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「雷宇科教」

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鐳射切割不安全噪音警報系統

By ringthedecibels in Circuits（文末附設計圖）

Oshman 工程設計廚房 （OEDK） 是萊斯大學最大的創客空間，為所有學生提供了一個空間來設計和原型解決現實世界的挑戰。為了達到這個目的，OEDK 配備了許多電動工具和大型機械，它們會產生很大的、可能不安全的噪音。雖然 OEDK 已成功建立了圍繞護目鏡和手套的安全文化，但由於使用者不確定何時需要保護聽力，因此無法圍繞聽力保護建立相同的安全文化。

我們的團隊 Ring the Decibels 旨在透過設計、構建和實施警報系統來解決這個問題，該系統建議 OEDK 使用者在不安全的噪音聲級下佩戴適當的聽力保護裝置。

第 1 步：概述

該裝置使用 Arduino Uno 微控制器。從重力聲級計接收模擬聲音資料，取平均值，然後用於觸發數字 LED 條輸出。視覺顯示包括連續顯示平均分貝水平的漸變和一組耳機，一旦達到預定的分貝閾值就會閃爍紅色。

外殼由兩塊膠合板製成，兩塊膠合板由兩塊圓形膠合板隔開，由鋁製支架隔開。漸變色和耳機顯示器由磨砂亞克力製成。所有電子元件都安裝在背板上。

從原材料到上牆，這款裝置只需不到2小時即可完成。透過這個專案，我們學到了很多關於資料平滑和控制 LED 燈條的知識，我們希望你在構建它時玩得開心。

第 2 步：所需的元件和工具

該裝置的材料總成本略低於 100 美元。由於我們的團隊正在批次製造此裝置，因此我們能夠批次購買一些材料以降低成本。此外，由於我們正在為工程創客空間構建此裝置，因此我們已經可以訪問許多元件和工具。

下面列出的元件數量適用於一臺裝置。

元件：

1x Arduino Uno（或類似的微控制器）帶USB 電纜

1x原型麵包板

1x穿孔板（可選）

2x紅色公-公跳線

2x紅色公母跳線

2x黑色公-公跳線

2x黑色公母跳線

3x藍色公-公跳線

2 根藍色公母跳線

1x 5V 1A 電源介面卡

1x重力模擬聲級計

1x可單獨定址的 RGB LED WS2812B 燈帶（至少 20 個 LED）

6x 公-公頭針

2 個330 歐姆電阻器

24” x 12” 1/4”樺木膠合板

7“ x 9” 1/4“ 亞克力

9” x 9“ of 1/8” 亞克力（寬度可以變化）

3x 1/4“ Hex / 2” 6-32 母-母鋁製支架

6x 1/4“ 六角 / 1 1/4” 6-32 母-母鋁製支架

18x 3/4“ 6-32 平頭螺絲

18x 6號墊圈

8x 10mm M2。5 母-母尼龍支架

4x 25mm M2。5 母-母尼龍支架

4x 1 8mm M2。5 公母尼龍支架

24x 6mm M2。5 螺絲

工具：

Arduino IDE

焊錫烙鐵 （HAKKO FM-204）

松香助焊劑

鐳射切割機（EPILOG Fusion M2 40）

亞克力膠

噴砂機（可選）

砂紙

2 部分環氧樹脂

無繩電鑽

5/32” 鑽頭

1/8“ 鑽頭

1/2” 82º 埋頭鑽

鑽床

#5 沉頭鑽

螺絲刀

帶膠棒的熱膠槍

第 3 步：準備 LED

在條帶上的標記處切割兩條可單獨定址的 LED 條帶。您可以切割任意數量的 LED，只需確保稍後在程式碼中重新初始化 LED 數量。我們每條使用 10 個 LED。

將插頭引腳焊接到 LED 燈條的 3 個連線中的每一個上。務必焊接在資料輸入 （DI） 端。對另一個 LED 燈條重複此操作。我們在 LED 燈條聯結器上刷了一點松香助焊劑，使焊接更容易。

