Φορητό στροφόμετρο με βάση το IR: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό το Instructable βασίζεται στο κύκλωμα που περιγράφεται από το electro18 στο Portable Digital Tachometer. Σκέφτηκα ότι θα ήταν χρήσιμο να έχω μια φορητή συσκευή και ότι θα ήταν ένα διασκεδαστικό έργο.

Μου αρέσει η εμφάνιση της συσκευής - ο σχεδιασμός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για όλα τα είδη άλλων συσκευών μέτρησης αλλάζοντας το λοβό του αισθητήρα, την καλωδίωση και τον κώδικα Arduino. Το γεγονός ότι μοιάζει με blaster ή ray gun από μια vintage ταινία SF είναι απλώς ένα επιπλέον μπόνους!

Το στροφόμετρο έχει σκανδάλη και μετράει όσο πιέζεται η σκανδάλη. Μια ενδεικτική λυχνία LED ανάβει ενώ η μέτρηση βρίσκεται σε εξέλιξη. Η συσκευή μπορεί να τροφοδοτηθεί μέσω USB ή μπαταρίας 9V. Η συσκευή θα ενεργοποιηθεί εάν το USB είναι συνδεδεμένο. Εάν χρησιμοποιείται μπαταρία, το στροφόμετρο ενεργοποιείται μέσω διακόπτη τροφοδοσίας.

Κατά τη μέτρηση, η οθόνη LCD δείχνει το τρέχον RPM στην πρώτη γραμμή και το μέσο και μέγιστο RPM στη δεύτερη γραμμή. Εάν η σκανδάλη δεν πατηθεί και δεν πραγματοποιείται καμία μέτρηση, εμφανίζει τον μέσο όρο και το μέγιστο RPM από την προηγούμενη συνεδρία μέτρησης.

Εάν η φωτοδίοδος IR ενεργοποιηθεί από τη θερμότητα του περιβάλλοντος, στην οθόνη LCD θα εμφανιστεί η ένδειξη "HIGH", υποδεικνύοντας ότι η ευαισθησία πρέπει να απενεργοποιηθεί. Η ευαισθησία ελέγχεται από έναν τροχό πίσω από την οθόνη LCD.

Για να χρησιμοποιήσετε το στροφόμετρο, πρέπει να βάλετε κάτι αντανακλαστικό στο αντικείμενο περιστροφής που θέλετε να μετρήσετε. Μια απλή ταινία φωτογράφου λειτουργεί μια χαρά. Έχω χρησιμοποιήσει επίσης ένα πανάκι από ακρυλικό λευκό χρώμα και έχω δει ανθρώπους να χρησιμοποιούν μια λαμπερή μεταλλική πλάκα ή ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο κολλημένο στην επιφάνεια. Είναι καλά κολλημένο στην επιφάνεια, αφού ό, τι μετράτε θα περιστρέφεται αρκετά γρήγορα και ο ανακλαστήρας θα υπόκειται σε μεγάλη φυγόκεντρο δύναμη. Η ταινία του ζωγράφου μου πέταξε στις 10.000 σ.α.λ.

Η μουσική στο βίντεο είναι από το Jukedeck - δημιουργήστε τη δική σας στη διεύθυνση

Βήμα 1: Το κύκλωμα

Στη «μύτη» του στροφόμετρου υπάρχει ένας λοβός αισθητήρων που περιέχει IR LED και ανιχνευτή IR. Όταν ο ανιχνευτής δεν ενεργοποιείται, θα πρέπει να λειτουργεί ως κανονική δίοδος και να περνάει το ρεύμα από θετικό (μακρύ καλώδιο) στη γείωση (βραχύ καλώδιο). Όταν ενεργοποιείται ο ανιχνευτής, αρχίζει να αφήνει το ρεύμα να περάσει προς την αντίθετη κατεύθυνση - από αρνητικό σε θετικό. Διαπίστωσα, ωστόσο, ότι ο ανιχνευτής μου δεν φαίνεται να περνάει ποτέ το ρεύμα προς την "κανονική" κατεύθυνση (θετικό στο έδαφος) - τα χιλιόμετρα σας μπορεί να διαφέρουν, ανάλογα με τον ανιχνευτή που παίρνετε.

