雙軸數(shù)字水平儀的制作

第1步：材料

以下是將此數(shù)字水平放在一起的材料。大多數(shù)購買鏈接用于多件，通常比購買單個組件便宜。例如，TP4056芯片10片裝9美元（不到1美元/TP4056），或者可以5美元單獨購買。

TP4056鋰電池充電器

LSM9DS1加速度計

Arduino Nano

128x64 OLED液晶顯示器

壓電揚聲器

3.7V Li-Po電池

M2盤頭自攻螺釘 - 需要4個M2x4，6個M2x6和6個M2x8螺釘

滑動開關(guān)

除螺絲外，所提供的鏈接將帶您到亞馬遜。但是，幾乎所有這些商品都可以在eBay上購買，也可以直接從中國購買。請記住，從中國訂購可能會導(dǎo)致較長的交貨時間（3-4周并不罕見）。

另請注意，許多這些組件都有替代品。例如，您可以用不同的加速度計替換LSM9DS1（例如MPU-9205）。您可以使用任何兼容Arduino的處理器和適當(dāng)?shù)腉PIO引腳來替換Arduino Nano。

特別是LSM9DS1是我在Sparkfon以低于10美元的價格出售的，但通常價格較高; MPU-9025以較低的價格提供類似的功能。

如果進(jìn)行替換，您可能需要修改案例（或至少如何在案例中安裝組件），您可能需要修改軟件以連接到備用組件。我沒有那些修改 - 你需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯亢透隆?/p>

第2步：接線圖

接線示意圖詳細(xì)說明了各種電子元件如何相互連接。紅線代表正電壓，黑線代表地。黃色和綠色線用于來自加速度計和OLED LCD顯示器的數(shù)據(jù)信號。您將在以下步驟中看到這些組件如何連接在一起。

步驟3：創(chuàng)建案例

如果你有一臺3D打印機(jī)，可以很容易地打印外殼。此Instructable中包含的STL文件。如果您沒有3D打印機(jī)，可以將STL文件上傳到3D打印機(jī)局（例如此打印機(jī)局）并為您打印。

我打印的沒有邊緣或木筏（并且沒有支持）和20％填充，但你可以打印你的，但你已經(jīng)習(xí)慣了打印。每件應(yīng)單獨印刷，平放。您可能需要將其旋轉(zhuǎn)45度才能使其適合打印機(jī)床。使用Monoprice Maker Select Plus打印我的床，尺寸為200 mm x 200 mm - 每件打印約需12小時。如果您的床較小，可能不適合。建議不進(jìn)行縮放，因為電子元件的安裝座將無法正確縮放。

步驟4：將組件連接到面包板以驗證連接（可選）

我強(qiáng)烈建議將主要組件連接到面包板以驗證連接性在繼續(xù)將部件安裝在殼體內(nèi)之前。您可以將軟件下載到Arduino Nano（參見下一步），并驗證OLED LCD顯示器是否正確接線并且是否可操作，以及加速度計是否已正確接線并且正在向Arduino Nano報告其數(shù)據(jù)。此外，這可用于驗證可選壓電揚聲器的操作。

在此階段我沒有將電池和充電器連接到面包板 - 安裝后連接開關(guān)以控制電池切換到案件。最后一張圖顯示了布線之前的情況。

步驟5：將軟件下載到Arduino Nano

軟件加載到Arduino Nano使用Arduino IDE。這可以在構(gòu)建 DigiLevel 的過程中隨時進(jìn)行，但最好在使用面包板（參見上一步驟）連接組件時進(jìn)行，以驗證電氣的正確接線和操作組件。

該軟件需要安裝2個庫。第一個是U8g2庫（由oliver提供） - 您可以通過單擊Arduino IDE中的“草圖 - 》包含庫 - 》管理庫。..”來安裝它。搜索U8g2，然后單擊“安裝”。第二個庫是Sparkfun LSM9DS1庫。您可以在此處獲取有關(guān)如何安裝該庫的說明。

在庫規(guī)范之后，軟件具有設(shè)置部分和主處理循環(huán)。設(shè)置部分初始化加速度計和OLED LCD顯示屏，然后在顯示主顯示屏之前顯示啟動屏幕。如果連接了揚聲器，它將在揚聲器上發(fā)出一聲嘟嘟聲以表示開機(jī)狀態(tài)。

