Как самостоятельно сделать цифровой перекрёстный лазерный уровень + крепление
Шаг первый: размеры, детали, режимы работы
Устройство имеет несколько режимов работы.
Уровень XY — это обычный круговой пузырьковый уровень. Когда уровень лежит на тыльной стороне, можно измерить горизонтальный уровень наклона поверхности.
Следующий режим — вертикальный уровень с функцией угломера.
Третий режим — горизонтальный угломер.
Четвертый режим — обычная лазерная указка.
И наконец пятый режим — это проецируемый лазерный крест. Этот режим также можно активировать на режиме пузырькового уровня и вертикального уровня. Для этого нужно дважды нажать кнопку «Z».
На видео ниже можно посмотреть пример работы с различными режимами.
Корпус уровня напечатан на 3D-принтере и имеет размеры 74x60x23,8 мм с лазером «крестом» и 74x44x23,8 мм без него, что делает инструмент карманного размера.
Уровень питается от перезаряжаемой Li Po батареи.
Фотографии сборки, которые мастер предоставил, относятся к более старой версии печатной платы. Было несколько мелких проблем, которые он исправил в новой версии. Отличия очень небольшие, и монтаж в основном не изменился.
Мастер хотел сделать уровень как можно более компактным, а также сделать так, чтобы его легко смог собрать человек со средними навыками пайки. Он использовал резисторы / конденсаторы SMD 0805, потому что их довольно легко паять, они дешевы и и легко заменить в случае неисправности при монтаже.
Использование предварительно изготовленных коммутационных плат для датчика / OLED / микроконтроллера также снижает общее количество деталей.
На уровне, поскольку MPU6050 — единственный датчик, было решено использовать Arduino Pro-mini. Хотя он имеет небольшую память, он меньше по размерам чем, например, Wemos D1 Mini. К тому же поскольку это собственный продукт Arduino, поддержка программирования изначально включена в Arduino IDE.
В приборе используется версия Arduino Pro-Mini 5 В вместо версии 3,3 В. Это главным образом потому, что версия 5В имеет вдвое большую тактовую частоту версии 3.3v, что помогает сделать уровень более отзывчивым. Полностью заряженный аккумулятор LiPo выдает 4,2 В, так что можно использовать его для питания pro-mini непосредственно от его вывода vcc. Это позволяет обойти встроенный регулятор напряжения 5 В.
И MPU6050, и OLED работают при напряжении от 5 до 3 В.
Можно было бы использовать повышающий регулятор на 5 В, чтобы поддерживать постоянное напряжение 5 В на всей плате, это было бы хорошо для обеспечения постоянной тактовой частоты (она уменьшается с понижением напряжения) и предотвращения затемнения лазеров (что на самом деле не заметно), но мастер не захотел усложнять прибор.
Также уровень показывает текущий процент заряда LiPo батареи в правом верхнем углу дисплея. Это рассчитывается путем сравнения внутреннего опорного напряжения 1.1V на ARDUINO к напряжению, измеренного на Vcc.
Обе кнопки имеют схему защиты от дребезга. Это можно настроить программно, но мастер предпочел сделать это аппаратно. Для этого нужны всего два резистора и один конденсатор.
Чтобы упростить сборку, он будет добавлять компоненты на плату поэтапно, в порядке увеличения высоты.
Сначала нужно припаять все SMD резисторы и конденсаторы на верхней стороне платы. Значения указаны на плате, но можно использовать прилагаемое изображение для справки. Резистора 10 кОм нет будет на плате. Изначально мастер собирался использовать его для измерения напряжения батареи, но нашел альтернативный способ сделать это.
Затем отрезает и зачищает провода питания маленького лазерного диода. Возможно их придется удалить полностью до контактной площадки лазера.
Помещает лазер в вырез на правой стороне печатной платы. Фиксирует клеем. Припаивает провода лазера к монтажным отверстиям +/- с надписью «Laser 2», как показано на фото.
