Ръчен тахометър на базата на IR: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Тази инструкция се основава на схемата, описана от electro18 в преносим цифров тахометър. Мислех, че би било полезно да имаме ръчно устройство и че ще бъде забавен проект за изграждане.

Харесва ми как се оказа устройството - дизайнът може да се използва за всякакви други измервателни устройства чрез смяна на сензорния модул, окабеляването и кода на Arduino. Фактът, че прилича на бластер или лъчеви пистолет от ретро SF филм, е само допълнителен бонус!

Тахометърът има спусък и измерва, докато спусъкът е натиснат. Светодиоден индикатор свети, докато измерването е в ход. Устройството може да се захранва чрез USB или 9V батерия. Устройството ще се включи, ако USB е свързан. Ако се използва батерия, оборотомерът се включва чрез превключвател на захранването.

По време на измерването LCD дисплеят показва текущия RPM на първия ред и средния и максималния RPM на втория ред. Ако спусъка не е натиснат и не се извършва измерване, той показва средните и максималните обороти от предходната сесия на измерване.

Ако инфрачервеният фотодиод се задейства от околната топлина, "HIGH" ще се покаже на LCD дисплея, за да покаже, че чувствителността трябва да бъде намалена. Чувствителността се контролира от колело зад LCD дисплея.

За да използвате оборотомера, трябва да поставите нещо отразяващо върху въртящия се обект, който искате да измерите. Една обикновена лента за бояджийски работи работи добре. Използвал съм и капка акрилна бяла боя и съм виждал хора да използват лъскава метална плоча или парче алуминиево фолио, залепено за повърхността. Добре залепени за повърхността, тъй като всичко, което измервате, ще се върти доста бързо и отражателят ще бъде подложен на много центробежна сила. Отлетяха ми лентата на художника при 10 000 оборота в минута.

Музиката във видеото е от Jukedeck - създайте своя собствена на

Стъпка 1: Веригата

В "носа" на тахометъра има сензорен модул, който съдържа IR LED и IR детектор. Когато детекторът не се задейства, той трябва да действа като нормален диод и да предава тока от положителен (дълъг проводник) към земята (къс проводник). Когато детекторът се задейства, той започва да пропуска тока в обратна посока - от отрицателна към положителна. Открих обаче, че моят детектор изглежда никога не преминава тока в "нормална" посока (положителен към земята) - пробегът ви може да варира в зависимост от детектора, който получавате.

Когато настройваме веригата, имаме опция да оставим входния порт на Arduino да бъде на НИСКО, когато няма сигнал, или да бъде на ВИСОК, когато няма сигнал.

Ако основното състояние е ВИСОКО, Arduino използва вътрешен резистор за издърпване, докато ако основното състояние трябва да е НИСКО, трябва да се добави външен резистор за падане. Оригиналният Instructable използва LOW базово състояние, докато в оптичния тахометър за CNC tmbarbour използва HIGH като базово състояние. Докато това спестява резистор, използването на явно падащ резистор ни позволява да регулираме чувствителността на устройството. Тъй като някои токове изтичат през резистора, колкото по -голямо е съпротивлението, толкова по -чувствително е устройството. За да се използва устройство в различни среди, способността за регулиране на чувствителността е от решаващо значение. Следвайки дизайна на electro18s, използвах последователно 18K резистор с два 0-10K пота, така че съпротивлението може да варира от 18K до 38K.

Инфрачервеният светодиод и инфрачервеният диоден ток се захранват от порт D2. Порт D3 се задейства чрез RISING прекъсване, когато инфрачервеният детектор се задейства. Порт D4 е настроен на HIGH и заземен при натискане на спусъка. Това стартира измерването и също така включва индикаторния светодиод, който е свързан към порта D5.

Предвид много ограничения ток, който може да се приложи към всякакви входни портове, задвижвайте всякакви напрежения за четене само от други Nano портове, никога направо от батерията. Обърнете внимание също, че както инфрачервените, така и индикаторните светодиоди са подкрепени от резистори 220 ома.

LCD, който използвах, има серийна адаптерна платка и се нуждае само от четири връзки - vcc, мас, SDA и SCL. SDA отива към порт A4, докато SCL отива към порт A5.

Стъпка 2: Списък на частите

Ще ви трябват следните части:

• Arduino Nano
• 16x2 LCD дисплей със сериен адаптер, като LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 220ohm резистора
• 18K резистор
• два малки потенциометра 0-10K
• 5 мм IR LED и IR приемник диод
• 3 мм светодиод за индикатора за измерване
• 5 30 мм винта M3 с 5 гайки
• пружина с диаметър около 7 мм за задействане и закрепване на 9V батерия. Взех моя от ACE, но не помня какъв беше броят на акциите.
• малко парче, ако е тънка ламарина за различни контакти (моята беше с дебелина около 1 мм) и голяма кламер
• Тел 28AWG
• малко парче жила от 16AWG за спусъка

Преди да изградите самия оборотомер, ще трябва да изградите колелото на потенциометъра за регулиране на чувствителността, спусъка и превключвателя на захранването.

