¡Cepíllate los dientes !: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

A mi hijo de 5 años no le gusta, como a muchos niños de 5 años, cepillarse los dientes …

Descubrí que el mayor impedimento no es el acto de cepillarse los dientes en sí, sino el tiempo que pasa haciéndolo.

Hice un experimento con la cuenta regresiva de mi teléfono celular para permitirle rastrear el tiempo que pasa en cada grupo de dientes (abajo a la izquierda, abajo a la derecha, arriba a la izquierda, arriba a la derecha, al frente). Lo que aprendí de este experimento es que le facilita mucho esta tarea. Después de eso, ¡lo pidió y se lavó los dientes sin quejarse en absoluto!

Entonces pensé: haré un pequeño artefacto de cuenta regresiva que él podría usar solo para que se vuelva más independiente y, con suerte, se cepille los dientes con más frecuencia y con más cuidado.

Sé que hay algunos otros proyectos de bricolaje y productos comerciales que hacen exactamente esto, pero quería jugar un poco y crear mi propio diseño.

Estos son los criterios para mi diseño:

• Lo más compacto posible
• Muestra números y signos de 2 dígitos
• Emite un sonido al comienzo de cada grupo de dientes.
• Recargable
• Tan simple de usar como sea posible

En este Ible te mostraré cómo lo diseñé y creé.

¡Disfrutar!

Suministros

• 1 x Arduino pro mini
• Pantalla de 2 x 7 segmentos
• 1 x pulsador
• 1 x autotransformador
• 1 x zumbador piezoeléctrico
• 2 resistencias de 470Ω
• 1 x módulo cargador / amplificador de iones de litio
• 1 x batería de iones de litio 17360 (en la imagen verá un 18650 y su soporte, pero para hacerlo más compacto, luego cambié de opinión)
• un perfboard
• algunos cables
• un poco de cinta de espuma de doble cara
• un recinto (hice uno de madera, podría imprimirse en 3D)
• 4 x pies de goma
• un poco de pegamento CI

Paso 1: suelde los componentes

Previamente había creado una prueba de concepto con un Arduino Uno y un protoboard para poder escribir el código y decidir qué componentes usar. No compartiré esa parte del proceso, ya que es muy aburrido y no aportaría mucho a este ible.

Esquemas

Los esquemas están disponibles en Tinkercad: https://www.tinkercad.com/things/77jwLqAcCNo-migh … no está completo porque algunos componentes no están disponibles en la biblioteca y el código no se puede ejecutar como está porque necesita una biblioteca específica. Sin embargo, muestra con bastante precisión la idea general detrás de los circuitos simples.

En las siguientes descripciones nunca indico qué pin está conectado a qué intencionalmente. Creo que la asignación de pines dependerá de cómo coloque sus componentes. En el siguiente paso, encontrará fácilmente dónde establecer la asignación de pines editando el código Arduino

Diseño

Primero coloqué en el tablero de perfiles donde quería que los dígitos de los 7 segmentos estuvieran con respecto a la posición del Arduino. Sucede que esta placa perfilada en particular es muy útil: está diseñada como una placa proto con conexiones convenientes y además está impresa a doble cara. Si coloco los segmentos en un lado y el Arduino en el otro, puedo hacer que la mayoría de los pines de dígitos coincidan con los pines de E / S y obtengo un diseño muy compacto.

Si tienes una forma de (hacer) imprimir tus propios tableros, quizás lo mejor sea diseñar el tuyo propio.

Dígitos

Descubrí que la forma más fácil de mostrar números y símbolos de dos dígitos es mediante el uso de dígitos LED de 7 segmentos.

Cómo funcionan los dígitos de 7 segmentos en relación con el Arduino

Un dígito de 7 segmentos tiene 10 pines: uno para cada segmento, uno para el punto / período y dos para el ánodo / cátodo común (llamado A / K más adelante) (conectados internamente entre sí). Para reducir la cantidad de pines utilizados por los segmentos con el Arduino, todos los segmentos y pines de puntos están conectados entre sí y a un pin de E / S, que suma 8 pines de E / S utilizados. Luego, uno de los pines A / K de cada segmento se conecta a otro pin de E / S. En el caso de una pantalla de 2 segmentos, esto suma el uso de 10 pines de E / S (7 segmentos + 1 punto + 2 dígitos x 1 A / K = 10).

