เครื่องวัดวามเร็วแบบใช้มือถือ IR: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

คำแนะนำนี้อิงตามวงจรที่อธิบายโดย electro18 ในเครื่องวัดวามเร็วดิจิตอลแบบพกพา ฉันคิดว่ามันน่าจะมีประโยชน์ถ้ามีอุปกรณ์พกพา และมันจะเป็นโครงการที่สนุกที่จะสร้าง

ฉันชอบที่อุปกรณ์กลายเป็นแบบนี้ - การออกแบบสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์วัดอื่น ๆ ทุกประเภทโดยการเปลี่ยนพ็อดเซ็นเซอร์ การเดินสาย และรหัส Arduino ความจริงที่ว่ามันดูเหมือนบลาสเตอร์หรือปืนเรย์จากภาพยนตร์ SF โบราณเป็นเพียงโบนัสเพิ่มเติม!

เครื่องวัดวามเร็วมีทริกเกอร์และการวัดในขณะที่กดทริกเกอร์ ไฟ LED แสดงสถานะจะสว่างขึ้นในขณะที่กำลังดำเนินการวัด อุปกรณ์สามารถใช้พลังงานผ่าน USB หรือแบตเตอรี่ 9V อุปกรณ์จะเปิดขึ้นหากเชื่อมต่อ USB หากใช้แบตเตอรี่ เครื่องวัดวามเร็วจะเปิดขึ้นโดยใช้สวิตช์เปิด/ปิด

ในระหว่างการวัด LCD จะแสดง RPM ปัจจุบันในบรรทัดแรกและ RPM เฉลี่ยและสูงสุดในบรรทัดที่สอง หากไม่ได้กดทริกเกอร์และไม่มีการวัดใดๆ อยู่ ระบบจะแสดง RPM เฉลี่ยและสูงสุดจากช่วงการวัดก่อนหน้า

หากโฟโตไดโอด IR ถูกกระตุ้นโดยความร้อนโดยรอบ "สูง" จะแสดงบน LCD เพื่อระบุว่าควรลดความไวลง ความไวจะถูกควบคุมโดยล้อหลังจอ LCD

ในการใช้เครื่องวัดวามเร็ว คุณต้องใส่สิ่งที่สะท้อนแสงบนวัตถุเลี้ยวที่คุณต้องการวัด เทปของจิตรกรแสงธรรมดาทำงานได้ดี ฉันยังใช้สีอะครีลิคสีขาวเล็กน้อย และเคยเห็นคนใช้แผ่นโลหะมันวาวหรือแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ที่ติดบนพื้นผิว ติดกาวที่พื้นผิวได้ดี เนื่องจากสิ่งที่คุณวัดจะหมุนเร็วมาก และตัวสะท้อนแสงจะอยู่ภายใต้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์อย่างมาก ฉันมีเทปจิตรกรของฉันบินออกไปที่ 10,000 รอบต่อนาที

เพลงในวิดีโอมาจาก Jukedeck - สร้างเพลงของคุณเองได้ที่

ขั้นตอนที่ 1: วงจร

ที่ "จมูก" ของเครื่องวัดวามเร็วมีฝักเซ็นเซอร์ที่มีไฟ LED อินฟราเรดและเครื่องตรวจจับอินฟราเรด เมื่อเครื่องตรวจจับไม่ถูกกระตุ้น ควรทำหน้าที่เป็นไดโอดปกติและส่งกระแสไฟผ่านจากขั้วบวก (ตะกั่วยาว) ไปยังกราวด์ (ตะกั่วสั้น) เมื่อตัวตรวจจับถูกกระตุ้น จะเริ่มปล่อยให้กระแสไหลผ่านในทิศทางตรงกันข้าม - จากลบเป็นบวก อย่างไรก็ตาม ฉันพบว่าเครื่องตรวจจับของฉันดูเหมือนจะไม่ผ่านกระแสไปในทิศทาง "ปกติ" (บวกกับพื้น) - ระยะของคุณอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับเครื่องตรวจจับที่คุณได้รับ

เมื่อตั้งค่าวงจร เรามีตัวเลือกให้พอร์ตอินพุตบน Arduino อยู่ที่ LOW เมื่อไม่มีสัญญาณ หรือให้สูงเมื่อไม่มีสัญญาณ

