Máy đo tốc độ dựa trên IR cầm tay: 9 bước

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

Có thể hướng dẫn này dựa trên mạch được mô tả bởi electro18 trong Máy đo tốc độ kỹ thuật số cầm tay. Tôi nghĩ sẽ hữu ích nếu có một thiết bị cầm tay và đó sẽ là một dự án thú vị để xây dựng.

Tôi thích cách thiết bị xuất hiện - thiết kế có thể được sử dụng cho tất cả các loại thiết bị đo lường khác bằng cách thay đổi vỏ cảm biến, hệ thống dây điện và mã Arduino. Thực tế là nó trông giống như một khẩu súng blaster hoặc một khẩu súng bắn tia từ một bộ phim SF cổ điển chỉ là một phần thưởng thêm!

Máy đo tốc độ có một bộ kích hoạt và đo trong khi bấm bộ kích hoạt. Đèn LED chỉ báo sáng trong khi quá trình đo đang diễn ra. Thiết bị có thể được cấp nguồn qua USB hoặc pin 9V. Thiết bị sẽ bật nếu USB được kết nối. Nếu sử dụng pin, máy đo tốc độ sẽ được bật qua công tắc nguồn.

Trong quá trình đo, màn hình LCD hiển thị RPM hiện tại trên dòng đầu tiên và RPM trung bình và tối đa trên dòng thứ hai. Nếu trình kích hoạt không được nhấn và không có phép đo nào đang diễn ra, nó sẽ hiển thị RPM trung bình và tối đa từ phiên đo trước đó.

Nếu điốt quang IR được kích hoạt bởi nhiệt xung quanh, "HIGH" sẽ được hiển thị trên màn hình LCD để cho biết độ nhạy nên được giảm xuống. Độ nhạy được điều khiển bởi một bánh xe phía sau màn hình LCD.

Để sử dụng máy đo tốc độ, bạn cần đặt một thứ gì đó phản chiếu lên vật quay mà bạn muốn đo. Băng của một họa sĩ ánh sáng đơn giản hoạt động tốt. Tôi cũng đã sử dụng một chút sơn trắng acrylic và tôi đã thấy mọi người sử dụng một tấm kim loại sáng bóng hoặc một miếng giấy nhôm dán lên bề mặt. Được dán chặt vào bề mặt, vì bất cứ thứ gì bạn đang đo sẽ quay khá nhanh và gương phản xạ sẽ chịu rất nhiều lực ly tâm. Tôi đã có băng của họa sĩ của tôi bay với tốc độ 10, 000RPM.

Nhạc trong video là của Jukedeck - tạo của riêng bạn tại

Bước 1: Mạch

Ở "mũi" của máy đo tốc độ là một khối cảm biến có chứa một đèn LED hồng ngoại và một bộ dò hồng ngoại. Khi đầu báo không được kích hoạt, nó sẽ hoạt động như một diode bình thường và cho dòng điện đi qua từ dương (dây dẫn dài) sang mặt đất (dây dẫn ngắn). Khi máy dò được kích hoạt, nó bắt đầu cho dòng điện đi qua theo hướng ngược lại - từ âm sang dương. Tuy nhiên, tôi nhận thấy rằng máy dò của tôi dường như không bao giờ truyền dòng điện theo hướng "bình thường" (dương với mặt đất) - quãng đường của bạn có thể thay đổi, tùy thuộc vào máy dò bạn nhận được.

Khi thiết lập mạch, chúng ta có tùy chọn để cổng đầu vào trên Arduino ở mức THẤP khi không có tín hiệu hoặc ở mức CAO khi không có tín hiệu.

Nếu trạng thái cơ bản là CAO, Arduino sử dụng một điện trở kéo xuống bên trong, trong khi nếu trạng thái cơ bản phải là THẤP, một điện trở kéo xuống bên ngoài phải được thêm vào. Trạng thái cơ bản THẤP được sử dụng ban đầu có thể hướng dẫn, trong khi trong Máy đo tốc độ quang học cho tmbarbour CNC đã sử dụng CAO làm trạng thái cơ bản. Trong khi điều này tiết kiệm điện trở, việc sử dụng một điện trở kéo xuống rõ ràng cho phép chúng tôi điều chỉnh độ nhạy của thiết bị. Vì một số dòng điện rò rỉ qua điện trở, điện trở cao hơn, thiết bị càng nhạy. Đối với một thiết bị được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau, khả năng điều chỉnh độ nhạy là rất quan trọng. Theo thiết kế của Electro18s, tôi đã sử dụng một điện trở 18K mắc nối tiếp với hai nồi 0-10K, do đó, điện trở có thể thay đổi từ 18K đến 38K.

