Escove os dentes !: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Meu filho de 5 anos não gosta, como muitas crianças de 5 anos, de escovar os dentes …

Descobri que o maior obstáculo não é o ato de escovar os dentes em si, mas o tempo gasto para fazê-lo.

Fiz um experimento com a contagem regressiva do meu celular para permitir que ele rastreasse o tempo que passa em cada grupo de dentes (inferior esquerdo, inferior direito, superior esquerdo, superior direito, frontal). O que aprendi com esse experimento é que isso torna essa tarefa muito mais fácil para ele. Depois disso, ele pediu e escovou os dentes sem reclamar!

Então pensei: vou fazer um pequeno artefato de contagem regressiva que ele possa usar sozinho para ficar mais independente e, com sorte, escovar os dentes com mais frequência e mais cuidado.

Eu sei que existem alguns outros projetos DIY e produtos comerciais que fazem exatamente isso, mas eu queria mexer um pouco e criar meu próprio design.

Aqui estão os critérios para meu design:

• O mais compacto possível
• Exibir 2 dígitos, números e sinais
• Emita um som no início de cada grupo de dentes
• Recarregável
• Tão simples de usar quanto possível

Neste Ible, mostrarei como o projetei e criei.

Aproveitar!

Suprimentos

• 1 x Arduino pro mini
• Display de 2 x 7 segmentos
• 1 x botão de pressão
• 1 x autotransformador
• 1 x campainha piezo
• 2 x 470Ω resistores
• 1 carregador / módulo de reforço de íons de lítio
• 1 bateria de íons de lítio de 17360 (na foto você verá uma 18650 e seu suporte, mas para torná-la mais compacta, mais tarde mudei de ideia)
• um perfboard
• alguns fios
• alguma fita de espuma de dupla face
• um gabinete (fiz um de madeira, poderia ser impresso em 3D)
• 4 x pés de borracha
• alguma cola CI

Etapa 1: soldar os componentes

Eu já havia criado uma prova de conceito com um Arduino Uno e um protoboard para que pudesse escrever o código e decidir quais componentes usar. Não vou compartilhar essa parte do processo, pois é muito chato e não traria muito para este ible.

Esquemas

Os esquemas estão disponíveis no Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/77jwLqAcCNo-migh … não está completo porque alguns componentes não estão disponíveis na biblioteca e o código não pode ser executado como está porque precisa de uma biblioteca específica. No entanto, mostra com bastante precisão a ideia geral por trás dos circuitos simples.

Nas descrições a seguir, eu nunca declaro qual pino está conectado a qual intencionalmente. Acho que a atribuição dos pinos dependerá de como você distribui seus componentes. Na próxima etapa, você encontrará facilmente onde definir a atribuição do pino editando o código do Arduino

Layout

Eu coloquei primeiro no perfboard onde eu queria que os dígitos dos 7 segmentos estivessem em relação à posição do Arduino. Acontece que esta perfboard em particular é muito útil: ela foi projetada quase como uma protoplaca com conexões convenientes, além de ser impressa em frente e verso. Se eu definir os segmentos de um lado e o Arduino do outro, posso fazer com que a maioria dos pinos de dígitos coincida com os pinos de E / S e obtenho um layout muito compacto!

Se você tem uma maneira de (fazer) imprimir suas próprias pranchas, talvez a melhor coisa seja projetar as suas próprias.

Dígitos

Descobri que a maneira mais fácil de exibir números e símbolos de dois dígitos é usando dígitos de LED de 7 segmentos.

Como os dígitos de 7 segmentos funcionam em relação ao Arduino

Um dígito de 7 segmentos tem 10 pinos: um para cada segmento, um para o ponto / período e dois para o ânodo / cátodo comum (chamado de A / K mais tarde) (conectados internamente). Para reduzir o número de pinos usados pelos segmentos com o Arduino, todos os segmentos e pinos de pontos são conectados juntos e a um pino de I / O, que soma 8 pinos de I / O usados. Em seguida, um dos pinos A / K de cada segmento é conectado a outro pino de E / S. No caso de uma exibição de 2 segmentos, isso soma o uso de 10 pinos de E / S (7 segmentos + 1 ponto + 2 dígitos x 1 A / K = 10).