Затем припаивает два транзистора 2N2222 в правый верхний угол платы согласно обозначениям. При пайке нужно вставлять ножки в плату примерно наполовину, как показано на фото. После того, как они будут припаяны, обрезает ножки, а затем сгибает 2N2222 так, чтобы плоская поверхность находилась напротив верхней части платы.
Припаивает штыревые разъемы для Arduino Pro-Mini на верхней стороне платы. Их ориентация не имеет значения, за исключением самого верхнего ряда. Это программный заголовок для платы, поэтому очень важно, чтобы они были ориентированы так, чтобы длинная сторона разъемов располагалась на верхней стороне печатной платы уровня. Кроме того, нужно убедитесь, что используются контакты A4-7, соответствующую данному Pro-Mini (здесь они расположены в виде ряда вдоль нижней части платы, но у некоторых они расположены парами вдоль одного края). Припаивает Arduino Pro-Mini на место.
Теперь нужно установить OLED-дисплей SSD1306 к верхней части платы. Как и в случае с MPU6050, нужно, чтобы дисплей был максимально параллелен плате уровня. Платы SSD1306, похоже, бывают двух возможных конфигураций, одна с перевернутыми контактами GND и VCC. Оба будут работать на данной плате, но нужно настроить контакты с помощью перемычек на задней стороне печатной платы уровня.
Дальше нужно установить батарею. Мастер приклеивает липучку к плате и к батареи (на первом фото красный провод имеет отношение к первой версии платы).
Затем закрепляет аккумулятор на плате. Провода от аккумулятора, согласно полярности, припаивает к B + и B- на TP4056.
На этом печатная плата уровня готова, еще один лазерный диод будет установлен позже.
Шаг третий: корпус
Детали корпуса мастер напечатал на 3D-принтере. Файлы для печати можно скачать здесь.
В файлах присутствуют два варианта корпуса для печати. «Main Base.stl» и «Main Top.stl» для корпуса с лазером-крестом, и «Main Base No Cross.stl» и «Main Top No Cross.stl» без креста.
В обоих случаях на внешней стороне корпуса приклеиваются круглые магниты 1×6 мм в каждое из отверстий. Всего понадобится 20 магнитов.
Затем нужно приклеить заготовку из акрила в соответствующее окно. Для того, чтобы можно было перепрограммировать уровень после того, как он будет собран, нужно вырезать прямоугольник в верхнем левом углу.
На кнопках прорисовывает контуры букв «M» и «Z».
Шаг четвертый: загрузка кода
Код можно скачать здесь.
Перед прошивкой нужно установить следующие библиотеки:
I2C Dev
Adafruit’s SSD1306 library
Voltage Reference
Чтобы загрузить код, необходимо подключить кабель программирования FTDI к шестиконтактному разъему над Arduino pro-mini. Кабель FTDI должен иметь либо черный провод, либо маркер для ориентации. Когда мы вставляем кабель в разъем, черный провод должен входить в контакт с маркировкой «blk» на плате уровня. Если все сделано правильно, светодиодный индикатор питания на Arduino должен загореться, в противном случае нужно перевернуть кабель.
Также можете загрузить код, используя Arduino Uno, как описано здесь.
Обязательно выберите Arduino Pro-Mini 5V в качестве платы в меню инструментов при загрузке. Перед загрузкой кода следует откалибровать MPU6050, запустив пример «IMU_Zero» (находится в меню примеров для MPU6050). Используя результаты, нужно изменить показания в верхней части кода. Как только смещения установлены, можно загрузить код, и уровень должен заработать. Если не используется лазер с перекрестными линиями, то нужно установить для «crossLaserEnable» значение false в коде.
Смена режима уровня осуществляется кнопкой «M». Нажатие кнопки «Z» обнулит угол или включит один из лазеров в зависимости от режима. В режиме крена или XY двойное нажатие кнопки «Z» включит перекрестный лазер.
Если код не загружается, возможно, придется установить плату как Arduino Uno с помощью меню инструментов.
Если дисплей не включается, проверьте его адрес I2C у продавца. По умолчанию в коде это 0x3C. Его можно изменить, изменив DISPLAY_ADDR в верхней части кода. Если это не поможет, придется вынуть печатную плату уровня из корпуса и убедиться, что контакты дисплея соответствуют контактам на плате уровня. Если они соответствуют, возможно поврежден дисплей.
