Přípravek pro Arduino projekty s nepájivým kontaktním polem

VOŠ a SŠ technická, Česká Třebová
Studenti si vymodelují a vytisknou přípravek pro vytváření a snadné přenášení či uchovávání vlastních zapojených úloh postavených na bázi řídící desky Arduino UNO a dalších senzorů a aktorů.
Hard
Short-term
15+ yrs
Verified by Prusa Team
1
6
0
504
updated December 30, 2021

Summary

PDF
Studenti si vymodelují a vytisknou přípravek pro vytváření a snadné přenášení či uchovávání vlastních zapojených úloh postavených na bázi řídící desky Arduino UNO a dalších senzorů a aktorů.

The focus of the target group

Cílovou skupinou jsou studenti 2. ročníku technických středních škol, kde se učí 3D modelování v některém z 3D CAD programů (zde použit software SolidWorks). Využít jej lze ale i v rámci mimoškolních aktivit na téma 3D modelování a programování úloh postavených za řídicí desce Arduino UNO již cca od žáků 9. tříd základních škol třeba i za cenu zjednodušení modelu (např. vynechání prostoru na druhé nepájivé kontaktní pole či prostoru pro displej, popř. nevyužití zámků pro rozšíření o přídavné moduly).

Necessary knowledge and skills

Tento projekt je s ohledem na vyšší náročnost a přesnost při modelování určen spíše pro zkušenější uživatele. Pro modelování byl zvolen software SolidWorks, ale je v principu možné použít jakýkoliv software, který umožňuje přesnou specifikaci rozměrů jednotlivých částí (na desetiny milimetru případně přesnější). Neodymové magnety jsou do výsledného výtisku vlepeny s pomocí sekundového lepidla, což není nijak náročná operace. Je ale vhodné mít nějaké zkušenosti s přípravou modelu k tisku.

Project objectives

Studenti se naučí v rámci výuky 3D modelování navrhnout a vymodelovat přípravek pro snadné přenášení a uchovávání vytvořených zapojených úloh  postavených na bázi řídící desky Arduino UNO či desek rozměrově kompatibilních (např. WEMOS D1 UNO). Součásti přípravku bude i prostor pro umístění dvou nepájivých kontaktních polí pro vlastní realizaci zapojení a prostor pro umístění LCD displeje 16x2 (ať už samostatného či osazeného I2C převodníkem). Dále jsou součástí zámky pro rozšíření o další přídavné moduly (fixované neodymovými magnety) pro integrování dalších potřebných prvků do jednotné sestavy (např. Raspberry Pi, OLED displej, ...). Protikus zámku je součástí projektu pro využití na případných dalších modulech.
Po vymodelování si studenti vše vytisknou a budou mít k dispozici pomůcku do hodin předmětu Internet věcí, kde budou sestavovat a programovat úlohy s využitím této pomůcky, aby nedošlo k nechtěnému narušení zapojení úlohy během manipulace s ní.

Required equipment

Pro vytvoření modelu je pro přesné určení rozměrů nutné mít k dispozici jednotlivé komponenty (desku Arduino UNO, nepájivé kontaktní pole 830 pinů, LCD displej 16x2)

Pro fixaci zámku s případnými dalšími moduly jsou využity neodymové magnety (váleček o průměru 5 mm a výšce 5 mm), které jsou do výtisku přilepeny pomocí sekundového lepidla.

Pro připojení desky Arduino UNO k PC je třeba USB kabel (A-B), pro realizaci úloh další potřebné propojovací vodiče (kolik-kolík a kolík-dutinka, počet dle zamýšlených úloh). Dále je třeba dle zamýšlených úloh třeba dalších elektronických součástek (LED diody, rezistory cca 330 , tlačítka, rezistory cca 10 k, potenciometr cca 10 k, fotorezistor, teplotní čidla a další dle uvážení)

Pro stanovení rozměrů jednotlivých komponent je vhodné použít posuvné měřítko.

Jako modelovací software byl použit SolidWorks, ale je v principu možné použít jakýkoliv software, který umožňuje přesnou specifikaci rozměrů jednotlivých částí (na desetiny milimetru případně přesnější).

Project time schedule

čas strávený prací na projektu 

modelování a měření: 6 hodiny

dodatečné úpravy po tisku: 10 minut (odstranění podpěr)

montáž apod: 10 minut (vložení magnetů, nepájivých polí, arduina a displeje)

čas tisku: Prusament PLA, 0.15mm Quality, Výplň 15%, Podpěry všude. 52,52m filamentu, 13h 57m normální tisk.

Workflow

    1. Příprava podkladových dat – vyučující rozhodne, v jaké pokročilosti bude probíhat modelování přípravku či zda využije rovnou připravený model pro vlastní 3D tisk a bude probíhat např. pouze modelování nějakého doplňkového modulu k základnímu přípravku dle potřeb. Vhodné je ukázat studentům hotový výtisk, ke kterému má celá aktivita směrovat.
   2. Studenti na základě předložených komponent (Arduino UNO, display, nepájivé kontaktní pole, případně další komponenty pro rozšiřující moduly) samostatně zpracují základní rozměrovou dokumentaci jako podklad pro další modelování v 3D modelovacím softwaru. Před započetím vlastního modelování je vhodné zkontrolovat rozměrovou dokumentaci pro vyloučení nepřesností.
   3. V případě požadavku na rozšiřující moduly je třeba, aby vyučující specifikoval požadavky na zámky a jejich rozměry a polohu otvoru pro neodymový magnet, aby byla zajištěna kompatibilita mezi základními přípravky a moduly (i napříč výtisky).
   4. V rámci modelování vytvoří studenti požadovaný 3D model (hrubý postup práce během modelování zpracován v samostatném souboru). Během modelování je třeba věnovat pozornost dostatečnému ukotvení opěrných bodů pro uchycení displeje a Arduino UNO desky, protože při nedostatečném ukotvení se mohou opěrné body lehce ulomit. Extrémní pozornost je třeba věnovat také poloze těchto opěrných bodů – zde závisí opravdu na každé desetině milimetru. Pozornost je třeba věnovat i zámkům a jejich rozměrům a poloze s ohledem na rozšiřující moduly (pokud jsou požadovány).
   5. Po dokončení modelování je nutno projekt prostřednictvím sliceru připravit na tisk na 3D tiskárně – pozornost je třeba věnovat dutinám.
   6. Následuje výtisk prototypu a fyzická kontrola zda s ohledem na požadované komponenty vyhovuje (zda lze vše do přípravku s ohledem na jeho rozměry a polohu opěrných bodů umístit). Případně na základě zjištěných nesrovnalostí upravit 3D model a s ohledem na to opakovat body 4, 5 a 6.
   7. Po vytištění finálního přípravku je třeba s pomocí sekundového lepidla do připravených otvorů fixovat neodymové magnety 
   8. V případě rychlejších studentů je možno modelovat rozšiřující moduly pro další potřebné komponenty (Raspberry Pi, OLED displej, ...) – zde je nutnost vzájemné kompatibility zámků mezi výtisky, aby bylo možno tyto rozšiřující moduly použít k přípravkům všech studentů.
   9. Na závěr je vhodné na základě zpětné vazby od studentů posbírat problémy, se kterými se potýkali a případně je na to příště již dopředu upozornit, aby se situace do budoucna pokud možno neopakovala.

Authors

Mgr. Ondřej Marko, Ing. Zdeněk Žaba, Bc. Petr Hrdina

Model origin

The author hasn't provided the model origin yet.

License