Como ele pode exibir coisas diferentes em cada dígito então? A biblioteca que aciona esses pinos de I / O aproveita isso na persistência retinal do olho humano. Ele liga o pino A / K do dígito desejado e desliga todo o resto, configurando os segmentos corretamente e, em seguida, alternando rapidamente com os outros dígitos usando seus próprios pinos A / K. O olho não "verá" o piscar, pois está em alta frequência.

De solda

Soldei primeiro os dígitos e as conexões entre eles, depois soldei o Arduino na outra face. Você notará que é importante realizar todas as interconexões de dígitos antes de soldar o Arduino, pois isso impedirá que você acesse a parte de trás dos dígitos uma vez no lugar.

Escolha uma resistência limitadora de corrente adequada

A folha de dados para meus monitores indica uma corrente direta de 8mA e uma tensão direta de 1,7V. Como o Arduino que estou usando funciona com 5 V, preciso diminuir 5 - 1,7 = 3,3 V a 8 mA. Aplicando a lei de Ohm: r = 3,3 / 0,008 = 412,5ΩOs resistores mais próximos que tenho são 330Ω e 470Ω. Para estar seguro, escolhi o resistor de 470Ω para limitar a corrente através de cada diodo do display. O brilho do display é inversamente proporcional ao valor desse resistor, por isso é importante usar o mesmo valor para cada dígito.

Campainha piezoelétrica

Como simplesmente emitir um som com um Arduino e mantê-lo compacto ao mesmo tempo? A melhor maneira que encontrei é usando uma daquelas campainhas piezoelétricas finas que podemos encontrar em alarmes de portas, por exemplo.

Precisamos de uma maneira de amplificar o som emitido por aquela campainha, porque se o conectarmos diretamente ao Arduino, será difícil ouvir qualquer coisa dele. Vamos amplificá-lo por estes dois meios:

• com um autotransformador que vai elevar a tensão, quanto maior for, mais alto será o piezo
• com um amplificador acústico passivo, basicamente uma caixa, como um violão: se você prender o piezo a um papelão, por exemplo, notará imediatamente um som mais alto

Um autotransformador pode ser encontrado no mesmo alarme de porta, é um pequeno cilindro com geralmente 3 pinos. Um pino vai para o pino de E / S do Arduino, um para o piezo e o último é conectado ao GND do Arduino e ao outro fio do piezo. É difícil saber qual é o pino, então tente configurações diferentes até ouvir o som mais alto saindo do piezo.

Poder

Aviso: Eu sei que pode ser uma má ideia soldar diretamente em uma célula de íon-lítio, não faça isso se você não se sentir confortável com isso.

Optei por alimentar o circuito com uma pequena célula de íon-lítio, isso implica a utilização de um módulo para protegê-lo, para carregá-lo e aumentar a tensão para 5V (células de íon-lítio costumam produzir em torno de 3,6V). Peguei aquele módulo de um banco de energia barato e desmontei o conector USB-A complicado.

O módulo indica onde a célula precisa ser conectada. Procurando online pela pinagem do conector fêmea USB-A, eu poderia conectar os fios 5VCC do módulo aos pinos GND e VCC do arduino. Se você alguma vez decidiu alimentar o Arduino com mais de 5 V, você desejará alimentá-lo através do pino RAW para que possa deixar o regulador de tensão on-board baixá-lo para os 5 V exigidos pelo ATMega.

Por se tratar de uma fonte de alimentação recarregável, precisava de uma forma de saber quando está descarregada. Para isso, conectei a extremidade positiva da célula a um pino analógico do Arduino. Durante a sequência de configuração, lerei essa tensão e a converterei em uma forma legível para avaliar o nível de carga. Eu escrevi um resumo sobre a fórmula da capacidade de íons de lítio. Mais tarde explicarei como o exibo.

Botão

Precisamos de uma maneira de iniciar a contagem regressiva e, para isso, uma chave liga / desliga estaria bem. Optei por usar um botão momentâneo conectado entre os pinos GND e RESET. No final de todo o ciclo de contagem regressiva, o Arduino entra em um estado de hibernação e pode ser ativado desligando-o e ligando-o ou definindo o pino RESET para baixo, o que é conveniente. Esse botão me permite "ligar" a contagem regressiva e reiniciá-la sempre que eu quiser. Não consigo mudar a contagem regressiva de quando começou, mas não é grande coisa, eu acho.

