Ręczny obrotomierz na podczerwień: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ta instrukcja jest oparta na obwodzie opisanym przez electro18 w przenośnym obrotomierzu cyfrowym. Pomyślałem, że przydałoby się mieć urządzenie przenośne i że byłby to fajny projekt do zbudowania.

Podoba mi się to, jak wyszło urządzenie - projekt można wykorzystać do wszelkiego rodzaju innych urządzeń pomiarowych, zmieniając uchwyt czujnika, okablowanie i kod Arduino. Fakt, że wygląda jak blaster lub miotacz promieni z klasycznego filmu SF, to tylko dodatkowy bonus!

Obrotomierz ma spust i mierzy, gdy spust jest wciśnięty. Wskaźnik LED świeci się, gdy pomiar jest w toku. Urządzenie może być zasilane przez USB lub baterię 9V. Urządzenie włączy się po podłączeniu USB. Jeśli używana jest bateria, obrotomierz jest włączany za pomocą włącznika zasilania.

Podczas pomiaru wyświetlacz LCD pokazuje aktualne obroty w pierwszym wierszu oraz średnie i maksymalne obroty w drugim wierszu. Jeśli spust nie jest wciśnięty i żaden pomiar nie jest w toku, pokazuje średnią i maksymalną prędkość obrotową z poprzedniej sesji pomiarowej.

Jeśli fotodioda IR zostanie wyzwolona przez ciepło otoczenia, na wyświetlaczu LCD zostanie wyświetlony komunikat „HIGH”, wskazujący, że należy zmniejszyć czułość. Czułość jest kontrolowana za pomocą pokrętła za wyświetlaczem LCD.

Aby skorzystać z obrotomierza, musisz umieścić coś odbijającego światło na obracającym się obiekcie, który chcesz zmierzyć. Prosta, jasna taśma malarska działa dobrze. Użyłem też odrobiny białej farby akrylowej i widziałem, jak ludzie używają błyszczącej metalowej płytki lub kawałka folii aluminiowej przyklejonej do powierzchni. Dobrze przyklejony do powierzchni, ponieważ wszystko, co mierzysz, będzie się dość szybko obracać, a odbłyśnik będzie poddawany dużej sile odśrodkowej. Moja taśma malarska wyleciała z prędkością 10 000 obr./min.

Muzyka w teledysku pochodzi z Jukedeck - stwórz własną na

Krok 1: Obwód

Na „czubku” obrotomierza znajduje się uchwyt czujnika, który zawiera diodę LED IR i detektor IR. Gdy detektor nie jest wyzwolony, powinien działać jak normalna dioda i przepuszczać prąd od dodatniego (długi przewód) do masy (krótki przewód). Po wyzwoleniu detektor zaczyna przepuszczać prąd w przeciwnym kierunku - od ujemnego do dodatniego. Zauważyłem jednak, że mój detektor wydaje się nigdy nie przepuszczać prądu w "normalnym" kierunku (dodatni do masy) - twój przebieg może się różnić w zależności od detektora, który dostajesz.

Podczas konfigurowania układu mamy możliwość ustawienia portu wejściowego Arduino w stanie LOW, gdy nie ma sygnału, lub w stanie HIGH, gdy nie ma sygnału.

Jeżeli stan bazowy jest WYSOKI, Arduino używa wewnętrznego rezystora pullup, natomiast jeżeli stan bazowy powinien być LOW, należy dodać zewnętrzny rezystor pulldown. Oryginalny Instructable wykorzystywał stan podstawowy NISKI, podczas gdy w obrotomierzu optycznym do tmbarbour CNC używał stanu podstawowego WYSOKIEGO. Chociaż oszczędza to rezystor, użycie wyraźnego rezystora pulldown pozwala nam dostosować czułość urządzenia. Ponieważ część prądu przepływa przez rezystor, im wyższa rezystancja, tym bardziej czułe jest urządzenie. Aby urządzenie mogło być używane w różnych środowiskach, kluczowa jest możliwość dostosowania czułości. Zgodnie z projektem electro18, użyłem szeregowo rezystora 18K z dwoma potencjometrami 0-10K, więc rezystancję można zmieniać od 18K do 38K.