หากสถานะฐานสูง Arduino จะใช้ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นภายใน ในขณะที่หากสถานะฐานควรเป็น LOW จะต้องเพิ่มตัวต้านทานแบบดึงลงภายนอก Instructable ดั้งเดิมใช้สถานะฐาน LOW ในขณะที่ Optical Tachometer สำหรับ CNC tmbarbour ใช้ HIGH เป็นสถานะฐาน แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยประหยัดตัวต้านทาน แต่การใช้ตัวต้านทานแบบดึงลงที่ชัดเจนช่วยให้เราปรับความไวของอุปกรณ์ได้ เนื่องจากกระแสบางส่วนรั่วไหลผ่านตัวต้านทาน ยิ่งมีความต้านทานสูงเท่าใด อุปกรณ์ก็จะยิ่งมีความไวมากขึ้นเท่านั้น สำหรับอุปกรณ์ที่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย ความสามารถในการปรับความไวเป็นสิ่งสำคัญ ตามการออกแบบของ electro18s ฉันใช้ตัวต้านทาน 18K แบบอนุกรมที่มีหม้อ 0-10K สองหม้อ ดังนั้นความต้านทานจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 18K ถึง 38K

กระแสไฟ IR LED และ IR ไดโอดถูกขับเคลื่อนจากพอร์ต D2 พอร์ต D3 ถูกทริกเกอร์ผ่านการขัดจังหวะ RISING เมื่อตัวตรวจจับ IR หยุดทำงาน พอร์ต D4 ถูกตั้งค่าเป็น HIGH และต่อสายดินเมื่อกดทริกเกอร์ การดำเนินการนี้จะเริ่มต้นการวัดและเปิดไฟ LED แสดงสถานะที่เชื่อมต่อกับพอร์ต D5

ด้วยกระแสไฟที่จำกัดมากซึ่งสามารถนำไปใช้กับพอร์ตอินพุตใดๆ ก็ตาม ให้ขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าใดๆ เพื่ออ่านจากพอร์ต Nano อื่นๆ เท่านั้น ห้ามใช้โดยตรงจากแบตเตอรี่ โปรดทราบว่าทั้ง IR และไฟ LED แสดงสถานะได้รับการสนับสนุนโดยตัวต้านทาน 220 โอห์ม

LCD ที่ฉันใช้มีบอร์ดอะแดปเตอร์แบบอนุกรมและต้องการเพียงสี่การเชื่อมต่อ - vcc, กราวด์, SDA และ SCL SDA ไปที่พอร์ต A4 ในขณะที่ SCL ไปที่พอร์ต A5

ขั้นตอนที่ 2: รายการชิ้นส่วน

คุณจะต้องมีชิ้นส่วนต่อไปนี้:

• Arduino นาโน
• จอ LCD ขนาด 16x2 พร้อมอะแดปเตอร์อนุกรม เช่น LGDehome IIC/I2C/TWI
• ตัวต้านทาน 220ohm 2 ตัว
• ตัวต้านทาน 18K
• โพเทนชิโอมิเตอร์ 0-10K ขนาดเล็กสองตัว
• 5mm IR LED และไดโอดรับ IR
• 3 มม. LED สำหรับตัวบ่งชี้การวัด
• สกรู M3 30 มม. 5 ตัวพร้อมน็อต 5 ตัว
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 7 มม. หรือสปริงสำหรับทริกเกอร์และแบตเตอรี่ 9V ฉันได้รับของฉันจาก ACE แต่จำไม่ได้ว่าหมายเลขหุ้นคืออะไร
• ชิ้นเล็ก ๆ ถ้าโลหะแผ่นบาง ๆ สำหรับหน้าสัมผัสต่างๆ (ของฉันหนาประมาณ 1 มม.) และคลิปหนีบกระดาษขนาดใหญ่
• สาย 28AWG
• ลวดเกลียว 16AWG ชิ้นเล็ก ๆ สำหรับทริกเกอร์

ก่อนสร้างเครื่องวัดวามเร็ว คุณจะต้องสร้างวงล้อโพเทนชิออมิเตอร์สำหรับการปรับความไว ชุดทริกเกอร์ และสวิตช์เปิดปิด