Etapa 2: edite e faça upload do código

Você encontrará o código em anexo. Ele usa uma biblioteca chamada SevSeg que você pode instalar usando o gerenciador de bibliotecas do IDE ou baixar em

Existem várias alterações que você pode querer fazer antes de carregá-lo:

Contagem regressiva

Para cada grupo de dentes, uma contagem regressiva é exibida. Eu defino em 20 segundos para cada grupo. Existem 5 grupos e algumas pausas para exibição de símbolos entre eles (veja abaixo), portanto, o tempo total gasto na escovação dos dentes deve ser em torno de 2 minutos. Ouvi dizer que esse é o momento recomendado.

Se você quiser modificar o cronômetro, consulte a linha 14.

Atribuições de pin

• se você estiver usando monitores de cátodo comum, altere a linha 84 para "COMMON_CATHODE"
• para os pinos de segmentos, altere a linha 82 (atualmente definida para 4 a 11)
• para os pinos A / K, altere a linha 80 (atualmente definida para 2 e 3)
• para o sensor de tensão, altere a linha do pino 23 (atualmente definido para A0)
• para a campainha, altere a linha do pino 19 (atualmente definido para 12)

Sons

Eu defini algumas notas musicais com sua frequência aproximada da linha 36 a 41, se você sentir que deseja tocar tons diferentes, você pode querer adicionar mais a essa lista.

Ele paga 2 tons diferentes:

• uma espécie de chilrear no início de cada grupo de dentes, linha 206
• um tom de "festa" no final (espécie de recompensa), linha 201

Você pode alterar esses tons, as listas contêm uma alternância de nota musical e duração da nota, seja criativo!

Animação

No início de cada grupo de dentes existe um display simbolizando o grupo em questão. Os cinco símbolos de grupos são definidos da linha 71 a 74. Você pode editar isso se desejar.

No final da sequência, esses símbolos são alternados para formar uma espécie de animação.

Indicador de nível de bateria

No início da sequência, o nível da bateria é indicado como uma "barra" no display durante 3 segundos. Cada dígito pode exibir três barras horizontais. Quando todas as 6 barras são exibidas, significa que a bateria está cheia. As barras não acendem de cima para baixo e da esquerda para a direita com a diminuição do nível da bateria. Você pode mudar isso e exibir um número que representa a porcentagem restante de energia, se quiser, o código está localizado na linha 100.

Etapa 3: criar um gabinete

Você encontrará em anexo um modelo Sketchup daquele que projetei.

Provavelmente não atenderá às suas necessidades, pois depende fortemente da compactação e do tamanho do seu circuito / componentes. Ajuste conforme necessário:)

Eu usei compensado de bétula de 3/16 "eu acho, e um pino redondo de 1/2" para a tampa do botão.

Você notará que esculpiu a parte de trás da caixa onde a campainha piezoelétrica será fixada, é aqui que eu executo a amplificação acústica passiva.

Etapa 4: encaixe os componentes no gabinete

Usei um pouco de fita de espuma de dupla face para manter a bateria, o carregador / módulo de reforço e a campainha piezoelétrica no lugar. Eu também usei um pouco disso como um espaçador entre o perfboard e o compensado, ou então a tela se projetaria de uma forma não tão bonita.

Colei o botão com cola CI, mas não foi o suficiente para suportar a pressão ao acioná-lo, então usei um pino de pequeno diâmetro para mantê-lo no lugar (veja a foto).

Usei cola CI também para colar a campainha piezoelétrica na placa traseira antes de fechá-la.

Minha recomendação: testar se tudo funciona de vez em quando durante a adaptação, tive que reabrir e isolar algumas áreas de curto-circuito, várias vezes!

Adicione alguns pés de borracha na parte inferior, dá uma aparência profissional;)

Etapa 5: Conclusão

Você pode notar que os dígitos estão de cabeça para baixo, este é um erro que cometi desde o layout dos componentes. Resolvi esse problema movendo a atribuição do pino, não é grande coisa, pois não estou usando o ponto / ponto final.

Enfim, esse projeto foi muito divertido de fazer e meu filho adora!

Não hesite em postar seus comentários e sugestões!

Obrigado por ler.