Đèn LED hồng ngoại và dòng điốt hồng ngoại được điều khiển từ cổng D2. Cổng D3 được kích hoạt thông qua ngắt RISING khi bộ dò hồng ngoại di chuyển. Cổng D4 được đặt thành CAO và nối đất khi nhấn kích hoạt. Thao tác này sẽ bắt đầu phép đo và đồng thời bật đèn LED chỉ báo được kết nối với cổng D5.

Với dòng điện rất hạn chế có thể được áp dụng cho bất kỳ cổng đầu vào nào, hãy điều khiển bất kỳ điện áp nào để chỉ đọc từ các cổng Nano khác, không bao giờ trực tiếp từ pin. Cũng lưu ý rằng cả đèn LED hồng ngoại và đèn báo đều được hỗ trợ bởi điện trở 220 ohm.

Màn hình LCD tôi đã sử dụng có bảng mạch bộ điều hợp nối tiếp và chỉ cần bốn kết nối - vcc, nối đất, SDA và SCL. SDA đi đến cổng A4, trong khi SCL đi đến cổng A5.

Bước 2: Danh sách bộ phận

Bạn sẽ cần những phần sau:

• Arduino Nano
• Màn hình LCD 16x2 với bộ chuyển đổi nối tiếp, chẳng hạn như LGDehome IIC / I2C / TWI
• 2 điện trở 220ohm
• một điện trở 18K
• hai chiết áp nhỏ 0-10K
• Đèn LED hồng ngoại 5mm và điốt thu hồng ngoại
• Đèn LED 3mm cho chỉ báo đo lường
• 5 vít 30mm M3 với 5 đai ốc
• một lò xo có đường kính 7mm hoặc hơn để kích hoạt và gắn pin 9V. Tôi nhận được của tôi từ ACE, nhưng không thể nhớ số cổ phiếu là bao nhiêu.
• một mảnh nhỏ nếu là kim loại tấm mỏng để tiếp xúc nhiều nơi khác nhau (của tôi dày khoảng 1mm) và một chiếc kẹp giấy lớn
• Dây 28AWG
• một đoạn dây bện nhỏ 16AWG để kích hoạt

Trước khi tự chế tạo máy đo tốc độ, bạn sẽ cần chế tạo bánh xe chiết áp để điều chỉnh độ nhạy, cụm kích hoạt và công tắc nguồn.

Bước 3: Tệp STL

body_left và body_right tạo nên phần thân chính của máy đo tốc độ. lcd_housing làm đế chứa gắn vào thân máy đo tốc độ và vỏ sẽ giữ chính màn hình LCD. pod cảm biến cung cấp các điểm lắp cho đèn LED hồng ngoại và máy dò, trong khi pin_vcover làm nắp trượt của ngăn chứa pin. kích hoạt và công tắc tạo ra các bộ phận được in cho hai cụm này.

Tôi đã in tất cả các phần này trong PLA, nhưng hầu hết mọi tài liệu đều có thể hoạt động. Chất lượng in không phải là điều quan trọng. Trên thực tế, tôi đã gặp sự cố máy in (tức là lỗi do người dùng ngu ngốc) trong khi in cả hai nửa thân máy và tất cả vẫn vừa khít.

Như mọi khi, khi tôi in các phần chính, nhiều thứ khác nhau hơi sai. Tôi đã khắc phục những sự cố này trong các tệp trong Có thể hướng dẫn này, nhưng không in lại, vì tôi có thể làm cho tất cả hoạt động với một chút sơ sài và chà nhám.

Tôi sẽ đính kèm các tệp nguồn OpenSCAD vào bước sau.

Bước 4: Lắp ráp điều chỉnh độ nhạy

Tôi đã xuất bản tập hợp này trên Thingiverse. Hãy nhớ rằng, điện trở cao hơn có nghĩa là độ nhạy cao hơn. Trong bản dựng của tôi, việc di chuyển bánh xe về phía trước làm tăng độ nhạy. Tôi thấy hữu ích khi đánh dấu điểm nhạy cảm nhất trên bánh xe, vì vậy tôi có thể kiểm tra trực quan cách độ nhạy được thiết lập.