ขั้นตอนที่ 3: ไฟล์ STL

body_left และ body_right สร้างส่วนหลักของเครื่องวัดวามเร็ว lcd_housing ทำให้ฐานตัวเรือนที่สอดเข้าไปในตัวมาตรวัดรอบเครื่องยนต์และตัวเรือนที่จะยึด LCD เอง ฝักเซ็นเซอร์มีจุดติดตั้งสำหรับ IR LED และเครื่องตรวจจับ ในขณะที่ battery_vcover ทำให้ฝาปิดแบบเลื่อนของช่องใส่แบตเตอรี่ ทริกเกอร์และสวิตช์สร้างชิ้นส่วนที่พิมพ์สำหรับทั้งสองชุด

ฉันได้พิมพ์ชิ้นส่วนเหล่านี้ทั้งหมดใน PLA แล้ว แต่วัสดุเกือบทั้งหมดอาจใช้งานได้ คุณภาพการพิมพ์ไม่ได้สำคัญขนาดนั้น อันที่จริง ฉันมีปัญหาเกี่ยวกับเครื่องพิมพ์ (เช่น ข้อผิดพลาดของผู้ใช้ที่งี่เง่า) ขณะพิมพ์ส่วนต่างๆ ของร่างกายทั้งสองส่วนและทั้งหมดก็ยังเข้ากันได้ดี

เช่นเคย เมื่อฉันพิมพ์ส่วนหลัก สิ่งต่าง ๆ ผิดพลาดเล็กน้อย ฉันได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ในไฟล์ใน Instructable นี้แล้ว แต่ไม่ได้พิมพ์ซ้ำ เนื่องจากฉันสามารถทำให้มันใช้งานได้ทั้งหมดโดยมีรอยแผลและขัดเล็กน้อย

ฉันจะแนบไฟล์ต้นทาง OpenSCAD กับขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบการปรับความไว

ฉันได้เผยแพร่การชุมนุมนี้บน Thingiverse โปรดจำไว้ว่า ความต้านทานที่สูงขึ้นหมายถึงความไวที่สูงขึ้น ในงานสร้างของฉัน การเคลื่อนวงล้อไปข้างหน้าจะเพิ่มความไว ฉันพบว่าการทำเครื่องหมายจุดสิ้นสุดที่ละเอียดอ่อนที่สุดบนวงล้อนั้นมีประโยชน์ ดังนั้นฉันจึงสามารถตรวจสอบวิธีตั้งค่าความไวด้วยสายตาได้ด้วยสายตา

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบทริกเกอร์

การออกแบบดั้งเดิมของฉันใช้ลวดเล็กน้อยในการสัมผัสที่ด้านล่างของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว แต่ฉันพบว่าแผ่นโลหะบางๆ ทำงานได้ดีกว่า ส่วนที่เคลื่อนที่ได้เชื่อมต่อหน้าสัมผัสสองตัวที่ด้านหลังของตัวเรือน ฉันใช้ลวดเกลียว 16AWG ติดกาวสำหรับหน้าสัมผัสทั้งสอง

ขั้นตอนที่ 6: สวิตช์เปิดปิด

นี่เป็นส่วนที่ทำให้ฉันมีปัญหามากที่สุด เนื่องจากผู้ติดต่อกลายเป็นคนจู้จี้จุกจิก - ต้องถูกต้อง แม้ว่าสวิตช์จะอนุญาตให้มีขั้วได้สองขั้ว คุณจะต้องต่อสายเพียงขั้วเดียว การออกแบบช่วยให้สปริงบังคับการสลับไปมาระหว่างสองตำแหน่งได้ แต่ฉันยังไม่ได้ทำให้ส่วนนั้นทำงาน

กาวตะกั่วเข้าไปในตัวเรือน ตัวเครื่องวัดวามเร็วมีเนื้อที่ไม่มาก ดังนั้นควรทำให้สายวัดสั้นลง

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบ

แห้งพอดีทุกส่วนของคุณเข้าสู่ร่างกาย ตัดสปริงสั้นสองชิ้นแล้วร้อยผ่านรูในที่ยึดแบตเตอรี่ การวิ่งใน body_left คือ VCC, สปริงใน body_right คือกราวด์ ฉันใช้ body_left เพื่อเก็บชิ้นส่วนทั้งหมดระหว่างการประกอบ