Dioda IR i prąd diody IR są zasilane z portu D2. Port D3 jest wyzwalany przez przerwanie RISING, gdy detektor IR zadziała. Port D4 jest ustawiony na WYSOKI i uziemiony po naciśnięciu spustu. Spowoduje to rozpoczęcie pomiaru, a także włączenie wskaźnika LED podłączonego do portu D5.

Biorąc pod uwagę bardzo ograniczony prąd, który może być przyłożony do dowolnych portów wejściowych, zasilaj dowolne napięcia do odczytu tylko z innych portów Nano, nigdy bezpośrednio z akumulatora. Należy również zauważyć, że zarówno diody LED IR, jak i wskaźnikowe są wspierane przez rezystory 220 omów.

LCD, którego użyłem, ma kartę adaptera szeregowego i potrzebuje tylko czterech połączeń - vcc, uziemienia, SDA i SCL. SDA trafia do portu A4, a SCL do portu A5.

Krok 2: Lista części

Potrzebne będą następujące części:

• Arduino Nano
• Wyświetlacz LCD 16x2 z adapterem szeregowym, np. LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 rezystory 220ohm
• rezystor 18K
• dwa małe potencjometry 0-10K
• 5mm IR LED i dioda odbiornika IR
• 3mm dioda LED dla wskaźnika pomiaru
• 5 śrub M3 30 mm z 5 nakrętkami
• sprężyna o średnicy 7 mm do spustu i wpięcie baterii 9V. Dostałem swój od ACE, ale nie pamiętam, jaki był numer magazynowy.
• mały kawałek cienkiej blachy na różne styki (moja miała około 1mm grubości) i duży spinacz do papieru
• Przewód 28AWG
• mały kawałek drutu plecionego 16AWG do spustu

Zanim zbudujesz sam obrotomierz, będziesz musiał zbudować koło potencjometru do regulacji czułości, zespół spustu i włącznik zasilania.

Krok 3: Pliki STL

body_left i body_right tworzą główny korpus obrotomierza. lcd_housing tworzy podstawę obudowy, którą wkłada się w korpus obrotomierza oraz obudowę, która pomieści sam wyświetlacz LCD. uchwyt czujnika zapewnia miejsca montażowe dla diody podczerwieni i detektora, a battery_vcover tworzy przesuwaną pokrywę komory baterii. spust i przełącznik tworzą drukowane części dla tych dwóch zespołów.

Wydrukowałem wszystkie te części w PLA, ale prawie każdy materiał prawdopodobnie zadziała. Jakość druku nie jest tak ważna. W rzeczywistości miałem problemy z drukarką (tj. głupie błędy użytkownika) podczas drukowania obu połówek korpusu i wszystko nadal dobrze pasuje.

Jak zawsze, kiedy drukowałem główne części, różne rzeczy były trochę nie tak. Naprawiłem te problemy w plikach w tym Instruktażowym, ale nie przedrukowałem, ponieważ mogłem to wszystko zmusić do pracy z odrobiną wygładzania i szlifowania.

Dołączę pliki źródłowe OpenSCAD do późniejszego kroku.

Krok 4: Zespół regulacji czułości

Opublikowałem to zestawienie na Thingiverse. Pamiętaj, wyższy opór oznacza wyższą czułość. W mojej konstrukcji przesunięcie koła do przodu zwiększa czułość. Uważam, że przydaje się oznaczenie najbardziej czułego końca na kole, dzięki czemu mogę wizualnie sprawdzić, jak ustawiona jest czułość.

Krok 5: Montaż wyzwalacza

Mój oryginalny projekt wykorzystywał trochę drutu do kontaktu na spodzie ruchomej części, ale odkryłem, że cienki kawałek blachy działa lepiej. Część ruchoma łączy dwa styki z tyłu obudowy. Do dwóch styków użyłem przyklejonego kawałka drutu 16AWG.