將其中一個 LED 燈條彎曲並摺疊成弧形，以適應漸變片的曲線。我們透過使用可以自行彎曲的 LED 燈條建立波浪圖案來實現這一點。使用相同的技術，塑造另一個 LED 燈條以跟隨耳機的曲線。

第 4 步：組裝電路

首先將 Arduino 5V 引腳連線到麵包板上的電源軌。然後，將 Arduino 組引腳連線到麵包板上的接地軌。

連線 LED 燈帶

將 Arduino 數字引腳 5 連線到一個 LED 燈條上的資料輸入 （DI） 聯結器，在引腳 5 和 DI 聯結器之間新增一個 330 歐姆的電阻器。將麵包板上的麵包板電源軌連線到 LED 燈條上的 5V 聯結器引腳，並將麵包板接地軌連線到 LED 燈條上的 GND 聯結器。這將是漸變顯示的 LED 燈條。

將 Arduino 數字引腳 6 連線到另一個 LED 燈條上的 DI 聯結器，在引腳 6 和 DI 聯結器之間新增一個 330 歐姆的電阻器。將麵包板上的麵包板電源軌連線到 LED 燈條上的 5V 聯結器引腳，並將麵包板接地軌連線到 LED 燈條上的 GND 聯結器。這將是耳機顯示屏的 LED 燈條。

連線重力聲級計（麥克風）

將 Arduino 模擬引腳 A0 連線到重力聲級計上的模擬埠。將麵包板上的麵包板電源軌連線到 Gravity 板上的 VCC 埠，將麵包板接地軌連線到 Gravity 板上的 GND 埠。

將電路轉移到 Perf 板（可選）

為了讓所有電子元件保持更長時間，我們的團隊決定將我們的電路移到穿孔板上。我們的電路不是很複雜，所以我們用鋼鋸將 4cm x 6cm 穿孔板切割成 4cm x 3cm 板，並用 1/8“ 鑽頭鑽新的安裝孔。這一步是完全可選的。

第 5 步：編輯和上傳程式碼

下載程式碼並在 Arduino IDE 中開啟它。

檢查為每個燈條（NUM_LEDS_1 和 NUM_LEDS_2）上的 LED 數量定義的值與您為第一個 LED 燈條（漸變）和第二個 LED 燈條（耳機）切割的 LED 數量匹配。如果這些值不匹配，請更改程式碼上的數字。

驗證程式碼並將其上傳到您的 Arduino 板。

第 6 步：準備木套管

下載木材鐳射切割檔案。

（文末附木材鐳射切割設計圖，為lcp格式檔案。）

使用鐳射切割機上的適當設定，從 1/4” 膠合板上鐳射切割前後板和 6 個 LED 支架。隨意將前板上的光柵標誌更改為您喜歡的任何設計。

我們使用了鐳射切割機，因為我們可以訪問 OEDK 上的鐳射切割機，但您也可以下載檔案以用作輪廓，以使用其他鐳射切割機進行加工。

用 5/32“ 鑽頭在前面板的影象中紅色 X 所示位置鑽 3 個孔。漸變和耳機之間應該有一個孔，一個在右耳機下方，一個在徽標下方。埋頭孔這些孔從前面。這些孔將用於 2” 支架。

將前板放在後板的頂部，使它們的方向與鐳射切割檔案中看到的方向一致。用鉛筆輕輕描出漸變和耳機空間的輪廓，麥克風孔和剛剛在前板上鑽的3個孔到背板上。

在剛從前板轉移的位置，用 5/32“ 鑽頭在後板中鑽 3 個孔。從背面鑽這些孔。

第 7 步：準備亞克力裝飾

我們使用了鐳射切割機，因為我們可以訪問 OEDK 上的鐳射切割機，但您也可以下載檔案以用作輪廓，以使用其他鐳射切割機進行加工。此外，背板可以從任何寬度的亞克力上切割下來，但我們發現 1/8” 或更薄的厚度足以附著在木材上，同時減輕重量。

