Elde Taşınabilir IR Tabanlı Takometre: 9 Adım

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Bu Eğitim Tablosu, Elektro18 tarafından Taşınabilir Dijital Takometrede açıklanan devreye dayanmaktadır. Elde taşınabilir bir cihaza sahip olmanın faydalı olacağını ve inşa etmenin eğlenceli bir proje olacağını düşündüm.

Cihazın nasıl ortaya çıktığını beğendim - tasarım, sensör podunu, kablolamayı ve Arduino kodunu değiştirerek her türlü diğer ölçüm cihazı için kullanılabilir. Eski bir bilimkurgu filminden bir blaster veya ışın tabancası gibi görünmesi sadece ek bir bonus!

Takometrenin bir tetiği vardır ve tetiğe basıldığında ölçüm yapar. Ölçüm devam ederken bir gösterge LED'i yanar. Cihaz, USB veya 9V pil ile çalıştırılabilir. USB bağlıysa cihaz açılacaktır. Pil kullanılıyorsa, takometre bir güç anahtarı aracılığıyla açılır.

Ölçüm sırasında LCD, ilk satırda mevcut RPM'yi ve ikinci satırda ortalama ve maksimum RPM'yi gösterir. Tetiğe basılmazsa ve devam eden bir ölçüm yoksa, önceki ölçüm oturumundan ortalama ve maksimum RPM'yi gösterir.

IR fotodiyot ortam ısısıyla tetiklenirse, duyarlılığın kapatılması gerektiğini belirtmek için LCD'de "HIGH" görüntülenecektir. Hassasiyet, LCD'nin arkasındaki bir tekerlek tarafından kontrol edilir.

Takometreyi kullanmak için ölçmek istediğiniz dönen nesneye yansıtıcı bir şey koymanız gerekir. Basit bir ışık ressamının kaseti iyi çalışıyor. Ayrıca bir miktar akrilik beyaz boya kullandım ve insanların parlak bir metal plaka veya yüzeye yapıştırılmış bir parça alüminyum folyo kullandığını gördüm. Yüzeye iyi yapıştırılmış, çünkü ölçtüğünüz şey oldukça hızlı dönecek ve reflektör çok fazla merkezkaç kuvvetine maruz kalacaktır. Ressamın kasetini 10.000 RPM'de uçurttum.

Videodaki müzik Jukedeck'ten - https://jukedeck.com adresinden kendinizinkini oluşturun.

Adım 1: Devre

Takometrenin "burnunda", bir IR LED'i ve bir IR dedektörü içeren bir sensör bölmesi bulunur. Dedektör tetiklenmediğinde, normal bir diyot gibi davranmalı ve akımı pozitiften (uzun uç) toprağa (kısa uç) geçirmelidir. Dedektör tetiklendiğinde, akımın ters yönde - negatiften pozitife - geçmesine izin vermeye başlar. Yine de, dedektörümün akımı "normal" yönde (toprağa pozitif) geçirmediğini gördüm - aldığınız dedektöre bağlı olarak kilometreniz değişebilir.

Devreyi kurarken, Arduino'daki giriş portunun sinyal olmadığında DÜŞÜK veya sinyal olmadığında YÜKSEK olmasına izin verme seçeneğimiz var.

Temel durum YÜKSEK ise, Arduino dahili bir çekme direnci kullanır, temel durum DÜŞÜK olması gerekiyorsa, harici bir çekme direnci eklenmelidir. Orijinal Instructable, DÜŞÜK temel durumu kullanırken, CNC tmbarbour için Optik Takometrede temel durum olarak YÜKSEK kullanmıştır. Bu, bir direnç tasarrufu sağlarken, açık bir açılan direnç kullanmak, cihazın hassasiyetini ayarlamamızı sağlar. Dirençten bir miktar akım sızdığından, direnç ne kadar yüksek olursa, cihaz o kadar hassas olur. Bir cihazın çeşitli ortamlarda kullanılabilmesi için hassasiyeti ayarlama yeteneği çok önemlidir. Electro18s tasarımını takiben, iki 0-10K pot ile seri olarak 18K direnç kullandım, böylece direnç 18K ile 38K arasında değiştirilebilir.

