D4E1 - Fai da te - Tecnologia assistiva: 'Scale Aid 2018': 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Veronique è una donna di 36 anni che lavora presso "Het Ganzenhof" a causa della sua sindrome congenita (Rubinstein-Taybi). Qui si assume il compito di aiutare a realizzare le ricette soppesando le quantità. Questo processo è sempre stato fatto dal nostro cliente con l'aiuto di una normale bilancia da cucina. Questa bilancia da cucina comporta diversi problemi perché Veronique non conosce numeri o lettere, non sa leggere e ha i polpastrelli ispessiti a causa della sua sindrome. Per questo motivo, il nostro cliente ha sempre avuto bisogno di una mano da parte di terzi durante questo processo. Quindi, la richiesta di creare una bilancia che permetta a Veronique di pesare le quantità in modo autonomo è nata dall'impostazione stessa.

Durante tutto il progetto, ci siamo concentrati sulla creazione di una bilancia nuova di zecca che può essere utilizzata all'interno della cucina. Dalla nostra analisi abbiamo concluso che devono essere presenti almeno 3 elementi per garantire che una bilancia possa essere utilizzata, ovvero: un pulsante On/Off, un pulsante Tara e un display per determinare quanto è già stato pesato. Soprattutto quest'ultima è stata una sfida all'interno del progetto perché il nostro cliente ha un'età mentale inferiore. Infine, abbiamo deciso di utilizzare i simboli luminosi (freccia rossa verso l'alto – pollice verde – freccia rossa verso il basso) nel nostro prototipo finale 1.9 per indicare quanto è già stato pesato.

Passaggio 1: materiali e strumenti

In questo passaggio parleremo di tutti i materiali che abbiamo utilizzato.

Nota: è utile una certa conoscenza della stampa 3D e della programmazione Arduino…

MATERIALI

ASTUCCIO

• 2 x fogli di polistirolo da 2 mm (600 x 450 mm)
• foglio di PMMA trasparente da 2 mm (15 x 30 mm)
• Foglio in PVC Forex 10 mm (15 x 50 mm)
• decalcomania o adesivo nero (50 x 50 mm)
• punti adesivi rossi e verdi
• 6 viti M3.5x12 csk
• 2 viti autofilettanti M2.5x35 csk
• 6 x M3x12 dadi e bulloni
• ammortizzatori autoadesivi
• Filamento per stampante 3D PLA o PET-G
• colla CA
• colla UV

ELETTRONICA

• Arduino Nano
• cavo mini usb
• Cella di carico + superficie di pesatura in vetro (5kg)
• HX-711
• 6 led 5V WS2812b
• Spina di alimentazione
• Adattatore di alimentazione 5V
• LCD 16x2 I²C
• Encoder rotativo
• grande pulsante
• grande interruttore rotante
• perni di intestazione femminile
• cavi dupont femmina - maschio
• 3 resistenze da 10K
• Resistenza da 220 ohm
• Condensatori 3 x 1nf
• Fusibile da 500 mA
• Tavola delle prestazioni
• qualche soldo
• Alcuni fili sottili

UTENSILI

• Stampante 3D (crealità CR-10)
• pistola termica o filo caldo
• forbici e coltello Stanley
• righello di ferro
• saldatore
• sega circolare o sega a nastro
• trapano da tavolo
• sega a tazza 22 e 27 mm
• trapano a batteria + set trapano
• un po' di carta vetrata (grana 240)

Passaggio 2: parti stampate in 3D

Per le parti stampate in 3D avrai bisogno di un grande piano di stampa (Creality cr-10 300x300 mm) per stampare i lati in una volta sola. Potresti anche tagliarli in parti più piccole e incollarli insieme con la colla CA, ma per una resistenza ottimale si consiglia di stamparlo in un unico pezzo.

Il filamento preferito da utilizzare è il PET-G e come seconda opzione il PLA, entrambi sono sicuri per gli alimenti ma il PET-G è più forte e più resistente al calore o alla luce solare diretta.

Dovrai stampare:

1 x lato 1

1 x lato 2

2 x freccia indicatrice

1 x indicatore pollice in su

1 x supporto per lcd

2 x distanziali per pulsanti

1 x adattatore per bilancia

6 x inserti a vite

Si consiglia di stampare ad altezza strato 0,2 mm e con supporti per gli indicatori, tutte le altre parti sono stampabili senza supporti.