Шаг пятый: установка перекрестного лазера
Дальше нужно установить лазерный модуль в корпус, как показано на фото, он должен защелкнуться в закругленных вырезах для лазера.
Затем провода лазера нужно протянуть под дисплеем к порту Laser 1 на печатной плате уровня. Зачистить и припаять их к +/-, как показано на фото. Красный провод плюс.
Теперь нужно выровнять лазер с корпусом уровня. Для этого мастер использовал пластиковую карточку, согнутую под прямым углом. Помещает уровень и учетную карточку на одну и ту же поверхность. Включает перекрестный лазер и наводит его на карточку. Используя пинцет или плоскогубцы, вращает переднюю крышку линзы лазера с рифлением, пока крест лазера не совместится с горизонтальными линиями карточки. Фиксирует крышку каплей термоклея.
Источник
Штатив для лазерного уровня своими руками из старых вещей
Для ремонта в загородном доме вы купили трехосевой уровень. Инструмент должен прочно стоять на одном месте без вибраций, как нивелир. Штатив для лазерного уровня недорогой, но не всегда его возможно быстро приобрести. Остается сделать своими руками.
Необходимые инструменты и материалы
Вместо треноги может использоваться стойка для лазерного уровня с распорной штангой. Она в сложенном виде достаточно компактна и не сложна в изготовлении.
Для верхней опоры берем переходную полипропиленовую муфту 20*50 мм. Остальные материалы и инструмент:
- труба диаметром 27 мм, с толщиной стенки 1 мм;
- телескопическая ручка валика;
- саморезы;
- отрезок коврика для фитнеса;
- отвертка крестовая;
- клей «Момент» или клеевой пистолет со стержнем;
- канцелярский нож;
- головка от дешевого китайского штатива;
- клипса пластиковая для крепления труб диаметром 25 мм – 2 шт;
- клипса пластиковая для крепления труб диаметром 20 мм – 2 шт;
- уголок Деймокс 40*100 мм;
- старый пистолет для герметика;
- полипропиленовый тройник на 32 мм;
- муфта пропиленовая для нижней опоры 32*50 мм;
- шуруп пластиковый от детского конструктора с резьбой 5/8;
- сверло диаметром 6 мм;
- винт 4-6 мм с барашком.
Как сделать штангу для лазерного уровня
Чем штанга лучше нивелирного штатива? У треноги есть один большой недостаток — работа инструмента ограничена по высоте — его сложно поднять под потолок, что актуально при разметке сверху и невозможно опустить слишком низко. Работа с телескопической штангой снимает эти недостатки, впрочем, увеличивая сложность центровки инструмента.
Телескопическое основание с легкостью раздвигается и укрепляется в любом месте комнаты или дверного проема выдвижной частью штанги и специальным трубчатым домкратом. Регулировка по высоте инструмента проводится вручную за счет клипсового держателя.
Основная часть штанги
Основа штанги состоит из тонкостенной трубы ручки для покраски с диаметром 27 мм и толщиной стенки в 1 мм. Ее длина выбирается в зависимости от высоты потолков в помещении с небольшим запасом. Соединителем для частей трубы является телескопическая ручка для валика. Ее диаметр составляет 25 мм — как раз под внутренний размер основной трубы. Трубка плотно входит в основную штангу.
Верхняя трубка телескопической подставки используется для подгонки штанги под требуемую высоту. Как она изготавливается? К верхней части штанги саморезом подсоединяем переходную полипропиленовую муфту. К ней припаивается отрезок полипропиленовой трубы размером 10—15 см. К верхнему основанию прикрепляется кусок коврика для фитнеса, каремата, хобы или любой упругий нескользкий материал. Все это удобно прикрепить клеевым пистолетом или секундным клеем.
Нижнюю часть ручки для валика освобождаем от термоусадки для правильной состыковки с основной трубой. Трубы друг к другу подходят плотно, без люфта.