IR LED ve IR diyot akımı, D2 bağlantı noktasından sürülür. Port D3, IR dedektörü tetiklendiğinde RISING kesmesi ile tetiklenir. Port D4, HIGH olarak ayarlanır ve tetiğe basıldığında topraklanır. Bu, ölçümü başlatır ve ayrıca D5 bağlantı noktasına bağlı gösterge LED'ini açar.

Herhangi bir giriş portuna uygulanabilen çok sınırlı akım göz önüne alındığında, herhangi bir voltajı asla doğrudan pilden değil, sadece diğer Nano portlarından okumak için kullanın. Ayrıca hem IR hem de gösterge LED'lerinin 220 ohm dirençlerle desteklendiğini unutmayın.

Kullandığım LCD'nin bir seri adaptör kartı var ve sadece dört bağlantıya ihtiyaç duyuyor - vcc, toprak, SDA ve SCL. SDA, A4 bağlantı noktasına giderken SCL, A5 bağlantı noktasına gider.

Adım 2: Parça Listesi

Aşağıdaki parçalara ihtiyacınız olacak:

• Arduino Nano
• LGDehome IIC/I2C/TWI gibi seri adaptörlü 16x2 LCD ekran
• 2 220ohm direnç
• 18K direnç
• iki küçük 0-10K potansiyometre
• 5mm IR LED ve IR alıcı diyot
• Ölçüm göstergesi için 3mm LED
• 5 somunlu 5 adet 30mm M3 vida
• Tetik ve 9V pil bağlantısı için 7 mm çapında bir yay. Benimkini ACE'den aldım ama stok numarasının ne olduğunu hatırlayamıyorum.
• çeşitli kontaklar için ince bir metal levha (benimki yaklaşık 1 mm kalınlığındaydı) ve büyük bir ataç
• 28AWG tel
• tetik için küçük bir parça 16AWG telli tel

Takometrenin kendisini oluşturmadan önce, hassasiyet ayarı, tetik tertibatı ve güç anahtarı için potansiyometre çarkını oluşturmanız gerekecektir.

3. Adım: STL Dosyaları

body_left ve body_right takometrenin ana gövdesini oluşturur. lcd_housing, takometre gövdesine takılan muhafaza tabanını ve LCD'nin kendisini tutacak muhafazayı yapar. sensör bölmesi, IR LED ve dedektör için montaj noktaları sağlarken, pil_vcover, pil bölmesinin kayan kapağını oluşturur. tetik ve anahtar, bu iki montaj için basılı parçaları yapar.

Tüm bu parçaları PLA'da yazdırdım, ancak hemen hemen her malzeme muhtemelen işe yarayacaktır. Baskı kalitesi o kadar önemli değil. Aslında, her iki gövde yarısını da yazdırırken yazıcı sorunları (yani aptal kullanıcı hataları) yaşadım ve hepsi hala iyi uyuyor.

Her zaman olduğu gibi, ana bölümleri yazdırdığımda çeşitli şeyler biraz yanlıştı. Bu Eğitilebilir Dosyadaki dosyalarda bu sorunları düzelttim, ancak biraz kazıma ve zımparalama ile hepsini çalıştırabildiğim için yeniden yazdırmadım.

OpenSCAD kaynak dosyalarını daha sonraki bir adıma ekleyeceğim.

Adım 4: Hassasiyet Ayarı Montajı

Bu derlemeyi Thingiverse'de yayınladım. Unutmayın, daha yüksek direnç, daha yüksek hassasiyet anlamına gelir. Benim yapımda, tekerleği ileri doğru hareket ettirmek hassasiyeti arttırır. Direksiyondaki en hassas ucu işaretlemeyi faydalı buldum, böylece duyarlılığın nasıl ayarlandığını görsel olarak kontrol edebilirim.

