Портативный ИК-тахометр: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Эта инструкция основана на схеме, описанной electro18 в портативном цифровом тахометре. Я подумал, что было бы полезно иметь портативное устройство и что это было бы забавным проектом для создания.

Мне нравится, как получилось устройство - дизайн можно было использовать для всех видов других измерительных устройств, изменив блок датчиков, проводку и код Arduino. Тот факт, что он выглядит как бластер или лучевое ружье из старинного фантастического фильма, - лишь дополнительный бонус!

Тахометр имеет спусковой крючок и производит измерения, пока спусковой крючок нажат. Светодиодный индикатор горит во время измерения. Устройство может питаться через USB или аккумулятор на 9 В. Устройство включится, если USB подключен. Если используется аккумулятор, тахометр включается выключателем питания.

Во время измерения на ЖК-дисплее отображается текущая частота вращения в первой строке, а средняя и максимальная частота вращения - во второй строке. Если триггер не нажат и измерения не выполняются, он показывает среднее и максимальное число оборотов в минуту за предыдущий сеанс измерения.

Если ИК-фотодиод срабатывает из-за окружающего тепла, на ЖК-дисплее отображается «HIGH», указывающее на необходимость уменьшения чувствительности. Чувствительность регулируется колесиком за ЖК-дисплеем.

Чтобы использовать тахометр, вам нужно прикрепить что-нибудь светоотражающее к вращающемуся объекту, который вы хотите измерить. Подойдет простая лента художника по свету. Я также использовал каплю акриловой белой краски и видел, как люди использовали блестящую металлическую пластину или кусок алюминиевой фольги, приклеенный к поверхности. Хорошо приклеен к поверхности, так как все, что вы измеряете, будет вращаться довольно быстро, а на отражатель будет действовать большая центробежная сила. Лента моего художника слетела со скоростью 10 000 об / мин.

Музыка в видео от Jukedeck - создайте свою на

Шаг 1: Схема

В «носу» тахометра находится блок датчиков, содержащий ИК-светодиод и ИК-датчик. Когда детектор не срабатывает, он должен действовать как обычный диод и пропускать ток от положительного (длинный вывод) к земле (короткий провод). При срабатывании детектора он начинает пропускать ток в обратном направлении - от отрицательного к положительному. Однако я обнаружил, что мой детектор, кажется, никогда не пропускает ток в «нормальном» направлении (положительный на землю) - ваш пробег может варьироваться в зависимости от детектора, который вы приобретаете.

При настройке схемы у нас есть возможность позволить входному порту на Arduino быть на НИЗКОМ, когда нет сигнала, или на ВЫСОКОМ, когда нет сигнала.

Если базовое состояние HIGH, Arduino использует внутренний подтягивающий резистор, а если базовое состояние должно быть LOW, необходимо добавить внешний подтягивающий резистор. Исходный Instructable использовал базовое состояние LOW, в то время как в оптическом тахометре для ЧПУ tmbarbour использовал HIGH как базовое состояние. Хотя это позволяет сэкономить резистор, использование явного понижающего резистора позволяет нам регулировать чувствительность устройства. Поскольку через резистор протекает некоторый ток, чем выше сопротивление, тем чувствительнее устройство. Для устройства, предназначенного для использования в различных средах, решающее значение имеет возможность регулировки чувствительности. Следуя конструкции electro18s, я использовал резистор 18K последовательно с двумя электролизерами 0-10K, поэтому сопротивление можно варьировать от 18K до 38K.

Ток ИК-светодиода и ИК-диода подается через порт D2. Порт D3 запускается прерыванием RISING при срабатывании ИК-извещателя. Порт D4 установлен на ВЫСОКИЙ и заземлен при нажатии спускового крючка. Это запустит измерение, а также включит светодиодный индикатор, подключенный к порту D5.

Учитывая очень ограниченный ток, который может подаваться на любые входные порты, подавайте любые напряжения для чтения только с других портов Nano, а не напрямую от батареи. Также обратите внимание, что как ИК-светодиоды, так и индикаторные светодиоды поддерживаются резисторами 220 Ом.

ЖК-дисплей, который я использовал, имеет плату последовательного адаптера и требует всего четыре соединения - vcc, заземление, SDA и SCL. SDA идет на порт A4, а SCL идет на порт A5.

Шаг 2: Список деталей

Вам потребуются следующие детали:

• Ардуино Нано
• ЖК-дисплей 16x2 с последовательным адаптером, например LGDehome IIC / I2C / TWI
• 2 резистора 220 Ом
• резистор 18 кОм
• два небольших потенциометра 0-10К
• ИК-светодиод 5 мм и диод ИК-приемника
• Светодиод 3 мм для индикатора измерения
• 5 винтов M3 30 мм с 5 гайками
• пружина диаметром 7 мм или около того для спускового крючка и крепления батареи 9 В. Я получил свой от ACE, но не могу вспомнить, какой был номер на складе.
• небольшой кусок тонкого листового металла для различных контактов (у меня толщина около 1 мм) и большая скрепка
• Провод 28AWG
• небольшой кусок многожильного провода 16AWG для спускового крючка

Перед сборкой самого тахометра вам нужно будет построить колесо потенциометра для регулировки чувствительности, узел спускового крючка и выключатель питания.