Стъпка 3: STL файлове

body_left и body_right правят основното тяло на оборотомера. lcd_housing прави основата на корпуса, която се вкарва в корпуса на тахометъра, и корпуса, който ще държи самия LCD. сензорният модул осигурява места за монтиране на инфрачервения светодиод и детектора, докато battery_vcover прави плъзгащия се капак на отделението за батерии. спусъка и превключвателя правят отпечатаните части за тези два комплекта.

Отпечатах всички тези части в PLA, но почти всеки материал вероятно ще работи. Качеството на печат не е толкова важно. Всъщност имах проблеми с принтера (т.е. глупави потребителски грешки), докато отпечатвах и двете половини на тялото и всичко продължаваше да пасва добре.

Както винаги, когато отпечатвах основните части, различни неща бяха леко погрешни. Поправих тези проблеми във файловете в тази инструкция, но не препечатвах, тъй като можех да накарам всичко да работи с малко настъргване и шлайфане.

Ще прикача изходните файлове на OpenSCAD към по -късна стъпка.

Стъпка 4: Регулиране на чувствителността

Публикувах това събрание на Thingiverse. Не забравяйте, че по -високото съпротивление означава по -висока чувствителност. В моята конструкция преместването на колелото напред увеличава чувствителността. Намерих за полезно да маркирам най-чувствителния край на колелото, за да мога визуално да проверя как е настроена чувствителността.

Стъпка 5: Сглобяване на спусъка

Първоначалният ми дизайн използва малко тел за контакт в долната част на движещата се част, но открих, че тънко парче ламарина работи по -добре. Подвижната част свързва два контакта на гърба на корпуса. Използвах малко 16AWG многожилен проводник, залепен на място за двата контакта.

Стъпка 6: Превключвател на захранването

Това е частта, която ми създаде най -много проблеми, тъй като контактите се оказаха нестабилни - трябва да са точно така. Докато превключвателят позволява два терминала, трябва само да свържете един. Дизайнът позволява на пружината да принуди превключването между две позиции, но не съм успял да задействам тази част.

Залепете проводниците в корпуса. В тялото на тахометъра няма много място, затова направете късите проводници.

Стъпка 7: Монтаж

На сухо поставете всичките си части в тялото. Изрежете две къси парчета пружина и ги прокарайте през отворите в стойката за батерията. Спринтът в body_left е VCC, пружината в body_right е смляна. Използвал съм body_left за задържане на всички части по време на сглобяването.

Поставете IR LED и детектора плоски, където са изправени един срещу друг - дългият (положителен) проводник на светодиода трябва да бъде запоен към късия проводник на детектора и към проводника, водещ към D2 порта.

Намерих за необходимо да залепя индикаторния светодиод на място с лепило.

LCD ще бъде много плътно прилепнал към корпуса. Всъщност трябваше да шлайфам малко моята печатна платка. Увеличих малко размера на корпуса, така че се надявам, че ще ви пасне по -добре. Прегънах малко кабелите на заглавката на светодиода, за да има повече място и запоях проводниците към тях - няма място за включване на нещо там. LCD ще влезе правилно само по един път в корпуса, а основата ще се прикрепи и само по един начин.

Запояйте всичко заедно и поставете частите обратно. Имах Nano с заглавки - по -добре би било да има версия, която може да бъде директно запоена. Уверете се, че издърпате LCD проводниците през основата на LCD преди запояване.

Всичко изглежда доста неподредено, тъй като оставих кабелите твърде дълго. Затворете корпуса и поставете винтовете.

Стъпка 8: Скицата на Arduino

За да управлявате LCD дисплея, ще ви е необходима библиотека с течни кристали I2C.

Ако свържете тахометъра към сериен монитор, по време на измерването през серийния монитор ще се изпраща статистика.

Само в случай, че има шум, включих обикновен нискочестотен филтър в алгоритъма. Три променливи в скицата регулират колко често се актуализира екранът (в момента на всеки половин секунда), колко често се изчислява RPM (в момента на всеки 100 ms) и броя на измерванията в поддръжката на филтъра (в момента 29). При ниски обороти (да речем, под 300 или повече), действителната стойност на оборотите ще се колебае, но средната стойност ще бъде точна. Можете да увеличите поддръжката на филтрите, за да получите по -точна текуща обороти.

След като заредите скицата, можете да започнете!

Стъпка 9: Изходен код на OpenSCAd

Прикачвам всички източници на openSCAD. Не правя никакви ограничения за този код - можете да променяте, използвате, споделяте и т.н., както желаете. Това важи и за скицата на Arduino.

Всеки изходен файл има коментари, които се надявам да ви бъдат полезни. Основните части на тахометъра са в главната директория, превключвателят на захранването е в директорията constructs, докато pot_wheel и спусъка са в директорията с компоненти. Всички останали източници се извикват от основните файлове с части.