Entonces, ¿cómo puede mostrar cosas diferentes en cada dígito? La biblioteca que maneja esos pines de E / S aprovecha eso en la persistencia retiniana del ojo humano. Enciende el pin A / K del dígito deseado y apaga el resto, configurando los segmentos correctamente y luego alternando rápidamente con los otros dígitos usando sus propios pines A / K. El ojo no "verá" el parpadeo ya que es de alta frecuencia.

Soldadura

Primero soldé los dígitos y las conexiones entre ellos, luego soldé el Arduino en la otra cara. Notará que es importante realizar todas las interconexiones de dígitos antes de soldar el Arduino porque evitará que acceda a la parte posterior de los dígitos una vez que esté en su lugar.

Elija una resistencia limitadora de corriente adecuada

La hoja de datos de mis pantallas indica una corriente directa de 8 mA y una tensión directa de 1,7 V. Dado que el Arduino que estoy usando funciona con 5V, necesito bajar 5 - 1.7 = 3.3V a 8mA. Aplicando la ley de Ohm: r = 3.3 / 0.008 = 412.5Ω Las resistencias más cercanas que tengo son 330Ω y 470Ω. Para estar seguro, elegí la resistencia de 470Ω para limitar la corriente a través de cada diodo de la pantalla. El brillo de la pantalla es inversamente proporcional al valor de esa resistencia, por lo que es importante usar el mismo valor para cada dígito.

Zumbador piezoeléctrico

¿Cómo simplemente emitir un sonido con un Arduino y mantenerlo compacto al mismo tiempo? La mejor manera que encontré es usando uno de esos timbres piezoeléctricos delgados que se pueden encontrar en las alarmas de las puertas, por ejemplo.

Sin embargo, necesitamos una forma de amplificar el sonido emitido por ese zumbador porque si lo conectamos directamente al Arduino es difícil escuchar algo de él, lo amplificaremos por esos dos medios:

• con un autotransformador que elevará el voltaje, cuanto más alto sea, más fuerte será el piezo
• con un amplificador acústico pasivo, básicamente una caja, como una guitarra: si unes el piezo a un cartón, por ejemplo, notarás inmediatamente un sonido más fuerte

Se puede encontrar un autotransformador en esa misma alarma de puerta, es un cilindro pequeño con generalmente 3 pines. Un pin va al pin de E / S de Arduino, uno al piezo y el último está conectado tanto al Arduino GND como al otro cable piezoeléctrico. Es difícil saber qué pin es cuál, así que pruebe diferentes configuraciones hasta que escuche el sonido más fuerte que sale del piezo.

Poder

Descargo de responsabilidad: sé que puede ser una mala idea soldar directamente en una celda de iones de litio, no lo haga si no se siente cómodo con eso.

Elegí alimentar el circuito con una pequeña celda de iones de litio, esto implica el uso de un módulo para protegerlo, cargarlo y aumentar el voltaje a 5V (las celdas de iones de litio generalmente producen alrededor de 3.6V). Tomé ese módulo de un banco de energía barato y desolde el engorroso conector USB-A.

El módulo indica dónde debe conectarse la celda. Buscando en línea el pinout del conector hembra USB-A, pude conectar los cables 5VCC del módulo a los pines arduino GND y VCC. Si alguna vez decidió alimentar el Arduino con más de 5V, entonces querrá alimentarlo a través del pin RAW para que pueda dejar que el regulador de voltaje integrado lo baje a los 5V requeridos por ATMega.

Dado que es una fuente de energía recargable, necesitaba una forma de saber cuándo se descarga. Para eso, conecté el extremo positivo de la celda a un pin analógico del Arduino. Durante la secuencia de configuración, leeré ese voltaje y lo convertiré en una forma legible para evaluar el nivel de carga. Escribí un resumen sobre la fórmula de capacidad de iones de litio. Más adelante explicaré cómo lo muestro.

Botón

Necesitamos una forma de iniciar la cuenta atrás y para eso un interruptor basculante de encendido / apagado hubiera estado bien. Elegí usar un botón pulsador momentáneo conectado entre los pines GND y RESET. Al final de todo el ciclo de cuenta regresiva, el Arduino pasa a un estado de sueño profundo y se puede despertar apagándolo y luego encendiéndolo, o configurando el pin RESET en bajo, lo cual es conveniente. Ese botón me permite "encender" la cuenta regresiva y reiniciarla cuando quiera. Sin embargo, no puedo cambiar la cuenta regresiva de cuándo comenzó, pero creo que no es gran cosa.