主處理循環(huán)負(fù)責(zé)讀取加速度計，獲取x和y角度，然后顯示值作為一組絕對數(shù)字，也是圖形上的圖形。還會顯示加速度計的溫度讀數(shù)（華氏度或攝氏度）。如果該級別之前是非級別的，當(dāng)它返回到級別時，它將在揚聲器上產(chǎn)生兩聲蜂鳴聲（如果連接）。

最后，獲得電池的電壓以確定并顯示當(dāng)前的電池水平。我不知道這段代碼的準(zhǔn)確程度如何，但它足以準(zhǔn)確顯示完整的電池并在使用過程中逐漸降低電池電量。

步驟6：安裝和接線OLED顯示器和壓電揚聲器

1.3英寸OLED顯示屏（128x64）使用4個M2x4安裝到機(jī)箱的上半部分盤頭自攻螺釘。我建議你在安裝之前將電線連接到顯示器上。這樣可以確保在連接電線時可以看到引腳是如何貼標(biāo)簽的。一旦安裝了顯示器，你就不會能夠看到引腳的標(biāo)簽。你會注意到我在顯示器的背面添加了一個標(biāo)簽，這樣我就能記住引腳值（因為我第一次沒有這樣做而且我沒有正確連線。 。.）。

揚聲器用于在打開數(shù)字電平時發(fā)出短暫的音調(diào)，以驗證電池是否正常以及電池是否正常工作。每當(dāng)電平移動時，揚聲器也會發(fā)出雙音。來自非列弗el位置到一個水平位置。這是為了在您定位關(guān)卡或任何關(guān)卡時提供聲音反饋。它使用2個M2x4盤頭自攻螺釘安裝在機(jī)箱的上半部分。您不需要揚聲器 -DigiLevel 可以在沒有它的情況下正常運行，但是您將缺少任何聲音反饋。

步驟7：安裝和接線電池，電池充電器和開關(guān)

需要安裝開關(guān)在將其連接到電池之前的情況。這是因為如果首先連接它，您將無法在不斷開連接的情況下安裝交換機(jī)。首先安裝開關(guān)，然后安裝預(yù)接線的TP4056和Li-Po電池，然后完成接線的接線。

TP4056有4個接線墊：B +，B-，Out +，Out- 。您需要將電池連接到B +（正電壓）和B-（接地）連接。 Out-connection用于連接到Arduino Nano的接地，Out +連接到交換機(jī)的一個引腳。然后將開關(guān)的第二個引腳連接到Arduino Nano的VIN上。

我的焊接工作不是最好的 - 我喜歡使用熱縮管來覆蓋和絕緣焊接接頭。您會注意到，在這里的一個焊接連接處，熱縮管受到焊接熱的影響，并且在我能夠移動之前它縮小了。

步驟8：安裝和連接加速度計

加速度計（LSM9DS1）安裝在中間案件的下半部分。有4個引腳需要連接：VCC連接到Arduino Nano上的V5引腳; GND接地; SDA轉(zhuǎn)到Arduino Nano上的A5引腳;并且SCL轉(zhuǎn)到Arduino Nano上的A4引腳。

我使用了帶有Dupont連接器的跳線進(jìn)行接線，但如果您愿意，可以將導(dǎo)線直接焊接到引腳上。如果將導(dǎo)線直接焊接到引腳上，您可能需要在安裝加速度計芯片之前進(jìn)行此操作以使其更容易。

步驟9：通過連接Arduino Nano完成電子設(shè)備

最終布線通過連接所有Arduino Nano的電氣元件。這最好在安裝Arduino Nano之前完成，以便USB端口可以進(jìn)行校準(zhǔn)以及任何其他最后一刻的軟件更改。

首先將開關(guān)連接到Nano。正極（紅色）從開關(guān)轉(zhuǎn)到Nano的VIN引腳。電池的負(fù)極（黑色）將進(jìn)入Nano的GND引腳。 Nano上有兩個GND引腳，所有四個電氣元件都有接地線。我選擇將外殼底部的兩個接地線連接到一個連接到其中一個GND引腳的引線。從外殼頂部的兩個接地點組合成一個引線連接到其他GND引腳。

