D4E1 - DIY - Tecnologia Assistiva: 'Scale Aid 2018': 7 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Veronique é uma mulher de 36 anos que trabalha no "Het Ganzenhof" por causa de sua síndrome congênita (Rubinstein-Taybi). Aqui ela assume a tarefa de ajudar a fazer receitas pesando quantidades. Este processo sempre foi feito pelo nosso cliente com o auxílio de uma balança de cozinha comum. Esta balança de cozinha tem vários problemas porque Veronique não sabe nenhum número ou letra, não sabe ler e tem as pontas dos dedos engrossadas como resultado de sua síndrome. Por isso, nosso cliente sempre precisou da ajuda de terceiros durante este processo. Assim, a demanda de criação de uma balança auxiliar que permitisse à Veronique pesar quantidades de forma autônoma veio do próprio ambiente.

Ao longo do projeto, focamos na criação de uma balança totalmente nova que pode ser usada na cozinha. Da nossa análise concluímos que pelo menos 3 elementos devem estar presentes para garantir que uma balança possa ser utilizada, a saber: um botão On / Off, um botão Tara e um display para determinar o quanto já foi pesado. Especialmente este último foi um desafio dentro do projeto porque nosso cliente tem uma idade mental menor. Finalmente, decidimos usar símbolos de iluminação (seta vermelha para cima - polegar verde - seta vermelha para baixo) em nosso protótipo final 1.9 para indicar quanto já foi pesado.

Etapa 1: Materiais e Ferramentas

Nesta etapa, discutiremos todos os materiais que usamos.

Nota: algum conhecimento de impressão 3D e programação Arduino é útil…

MATERIAIS

CASO

• 2 x folhas de poliestireno de 2 mm (600 x 450 mm)
• folha de PMMA transparente de 2 mm (15 x 30 mm)
• Folha de PVC Forex de 10 mm (15 x 50 mm)
• decalque ou adesivo preto (50 x 50 mm)
• adesivos vermelhos e verdes
• 6 x parafusos csk M3.5x12
• 2 x parafusos auto-roscantes M2.5x35 csk
• 6 x porcas e parafusos M3x12
• amortecedores autoadesivos
• Filamento de impressora 3D PLA ou PET-G
• Cola CA
• Cola UV

ELETRÔNICOS

• Arduino Nano
• mini cabo usb
• Célula de carga + superfície de pesagem de vidro (5 kg)
• HX-711
• 6 x 5V WS2812b leds
• Tomada
• Adaptador de energia 5V
• 16x2 I²C lcd
• Codificador rotativo
• botão grande
• grande interruptor rotativo
• alfinetes femininos
• feminino - fios duplos machos
• 3 x 10K resistores
• Resistor de 220 ohms
• 3 x 1nf capacitores
• Fusível 500 mA
• Quadro de desempenho
• Alguma solda
• Alguns fios finos

FERRAMENTAS

• Impressora 3D (creality CR-10)
• pistola de ar quente ou hotwire
• tesoura e faca stanley
• régua de ferro
• ferro de solda
• serra circular ou serra de fita
• furadeira de mesa
• serra 22 e 27 mm
• furadeira sem fio + conjunto de furadeira
• alguma lixa (grão 240)

Etapa 2: peças impressas em 3D

Para as peças impressas em 3D, você precisará de uma cama de impressão grande (Creality cr-10 300x300 mm) para imprimir os lados de uma vez. Você também pode cortá-los em partes menores e colá-los juntos com cola CA, mas para obter a resistência ideal, é recomendável imprimir em uma única peça.

O filamento preferido para uso é o PET-G e como segunda opção o PLA, ambos são seguros para alimentos, mas o PET-G é mais forte e mais durável ao calor ou luz solar direta.

Você precisará imprimir:

1 x lado 1

1 x lado 2

2 x seta indicadora

1 x indicador polegar para cima

1 x suporte lcd

2 espaçadores de botão

1 adaptador de escala

6 x inserções de parafuso

Recomenda-se imprimir em camada de 0,2 mm de altura e com suportes para os indicadores, todas as outras partes são imprimíveis sem suportes.