Adım 5: Tetik Montajı

Orijinal tasarımım, hareketli parçanın alt kısmında temas için biraz tel kullandı, ancak ince bir sac parçasının daha iyi çalıştığını gördüm. Hareketli parça, muhafazanın arkasındaki iki kontağı birbirine bağlar. İki kontak için yerine yapıştırılmış bir miktar 16AWG telli tel kullandım.

Adım 6: Güç Anahtarı

Temaslar titiz olduğu için bana en çok sorun çıkaran kısım bu oldu - tam olarak doğru olmalı. Anahtar iki terminale izin verirken, yalnızca birini bağlamanız gerekir. Tasarım, bir yayın iki konum arasında geçişi zorlamasına izin veriyor, ancak o parçayı çalıştıramadım.

Kabloları gövdeye yapıştırın. Takometre gövdesinde fazla yer yok, bu nedenle kabloları kısa tutun.

Adım 7: Montaj

Tüm parçalarınızı vücuda kuru olarak yerleştirin. Yayın iki kısa parçasını kesin ve bunları pil yuvasındaki deliklerden geçirin. body_left içindeki sprint VCC'dir, body_right içindeki yay topraktır. Montaj sırasında tüm parçaları tutmak için body_left kullandım.

IR LED'i ve dedektörü birbirine bakacak şekilde düz bir şekilde dosyalayın - LED'in uzun (pozitif) ucu dedektörün kısa ucuna ve D2 portuna giden kabloya lehimlenmelidir.

Gösterge LED'ini bir miktar yapıştırıcı ile yerine tutturmayı gerekli buldum.

LCD, muhafazaya çok sıkı bir şekilde oturacaktır. Aslında, PCB'mi biraz zımparalamak zorunda kaldım. Kasanın boyutunu biraz büyüttüm, umarım sizin için daha iyi olur. Daha fazla alana sahip olmak için LED'deki başlık uçlarını biraz büktüm ve kabloları onlara lehimledim - oraya herhangi bir şey takacak yer yok. LCD, yuvaya yalnızca tek yönde doğru şekilde girecek ve taban da yalnızca tek yönde takılacaktır.

Her şeyi lehimleyin ve parçaları tekrar yerine oturtun. Başlıkları olan Nano'm vardı - doğrudan lehimlenebilen bir versiyona sahip olmak daha iyi olurdu. Lehimlemeden önce LCD kablolarını LCD tabanından çektiğinizden emin olun.

Kabloları biraz uzun bıraktığım için her şey oldukça dağınık görünüyor. Gövdeyi kapatın ve vidaları ayarlayın.

Adım 8: Arduino Kroki

LCD'yi sürmek için Liquid Crystal I2C kitaplığına ihtiyacınız olacak.

Devir saatini bir seri monitöre bağlarsanız, ölçüm sırasında seri monitör üzerinden istatistikler gönderilir.

Gürültü olması durumunda, algoritmaya basit bir alçak geçiren filtre ekledim. Çizimdeki üç değişken, ekranın ne sıklıkta güncellendiğini (şu anda her yarım saniyede bir), RPM'nin ne sıklıkta hesaplandığını (şu anda her 100 msn'de bir) ve filtre desteğindeki ölçüm sayısını (şu anda 29) yönetir. Düşük RPM için (örneğin, 300'ün altında), gerçek RPM değeri dalgalanacaktır, ancak ortalama doğru olacaktır. Daha doğru bir çalışan RPM elde etmek için filtre desteğini artırabilirsiniz.

Krokiyi yükledikten sonra, gitmeye hazırsınız!

9. Adım: OpenSCAd Kaynak Kodu

Tüm openSCAD kaynaklarını ekliyorum. Bu kod üzerinde herhangi bir kısıtlama yapmıyorum - istediğiniz gibi değiştirebilir, kullanabilir, paylaşabilirsiniz, vb. Bu aynı zamanda Arduino taslağı için de geçerlidir.

Her kaynak dosyada yararlı bulacağınızı umduğum yorumlar vardır. Ana takometre parçaları ana dizinde, güç anahtarı yapılar dizininde, pot_wheel ve tetik ise bileşenler dizininde. Diğer tüm kaynaklar ana parça dosyalarından çağrılır.