通過將加速度計上的VDD引腳連接到3V3，加速度計（LSM9DS1）可以連接到Nano納米針。請勿將其連接到5V引腳，否則會損壞加速度計芯片。將SDA連接到Nano上的A4引腳，將SCL連接到Nano上的A5引腳。 GND引腳連接到Nano上的GND引腳（與電池的負(fù)極引線相結(jié)合）。

通過將顯示器上的VCC引腳連接到OLED，可以將OLED LCD顯示器連接到Nano。 Nano上的5V引腳。將SDA連接到Nano上的D2引腳，將SCL連接到Nano上的D5引腳。

最后，通過將紅線（正極）連接到Nano上的D7引腳，可以連接揚聲器。黑色線與OLED LCD顯示屏的GND一起進(jìn)入GND。

步驟10：校準(zhǔn)

下載軟件后，安裝Arduino Nano，您可能需要校準(zhǔn)您的水平。確保已安裝加速度計板。使用螺釘安裝應(yīng)該會產(chǎn)生水平板，但是如果由于任何原因稍微關(guān)閉，校準(zhǔn)將確保正確顯示。

將底殼放在已知水平的表面上（使用氣泡水平或其他方法）。讀取X和Y的顯示值。如果其中任何一個非零，則需要使用校準(zhǔn)量更新軟件。這可以通過將 xCalibration 變量或 yCalibration 變量設(shè)置為適當(dāng)?shù)牧浚@示的內(nèi)容）來完成。

//

//根據(jù)需要設(shè)置這些變量的初始值為

bool displayF = true;//對于華氏度為真，對于攝氏度為假 xCalibration = 0 ;//用于平衡x軸的校準(zhǔn)量zh yCalibration = 0 ;//用于平衡y軸的校準(zhǔn)量

長irvCalibration = 1457;//內(nèi)部參考電壓的校準(zhǔn)量

此時，您還應(yīng)將 displayF 的值設(shè)置為適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，具體取決于您希望以華氏度還是以攝氏度顯示溫度。

將軟件重新加載到Nano上現(xiàn)在應(yīng)該在已知級別的表面上讀取0/0。

步驟11：安裝Arduino Nano并組裝案例

校準(zhǔn)完成后，您可以將Arduino Nano安裝在機(jī)箱中，將熱膠涂在導(dǎo)軌上，并將Arduino Nano放在這些導(dǎo)軌上，將針腳朝上，USB端口朝向機(jī)箱內(nèi)部。

現(xiàn)在可以將兩半放在一起并使用4個M2x8盤頭自攻螺釘組裝包含所有電子元件的外殼。

步驟12：驗證新數(shù)字電平的操作

確保Li-Po電池是帶電。如果組裝好外殼，您將無法直接看到充電LED指示燈。如果您想通過直接查看充電指示燈來驗證充電操作，則需要打開外殼，但是您應(yīng)該能夠看到紅色發(fā)光，表示在外殼關(guān)閉的情況下正在充電。

充電和組裝，打開數(shù)字水平并驗證其操作。如果它不工作，兩個可能的故障點是OLED LCD顯示器的接線和加速度計的接線。如果顯示屏沒有顯示任何內(nèi)容，請從OLED LCD接線開始。如果顯示器工作正常，但H和V標(biāo)簽均顯示0且溫度為0（C）或32（F），則加速度計可能未正確接線。

第13步：最后的想法。..。..

我把這個數(shù)字水平（和Instructable）主要作為一種學(xué)習(xí)經(jīng)驗。對于我來說，在探索各種組件及其功能方面創(chuàng)建一個功能級別并不是那么重要，然后以增加價值的方式將它們組合在一起。

我會做出哪些改進(jìn)？有幾個我正在考慮將來的更新：

通過改變安裝方式，將Arduino Nano的USB端口暴露在外殼中。這樣可以更容易地更新軟件（在任何情況下都應(yīng)該很少）。

使用木絲3D打印表殼。我一直在試驗Hatchbox Wood燈絲，我對我得到的結(jié)果非常滿意。我認(rèn)為這將為 DigiLevel 提供更好的整體外觀。

更新設(shè)計以使用MPU-9250加速度計降低成本，同時不影響功能。