Đồng hồ tốc độ cao cho video chuyển động chậm: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Hầu hết mọi người có điện thoại thông minh hiện đại đều có một máy ảnh tốc độ cao có thể được sử dụng để tạo video chuyển động chậm ngoạn mục. Nhưng nếu bạn muốn đo thời gian thực sự để bong bóng xà phòng đó nổ hoặc quả dưa hấu đó nổ, bạn có thể khó hiển thị thời gian trên video của mình: đồng hồ bấm giờ có màn hình hiển thị rất nhỏ và chỉ có độ chính xác 1/100 giây. Nếu bạn muốn thực hiện các phép đo định lượng, tôi phát hiện ra rằng tốc độ khung hình được công bố của máy ảnh không phải là thứ mà bạn có thể dựa vào!

May mắn thay, nó thực sự dễ dàng để tạo đồng hồ với độ chính xác ms và các chữ số lớn sáng bằng cách sử dụng Arduino và màn hình 7 đoạn 4 chữ số. Hơn nữa, 12 chân từ màn hình tiêu chuẩn 0,56”khớp chính xác với bố cục chân của Arduino Nano và có thể được hàn trực tiếp vào đó.

Không có khởi động / dừng / đặt lại trên bộ hẹn giờ này. Nó chỉ bắt đầu chạy khi bạn bật và tràn sau 10 giây. Ý tưởng là để đo thời gian của một quá trình nhất định, chúng ta sẽ đo chênh lệch thời gian giữa điểm kết thúc và điểm bắt đầu.

Bước 1: Vật liệu

• Một Arduino Nano, không có tiêu đề được hàn vào nó.
• Màn hình phân đoạn 0,56”4 chữ số 7. Cả cực dương chung hoặc cực âm chung đều được

Trong trường hợp bạn muốn đặt nó trong một chiếc hộp chắc chắn và hoạt động bằng pin bằng 2 pin AA, hãy thêm:

• Hộp dự án điện tử 60x100x25
• Giá đỡ pin 2xAA
• Một mô-đun nâng cấp
• Một công tắc bật / tắt rocker 10x15mm

Công cụ yêu cầu

Hàn sắt

Để gắn nó vào một hộp:

• Một công cụ quay để cắt thô các lỗ cho màn hình và công tắc
• Dũa tay để cắt các lỗ
• Súng bắn keo nóng để cố định các thành phần tại chỗ.

Bước 2: Kết nối Arduino với màn hình

Thật ngạc nhiên, các chân của màn hình 7 đoạn 4 chữ số tiêu chuẩn khớp với bố cục của Arduino Nano theo cách mà tất cả 12 chân của màn hình đều kết nối với các chân IO của Arduino. Điều này cho phép hàn màn hình trực tiếp trên Arduino mà không cần PCB, đầu nối hoặc cáp.

Hàn các chân dưới cùng của màn hình (có thể nhận ra từ các dấu chấm thập phân và chữ in) vào các chân tương tự A0-A5. Hàn các chân trên cùng của màn hình với các chân kỹ thuật số D4-D9.

Đèn LED màu đỏ có điện áp giảm xuống chỉ 2V, vì vậy, kết nối chúng với nguồn 5V thường không phải là một ý tưởng hay và một điện trở nối tiếp thường được áp dụng để hạn chế dòng điện. Tuy nhiên, có thể do sự xen kẽ, tôi thấy rằng nó hoạt động tốt mà không có điện trở nối tiếp. Nếu không, đây là hướng dẫn chi tiết về cách thêm điện trở nối tiếp trực tiếp trên Arduino Nano

Bước 3: Mã

Tải bản phác thảo đính kèm lên Arduino Nano. Mã hiện tại dành cho màn hình cực dương chung, nhưng các dòng cho cực âm chung có thể được bỏ ghi chú.

Sau khi mã được tải lên, bộ hẹn giờ sẽ bắt đầu chạy mỗi khi Arduino được khởi động. Bạn có thể dừng ở đây hoặc xem trong phần tiếp theo một ví dụ về cách gắn nó vào một hộp chắc chắn và làm cho nó hoạt động bằng pin.