Bước 5: Kích hoạt Assembly

Thiết kế ban đầu của tôi sử dụng một chút dây để tiếp xúc với mặt dưới của bộ phận chuyển động, nhưng tôi thấy rằng một miếng kim loại mỏng hoạt động tốt hơn. Bộ phận chuyển động kết nối hai điểm tiếp xúc ở mặt sau của vỏ. Tôi đã sử dụng một chút dây bện 16AWG được dán tại chỗ cho hai điểm tiếp xúc.

Bước 6: Công tắc nguồn

Đây là phần khiến tôi gặp nhiều rắc rối nhất, vì các địa chỉ liên lạc trở nên phức tạp - phải vừa phải. Trong khi công tắc cho phép sử dụng hai thiết bị đầu cuối, bạn chỉ cần đấu dây vào một thiết bị. Thiết kế cho phép một lò xo để ép chuyển đổi giữa hai vị trí, nhưng tôi đã không làm cho bộ phận đó hoạt động.

Dán các dây dẫn vào vỏ. Không có nhiều không gian trong thân máy đo tốc độ, vì vậy hãy làm ngắn các dây dẫn.

Bước 7: Lắp ráp

Khô phù hợp với tất cả các bộ phận của bạn vào cơ thể. Cắt hai đoạn ngắn của lò xo và luồn chúng qua các lỗ trên giá gắn pin. Sprint trong body_left là VCC, mùa xuân trong body_right là nối đất. Tôi đã sử dụng body_left để giữ tất cả các mảnh trong quá trình lắp ráp.

Đặt đèn LED hồng ngoại và đầu báo phẳng ở nơi chúng đối mặt với nhau - dây dẫn dài (dương) của đèn LED phải được hàn vào dây dẫn ngắn của đầu báo và vào dây dẫn đến cổng D2.

Tôi thấy cần phải gắn đèn LED chỉ báo vào đúng vị trí bằng một chút keo.

Màn hình LCD sẽ rất vừa vặn với vỏ máy. Trong thực tế, tôi đã phải chà nhám PCB của tôi một chút. Tôi đã tăng kích thước của nhà ở một chút nên hy vọng nó sẽ phù hợp hơn với bạn. Tôi đã uốn cong các đầu dẫn của tiêu đề trên đèn LED một chút để có thêm không gian và hàn dây vào chúng - không có không gian để cắm bất cứ thứ gì vào đó. LCD sẽ chỉ đi đúng một đường vào vỏ và đế cũng sẽ chỉ gắn theo một đường.

Hàn tất cả mọi thứ lại với nhau và lắp các bộ phận lại. Tôi đã có Nano với tiêu đề - sẽ tốt hơn nếu có một phiên bản có thể được hàn trực tiếp. Đảm bảo rằng bạn kéo dây LCD qua đế LCD trước khi hàn.

Tất cả trông khá lộn xộn, vì tôi đã để dây hơi dài. Đóng thân máy và đặt các vít.

Bước 8: Phác thảo Arduino

Bạn sẽ cần thư viện I2C Tinh thể lỏng để điều khiển màn hình LCD.

Nếu bạn gắn máy đo tốc độ vào màn hình nối tiếp, số liệu thống kê sẽ được gửi qua màn hình nối tiếp trong quá trình đo.

Đề phòng có nhiễu, tôi đã kết hợp một bộ lọc thông thấp đơn giản vào thuật toán. Ba biến trong bản phác thảo chi phối tần suất màn hình được cập nhật (hiện tại là mỗi nửa giây), tần suất RPM được tính (hiện tại là 100msec) và số lượng phép đo trong hỗ trợ bộ lọc (hiện tại là 29). Đối với RPM thấp (giả sử dưới 300 hoặc hơn), giá trị RPM thực tế sẽ dao động, nhưng giá trị trung bình sẽ chính xác. Bạn có thể tăng hỗ trợ bộ lọc để có được RPM đang chạy chính xác hơn.

Khi bạn đã tải xong bản phác thảo, bạn đã sẵn sàng!

Bước 9: Mã nguồn OpenSCAd

Tôi đính kèm tất cả các nguồn openSCAD. Tôi không đưa ra hạn chế nào đối với mã này - bạn có thể sửa đổi, sử dụng, chia sẻ, v.v., tùy thích. Điều này cũng áp dụng cho bản phác thảo Arduino.

Mỗi tập tin nguồn đều có nhận xét mà tôi hy vọng bạn sẽ thấy hữu ích. Các phần của máy đo tốc độ chính nằm trong thư mục chính, công tắc nguồn nằm trong thư mục cấu trúc, trong khi pot_wheel và trình kích hoạt nằm trong thư mục thành phần. Tất cả các nguồn khác được gọi từ các tệp phần chính.