Handhållen IR-baserad varvräknare: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Denna instruerbara är baserad på kretsen som beskrivs av electro18 i bärbar digital varvräknare. Jag trodde att det skulle vara användbart att ha en handhållen enhet och att det skulle vara ett roligt projekt att bygga.

Jag gillar hur enheten blev - designen kan användas för alla typer av andra mätinstrument genom att byta sensorkapsel, ledningar och Arduino -kod. Det faktum att det ser ut som en blaster eller en strålpistol från en vintage SF -film är bara en extra bonus!

Varvräknaren har en avtryckare och mäter medan avtryckaren trycks in. En indikatorlampa lyser medan mätningen pågår. Enheten kan drivas via USB eller ett 9V batteri. Enheten startar om USB -enheten är ansluten. Om ett batteri används slås varvräknaren på via en strömbrytare.

Under mätningen visar LCD -skärmen det aktuella varvtalet på den första raden och genomsnittet och max -varvtalet på den andra raden. Om avtryckaren inte trycks in och ingen mätning pågår visar den genomsnittliga och max varvtalet från föregående mätsession.

Om IR -fotodioden utlöses av omgivande värme kommer "HIGH" att visas på LCD -skärmen för att indikera att känsligheten ska stängas av. Känsligheten styrs av ett hjul bakom LCD -skärmen.

För att använda varvräknaren måste du lägga något reflekterande på det vridningsobjekt du vill mäta. En enkel målartejp fungerar bra. Jag har också använt en klick vit akrylfärg och jag har sett människor använda en blank metallplatta eller en bit aluminiumfolie limmad på ytan. Väl limmad på ytan, eftersom allt du mäter kommer att snurra ganska snabbt och reflektorn kommer att utsättas för mycket centrifugalkraft. Jag har fått min målares tejp att flyga av vid 10 000 varv / min.

Musiken i videon är från Jukedeck - skapa din egen på

Steg 1: Kretsen

Vid "näsan" på varvräknaren finns en sensorkapsel som innehåller en IR -LED och en IR -detektor. När detektorn inte utlöses bör den fungera som en normal diod och passera strömmen från positiv (lång ledning) till jord (kort ledning). När detektorn utlöses börjar den släppa igenom strömmen i motsatt riktning - från negativ till positiv. Jag upptäckte dock att min detektor aldrig verkar passera strömmen i "normal" riktning (positiv till mark) - din körsträcka kan variera beroende på vilken detektor du får.

När vi ställer in kretsen har vi möjlighet att låta ingångsporten på Arduino vara LÅG när det inte finns någon signal, eller vara på HÖG när det inte finns någon signal.

Om basläget är HÖG, använder Arduino ett internt pullup -motstånd, medan om basläget ska vara LÅGT måste ett externt nedpulningsmotstånd läggas till. Den ursprungliga Instruerbara använde LÅGt basläge, medan i optisk varvräknare för CNC har tmbarbour använt HÖG som basläge. Medan detta sparar ett motstånd kan vi med hjälp av ett uttryckligt nedrullningsmotstånd justera enhetens känslighet. Eftersom en del ström läcker genom motståndet, ju högre motstånd, desto mer känslig är enheten. För att en enhet ska kunna användas i en mängd olika miljöer är möjligheten att justera känsligheten avgörande. Efter design av electro18s använde jag ett 18K-motstånd i serie med två 0-10K-krukor, så motståndet kan varieras från 18K till 38K.

IR -lysdioden och IR -diodströmmen drivs från port D2. Port D3 utlöses via RISING -avbrott när IR -detektorn löser ut. Port D4 är inställd på HIGH och jordad när avtryckaren trycks in. Detta startar mätningen och tänder också indikatorlampan som är ansluten till porten D5.

Med tanke på den mycket begränsade ström som kan appliceras på alla ingångar, kör alla spänningar för avläsning endast från andra Nano -portar, aldrig direkt från batteriet. Observera också att både IR- och indikatorlampor stöds av 220 ohm motstånd.

LCD -skärmen jag använde har ett seriellt adapterkort och behöver bara fyra anslutningar - vcc, jord, SDA och SCL. SDA går till port A4, medan SCL går till port A5.

Steg 2: Dellista

Du behöver följande delar:

• Arduino Nano
• 16x2 LCD -skärm med seriell adapter, till exempel LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 220ohm motstånd
• ett 18K motstånd
• två små 0-10K potentiometrar
• 5 mm IR -LED och IR -mottagardiod
• 3 mm LED för mätindikatorn
• 5 30 mm M3 skruvar med 5 muttrar
• en fjäder med en diameter på 7 mm för utlösare och 9V batterifäste. Jag fick min från ACE, men kommer inte ihåg vad lagernumret var.
• en liten bit om tunn plåt för olika kontakter (min var ca 1 mm tjock) och en stor pappersklipp
• 28AWG -tråd
• en liten bit 16AWG -strängad tråd för avtryckaren

Innan du bygger själva varvräknaren måste du bygga potentiometerhjulet för känslighetsjustering, utlösarenheten och strömbrytaren.