Paso 2: Edite y cargue el código

Encontrarás el código adjunto. Utiliza una biblioteca llamada SevSeg que puede instalar usando el administrador de bibliotecas del IDE o descargar en

Es posible que desee realizar varios cambios antes de cargarlo:

cuenta regresiva

Para cada grupo de dientes, se muestra una cuenta atrás. Lo puse en 20 segundos para cada grupo. Hay 5 grupos y algunas pausas para la visualización de símbolos en el medio (ver más abajo) por lo que el tiempo total dedicado a cepillarse los dientes debe ser de alrededor de 2 minutos. Escuché que este es el momento recomendado.

Si desea modificar el temporizador, mire la línea 14.

Asignaciones de pines

• si está utilizando pantallas de cátodo común, cambie la línea 84 a "COMMON_CATHODE"
• para los pines de los segmentos, cambie la línea 82 (actualmente establecido de 4 a 11)
• para los pines A / K, cambie la línea 80 (actualmente establecido en 2 y 3)
• para el sensor de voltaje, cambie la línea de clavijas 23 (actualmente establecido en A0)
• para el zumbador, cambie la línea de pin 19 (actualmente establecido en 12)

Sonidos

Definí algunas notas musicales con su frecuencia aproximada desde la línea 36 a la 41, si siente que desea tocar diferentes tonos, es posible que desee agregar más a esa lista.

Paga 2 tonos diferentes:

• una especie de chirrido al comienzo de cada grupo de dientes, línea 206
• un tono de "fiesta" al final (una especie de recompensa), línea 201

Puedes cambiar esos tonos, las listas contienen una alternancia de nota musical y duración de la nota, ¡sé creativo!

Animación

Al comienzo de cada grupo de dientes hay una pantalla que simboliza el grupo en cuestión. Los símbolos de los cinco grupos se definen desde la línea 71 a la 74. Puede editar esto si lo desea.

Al final de la secuencia, esos símbolos se alternan para formar una especie de animación.

Indicador de nivel de batería

Al comienzo de la secuencia, el nivel de la batería se indica como una pantalla de "barra" que se muestra durante 3 segundos. Cada dígito puede mostrar tres barras horizontales. Cuando se muestran las 6 barras, significa que la batería está llena. Las barras no se iluminarán de arriba a abajo y de izquierda a derecha con el nivel de batería disminuyendo. Puede cambiar eso y mostrar un número que represente el porcentaje restante de energía si lo desea, el código se encuentra en la línea 100.

Paso 3: crear un recinto

Encontrarás adjunto un modelo de Sketchup del que diseñé.

Probablemente no se ajuste a sus necesidades, ya que depende en gran medida de la compacidad y el tamaño de su circuito / componentes. Ajústalo como necesites:)

Creo que utilicé madera contrachapada de abedul de 3/16 "y una espiga redonda de 1/2" para la tapa del botón.

Notarás que hay un tallado en la parte posterior de la caja donde se colocará el zumbador piezoeléctrico, aquí es donde realizo la amplificación acústica pasiva.

Paso 4: coloque los componentes en la carcasa

Usé cinta de espuma de doble cara para mantener la batería, el módulo cargador / amplificador y el zumbador piezoeléctrico en su lugar. También utilicé parte de ella como un espaciador entre el tablero de perforación y la madera contrachapada o, de lo contrario, la pantalla sobresaliría de una manera no tan hermosa.

Pegué el pulsador con pegamento CI pero no fue suficiente para soportar la presión al accionarlo, así que utilicé una clavija de diámetro pequeño para mantenerlo en su lugar (ver imagen).

También utilicé pegamento CI para pegar el zumbador piezoeléctrico en la placa trasera antes de cerrarlo.

Mi recomendación: probar que todo funciona de vez en cuando durante el ajuste, tuve que reabrir y aislar algunas áreas en cortocircuito, ¡varias veces!

Agregue algunos pies de goma en la parte inferior, le da un aspecto profesional;)

Paso 5: Conclusión

Puede notar que los dígitos están al revés, este es un error que cometí ya que distribuí los componentes. Resolví ese problema moviendo la asignación de pines, no es gran cosa ya que no estoy usando el punto / punto.

De todos modos, este proyecto fue muy divertido de hacer y ¡a mi hijo le encanta!

¡No dudes en publicar tus comentarios y sugerencias!

Gracias por leer.