenti sono stati disposti. Ho risolto il problema spostando l'assegnazione dei pin, non è un grosso problema poiché non sto usando il punto/punto.

Comunque, questo progetto è stato davvero divertente da realizzare e mio figlio lo adora!

Non esitate a postare i vostri commenti e suggerimenti!

Grazie per aver letto.