Стробоскоп: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Стробоскоп - это устройство, которое создает вспышки с точной частотой. Это используется для измерения посевного материала вращения быстро вращающегося диска или колеса. Традиционный стробоскоп сделан с правильной схемой вспышки и мигания. Но чтобы все было просто и доступно, я использовал 25 белых светодиодов диаметром 5 мм. Кроме того, как мозг системы, AtmelAtmega328 использовалась в Arduino nano. Для немного продвинутого и необычного проекта я использовал OLED-дисплей с диагональю 0,94 дюйма для отображения частоты.

Щелкните здесь, чтобы перейти на вики-страницу, посвященную стробоскопическому эффекту.

Видео 1

Видео 2

Шаг 1. Светодиодная матрица Easy Peasy

Припаяйте 25 светодиодов по схеме 5x5, чтобы получить красивую квадратную форму. Убедитесь, что все ваши аноды и катоды выровнены правильно, чтобы было легко установить электрические соединения. Также ожидается большое потребление тока. Следовательно, важна правильная пайка.

Взгляните на фотографии. (Конденсаторная часть поясняется ниже.) Желтые провода обозначают катоды, то есть отрицательный или заземляющий, а красный провод обозначает напряжение питания, которое в данном случае составляет 5 В постоянного тока.

Также нет токоограничивающих резисторов со светодиодами. Это связано с тем, что в этом случае ток должен подаваться в течение очень короткого периода, примерно 500 микросекунд. Светодиоды могут выдерживать такой ток в течение такого короткого промежутка времени. По моим оценкам, потребляемый ток составляет 100 мА на светодиод, что соответствует 2,5 ампер! Это большой ток, и хорошая пайка жизненно важна.

Шаг 2: Источник питания

Я решил сохранить простоту и поэтому запитал устройство от простого блока питания. Таким образом, я использовал мини-USB Arduino nano в качестве входа питания. Но блок питания не может приспособиться к быстрому потреблению тока 2,5 А. Именно здесь мы называем нашего лучшего друга - конденсаторы. В моей схеме 13 конденсаторов емкостью 100 мкФ, что соответствует 1,3 мкФ, что очень много. Даже при такой большой емкости входное напряжение падает, но Arduino не сбрасывает себя, что важно.

В качестве быстрого переключателя я выбрал N-канальный MOSFET (точнее, IRLZ44N). Использование МОП-транзистора важно, поскольку BJT не сможет справиться с таким большим током без огромных падений напряжения. Падение на 0,7 В BJT значительно снизит потребляемый ток. Напряжение 0,14 В намного более доступно.

Также убедитесь, что вы используете провода достаточной толщины. 0,5 мм будет достаточно.

5V-анод

Земля - источник МОП-транзистора

Катод - сток MOSFET

Ворота - цифровой контакт

Шаг 3: Пользовательский интерфейс - ввод

В качестве входа я использовал два потенциометра, один для точной настройки, а другой для грубой настройки. Два из них обозначены буквами F и C.

Последний ввод - это комбинированный ввод обоих горшков в виде

Ввод = 27x (Ввод грубого) + (Ввод штрафа)

Одна вещь, о которой необходимо позаботиться, - это тот факт, что ни один АЦП не является идеальным, и, следовательно, 10-битный АЦП Arduino будет давать значение, которое колеблется в пределах 3-4 значений. Обычно это не проблема, но умножение на 27 сводит ввод с ума и может колебаться в пределах 70–100 значений. Добавление того факта, что ввод регулирует рабочий цикл, а не напрямую частоту, значительно ухудшает ситуацию.

Таким образом, я ограничил его значение 1013. Так что, если крупный горшок показывает выше 1013, показание будет скорректировано до 1013 независимо от того, колеблется ли оно от 1014 до 1024.

Это действительно помогает стабилизировать систему.

Шаг 4: Вывод (НЕОБЯЗАТЕЛЬНО)

В качестве дополнительной части я добавил к своему стробоскопу светодиодный дисплей OLED. Его можно полностью заменить последовательным монитором Arduino IDE. Я приложил код как для дисплея, так и для последовательного монитора. OLED-дисплей действительно помогает, так как помогает сделать проект действительно портативным. Подумать о ноутбуке, подключенном к такому небольшому проекту, - это немного закрепить проект, но если вы только начинаете с Arduino, я рекомендую вам пропустить отображение или вернуться позже. Также будьте осторожны, чтобы не разбить стекло дисплея. Убивает это:(

Шаг 5: Код

Мозги в системе не будут работать без надлежащего образования. Вот краткое изложение кода. Цикл устанавливает таймер. Включение и выключение вспышки контролируется прерыванием таймера, а не петлей. Это обеспечивает правильное время событий, и это жизненно важно для такого инструмента.

Одна часть в обоих кодах - это функция настройки. Проблема, с которой я столкнулся, заключается в том, что ожидаемая частота не такая, как я ожидал. Поэтому я решил полениться и исследовал свой стробоскоп с помощью цифрового осциллографа, построил график зависимости реальной частоты от частоты и нанес точки в моем любимом математическом приложении Geogebra. По построению график мне сразу напомнил зарядный конденсатор. Я добавил параметры и попытался подогнать лекарство по точкам.

Посмотрите на график и СЧАСТЛИВЫЙ СТРОБОСКОП !!!!!!