Ruční tachometr na bázi IR: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tento Instructable je založen na obvodu popsaném electro18 v Portable Digital Tachometer. Myslel jsem, že by bylo užitečné mít kapesní zařízení a že by bylo zábavné stavět tento projekt.

Líbí se mi, jak zařízení dopadlo - design mohl být použit pro všechny druhy dalších měřicích zařízení změnou senzorového modulu, kabeláže a kódu Arduino. Skutečnost, že to vypadá jako blaster nebo paprsková zbraň z ročníku SF filmu, je jen bonus navíc!

Tachometr má spoušť a měří, když je spoušť stisknutá. Během měření svítí indikační LED. Zařízení lze napájet přes USB nebo 9V baterii. Zařízení se zapne, pokud je připojeno USB. Pokud je použita baterie, otáčkoměr se zapne vypínačem.

Během měření LCD zobrazuje aktuální otáčky na prvním řádku a průměrné a maximální otáčky na druhém řádku. Pokud spoušť nestisknete a neprobíhá žádné měření, zobrazuje průměr a maximální otáčky z předchozí relace měření.

Pokud je IR fotodioda spuštěna okolním teplem, na LCD displeji se zobrazí „HIGH“, což znamená, že citlivost by měla být snížena. Citlivost se ovládá kolečkem za LCD.

Chcete -li použít otáčkoměr, musíte na otočný předmět, který chcete měřit, dát něco reflexního. Jednoduchá malířská páska funguje dobře. Také jsem použil kousek akrylové bílé barvy a viděl jsem lidi používat lesklou kovovou desku nebo kus hliníkové fólie přilepený k povrchu. Dobře přilepené k povrchu, protože cokoli měříte, bude se točit docela rychle a reflektor bude působit velkou odstředivou silou. Nechal jsem malířskou pásku odletět při 10 000 ot / min.

Hudba ve videu pochází z Jukedecku - vytvořte si vlastní na

Krok 1: Okruh

Na „nose“tachometru je senzorový modul, který obsahuje IR LED a IR detektor. Pokud není detektor spuštěn, měl by fungovat jako normální dioda a procházet proudem z kladného (dlouhý vodič) na zem (krátký vodič). Když je detektor spuštěn, začne propouštět proud opačným směrem - z negativního na pozitivní. Zjistil jsem však, že se zdá, že můj detektor neprochází proudem „normálním“směrem (kladně vůči zemi) - počet najetých kilometrů se může lišit v závislosti na detektoru, který získáte.

Při nastavování obvodu máme možnost nechat vstupní port na Arduinu na LOW, když není žádný signál, nebo být na HIGH, když není signál.

Pokud je základní stav VYSOKÝ, Arduino používá interní stahovací odpor, zatímco pokud by měl být základní stav NÍZKÝ, je třeba přidat externí pulldown odpor. Původní Instructable používal základní stav LOW, zatímco v Optical Tachometer for CNC tmbarbour použil jako základní stav HIGH. I když to šetří odpor, použití explicitního pulldown rezistoru nám umožňuje upravit citlivost zařízení. Protože některý proud uniká odporem, čím vyšší je odpor, tím je zařízení citlivější. Aby bylo možné zařízení používat v různých prostředích, je schopnost upravit citlivost klíčová. Podle návrhu electro18s jsem použil 18K odpor v sérii se dvěma 0-10K potenciometry, takže odpor se může lišit od 18K do 38K.

Proud IR LED a IR diody je napájen z portu D2. Port D3 je spuštěn přerušením RISING, když se vypne IR detektor. Port D4 je nastaven na HIGH a uzemněn při stisknutí spouště. Tím se spustí měření a také se rozsvítí kontrolka LED, která je připojena k portu D5.

Vzhledem k velmi omezenému proudu, který lze aplikovat na jakékoli vstupní porty, měňte napětí pro čtení pouze z jiných Nano portů, nikdy ne přímo z baterie. Všimněte si také, že infračervené i indikační LED diody jsou podpořeny rezistory 220 ohmů.

LCD, který jsem použil, má desku sériového adaptéru a potřebuje pouze čtyři připojení - vcc, zem, SDA a SCL. SDA přechází do portu A4, zatímco SCL do portu A5.

Krok 2: Seznam dílů

Budete potřebovat následující díly:

• Arduino Nano
• 16x2 LCD displej se sériovým adaptérem, jako je LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 220 ohmové odpory
• 18K odpor
• dva malé 0-10K potenciometry
• 5mm IR LED a IR přijímací dioda
• 3mm LED pro indikátor měření
• 5 šroubů M3 30 mm s 5 maticemi
• průměr pružiny 7 mm pro spoušť a připojení 9V baterie. Dostal jsem svůj od ACE, ale nepamatuji si, jaké bylo číslo skladu.
• malý kousek tenkého plechu pro různé kontakty (můj měl tloušťku asi 1 mm) a velkou sponku na papír
• 28AWG drát
• malý kousek splétaného drátu 16AWG pro spoušť

Před stavbou samotného tachometru budete muset postavit kolečko potenciometru pro nastavení citlivosti, sestavu spouště a vypínač.