Κατά τη ρύθμιση του κυκλώματος, έχουμε την επιλογή να αφήσουμε τη θύρα εισόδου στο Arduino να είναι ΧΑΜΗΛΗ όταν δεν υπάρχει σήμα ή σε Υ HIGHΗΛΗ όταν δεν υπάρχει σήμα.

Εάν η βασική κατάσταση είναι Υ HIGHΗΛΗ, το Arduino χρησιμοποιεί εσωτερική αντίσταση έλξης, ενώ αν η βασική κατάσταση πρέπει να είναι ΧΑΜΗΛΗ, πρέπει να προστεθεί εξωτερική αντίσταση αναδίπλωσης. Το αρχικό Instructable χρησιμοποιούσε LOW βασική κατάσταση, ενώ στο Optical Tachometer για CNC το tmbarbour έχει χρησιμοποιήσει το HIGH ως βασική κατάσταση. Ενώ αυτό εξοικονομεί μια αντίσταση, η χρήση μιας ρητής αντίστασης ανατροπής μας επιτρέπει να προσαρμόσουμε την ευαισθησία της συσκευής. Δεδομένου ότι κάποιο ρεύμα διαρρέει μέσω της αντίστασης, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο πιο ευαίσθητη είναι η συσκευή. Για να χρησιμοποιηθεί μια συσκευή σε διάφορα περιβάλλοντα, η δυνατότητα ρύθμισης της ευαισθησίας είναι ζωτικής σημασίας. Ακολουθώντας τον σχεδιασμό του electro18s, χρησιμοποίησα μια αντίσταση 18Κ σε σειρά με δύο γλάστρες 0-10Κ, οπότε η αντίσταση μπορεί να κυμαίνεται από 18Κ έως 38Κ.

Το ρεύμα IR LED και IR διόδου οδηγούνται από τη θύρα D2. Η θύρα D3 ενεργοποιείται μέσω διακοπής RISING όταν ενεργοποιείται ο ανιχνευτής IR. Η θύρα D4 έχει ρυθμιστεί σε Υ HIGHΗΛΗ και γειώνεται όταν πιέζεται η σκανδάλη. Αυτό ξεκινά τη μέτρηση και ενεργοποιεί επίσης την ενδεικτική λυχνία LED που είναι συνδεδεμένη στη θύρα D5.

Δεδομένου του πολύ περιορισμένου ρεύματος που μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε θύρα εισόδου, οδηγήστε τυχόν τάσεις για ανάγνωση μόνο από άλλες θύρες Nano, ποτέ απευθείας από την μπαταρία. Σημειώστε επίσης ότι τόσο οι υπέρυθρες όσο και οι ενδεικτικές λυχνίες LED υποστηρίζονται από αντιστάσεις 220 ohm.

Η οθόνη LCD που χρησιμοποίησα έχει σειριακή πλακέτα προσαρμογέα και χρειάζεται μόνο τέσσερις συνδέσεις - vcc, γείωση, SDA και SCL. Το SDA πηγαίνει στη θύρα A4, ενώ το SCL πηγαίνει στη θύρα A5.

Βήμα 2: Λίστα μερών

Θα χρειαστείτε τα ακόλουθα μέρη:

• Arduino Nano
• Οθόνη LCD 16x2 με σειριακό προσαρμογέα, όπως LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 αντιστάσεις 220ohm
• μια αντίσταση 18Κ
• δύο μικρά ποτενσιόμετρα 0-10K
• 5mm IR LED και IR δίοδος δέκτη
• LED 3mm για την ένδειξη μέτρησης
• 5 βίδες Μ3 30mm με 5 παξιμάδια
• ελατήριο διαμέτρου 7 mm για σκανδάλη και σύνδεση μπαταρίας 9V. Πήρα το δικό μου από το ACE, αλλά δεν θυμάμαι ποιος ήταν ο αριθμός αποθέματος.
• ένα μικρό κομμάτι αν λεπτή λαμαρίνα για διάφορες επαφές (το δικό μου είχε πάχος περίπου 1mm) και ένα μεγάλο χαρτομάντηλο
• Σύρμα 28AWG
• ένα μικρό κομμάτι από καλώδιο 16AWG για τη σκανδάλη

Πριν φτιάξετε το ίδιο το στροφόμετρο, θα χρειαστεί να φτιάξετε τον τροχό του ποτενσιόμετρου για ρύθμιση ευαισθησίας, τη διάταξη σκανδάλης και τον διακόπτη ισχύος.

