Håndholdt IR-baseret omdrejningstæller: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Denne instruks er baseret på kredsløbet beskrevet af electro18 i bærbart digitalt omdrejningstæller. Jeg tænkte, at det ville være nyttigt at have en håndholdt enhed, og at det ville være et sjovt projekt at bygge.

Jeg kan godt lide, hvordan enheden viste sig - designet kunne bruges til alle slags andre måleenheder ved at skifte sensorpul, ledninger og Arduino -kode. Det faktum, at det ligner en blaster eller en strålepistol fra en vintage SF -film, er bare en ekstra bonus!

Omdrejningstælleren har en udløser og måler, mens der trykkes på aftrækkeren. En indikator -LED lyser, mens målingen er i gang. Enheden kan drives via USB eller et 9V batteri. Enheden tændes, hvis USB er tilsluttet. Hvis der bruges et batteri, tændes omdrejningstælleren via en afbryder.

Under målingen viser LCD'et det aktuelle omdrejningstal på den første linje og gennemsnittet og maks. Omdrejninger pr. Minut på den anden linje. Hvis der ikke trykkes på aftrækkeren, og der ikke er nogen måling i gang, viser den gennemsnitlige og maksimale omdrejninger pr. Minut fra den foregående målesession.

Hvis IR -fotodioden udløses af omgivende varme, vises "HIGH" på LCD'et for at angive, at følsomheden skal skrues ned. Følsomheden styres af et hjul bag LCD -skærmen.

For at bruge omdrejningstælleren skal du lægge noget reflekterende på det vendeobjekt, du vil måle. En simpel lysmalerbånd fungerer fint. Jeg har også brugt en klat hvid akrylmaling, og jeg har set folk bruge en skinnende metalplade eller et stykke aluminiumsfolie limet til overfladen. Godt limet til overfladen, da uanset hvad du måler, vil det dreje ganske hurtigt, og reflektoren vil blive udsat for meget centrifugalkraft. Jeg har fået min malers tape til at flyve af ved 10.000 omdr./min.

Musik i videoen er fra Jukedeck - lav din egen på

Trin 1: Kredsløbet

Ved omdrejningstællerens "næse" er en sensorpul, der indeholder en IR -LED og en IR -detektor. Når detektoren ikke udløses, skal den fungere som en normal diode og føre strømmen fra positiv (lang ledning) til jord (kort ledning). Når detektoren udløses, begynder den at slippe strømmen igennem i den modsatte retning - fra negativ til positiv. Jeg fandt dog ud af, at min detektor aldrig ser ud til at passere strømmen i den "normale" retning (positiv til jorden) - din kilometertal kan variere afhængigt af den detektor, du får.

Når vi konfigurerer kredsløbet, har vi en mulighed for at lade inputporten på Arduino være på LOW, når der ikke er noget signal, eller være på HIGH, når der ikke er noget signal.

Hvis basistilstanden er HØJ, bruger Arduino en intern pullup -modstand, mens hvis basistilstanden skal være LAV, skal der tilføjes en ekstern pulldown -modstand. Den originale instruerbare brugte LOW basistilstand, mens den i optisk omdrejningstæller til CNC har tmbarbour brugt HIGH som basistilstand. Selvom dette sparer en modstand, kan vi ved hjælp af en eksplicit nedtrapningsmodstand justere enhedens følsomhed. Da en eller anden strøm lækker gennem modstanden, jo højere modstand, jo mere følsom er enheden. For at en enhed kan bruges i forskellige miljøer, er evnen til at justere følsomheden afgørende. Efter design af electro18s brugte jeg en 18K modstand i serie med to 0-10K gryder, så modstanden kan varieres fra 18K til 38K.

IR -LED og IR -diodestrøm drives fra port D2. Port D3 udløses via RISING interrupt, når IR -detektoren kører. Port D4 er sat til HIGH og jordet, når der trykkes på aftrækkeren. Dette starter målingen og tænder også indikator -LED'en, der er tilsluttet port D5.

I betragtning af den meget begrænsede strøm, der kan anvendes på alle inputporte, skal du køre spændinger til kun at læse fra andre Nano -porte, aldrig direkte fra batteriet. Bemærk også, at både IR- og indikator -LED'er understøttes af 220 ohm modstande.

LCD'et, jeg brugte, har et serielt adapterkort og behøver kun fire forbindelser - vcc, ground, SDA og SCL. SDA går til port A4, mens SCL går til port A5.

Trin 2: Deleliste

Du skal bruge følgende dele:

• Arduino Nano
• 16x2 LCD -display med seriel adapter, såsom LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 220ohm modstande
• en 18K modstand
• to små 0-10K potentiometre
• 5 mm IR LED og IR modtager diode
• 3 mm LED til måleindikatoren
• 5 30 mm M3 skruer med 5 møtrikker
• en fjeder på cirka 7 mm i diameter til udløser og 9V batteri. Jeg fik min fra ACE, men kan ikke huske hvad lagernummeret var.
• et lille stykke, hvis tyndt metalplade til forskellige kontakter (min var ca. 1 mm tyk) og en stor papirclips
• 28AWG ledning
• et lille stykke 16AWG strandet ledning til aftrækkeren

Før du bygger selve omdrejningstælleren, skal du bygge potentiometerhjulet til følsomhedsjustering, aftrækkerenheden og afbryderen.