ยื่น IR LED และเครื่องตรวจจับให้เรียบตรงที่พวกมันเผชิญหน้ากัน - ตะกั่วยาว (บวก) ของ LED ควรบัดกรีที่ตะกั่วสั้นของเครื่องตรวจจับและกับสายไฟที่นำไปสู่พอร์ต D2

ฉันพบว่าจำเป็นต้องติดไฟ LED แสดงสถานะเข้าที่ด้วยกาวเล็กน้อย

จอ LCD จะพอดีกับตัวเครื่องอย่างแน่นหนา อันที่จริงฉันต้องขัด PCB ของฉันสักหน่อย ฉันได้เพิ่มขนาดของตัวเรือนขึ้นเล็กน้อย หวังว่ามันจะเหมาะกับคุณมากขึ้น ฉันงอส่วนหัวของ LED เล็กน้อยเพื่อให้มีพื้นที่มากขึ้นและบัดกรีสายไฟเข้ากับมัน - ไม่มีที่ว่างสำหรับเสียบอะไรในนั้น LCD จะเข้าไปในตัวเรือนได้อย่างถูกต้องเพียงทางเดียวเท่านั้น และฐานจะติดเพียงทางเดียวเท่านั้นเช่นกัน

ประสานทุกอย่างเข้าด้วยกันและใส่ชิ้นส่วนกลับเข้าที่ ฉันมีนาโนที่มีส่วนหัว - จะดีกว่าถ้ามีรุ่นที่สามารถบัดกรีโดยตรง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณดึงสาย LCD ผ่านฐาน LCD ก่อนทำการบัดกรี

ทุกอย่างดูไม่เรียบร้อยนัก เนื่องจากฉันวางสายไฟไว้นานเกินไป ปิดตัวเครื่องและใส่สกรู

ขั้นตอนที่ 8: Arduino Sketch

คุณจะต้องใช้ไลบรารี Liquid Crystal I2C เพื่อขับเคลื่อน LCD

หากคุณต่อมาตรวัดความเร็วรอบเข้ากับมอนิเตอร์แบบอนุกรม สถิติจะถูกส่งผ่านมอนิเตอร์แบบอนุกรมระหว่างการวัด

ในกรณีที่มีสัญญาณรบกวน ฉันได้รวมตัวกรองความถี่ต่ำแบบง่ายเข้ากับอัลกอริทึม ตัวแปรสามตัวในภาพร่างควบคุมความถี่ที่หน้าจอได้รับการอัปเดต (ปัจจุบันทุกครึ่งวินาที) ความถี่ที่คำนวณ RPM (ปัจจุบันคือทุกๆ 100msec) และจำนวนการวัดในตัวกรองที่รองรับ (ปัจจุบันคือ 29) สำหรับ RPM ต่ำ (เช่น ต่ำกว่า 300) ค่า RPM จริงจะผันผวน แต่ค่าเฉลี่ยจะแม่นยำ คุณสามารถเพิ่มการรองรับตัวกรองเพื่อให้ได้ RPM การทำงานที่แม่นยำยิ่งขึ้น

เมื่อคุณโหลดร่างแล้ว คุณก็พร้อมแล้ว!

ขั้นตอนที่ 9: รหัสที่มา OpenSCAd

ฉันกำลังแนบแหล่งข้อมูล openSCAD ทั้งหมด ฉันไม่มีข้อ จำกัด ในรหัสนี้ - คุณสามารถแก้ไข ใช้ แบ่งปัน ฯลฯ ตามที่คุณต้องการ สิ่งนี้ใช้กับร่าง Arduino ด้วย

ไฟล์ต้นฉบับแต่ละไฟล์มีความคิดเห็นที่ฉันหวังว่าคุณจะพบว่ามีประโยชน์ ชิ้นมาตรวัดความเร็วหลักอยู่ในไดเร็กทอรีหลัก สวิตช์เปิดปิดอยู่ในไดเร็กทอรี constructs ในขณะที่ pot_wheel และทริกเกอร์อยู่ในไดเร็กทอรีส่วนประกอบ แหล่งอื่น ๆ ทั้งหมดถูกเรียกใช้จากไฟล์ส่วนหลัก