Βήμα 3: Αρχεία STL

body_left και body_right κάνουν το κύριο σώμα του στροφόμετρου. Το lcd_housing κάνει τη βάση του περιβλήματος που εισάγεται στο σώμα του στροφόμετρου και το περίβλημα που θα συγκρατεί την ίδια την οθόνη LCD. Ο λοβός αισθητήρα παρέχει σημεία τοποθέτησης για το LED LED και τον ανιχνευτή, ενώ το battery_vcover κάνει το συρόμενο κάλυμμα του χώρου της μπαταρίας. σκανδάλη και διακόπτης κάνουν τα τυπωμένα μέρη για αυτά τα δύο συγκροτήματα.

Έχω εκτυπώσει όλα αυτά τα μέρη σε PLA, αλλά σχεδόν οποιοδήποτε υλικό πιθανότατα θα λειτουργήσει. Η ποιότητα εκτύπωσης δεν είναι και τόσο σημαντική. Στην πραγματικότητα, είχα προβλήματα με τον εκτυπωτή (δηλαδή ηλίθια σφάλματα χρήστη) κατά την εκτύπωση και των δύο μισών του σώματος και όλα εξακολουθούσαν να ταιριάζουν καλά.

Όπως πάντα, όταν εκτύπωνα τα κύρια μέρη, διάφορα πράγματα ήταν ελαφρώς λάθος. Έχω διορθώσει αυτά τα προβλήματα στα αρχεία σε αυτό το Instructable, αλλά δεν το επανεκτύπωσα, αφού θα μπορούσα να τα κάνω όλα να λειτουργήσουν με λίγο σκαρπ και λείανση.

Θα επισυνάψω τα αρχεία προέλευσης OpenSCAD σε μεταγενέστερο βήμα.

Βήμα 4: Συνέλευση προσαρμογής ευαισθησίας

Έχω δημοσιεύσει αυτήν τη συνέλευση στο Thingiverse. Θυμηθείτε, η υψηλότερη αντίσταση σημαίνει υψηλότερη ευαισθησία. Στην κατασκευή μου, η κίνηση του τροχού προς τα εμπρός αυξάνει την ευαισθησία. Βρήκα χρήσιμο να σημειώσω το πιο ευαίσθητο άκρο στον τροχό, ώστε να μπορώ να ελέγξω οπτικά πώς ρυθμίζεται η ευαισθησία.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση ενεργοποίησης

Ο αρχικός μου σχεδιασμός χρησιμοποίησε λίγο σύρμα για επαφή στο κάτω μέρος του κινούμενου τμήματος, αλλά διαπίστωσα ότι ένα λεπτό κομμάτι λαμαρίνας λειτουργεί καλύτερα. Το κινούμενο τμήμα συνδέει δύο επαφές στο πίσω μέρος του περιβλήματος. Χρησιμοποίησα ένα κομμάτι καλωδίου 16AWG κολλημένο στη θέση του για τις δύο επαφές.

Βήμα 6: Διακόπτης τροφοδοσίας

Αυτό είναι το μέρος που μου έδωσε τον περισσότερο κόπο, αφού οι επαφές αποδείχτηκαν επιπόλαιες - πρέπει να είναι ακριβώς σωστές. Ενώ ο διακόπτης επιτρέπει δύο ακροδέκτες, χρειάζεται μόνο να συνδέσετε έναν. Ο σχεδιασμός επιτρέπει σε ένα ελατήριο να πιέζει το διακόπτη μεταξύ δύο θέσεων, αλλά δεν έχω δουλέψει αυτό το κομμάτι.

Κολλήστε τα καλώδια στο περίβλημα. Δεν υπάρχει πολύς χώρος στο σώμα του στροφόμετρου, οπότε κάντε τα καλώδια κοντά.

Βήμα 7: Συναρμολόγηση

Στεγνώστε όλα τα μέρη σας στο σώμα. Κόψτε δύο κοντά κομμάτια του ελατηρίου και περάστε τα μέσα από τις τρύπες στη βάση της μπαταρίας. Το σπριντ στο body_left είναι VCC, το ελατήριο στο body_right είναι αλεσμένο. Έχω χρησιμοποιήσει body_left για να συγκρατήσω όλα τα κομμάτια κατά τη συναρμολόγηση.