Passaggio 3: elettronica e software

Spiegazione dell'elettronica utilizzata

Per l'elettronica abbiamo utilizzato un Arduino Nano per le sue piccole dimensioni. Il chip dell'amplificatore della cella di carico HX 711 è collegato a una cella di carico nominale di 5 kg prelevata da una bilancia da cucina economica. La striscia led 5V ws2812b 60 leds/m serve per indicare la quantità al nostro paziente, viene tagliata in 3 pezzi da 2 led. Quindi abbiamo utilizzato un pulsante telemecanique e un interruttore rotante con i blocchi di collegamento come pulsante tara e interruttore on/off. Il display LCD 16x2 I²C viene utilizzato per indicare l'impostazione del peso regolabile e il peso effettivo misurato. Un encoder rotativo viene utilizzato per regolare l'impostazione del peso regolabile e ripristinarlo a zero se necessario. Il tutto è alimentato da un adattatore da muro 5V 500mA con la corrispondente spina di alimentazione.

Connessioni

Per evitare un pasticcio di cavi come nei prototipi precedenti abbiamo utilizzato pin di intestazione femmina e cavi dupont (maschio - femmina) per collegare tutti i pulsanti e i sensori all'Arduino. Se qualcosa si rompe è facilmente riparabile grazie al design modulare.

HX 711

• VDD va a 3.3V
• VCC va a 5V
• I dati vanno a D2 di Arduino
• L'orologio va a D3 di Arduino
• Gnd va a terra

Cella di carico => HX 711

• Il rosso diventa rosso
• nero a nero
• da bianco a bianco
• da verde/blu a verde/blu

Striscia led

• + va a 5V
• I dati vanno a D6 dell'Arduino con una resistenza da 220 ohm in mezzo
• - va a terra

Pulsante Tara

• + va a 5V
• - va a D10 con una resistenza di pull up da 10K a massa

Spina di alimentazione

• + va all'interruttore di accensione/spegnimento con un fusibile da 500 mA in mezzo
• - va a terra
• Un condensatore da 100nF parallelo al + e -

Interruttore rotante on/off

• una gamba va alla presa di corrente con il fusibile
• l'altra gamba va al 5V

Encoder rotativo

• Gnd va a terra
• + va a 5V
• Il SW va a D11 su Arduino
• DT va a D8 dell'Arduino con una resistenza da 10K in mezzo e un condensatore da 100nF collegato a massa
• CLK va a D9 dell'Arduino con una resistenza da 10K in mezzo e un condensatore da 100nF collegato a massa

LCD 16x2 I²C

• SCL va in A5 su Arduino
• SDA va in A4 su Arduino
• VCC va a 5V
• GND va a terra

Software

Abbiamo usato l'IDE Arduino per programmare tutto…

Per calibrare la cella di carico dovrai prima caricare lo schizzo di calibrazione sul tuo Arduino. È più facile calibrare la cella di carico se si utilizza un oggetto con un peso noto.

Una volta che conosci il fattore di calibrazione, regolalo nel codice finale per la bilancia e caricalo sul Nano…

Ulteriori informazioni vengono aggiunte nei commenti del codice, una volta caricato la parte di codifica è terminata.

Passaggio 4: preparazione dell'assemblaggio PARTE 1

TAGLIO E PIEGATURA DEI FOGLI PS

Tagliare i fogli secondo i piani mostrati sopra, abbiamo usato un coltellino e un righello di ferro per tagliare i bordi dritti.

Nota: una cesoia per lamiere funziona anche per tagliare le lamiere.

Per i fori abbiamo usato una piccola punta da trapano per preforare e una sega a tazza da 22 e 40 mm montata sul trapano da tavolo con alcuni morsetti per praticare i fori più grandi.

Se necessario, carteggiare con una grana 240.

Per le superfici pieghevoli abbiamo tagliato leggermente lungo la linea e riscaldato l'area con un filo caldo adattato e una maschera con un angolo di 120°. Questo crea pieghe belle e pulite. Potresti usare una pistola termica per piegare i fogli, ma devi stare attento a piegare e surriscaldare la plastica.

TAGLIO DEI QUADRANTI INDICATORI IN ACRILICO

Abbiamo usato una sega a tazza da 27 mm senza la punta centrale sul trapano da tavolo per realizzare i quadranti.

Leviga i bordi irregolari e fai attenzione a non tagliarti!

Infine rendere più torbido l'acrilico trasparente carteggiando le superfici con grana 240.

TAGLIO E INCOLLAGGIO DEL PVC FOREX

Abbiamo utilizzato i fogli di Forex per realizzare una base robusta per la cella di carico e una staffa di montaggio per il PCB e i led.