Крепление для уровня
Самодельный держатель для лазерного уровня делаем из уголка Деймокс с размерами сторон 40*100 мм. На длинную сторону в прорезь устанавливаем голову от китайского штатива за 150 руб. с помощью самореза и шайбы.
Крепеж для штанги изготавливаем из пластиковой клипсы. Прикрепляем ее саморезом к короткой части уголка — получаем подвижное соединение с основной частью конструкции. При его изготовлении для увеличения прочности устанавливаем не одну клипсу, а пару, соединяя между собой четырьмя саморезами.
Учитывая разницу диаметров труб, для крепления уровня под потолком понадобятся 20 мм клипсы. Их мы подготавливаем аналогично, но не прикрепляем к уголку, а откладываем про запас — они нужны лишь для работ около потолка.
Резьба под крепление на приборе — 5/8, а на «голове» от китайского штатива— ¼. Поэтому придется сделать переходник с одной резьбы на другую. Изготавливается из любого подходящего болта, например от детского пластмассового конструктора. Шляпка его просверливается для крепление забивного анкера М6.
Проверяем, что получилось. Головка болта легко накручивается на винт «головы» штатива, а на сам болт садится прибор. В результате своими руками нами изготовлена подставка под лазерный уровень.
Домкрат
Штанга удобна для движения сконструированного крепления, но ее неудобно закреплять только верхней частью. Постоянно будет или не хватать высоты, или палка станет упираться в потолок. Придется подкручивать телескопическую часть даже при небольших перепадах высот, что мешает работе и надежной центровке инструмента. Помочь сможет изготовление быстрораздвижного домкрата для укрепления трубного основания.
Механизм для домкрата берем от самого дешевого пистолета для выдавливания герметика. Для его работы совместно с трубчатой штангой потребуется круглый корпус. Под корпус домкрата приспособим полипропиленовый тройник диаметром 32 мм, соединенный с 32 мм пластиковой муфтой путем нагрева над газовой плитой. Соединение можно скрепить клеевым пистолетом. Нижний уголок служит направляющей, на верхний опирается пружина.
Для опоры спускового механизма приспосабливаем длинный саморез, который вкручиваем в край полипропиленового тройника. Все вырезы под крепления и механизмы делаются нагретым канцелярским ножом. Со стороны пружины к переходной муфте припаяна муфта 32*25 мм. В нее уже вставлена труба 25 мм, на которую надевается кусок телескопической ручки. Ручка, в свою очередь, служит соединением с основной штангой.
Со стороны пола к круглому толкателю пистолета саморезами присоединяется муфта из полипропилена с куском каремата, аналогично противоположному концу. Выдвигается она с помощью качания спускового механизма пистолета для выдавливания герметика. После каждого качка подаватель фиксируется с помощью зазубрины в штанге пистолета.
Теперь для работы потребуется примерно измерить раздвижной штангой высоту помещения, подогнав ее размер с помощью телескопического соединения. Эти действия должны происходить при сложенном домкрате. Установив штангу вертикально от пола до потолка помещения, раздвигаем домкрат до прочного распирания штанги от пола до потолка.
Центрируем по вертикали, поочередно ослабляя или включая в работу домкрат. Распираем отцентрованную трубу штанги максимально, чтобы исключить падение и вибрации инструмента. Прикручиваем лазерный уровень. Инструмент готов к работе.
Так путем нехитрых манипуляций мы собрали основу для крепления лазерного уровня, которая не уступает по удобству стандартному штативу, а по некоторым параметрам и превосходит его, приближая уровень максимально к полу или потолку. При этом конструкция легка и не занимает много места. Вместо самодельных нижнего и верхнего прижимов можно купить головки для шлифования, присоединяющиеся к болгарке или дрели. Тогда нижнюю часть нашей самоделки следует заканчивать законтренным болтом для соединения со шлифовочной головкой. Верх раскладной штанги и верхний шлифовальный блин распирать пружиной.
Благодаря человеческой находчивости можно прямо у себя дома найти строительный материал для своих изобретений. Им могут оказаться старые вещи, сохранившиеся в кладовке.
Источник