Một số nhận xét về mã:

Thời gian được lấy từ các hàm micro (), thay vì hàm millis (), vì hai lý do chính đáng: Việc triển khai Arduino của millis () rất khủng khiếp: chúng tăng lên sau mỗi 1,024 mili giây và sau đó thỉnh thoảng một mili giây bị bỏ qua để bù đắp! Không phải tất cả các Arduinos đều có tinh thể chính xác cao. Nếu bạn nhận thấy rằng bạn đang bị lệch nhiều hơn một dấu chấm, bạn có thể điều chỉnh dải phân cách trong dòng “unsigned long t = micros () / 1000;” để làm cho đồng hồ chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn.

Các chữ số được đặt xen kẽ, nghĩa là chỉ có một chữ số được sáng tại một thời điểm nhất định. Khi thay đổi các phân đoạn của một chữ số, tất cả các chữ số đều bị tắt, để không có chữ số rác nào được hiển thị bất kỳ lúc nào. Tôi đã đo tần suất cập nhật của các chữ số là 750 micro giây, vì vậy mỗi chữ số được cập nhật ít nhất một lần sau mỗi mili giây!

Tôi đã không thực sự tối ưu hóa đồng hồ cho tốc độ, vì tốc độ hiện tại đủ tốt để hiển thị mili giây. Tôi nghĩ rằng Arduino có thể được tạo ra để hiển thị thêm hai chữ số (tương ứng với 100 và 10 micro giây), nhưng nó sẽ yêu cầu

• Tắt ngắt và sử dụng trực tiếp bộ hẹn giờ
• Thao tác cổng trực tiếp
• Kết nối tất cả các phân đoạn với một cổng duy nhất và các chữ số với một cổng khác
• Tránh tính toán rõ ràng các giá trị chữ số, nhưng thay vào đó hãy sử dụng số gia (phép toán chia và mô đun chậm)

Nếu tôi có thể cầm trên tay một chiếc máy ảnh chuyển động chậm với> 1000 khung hình / giây, tôi có thể thử nó, hiện tại tôi hài lòng với độ chính xác mili giây.

Bước 4: Gắn nó vào hộp

Hộp đồ án điện tử 100x60x25mm giá rẻ, không thấm nước, dễ dàng lắp vừa bộ hẹn giờ này, cùng với pin, mô-đun bậc thang và công tắc bật / tắt. Đối với hoạt động của pin, sự kết hợp của 2 pin AA với mô-đun nâng cấp sẽ cung cấp điện áp 5V an toàn và ổn định cho Arduino. Bằng cách đặt công tắc bật / tắt trực tiếp trên pin (thay vì trên đầu ra của nấc thang), pin không bị ảnh hưởng bởi sự rò rỉ từ mô-đun dự phòng và có thể kéo dài hàng năm, nếu được sử dụng không thường xuyên.

Mô-đun bước lên mà tôi đã sử dụng có một đầu nối USB cái, tôi đã tháo ra bằng kìm để có thể hàn dây vào đầu ra. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng nấc điều chỉnh và đặt nó ở đầu ra 5V.

Bắt đầu bằng cách khoét hai lỗ tương ứng với màn hình và công tắc bật / tắt. Tôi vẽ các lỗ gần đúng bằng bút chì, sau đó cắt các lỗ hơi quá nhỏ bằng công cụ quay, và sau đó ghi lại chúng bằng các tập tin bằng tay với kích thước khớp chính xác.

Cắt một số cáp mềm màu đỏ và đen nhiều sợi khỏi hộp pin và kết nối chúng với mô-đun bậc lên, với công tắc bật / tắt tích cực hoặc tiêu cực bị ngắt. Sau đó, từ mô-đun bước lên thẳng đến GND và + 5V hoặc Arduino.

Tôi đã sử dụng keo nóng để giữ nguyên tất cả các yếu tố: hộp pin, mô-đun bậc lên và xung quanh các cạnh của màn hình.

Kết quả cuối cùng là một bộ đếm thời gian trong một chiếc hộp chắc chắn với một thao tác đơn giản!