用丙烯酸膠將每個亞克力背板粘到其對應的前插入件上，這樣當前插入件放入前板時，背板上的標籤與正面的背面齊平。

膠水凝固後（至少 30 分鐘），在連線的亞克力件的正面和背面上霜，以更好地漫射光線。我們為此使用了噴砂機，但細砂紙（600 粒度或更高）和一些肘部油脂也可以使用。

第 8 步：將亞克力件連線到木套管上

將前板面朝下放置，然後將亞克力部件乾燥安裝到相應的空間中。如果亞克力件在安裝時遇到問題，請打磨前板的內邊緣，直到亞克力件適合。

一旦實現良好的貼合，從前板上取下丙烯酸片，並在與木材接觸的背板的凸片表面塗上兩部分環氧樹脂。將丙烯酸片放入它們的空間，向下按緊，讓環氧樹脂完全乾燥。

第 9 步：將電子板安裝到木質外殼上

使用背板上麥克風孔的描線輪廓，將重力聲級計放在背板上，使麥克風與其輪廓對齊。標記 Gravity 板上的四個安裝孔在背板上的位置。

將重力聲級計留在背板上，將 Arduino 板和穿孔板放在背板上。調整 Adruino 板的方向，使電源插座朝下，並在每塊板之間留出至少 1/4“ 的空間。只要板彼此不重疊或不重疊，這些板的確切位置並不特別重要。漸變和耳機的輪廓我們選擇將Arduino板放在Gravity板的左側，將perf板放在Gravity板的上方。

在背板上標記 Arduino 和穿孔板的安裝孔的位置。

從背板上拆下電子裝置並鑽出所有用 1/8” 鑽頭標記的孔。由於我們的 M2。5 螺釘需要一個沉頭孔與背板齊平，因此我們使用從背面對背板進行沉孔鑽床。

使用 M2。5 尼龍支架和螺釘將重力聲級計連線到背板上。麥克風應該靠近前板，所以為了儘可能地抬高板子，我們使用了一個 25mm 的女性-女性支架和一個 18mm 的男性-女性支架。

使用 M2。5 母-母支架和螺釘將 Arduino 和 perf 板連線到背板上。支架的長度並不重要，只要用於一塊電路板的所有支架的長度相同並且足夠短以將電路板保持在裝置內即可。我們使用了 10 毫米的女性-女性支架。

如果您的電路使用麵包板而不是穿孔板，只需使用粘性背襯安裝麵包板，而不是使用支座和螺釘。

安裝電子裝置後，將電路連線起來。

第10步：連線 LED 支架

在背板上，在輕微繪製的漸變輪廓內繪製 3 個點，如紅色 X 所示。漸變的每一端應該有一個孔，中間應該有一個。在耳機的輪廓內重複此操作，如紅色 X 所示。

用 5/32“ 鑽頭在剛剛繪製 6 個點的位置鑽孔。從背面鑽這些孔。這些孔將用於 1 1/4” 支架以支撐 LED 燈條。

在 6 個 LED 支架中的每一個的一端用 5/32“ 鑽頭鑽孔。埋頭鑽這些孔。

使用 1個 1/4” 支架將 LED 支架連線到後板上漸變和耳機輪廓內的 6 個孔中的每一個。在支架和木頭之間的支架的每一側使用墊圈。對齊 LED 支架，以便LED 燈條放置在支架的非鑽孔端，LED 燈條將在漸變或耳機中居中。

第 11 步：最終組裝和安裝

使用熱膠將 LED 燈條連線到 LED 支架上。LED 燈條的輸入線應朝向裝置底部。

將 LED 燈條連線到電路並將 5V 電源介面卡連線到 Arduino 中的 USB 電纜。

使用 2“ 支架、6-32 墊圈和 6-32 螺釘將前板連線到背板上，將墊圈放在支架和木頭之間。

使用背板上的安裝孔將裝置安裝到牆上。您可以在牆上使用木螺釘或使用命令掛鉤。

插入裝置並獲得聽力保護！

設計圖：

https：//www。laserblock。cn/thread-23575-1-1。html

注：本文經翻譯並轉載，

若部分翻譯有誤，請諒解。

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