Tagliare i fogli spessi 10 mm secondo gli schizzi sopra e incollarli insieme con la colla CA.

Fare una piccola rientranza sul pezzo da 40 x 40 mm per accogliere la cella di carico.

Preforare i fori in base alla cella di carico e alla staffa per il PCB.

GANCI A SCATTO PS

Realizza 8 piccoli ganci incollando un pezzo di 10 x 10 mm di foglio PS da 2 mm a un pezzo di 10 x 15 mm con colla CA. Distanziali uniformemente sul lato lungo del guscio PS (terzo disegno). Due per lato sulla superficie superiore e uno su ciascuna delle superfici laterali piegate. Incollali a circa 4 mm dal bordo.

Passaggio 5: preparazione dell'assemblaggio PARTE 2

Montaggio del supporto LCD

Taglia un pezzo di acrilico secondo i contorni del supporto lcd. Praticare 2 fori su ciascun lato vicino al bordo e attraverso l'acrilico e il supporto stesso. Montare l'LCD sul supporto dell'LCD utilizzando 4 dadi e bulloni M3. Quindi montare il supporto in acrilico e lcd con lcd sul pezzo laterale utilizzando 2 bulloni a testa piatta M3 e fissarli con un dado.

Fori della piastra inferiore

Incolla gli inserti a vite ai lati angolati del guscio superiore e distanziali in modo uniforme. Ora allinea il guscio superiore con i lati e la piastra di base e traccia i fori sulla piastra di base. Ora forarli con una punta da 2 mm e smussarli sulla superficie esterna. Fai la stessa cosa per il supporto della staffa PCB.

Incollaggio dell'anello della piastra dell'adattatore

Incolla l'anello adattatore sul piano di vetro della bilancia utilizzando la colla UV. Allinearlo con i ritagli verso i fori dell'indicatore. Assicurarsi che l'anello sia leggermente angolato per renderlo a filo con la scala, questo è causato dalla flessione della cella di carico.

Linguette di incollaggio per la superficie di pesata

Crea 8 linguette da 7 x 3 mm di PS e incollale per 2. Il prossimo passo è incollarle sulla superficie di pesatura, queste devono essere allineate con i ritagli dell'anello della piastra dell'adattatore su 4 punti. Ciò è necessario per fissare la superficie di pesatura alla bilancia.

Dipingere gli indicatori stampati in 3D

Per evitare che gli indicatori stampati in 3D assorbano la luce, abbiamo dipinto l'interno di essi in argento, in modo che riflettano la luce dei led.

Passaggio 6: assemblaggio

1. Montare il PCB nella staffa e fissarlo utilizzando le 2 viti M3.5x12
2. Incolla la base della cella di carico, la staffa del pcb e il porta led in posizione
3. Collegare tutto al PCB secondo lo Schema Fritzing
4. Montare tutto a posto:

Il pulsante Tara sulla superficie superiore con il distanziatore del pulsante in mezzo e fissato con la vite della staffa

L'interruttore On/Off con la stessa procedura ma a lato del pezzo del supporto lcd

Attaccare i led alla staffa led.

L'encoder rotativo alla parte laterale utilizzando un dado e una rondella per fissarlo e fissare la manopola all'albero

Sull'altro lato, aggiungere la spina di alimentazione e forare se necessario, fissarla con il dado in dotazione

Infine fissare la cella di carico alla base e assicurarsi che sia a livello

5. Spingere gli indicatori a quadrante attraverso i fori e levigare se necessario, premere le lenti acriliche sugli indicatori

6. Far scorrere i lati sulla piastra di base e inserire a scatto il guscio superiore in posizione

7. Avvitare gli 8 M3.5x12 alla piastra di base che fissa il guscio superiore e la staffa del pcb

8. Aggiungere gli ammortizzatori adesivi in gomma sul retro della piastra di base nei punti di piegatura più critici

9. Infilare la superficie di pesata in vetro e l'anello adattatore nella cella di carico

10. Aggiungere la superficie di pesata e allinearla con i ritagli

Il montaggio è fatto!

Passaggio 7: risultato

L'ausilio della bilancia ha permesso a Veronique di pesare gli ingredienti da sola.

Questi indicatori le consentono di comprendere cosa succede quando aggiunge peso. I custodi possono regolare e azzerare l'importo, con un manuale di istruzioni e un po' di pratica può svolgere questi compiti in modo totalmente indipendente. Questo è un grande miglioramento rispetto alla procedura di pesatura che ha incontrato in precedenza.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Un ringraziamento speciale a: Veronique & "Het Ganzehof"

Progetto realizzato da: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.