Krok 6: Wyłącznik zasilania

To jest ta część, która sprawiła mi najwięcej kłopotów, ponieważ kontakty okazały się trudne - muszą być w sam raz. Podczas gdy przełącznik pozwala na dwa zaciski, wystarczy podłączyć tylko jeden. Konstrukcja pozwala sprężynie na wymuszenie przełączenia między dwiema pozycjami, ale nie udało mi się, aby ta część działała.

Przyklej przewody do obudowy. W korpusie obrotomierza nie ma dużo miejsca, więc zrób krótkie przewody.

Krok 7: Montaż

Dopasuj na sucho wszystkie części ciała do ciała. Wytnij dwa krótkie kawałki sprężyny i przełóż je przez otwory w uchwycie akumulatora. Sprint w body_left to VCC, sprężyna w body_right jest uziemiona. Użyłem body_left do przechowywania wszystkich elementów podczas montażu.

Diodę IR i czujkę spiłować płasko naprzeciw siebie - długi (dodatni) przewód diody należy przylutować do krótszego przewodu czujki i do przewodu prowadzącego do portu D2.

Uznałem, że konieczne jest przymocowanie wskaźnika LED odrobiną kleju.

LCD będzie bardzo ciasno pasował do obudowy. W rzeczywistości musiałem trochę oszlifować moją płytkę drukowaną. Zwiększyłem nieco rozmiar obudowy, więc mam nadzieję, że będzie lepiej pasował do Ciebie. Wygiąłem trochę wyprowadzenia na diodzie, żeby mieć więcej miejsca i przylutowałem do nich przewody - nie ma tam miejsca na wpinanie czegokolwiek. LCD wejdzie poprawnie tylko w jedną stronę do obudowy, a podstawa również w jedną stronę.

Zlutuj wszystko razem i wpasuj części z powrotem. Miałem Nano z nagłówkami - lepiej byłoby mieć wersję, którą można bezpośrednio wlutować. Upewnij się, że przed lutowaniem przeciągasz przewody wyświetlacza LCD przez podstawę wyświetlacza LCD.

To wszystko wygląda dość nieporządnie, ponieważ zostawiłem trochę za długie przewody. Zamknij korpus i dokręć śruby.

Krok 8: Szkic Arduino

Do sterowania wyświetlaczem LCD potrzebna będzie biblioteka ciekłokrystaliczna I2C.

Jeśli podłączysz obrotomierz do monitora szeregowego, statystyki będą przesyłane przez monitor szeregowy podczas pomiaru.

Na wszelki wypadek do algorytmu włączyłem prosty filtr dolnoprzepustowy. Trzy zmienne w szkicu decydują o tym, jak często aktualizowany jest ekran (obecnie co pół sekundy), jak często obliczane są obroty na minutę (obecnie co 100ms) oraz liczbę pomiarów we wsporniku filtra (obecnie 29). W przypadku niskich obrotów (powiedzmy poniżej 300) rzeczywista wartość obrotów będzie się zmieniać, ale średnia będzie dokładna. Możesz zwiększyć obsługę filtra, aby uzyskać dokładniejsze obroty na minutę.

Po załadowaniu szkicu możesz już iść!

Krok 9: Kod źródłowy OpenSCAd

Dołączam wszystkie źródła openSCAD. Nie nakładam żadnych ograniczeń na ten kod - możesz dowolnie modyfikować, używać, udostępniać itp. Dotyczy to również szkicu Arduino.

Każdy plik źródłowy zawiera komentarze, które, mam nadzieję, okażą się przydatne. Główne elementy obrotomierza znajdują się w katalogu głównym, wyłącznik zasilania w katalogu konstruktów, a pokrętło i wyzwalacz w katalogu komponentów. Wszystkie inne źródła są wywoływane z plików części głównej.