Etapa 3: Eletrônica e software

Explicação da eletrônica usada

Para a parte eletrônica, usamos um Arduino Nano por causa de seu tamanho pequeno. O chip amplificador de célula de carga HX 711 é conectado a uma célula de carga nominal de 5 kg obtida de uma balança de cozinha barata. A tira de led 5V ws2812b 60 leds / m é usada para indicar a quantidade para o nosso paciente, ela é cortada em 3 pedaços de 2 leds. Em seguida, usamos um botão de telemecânica e uma chave rotativa com os blocos de conexão como um botão de tara e uma chave liga / desliga. O 16x2 I²C lcd é usado para indicar a configuração de peso ajustável e o peso real medido. Um codificador giratório é usado para ajustar a configuração de peso ajustável e redefini-la para zero, se necessário. Tudo é alimentado por um adaptador de parede 5V 500mA com o plugue de alimentação correspondente.

Conexões

Para evitar confusão de fios como nos protótipos anteriores, usamos pinos de cabeçalho fêmeas e fios duplos (macho - fêmea) para conectar todos os botões e sensores ao Arduino. Se algo quebrar, é fácil consertar devido ao design modular.

HX 711

• VDD vai para 3,3 V
• VCC vai para 5V
• Os dados vão para D2 do Arduino
• O relógio vai para D3 do Arduino
• Gnd vai para o chão

Célula de carga => HX 711

• Vermelho vai para vermelho
• preto para preto
• branco para branco
• verde / azul para verde / azul

Tira led

• + vai para 5V
• Os dados vão para o D6 do Arduino com um resistor de 220 ohms entre
• - vai para o chão

Botão de tara

• + vai para 5V
• - vai para D10 com um resistor pull up de 10K para o aterramento

Tomada

• + vai para a chave liga / desliga com um fusível de 500mA entre
• - vai para o chão
• Um capacitor 100nF paralelo ao + e -

Chave rotativa liga / desliga

• uma perna vai para o plugue de alimentação com o fusível
• a outra perna vai para o 5V

Codificador rotativo

• Gnd vai para o chão
• + vai para 5V
• SW vai para D11 no Arduino
• DT vai para D8 do Arduino com um resistor de 10K no meio e um capacitor de 100nF conectado ao aterramento
• CLK vai para D9 do Arduino com um resistor de 10K no meio e um capacitor de 100nF conectado ao aterramento

16x2 I²C LCD

• SCL vai para A5 no Arduino
• SDA vai para A4 no Arduino
• VCC vai para 5V
• GND vai para o chão

Programas

Usamos o IDE Arduino para programar tudo …

Para calibrar a célula de carga, você precisará carregar o esboço de calibração primeiro em seu Arduino. É mais fácil calibrar a célula de carga se você usar um objeto com um peso conhecido.

Depois de saber o fator de calibração, ajuste-o no código final da balança e carregue-o no Nano …

Mais informações são adicionadas nos comentários do código, uma vez carregado a parte de codificação é feita.

Etapa 4: Preparando a Montagem PARTE 1

CORTANDO E DOBRANDO AS FOLHAS PS

Corte as folhas de acordo com os planos mostrados acima, usamos um cortador de caixa e uma régua de ferro para cortar as bordas retas.

Nota: uma tesoura de chapa metálica também funciona para cortar as folhas.

Para os furos, usamos uma pequena broca para pré-perfurar e uma serra craneana de 22 e 40 mm montada na furadeira de mesa com alguns grampos para fazer os furos maiores.

Lixe com grão 240, se necessário.

Para as superfícies dobráveis, cortamos ligeiramente ao longo da linha e aquecemos a área com um fio quente adaptado e um gabarito com um ângulo de 120 °. Isso cria dobras bonitas e limpas. Você poderia usar uma pistola de ar quente para dobrar as folhas, mas deve ter cuidado para não enrugar e superaquecer o plástico.

CORTE OS DISCOS DO INDICADOR ACRÍLICO

Usamos uma serra craneana de 27 mm sem a broca central na furadeira de mesa para fazer os mostradores.

Lixe as arestas e tenha cuidado para não se cortar!

Por último, torne o acrílico transparente mais turvo lixando as superfícies com grão 240.

CORTANDO E COLANDO O PVC FOREX

Usamos as folhas de Forex para fazer uma base robusta para a célula de carga e um suporte de montagem para o PCB e os leds.

Corte as folhas de 10 mm de espessura de acordo com os desenhos acima e cole-as com cola CA.