Шаг 3: файлы STL

body_left и body_right составляют основной корпус тахометра. lcd_housing создает основу корпуса, которая вставляется в корпус тахометра, и корпус, в котором будет находиться сам ЖК-дисплей. Блок датчиков обеспечивает места для установки ИК-светодиода и извещателя, а крышка battery_vcover делает сдвижную крышку батарейного отсека. триггер и переключатель составляют печатные детали для этих двух сборок.

Я напечатал все эти детали в PLA, но, вероятно, подойдет почти любой материал. Качество печати не так важно. Фактически, у меня были проблемы с принтером (то есть глупые ошибки пользователя) при печати обеих половин корпуса, и все они по-прежнему хорошо подходили.

Как всегда, когда я печатал основные части, кое-что было немного не так. Я исправил эти проблемы в файлах в этом Руководстве, но не стал перепечатывать, так как я мог заставить все это работать с небольшим количеством скребков и шлифовки.

Я прикреплю исходные файлы OpenSCAD к следующему шагу.

Шаг 4: Узел регулировки чувствительности

Я опубликовал эту сборку на Thingiverse. Помните, что чем выше сопротивление, тем выше чувствительность. В моей сборке перемещение колеса вперед увеличивает чувствительность. Я счел полезным отметить самый чувствительный конец колеса, чтобы я мог визуально проверить настройку чувствительности.

Шаг 5: Сборка триггера

В моем первоначальном дизайне для контакта с нижней частью движущейся части использовался кусок проволоки, но я обнаружил, что тонкий кусок листового металла работает лучше. Подвижная часть соединяет два контакта на задней части корпуса. Я использовал кусок многожильного провода 16AWG, приклеенный к двум контактам.

Шаг 6: выключатель питания

Это та часть, которая доставила мне больше всего хлопот, так как контакты оказались привередливыми - должны быть в самый раз. Хотя переключатель позволяет использовать две клеммы, вам нужно подключить только одну. Конструкция позволяет использовать пружину для переключения между двумя положениями, но я не заставил эту часть работать.

Приклейте провода к корпусу. В корпусе тахометра не так много места, поэтому сделайте провода короткими.

Шаг 7: Сборка

Насухо поместите все части в тело. Отрежьте две короткие части пружины и проденьте их в отверстия в держателе аккумулятора. Спринт в body_left - это VCC, пружина в body_right - заземленная. Я использовал body_left, чтобы удерживать все части во время сборки.

Расположите инфракрасный светодиод и детектор плоской стороной друг к другу - длинный (положительный) вывод светодиода должен быть припаян к короткому выводу детектора и к проводу, ведущему к порту D2.

Я счел необходимым приклеить индикаторный светодиод на место с помощью капельки клея.

ЖК-дисплей будет очень плотно вставлен в корпус. Фактически, мне пришлось немного отшлифовать свою печатную плату. Я немного увеличил размер корпуса, надеюсь, он вам больше подойдет. Я немного согнул выводы на светодиодах, чтобы было больше места, и припаял к ним провода - там нет места, чтобы что-то воткнуть. ЖК-дисплей правильно войдет в корпус только одним способом, и основание также будет прикреплено только одним способом.

Спаяйте все вместе и вставьте детали обратно. У меня был Nano с разъемами - лучше было бы версию, которую можно было бы напрямую паять. Перед пайкой убедитесь, что вы протянули провода ЖК-дисплея через основание ЖК-дисплея.

Все выглядит довольно неопрятно, так как провода я оставил слишком длинными. Закройте корпус и установите винты.

Шаг 8: Эскиз Arduino

Вам понадобится библиотека Liquid Crystal I2C для управления ЖК-дисплеем.

Если вы подключите тахометр к монитору последовательного порта, статистика будет отправляться через монитор последовательного порта во время измерения.

На случай, если есть шум, я включил в алгоритм простой фильтр нижних частот. Три переменные в скетче определяют, как часто экран обновляется (в настоящее время каждые полсекунды), как часто вычисляется число оборотов в минуту (в настоящее время каждые 100 мсек) и количество измерений в поддержке фильтра (в настоящее время 29). Для низких оборотов (скажем, ниже 300 или около того) фактическое значение оборотов будет колебаться, но среднее значение будет точным. Вы можете увеличить поддержку фильтра, чтобы получить более точную скорость вращения.

После того, как вы загрузили скетч, все готово!

Шаг 9: Исходный код OpenSCAd

Прилагаю все исходники openSCAD. Я не налагаю ограничений на этот код - вы можете изменять, использовать, делиться и т. Д. По своему усмотрению. Это также относится к скетчу Arduino.

Каждый исходный файл содержит комментарии, которые, я надеюсь, вы найдете полезными. Основные части тахометра находятся в основном каталоге, выключатель питания - в каталоге конструкций, а pot_wheel и триггер - в каталоге компонентов. Все остальные источники вызываются из файлов основной части.