Trin 3: STL -filer

body_left og body_right udgør omdrejningstællerens hoveddel. lcd_housing laver den husbase, der indsættes i omdrejningstællerhuset og huset, der holder LCD'et selv. sensor pod giver monteringspunkter til IR LED og detektor, mens battery_vcover gør det glidende dæksel til batterirummet. trigger og switch laver de trykte dele til disse to samlinger.

Jeg har printet alle disse dele i PLA, men næsten ethvert materiale vil sandsynligvis fungere. Udskriftskvaliteten er ikke så afgørende. Faktisk havde jeg printerproblemer (dvs. dumme brugerfejl) under udskrivning af begge kropshalvdele, og det hele passede stadig godt.

Som altid, da jeg printede hoveddelene, var forskellige ting lidt forkert. Jeg har rettet disse problemer i filerne i denne Instructable, men blev ikke genoptrykt, da jeg kunne få det hele til at fungere med lidt skrapning og slibning.

Jeg vedhæfter OpenSCAD -kildefilerne til et senere trin.

Trin 4: Følsomhedsjusteringsenhed

Jeg har udgivet denne samling på Thingiverse. Husk, at den højere modstand betyder højere følsomhed. I min konstruktion øger følsomheden ved at bevæge hjulet fremad. Jeg har fundet det nyttigt at markere den mest følsomme ende på hjulet, så jeg visuelt kan kontrollere, hvordan følsomheden er indstillet.

Trin 5: Trigger -samling

Mit originale design brugte en smule ledning til kontakt i bunden af den bevægelige del, men jeg fandt ud af, at et tyndt stykke plade fungerer bedre. Den bevægelige del forbinder to kontakter på bagsiden af huset. Jeg brugte en smule 16AWG strandet tråd limet på plads til de to kontakter.

Trin 6: Strømafbryder

Dette er den del, der gav mig mest besvær, da kontakterne viste sig at være pinlige - skal være helt rigtige. Mens kontakten giver mulighed for to terminaler, behøver du kun at koble en til. Designet gør det muligt for en fjeder at tvinge kontakten mellem to positioner, men jeg har ikke fået den del til at fungere.

Lim ledningerne ind i huset. Der er ikke meget plads i omdrejningstællerlegemet, så gør ledningerne korte.

Trin 7: Montering

Tør passer alle dine dele ind i kroppen. Skær to korte stykker af fjederen, og træk dem gennem hullerne i batteribeslaget. Sprinten i body_left er VCC, fjederen i body_right er jorden. Jeg har brugt body_left til at holde alle brikkerne under samlingen.

Fil IR -LED og detektor fladt, hvor de vender mod hinanden - LEDens lange (positive) ledning skal loddes til detektorens korte ledning og til ledningen, der fører til D2 -porten.

Jeg fandt det nødvendigt at sætte indikator -LED'en på plads med en klat lim.

LCD'et vil passe meget ind i huset. Faktisk var jeg nødt til at slibe min PCB lidt. Jeg har øget størrelsen på huset en smule, så forhåbentlig passer det bedre til dig. Jeg bøjede headerledningerne på LED'en lidt for at få mere plads og lodde ledningerne til dem - der er ikke plads til at tilslutte noget der. LCD vil kun gå korrekt en vej ind i huset, og basen vil også kun vedhæfte en vej.

Lod alt sammen og sæt delene i igen. Jeg havde Nano med headers - det havde været bedre at have en version, der kan loddes direkte. Sørg for, at du trækker LCD -ledningerne gennem LCD -basen inden lodning.

Det hele ser temmelig rodet ud, da jeg havde forladt ledningerne lidt for længe. Luk kroppen og sæt skruerne på.

Trin 8: Arduino -skitsen

Du skal bruge Liquid Crystal I2C -biblioteket for at køre LCD -skærmen.

Hvis du tilslutter omdrejningstælleren til en seriel skærm, sendes der statistik over den serielle skærm under målingen.

Bare hvis der er støj, har jeg indarbejdet et simpelt lavpasfilter i algoritmen. Tre variabler i skitsen styrer, hvor ofte skærmen opdateres (i øjeblikket hver halve sekund), hvor ofte RPM beregnes (i øjeblikket hver 100 ms) og antallet af målinger i filterunderstøttelsen (i øjeblikket 29). Ved lavt omdrejningstal (f.eks. Under 300 eller deromkring) vil den faktiske omdrejningstal pr. Minut svinge, men gennemsnittet vil være nøjagtigt. Du kan øge filterunderstøttelsen for at få et mere præcist løbende omdrejningstal.

Når du har indlæst skitsen, er du klar til at gå!

Trin 9: OpenSCAd -kildekode

Jeg vedhæfter alle openSCAD -kilder. Jeg sætter ingen begrænsninger på denne kode - du er velkommen til at ændre, bruge, dele osv., Som du vil. Dette gælder også for Arduino -skitsen.

Hver kildefil har kommentarer, som jeg håber du finder nyttige. De vigtigste omdrejningstællerstykker er i hovedmappen, afbryderen er i konstruktionskataloget, mens pot_wheel og udløseren er i komponentmappen. Alle de andre kilder påberåbes fra hoveddelfilerne.