Faça um pequeno recuo na peça de 40 x 40 mm para acomodar a célula de carga.

Perfure previamente os orifícios de acordo com sua célula de carga e o suporte para o PCB.

PS SNAP HOOKS

Faça 8 pequenos ganchos colando um pedaço de 10 x 10 mm de folha PS de 2 mm em um pedaço de 10 x 15 mm com cola CA. Espace-os uniformemente ao longo do lado mais comprido do shell PS (terceiro desenho). Dois de cada lado na superfície superior e um em cada uma das superfícies laterais dobradas. Cole-os no lugar a cerca de 4 mm da borda.

Etapa 5: Preparando a Montagem PARTE 2

Montagem do suporte de LCD

Corte um pedaço de acrílico de acordo com os contornos do suporte do lcd. Faça 2 furos de cada lado próximo à borda e através do acrílico e do próprio suporte. Monte o lcd no suporte do lcd usando 4 porcas e parafusos M3. Em seguida, monte o suporte de acrílico e lcd com lcd na peça lateral usando 2 parafusos de cabeça chata M3 e fixe-os com uma porca.

Furos da placa inferior

Cole os insertos de parafuso nas laterais angulares da parte superior e espace-os igualmente. Agora alinhe a concha superior com as laterais e a placa de base e trace os orifícios até a placa de base. Agora fure com uma broca de 2 mm e faça um chanfro na superfície externa. Faça a mesma coisa para o suporte do PCB.

Colar o anel da placa adaptadora

Cole o anel adaptador na base de peso de vidro da balança usando cola UV. Alinhe-o com os recortes em direção aos orifícios indicadores. Certifique-se de que o anel esteja ligeiramente inclinado para ficar nivelado com a escala, isso é causado pela curvatura da célula de carga.

Abas de colagem para a superfície de pesagem

Faça 8 abas de 7 x 3 mm de PS e cole-as por 2. O próximo passo é colá-las na superfície de pesagem, elas precisam ser alinhadas com os recortes do anel da placa adaptadora em 4 pontos. Isso é necessário para proteger a superfície de pesagem da balança.

Pintando os indicadores impressos em 3D

Para evitar que os indicadores impressos em 3D absorvam luz, pintamos o interior deles em prata, para que reflitam a luz dos leds.

Etapa 6: Montagem

1. Monte o PCB no suporte e prenda-o usando os parafusos 2 x M3,5x12
2. Cole a base da célula de carga, o suporte pcb e o suporte do led no lugar
3. Conecte tudo ao PCB de acordo com o esquema de Fritzing
4. Monte tudo no lugar:

O botão Tara na superfície superior com o espaçador do botão entre e prenda com o parafuso de suporte

O botão liga / desliga usando o mesmo procedimento, mas do lado com a peça do suporte do lcd

Cole os leds no suporte de led.

O codificador rotativo para a parte lateral usando uma porca e uma arruela para prendê-lo e prender o botão ao eixo

Na outra peça lateral, adicione o plugue de alimentação e fure se necessário, fixe-o com a porca fornecida

Por último, fixe a célula de carga à base e certifique-se de que está nivelada

5. Empurre os comparadores através dos orifícios e lixe, se necessário, pressione as lentes de acrílico nos indicadores

6. Deslize os lados para a placa de base e encaixe a concha superior no lugar

7. Aparafuse o 8 M3.5x12 à placa de base prendendo o revestimento superior e o suporte pcb

8. Adicione os amortecedores adesivos de borracha na parte de trás da placa de base nos pontos de curvatura mais críticos

9. Rosqueie a superfície de pesagem de vidro e o anel adaptador na célula de carga

10. Adicione a superfície de pesagem e alinhe-a com os recortes

A montagem está feita!

Etapa 7: Resultado

O auxílio da balança possibilitou que Veronique pesasse os ingredientes sozinha.

Esses indicadores permitem que ela compreenda o que acontece quando ela ganha peso. Os cuidadores podem ajustar e zerar a quantidade, com um manual de instruções e alguma prática ela pode fazer essas tarefas de forma totalmente independente. Esta é uma grande melhoria em relação ao procedimento de pesagem que ela encontrou anteriormente.

weegschaalhulp2018.blogspot.com/

Agradecimentos especiais para: Veronique e "Het Ganzehof"

Projeto realizado por: Fiel C., Jelle S. & Laurent L.