Καταχωρήστε το IR LED και τον ανιχνευτή στο σημείο που βρίσκονται το ένα απέναντι στο άλλο - το μακρύ (θετικό) καλώδιο του LED πρέπει να κολληθεί στο κοντό καλώδιο του ανιχνευτή και στο καλώδιο που οδηγεί στη θύρα D2.

Θεώρησα απαραίτητο να κολλήσω τη λυχνία LED στη θέση της με μια κόλλα κόλλας.

Η οθόνη LCD ταιριάζει πολύ στο περίβλημα. Στην πραγματικότητα, έπρεπε να τρίψω λίγο το PCB μου. Έχω αυξήσει λίγο το μέγεθος του περιβλήματος, οπότε ελπίζω να ταιριάζει καλύτερα σε εσάς. Λύγισα λίγο τα καλώδια της κεφαλίδας στο LED για να έχω περισσότερο χώρο και κόλλησα τα καλώδια σε αυτά - δεν υπάρχει χώρος για να συνδέσετε τίποτα εκεί. Η οθόνη LCD θα εισέλθει σωστά μόνο προς μία κατεύθυνση στο περίβλημα και η βάση θα συνδεθεί μόνο με μία κατεύθυνση επίσης.

Συγκολλήστε τα πάντα μαζί και τοποθετήστε ξανά τα μέρη. Είχα το Nano με κεφαλίδες - θα ήταν καλύτερα να είχαμε μια έκδοση που μπορεί να κολληθεί απευθείας. Βεβαιωθείτε ότι τραβάτε τα καλώδια LCD από τη βάση LCD πριν από τη συγκόλληση.

Όλα φαίνονται αρκετά ακατάστατα, αφού είχα αφήσει καλώδια λίγο πολύ. Κλείστε το σώμα και τοποθετήστε τις βίδες.

Βήμα 8: Το σκίτσο του Arduino

Θα χρειαστείτε τη βιβλιοθήκη Liquid Crystal I2C για να οδηγήσετε την οθόνη LCD.

Εάν συνδέσετε το στροφόμετρο σε σειριακή οθόνη, στατιστικά στοιχεία θα σταλούν μέσω της σειριακής οθόνης κατά τη μέτρηση.

Σε περίπτωση που υπάρχει θόρυβος, έχω ενσωματώσει ένα απλό φίλτρο χαμηλής διέλευσης στον αλγόριθμο. Τρεις μεταβλητές στο σκίτσο καθορίζουν τη συχνότητα ενημέρωσης της οθόνης (επί του παρόντος κάθε μισή δεύτερη), πόσο συχνά υπολογίζεται το RPM (επί του παρόντος κάθε 100msec) και ο αριθμός των μετρήσεων στην υποστήριξη φίλτρου (επί του παρόντος 29). Για χαμηλά RPM (ας πούμε, κάτω από 300 περίπου), η πραγματική τιμή RPM θα κυμαίνεται, αλλά ο μέσος όρος θα είναι ακριβής. Θα μπορούσατε να αυξήσετε την υποστήριξη φίλτρου για να έχετε πιο ακριβή λειτουργία RPM.

Μόλις φορτώσετε το σκίτσο, είστε έτοιμοι!

Βήμα 9: Πηγαίος κώδικας OpenSCAd

Επισυνάπτω όλες τις πηγές του openSCAD. Δεν θέτω περιορισμούς σε αυτόν τον κώδικα - μπορείτε να τροποποιήσετε, να χρησιμοποιήσετε, να μοιραστείτε κ.λπ., όπως σας αρέσει. Αυτό ισχύει και για το σκίτσο του Arduino.

Κάθε αρχείο προέλευσης έχει σχόλια που ελπίζω να σας φανούν χρήσιμα. Τα κύρια κομμάτια του στροφόμετρου βρίσκονται στον κύριο κατάλογο, ο διακόπτης λειτουργίας βρίσκεται στον κατάλογο κατασκευών, ενώ ο πορτοκαλί τροχός και η σκανδάλη βρίσκονται στον κατάλογο εξαρτημάτων. Όλες οι άλλες πηγές επικαλούνται από τα αρχεία του κύριου μέρους.