Высокоскоростные часы для замедленного видео: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Практически каждый, у кого есть современный смартфон, имеет высокоскоростную камеру, которую можно использовать для создания впечатляющих видеороликов с замедленной съемкой. Но если вы хотите измерить, сколько времени на самом деле требуется для того, чтобы этот мыльный пузырь лопнул или этот арбуз взорвался, вам может быть трудно отображать время на ваших видео: секундомер имеет очень маленький дисплей и имеет точность всего лишь 1/100 секунды. Если вы хотите провести количественные измерения, я обнаружил, что опубликованная частота кадров камеры - это не то, на что вы можете положиться!

К счастью, очень легко построить часы с точностью до миллисекунд и яркими большими цифрами, используя Arduino и 4-значный 7-сегментный дисплей. Более того, 12 контактов стандартного 0,56-дюймового дисплея точно соответствуют расположению контактов Arduino Nano и могут быть непосредственно припаяны к нему.

На этом таймере нет запуска / остановки / сброса. Он просто начинает работать, когда вы его включаете, и через 10 секунд переполняется. Идея состоит в том, что для измерения продолжительности определенного процесса мы в любом случае измеряем разницу во времени между концом и началом.

Шаг 1: материалы

• Arduino Nano, без припаянных к нему разъемов.
• 4-значный 7-сегментный дисплей 0,56 дюйма. И с общим анодом, и с общим катодом все в порядке.

Если вы хотите поместить его в прочную коробку и работать от двух батареек AA, добавьте:

• Коробка электронного проекта 60x100x25
• Держатель батареи 2xAA
• Повышающий модуль
• Кулисный переключатель 10x15 мм

Необходимые инструменты

Паяльник

Чтобы установить его в коробку:

• Вращающийся инструмент для грубого вырезания отверстий для дисплея и переключателя.
• Напильники для чистовой обработки отверстий
• Пистолет для горячего клея для фиксации компонентов на месте.

Шаг 2: Подключение Arduino к дисплею

Удивительно, но контакты стандартного 4-значного 7-сегментного дисплея соответствуют компоновке Arduino Nano таким образом, что все 12 контактов дисплея подключаются к контактам ввода-вывода Arduino. Это позволяет паять дисплей прямо на Arduino без использования печатной платы, разъемов или кабелей.

Припаяйте нижние контакты дисплея (узнаваемые по десятичным точкам и отпечатку) к аналоговым контактам A0-A5. Припаяйте верхние контакты дисплея к цифровым контактам D4-D9.

Красные светодиоды имеют падение напряжения всего 2 В, поэтому подключение их к 5 В обычно не является хорошей идеей, и для ограничения тока обычно применяется последовательный резистор. Однако, возможно, из-за чередования я обнаружил, что он нормально работает без последовательных резисторов. Если нет, вот подробные инструкции о том, как добавить последовательные резисторы непосредственно на Arduino Nano.

Шаг 3: Код

Загрузите прикрепленный скетч в Arduino Nano. Настоящий код предназначен для дисплея с общим анодом, но строки для дисплея с общим катодом можно раскомментировать.

После загрузки кода таймер должен запускаться каждый раз при запуске Arduino. Вы можете остановиться здесь или посмотреть в следующем разделе пример того, как установить его в прочную коробку и заставить работать от батареи.

Некоторые комментарии по поводу кода:

Время берется из функций micro (), а не из функции millis (), по двум веским причинам: реализация millis () в Arduino ужасна: они увеличиваются каждые 1,024 мс, а затем время от времени пропускается миллисекунда. компенсировать! Не все Ардуино имеют высокоточные кристаллы. Если вы обнаружите, что отклонились более чем на промилле, вы можете отрегулировать разделитель в строке «unsigned long t = micros () / 1000;» чтобы часы шли быстрее или медленнее.

Цифры чередуются, что означает, что в определенное время горит только одна цифра. При изменении сегментов цифр все цифры отключаются, поэтому мусорные цифры не отображаются в любой момент. Я измерил частоту обновления цифр 750 микросекунд, поэтому каждая цифра обновляется не реже одного раза в миллисекунду!

Я не стал серьезно оптимизировать часы по скорости, так как нынешняя скорость достаточно хороша для отображения миллисекунд. Я думаю, что Arduino можно было бы заставить показывать на две цифры больше (что соответствует 100 и 10 микросекундам), но для этого потребуется

• Отключение прерываний и прямое использование таймеров
• Прямое манипулирование портом
• Подключение всех сегментов к одному порту, а цифр - к другому порту
• Избегайте явного вычисления числовых значений, но используйте вместо этого приращения (операции деления и модуля выполняются медленно)

Если бы я мог заполучить камеру для замедленной съемки со скоростью> 1000 кадров в секунду, я бы попробовал, а пока я доволен точностью до мс.

Шаг 4: Установка в коробку

В дешевую электронную коробку размером 100x60x25 мм, не водонепроницаемую, с легкостью поместится этот таймер вместе с батареями, повышающим модулем и переключателем включения / выключения. Для работы от батареи комбинация 2 батареек AA с повышающим модулем обеспечит безопасное и стабильное напряжение 5V для Arduino. При установке переключателя включения / выключения непосредственно на батарею (вместо выхода повышающего напряжения), батареи не подвержены утечке из модуля повышающего напряжения и могут прослужить годы, если используются время от времени.

В повышающем модуле, который я использовал, был гнездовой USB-разъем, который я удалил плоскогубцами, чтобы можно было припаять провода к выходу. В качестве альтернативы вы можете использовать регулируемое повышение и установить его на выход 5 В.

Начните с вырезания двух отверстий, соответствующих дисплею и переключателю включения / выключения. Я нарисовал карандашом приблизительные отверстия, затем вырезал слишком маленькие отверстия с помощью вращающегося инструмента, а затем подпилил их ручными напильниками до точно подходящего размера.

Отрежьте часть многожильного гибкого красно-черного кабеля от аккумуляторного ящика и подключите их к повышающему модулю, отключив положительный или отрицательный полюс переключателем. Затем от повышающего модуля прямо к GND и + 5V или Arduino.

Я использовал горячий клей, чтобы удержать все элементы на месте: батарейный отсек, повышающий модуль и по бокам дисплея.

Конечный результат - таймер в прочной коробке с чрезвычайно простой работой!