Ταχύμετρο κύκλου DIY: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό το έργο ήρθε στο μυαλό μου όταν έκανα το έργο μου MEM (Mechanical Engineering Measurement), ένα θέμα στην B.tech. Η ιδέα είναι να μετρήσω τη γωνιακή ταχύτητα του τροχού του ποδηλάτου μου. Γνωρίζοντας έτσι τη διάμετρο και τον διαχρονικό μαθηματικό μύθο το pi (3,14) μπορεί να υπολογιστεί η ταχύτητα. Επίσης γνωρίζοντας τον αριθμό του χρόνου περιστροφής του τροχού, η απόσταση που διανύθηκε μπορεί να γίνει εύκολα γνωστή. Ως πρόσθετο μπόνους, αποφάσισα να προσθέσω ένα ράμφος στον κύκλο μου. Τώρα η πρόκληση ήταν το πότε πρέπει να στρίψετε το φρένο. Η απάντηση είναι παρακάτω.

Βήμα 1: Οι δομές

Είναι πολύ σημαντικό για αυτό το έργο να έχει ισχυρές και σταθερές υποστηρίξεις. Η σκέψη είναι ότι ο κύκλος μπορεί να υποστεί μια ισχυρή ώθηση όταν αντιμετωπίζει μια τρύπα στο δοχείο ή όταν αποφασίσετε να διασκεδάσετε και να κάνετε τον κύκλο σε μια δύσκολη βόλτα. Επίσης, η είσοδός μας καταγράφεται όταν ένας μαγνήτης στον τροχό διασχίζει τον αισθητήρα εφέ αίθουσας στο στήριγμα. Εάν όλα πάνε στραβά ταυτόχρονα, το arduino θα εμφανίζει ταχύτητες σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας. Επίσης, δεν θέλετε ο καλύτερος φίλος σας το arduino να πέσει στο δρόμο μόνο και μόνο επειδή αποφασίσατε να είστε τεμπέλης και να χρησιμοποιήσετε φθηνό υλικό

Έτσι, για να είμαι ασφαλής, αποφάσισα να πάω με λωρίδες αλουμινίου καθώς μπορούν εύκολα να κοπούν και να τρυπηθούν, ανθεκτικές στη διάβρωση και φθηνές που είναι πάντα καλές για DIY.

Χρησιμοποίησα επίσης μερικά παξιμάδια (με ροδέλες) και μπουλόνια για να τα στερεώσω στο πλαίσιο καθώς πρέπει να τοποθετηθούν με ασφάλεια στο πλαίσιο. Επίσης, αυτό θα σας βοηθήσει αν τοποθετήσετε τα πράγματα λάθος και πρέπει να τα μεταφέρετε.

Ένα άλλο σημαντικό μέρος είναι ότι τα ηλεκτρονικά πρέπει να απομονώνονται σωστά από τα στηρίγματα εάν είναι κατασκευασμένα από οποιοδήποτε μέταλλο όπως έχω φτιάξει. Η θερμή κόλλα που χρησιμοποίησα λειτούργησε μια χαρά καθώς απορροφά επίσης κάποιο σοκ και προστατεύει την οθόνη.

Βήμα 2: Αισθητήρας και μαγνήτης

Το τμήμα μέτρησης και εισόδου του έργου βασίζεται σε αυτό το μέρος. Η ιδέα είναι να τοποθετήσετε έναν μαγνήτη στον κύκλο και να προσθέσετε έναν αισθητήρα εφέ στο πλαίσιο, έτσι ώστε κάθε φορά που ο μαγνήτης διασχίζει τον αισθητήρα, το arduino να γνωρίζει ότι ολοκληρώνεται μια περιστροφή και μπορεί να υπολογίσει την ταχύτητα και την απόσταση.

Ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται εδώ είναι ο κλασικός αισθητήρας εφέ αίθουσας A3144. Αυτός ο αισθητήρας χαμηλώνει την έξοδό του όταν ένας συγκεκριμένος πόλος βλέπει τον σωστό προσανατολισμό. Ο προσανατολισμός είναι πολύ σημαντικός καθώς ο εξωτερικός πόλος δεν θα επηρεάσει την έξοδο.

Ακολουθούν μερικές εικόνες που δείχνουν τον σωστό προσανατολισμό. Επίσης, ο αισθητήρας εφέ αίθουσας απαιτεί αντίσταση έλξης 10k. Αυτό στο έργο μου αντικαθίσταται με τις αντιστάσεις έλξης 20k στο arduino.

Η προσεκτική τοποθέτηση του μαγνήτη είναι σημαντική. Η τοποθέτησή του λίγο μακριά μπορεί να οδηγήσει σε ασυνεπή ανάγνωση ή απώλεια περιστροφών και η τοποθέτησή του πολύ κοντά μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα ο μαγνήτης να αγγίζει τον αισθητήρα, κάτι που δεν είναι πολύ επιθυμητό.

Εάν παρατηρήσετε προσεκτικά, ο τροχός θα έχει κάποια κλίση με τον άξονα και αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα κρούστες και γούρνες. Δοκιμάστε να τοποθετήσετε τον μαγνήτη στη γούρνα. Εγώ προσωπικά δεν έκανα τόση προσπάθεια.

Βήμα 3: Εμφάνιση

Αυτή η οθόνη είναι θεωρητικά προαιρετική, αλλά χρειάζεστε κάτι για να εμφανίσετε την ταχύτητα και την απόσταση και να επιταχύνετε σε πραγματικό χρόνο. Η σκέψη για τη χρήση φορητού υπολογιστή είναι εντελώς παράλογη. Η οθόνη που χρησιμοποίησα είναι μια OLED οθόνη 0,96 ιντσών με I2C ως πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ του slave και του master.