Krok 3: Soubory STL

body_left a body_right tvoří hlavní část tachometru. lcd_housing vytvoří základnu pouzdra, která se vloží do těla otáčkoměru a pouzdro, které bude držet samotný LCD. senzorový pod poskytuje montážní místa pro IR LED a detektor, zatímco battery_vcover tvoří posuvný kryt přihrádky na baterie. spusťte a přepněte výrobu tištěných dílů pro tyto dvě sestavy.

Vytiskl jsem všechny tyto části v PLA, ale téměř jakýkoli materiál pravděpodobně bude fungovat. Kvalita tisku není tak zásadní. Ve skutečnosti jsem měl problémy s tiskárnou (tj. Hloupé chyby uživatelů) při tisku obou polovin těla a vše stále dobře sedělo.

Jako vždy, když jsem tiskl hlavní části, různé věci byly trochu špatně. Opravil jsem tyto problémy v souborech v tomto Instructable, ale netiskl jsem znovu, protože jsem to mohl dostat do práce s trochou jizvy a pískování.

Zdrojové soubory OpenSCAD připojím k pozdějšímu kroku.

Krok 4: Sestava nastavení citlivosti

Tuto sestavu jsem publikoval na Thingiverse. Pamatujte, že vyšší odpor znamená vyšší citlivost. V mém provedení zvyšuje pohyb kola dopředu citlivost. Zjistil jsem, že je užitečné označit nejcitlivější konec na kolečku, abych mohl vizuálně zkontrolovat, jak je nastavena citlivost.

Krok 5: Sestava spouště

Můj původní design používal trochu drátu pro kontakt na spodní části pohyblivé části, ale zjistil jsem, že tenký kousek plechu funguje lépe. Pohyblivá část spojuje dva kontakty na zadní straně pouzdra. Pro dva kontakty jsem použil trochu lanka 16AWG nalepeného na místě.

Krok 6: Vypínač

Toto je část, která mi dělala největší potíže, protože kontakty se ukázaly jako vybíravé - musí být správné. Zatímco přepínač umožňuje dva terminály, stačí připojit pouze jeden. Konstrukce umožňuje pružině vynutit přepnutí mezi dvěma polohami, ale tuto část jsem nedostal do práce.

Přilepte vodiče do pouzdra. V těle tachometru není mnoho místa, proto zkraťte přívody.

Krok 7: Sestavení

Suché fit všechny vaše části do těla. Odřízněte dva krátké kusy pružiny a provlékněte je otvory v držáku baterie. Sprint v body_left je VCC, pružina v body_right je mletá. Použil jsem body_left k držení všech kusů během montáže.

Umístěte infračervenou LED a detektor naplocho na místo, kde stojí proti sobě - dlouhý (kladný) vodič LED by měl být připájen ke krátkému vodiči detektoru a k vodiči vedoucímu k portu D2.

Zjistil jsem, že je nutné přichytit indikátor LED na místo pomocí kapky lepidla.

LCD bude velmi dobře zapadat do pouzdra. Ve skutečnosti jsem musel trochu obrousit PCB. Trochu jsem zvětšil velikost pouzdra, takže se vám snad bude lépe hodit. Trochu jsem ohnul vývody záhlaví na LED, abych měl více místa, a připájel jsem k nim dráty - není tam žádný prostor, kam bych cokoli zapojil. LCD půjde správně pouze jedním směrem do pouzdra a základna se také připojí pouze jedním způsobem.

Pájejte vše dohromady a vraťte součásti zpět. Měl jsem Nano se záhlavími - bylo by lepší mít verzi, kterou lze přímo pájet. Před pájením nezapomeňte protáhnout vodiče LCD skrz základnu LCD.

Všechno to vypadá docela neupraveně, protože jsem nechal dráty příliš dlouhé. Zavřete tělo a zašroubujte šrouby.

Krok 8: Skica Arduino

K ovládání LCD budete potřebovat knihovnu Liquid Crystal I2C.

Pokud připojíte otáčkoměr k sériovému monitoru, budou statistiky během měření odesílány přes sériový monitor.

Pro případ, že by došlo k šumu, začlenil jsem do algoritmu jednoduchý dolní propust. Tři proměnné v náčrtu určují, jak často se obrazovka aktualizuje (aktuálně každou půl sekundy), jak často se počítají otáčky (aktuálně každých 100 ms) a počet měření v podpoře filtru (aktuálně 29). U nízkých otáček (řekněme pod 300 nebo tak) bude skutečná hodnota otáček kolísat, ale průměr bude přesný. Můžete zvýšit podporu filtru, abyste získali přesnější běžecké otáčky.

Jakmile načtete skicu, můžete začít!

Krok 9: Zdrojový kód OpenSCAd

Přikládám všechny zdroje openSCAD. Tento kód nijak neomezuji - můžete jej libovolně upravovat, používat, sdílet atd. To platí i pro skicu Arduina.

Každý zdrojový soubor obsahuje komentáře, které, doufám, budou užitečné. Hlavní dílky tachometru jsou v hlavním adresáři, vypínač je v adresáři konstruktů, zatímco pot_wheel a spoušť jsou v adresáři komponent. Všechny ostatní zdroje jsou vyvolány ze souborů hlavní části.