Οι φωτογραφίες που δημοσιεύονται δείχνουν τις τρεις λειτουργίες στις οποίες εναλλάσσεται αυτόματα το arduino.

1) Αυτό με μια μικρή εκκίνηση στην κάτω αριστερή γωνία είναι όταν το arduino μόλις ξεκίνησε και έχει ξεκινήσει με επιτυχία.

2) Αυτό με km/hr είναι η ταχύτητα. Αυτή η λειτουργία εμφανίζεται μόνο όταν ο κύκλος είναι σε κίνηση και σβήνει αυτόματα μόλις σταματήσει ο κύκλος.

3) Το τελευταίο με μέτρα (Ζήτω το μετρικό σύστημα) ως μονάδες είναι προφανώς η απόσταση που έχει διανύσει ο κύκλος. Μόλις σταματήσει ο κύκλος, το arudino αλλάζει για να εμφανίσει την απόσταση εντός 3 δευτερολέπτων

Αυτό το σύστημα δεν είναι τέλειο. Εμφανίζει στιγμιαία την απόσταση που διανύθηκε ακόμη και όταν ο κύκλος είναι σε κίνηση. Αν και αυτό δείχνει μια ατέλεια, το βρίσκω χαριτωμένο.

Βήμα 4: Πηγή ενέργειας

Το έργο είναι λίγο ογκώδες, δεν μπορεί πάντα να έχει μια κοντινή πρίζα διαθέσιμη για φόρτιση. Έτσι αποφάσισα να είμαι τεμπέλης και απλά να χρησιμοποιήσω ένα power bank ως πηγή τροφοδοσίας και να χρησιμοποιήσω ένα καλώδιο mini usb για να συνδέσω την τροφοδοσία usb του power bank με το arduino nano.

Αλλά πρέπει να επιλέξετε προσεκτικά το powerbank. Είναι σημαντικό να υπάρχει μια σωστή γεωμετρία, ώστε να μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα. Είμαι απλά ερωτευμένος με το power bank που χρησιμοποίησα για μια τόσο κανονική και τετράγωνη γεωμετρία.

Επίσης το power bank πρέπει να είναι λίγο χαζό. Το θέμα είναι ότι για εξοικονόμηση ενέργειας, οι τράπεζες ισχύος έχουν σχεδιαστεί για να απενεργοποιούν την έξοδο εάν η τρέχουσα ανάλυση δεν είναι πάνω από μια ορισμένη τιμή κατωφλίου. Υποψιάζομαι ότι αυτό το όριο είναι τουλάχιστον 200-300 mA. Το κύκλωμά μας θα έχει μέγιστη παροχή ρεύματος όχι μεγαλύτερη από 20mA. Έτσι, μια κανονική τράπεζα ισχύος θα κλείσει την έξοδο. Αυτό μπορεί να σας κάνει να πιστέψετε ότι υπάρχει κάποιο σφάλμα στο κύκλωμά σας. Το συγκεκριμένο power bank λειτουργεί με τόσο μικρή τρέχουσα κλήρωση και αυτό μου έδωσε έναν άλλο λόγο να αγαπήσω αυτό το power bank.

Βήμα 5: Brakelight (εντελώς προαιρετικό)

Ακριβώς ως πρόσθετο χαρακτηριστικό, αποφάσισα να προσθέσω ένα φως φρένων. Το ερώτημα ήταν πώς θα το έβρισκα αν σπάσω. Λοιπόν αποδεικνύεται ότι αν φρενάρω ο κύκλος επιβραδύνεται. Αυτό σημαίνει ότι αν υπολογίσω την επιτάχυνση και αν βγει αρνητική, μπορώ να ανάψω τα φώτα των φρένων. Αυτό ωστόσο σημαίνει ότι τα φώτα θα ανάβουν ακόμη και αν σταματήσω να κάνω πετάλι.

Επίσης, δεν πρόσθεσα ένα τρανζίστορ στο φως μου, το οποίο συνιστάται πλήρως. Αν κάποιος κάνει αυτό το έργο και ενσωματώσει σωστά αυτό το μέρος, θα ήμουν πολύ ευτυχής να το δω και να προσθέσω φωτογραφίες γι 'αυτό.

Πήρα απευθείας το ρεύμα από την ψηφιακή ακίδα 2 του arduino nano

Βήμα 6: Το πρόγραμμα

Όπως πάντα έγραψα το πρόγραμμα στο Arduino IDE. Στόχος μου ήταν αρχικά να καταγράψω τις παραμέτρους σε μια κάρτα sd. Δυστυχώς, σε αυτή την περίπτωση θα έπρεπε να χρησιμοποιήσω τρεις βιβλιοθήκες, SD.h, Wire.h και SPI.h. Αυτά σε συνδυασμό με τον πυρήνα κατέλαβαν το 84% της διαθέσιμης μνήμης και το IDE με προειδοποίησε για θέματα σταθερότητας. Ωστόσο, δεν πέρασε πολύς καιρός που το καημένο το νανο συνετρίβη κάθε φορά και όλα πάγωσαν μετά από λίγο. Η επανεκκίνηση είχε ως αποτέλεσμα την επανάληψη του ιστορικού.

Έτσι, αφαίρεσα το τμήμα SD και σχολίασα τις γραμμές που σχετίζονται με την κάρτα SD. Αν κάποιος κατάφερε να ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα, θα ήθελα να δω τις αλλαγές.

Επίσης, έχω επισυνάψει ένα άλλο έγγραφο pdf σε αυτό το βήμα στο οποίο εξήγησα τον κώδικα λεπτομερώς.

Μη διστάσετε να κάνετε ερωτήσεις εάν υπάρχουν.

Καλό DIY;-)