Steg 3: STL -filer

body_left och body_right utgör varvräknarens huvudkropp. lcd_housing gör höljet bas som infogas i varvräknaren kroppen och huset som kommer att hålla själva LCD -skärmen. sensor pod ger monteringsplatser för IR -lysdioden och detektorn, medan battery_vcover gör det glidande locket till batterifacket. trigger och switch gör de tryckta delarna för dessa två enheter.

Jag har skrivit ut alla dessa delar i PLA, men nästan vilket material som helst kommer att fungera. Utskriftskvaliteten är inte så avgörande. Faktum är att jag hade skrivarproblem (dumma användarfel) när jag skrev ut båda kroppshalvorna och allt passade fortfarande bra.

Som alltid, när jag skrev ut huvuddelarna, var olika saker lite fel. Jag har åtgärdat dessa problem i filerna i denna Instructable, men skrev inte om eftersom jag kunde få allt att fungera med lite skrapning och slipning.

Jag bifogar OpenSCAD -källfilerna till ett senare steg.

Steg 4: Sensitivty Adjustment Assembly

Jag har publicerat denna samling på Thingiverse. Kom ihåg att det högre motståndet betyder högre känslighet. I mitt bygge ökar känsligheten genom att flytta hjulet framåt. Jag har funnit det användbart att markera den mest känsliga änden på hjulet, så jag kan visuellt kontrollera hur känsligheten är inställd.

Steg 5: Utlösarenhet

Min ursprungliga design använde lite tråd för kontakt på undersidan av den rörliga delen, men jag fann att en tunn plåt fungerar bättre. Den rörliga delen ansluter två kontakter på husets baksida. Jag använde lite 16AWG -strängad tråd limmad på plats för de två kontakterna.

Steg 6: Strömbrytare

Det här är den del som gav mig mest besvär, eftersom kontakterna blev knepiga - måste vara helt rätt. Medan omkopplaren tillåter två terminaler behöver du bara koppla upp en. Designen gör det möjligt för en fjäder att tvinga växeln mellan två lägen, men jag har inte fått den delen att fungera.

Limma in kablarna i huset. Det finns inte mycket utrymme i varvräknarkroppen, så gör ledningarna korta.

Steg 7: Montering

Torr passar alla dina delar i kroppen. Klipp två korta delar av fjädern och trä dem genom hålen i batterifästet. Sprinten i body_left är VCC, våren i body_right är slipad. Jag har använt body_left för att hålla alla bitarna under monteringen.

Arkivera IR -lysdioden och detektorn platt där de vetter mot varandra - LED -lampans långa (positiva) ledning bör lödas till detektorns korta ledning och till ledningen som leder till D2 -porten.

Jag tyckte att det var nödvändigt att fästa indikatorlampan på plats med en klick lim.

LCD -skärmen passar väldigt bra in i höljet. Jag var faktiskt tvungen att slipa min PCB lite. Jag har ökat husets storlek lite så förhoppningsvis passar det bättre för dig. Jag böjde huvudledarna på lysdioden lite för att få mer utrymme och lödde ledningarna till dem - det finns inget utrymme för att koppla in något där. LCD -skärmen går bara en väg in i höljet och basen fäster också bara en väg.

Löd ihop allt och sätt tillbaka delarna. Jag hade Nano med rubriker - det hade varit bättre att ha en version som kan lödas direkt. Se till att du drar LCD -trådarna genom LCD -basen före lödning.

Allt ser ganska orent ut, eftersom jag hade lämnat trådarna lite för länge. Stäng kroppen och skruva fast skruvarna.

Steg 8: Arduino -skissen

Du behöver Liquid Crystal I2C -biblioteket för att driva LCD -skärmen.

Om du ansluter varvräknaren till en seriell bildskärm skickas statistik över seriemonitorn under mätningen.

Om det finns brus har jag införlivat ett enkelt lågpassfilter i algoritmen. Tre variabler i skissen styr hur ofta skärmen uppdateras (för närvarande varannan halv sekund), hur ofta beräknas varvtalet (för närvarande var 100 msek) och antalet mätningar i filterstödet (för närvarande 29). För lågt varvtal (säg, under 300 eller så), kommer det faktiska varvtalet att fluktuera, men genomsnittet kommer att vara korrekt. Du kan öka filterstödet för att få ett mer exakt löpande varvtal.

När du har laddat skissen är du redo att gå!

Steg 9: OpenSCAd -källkod

Jag bifogar alla openSCAD -källor. Jag gör inga begränsningar för denna kod - du är välkommen att ändra, använda, dela, etc., som du vill. Detta gäller även Arduino -skissen.

Varje källfil har kommentarer som jag hoppas att du kommer att ha nytta av. Huvudvarvräknaren finns i huvudkatalogen, strömbrytaren finns i konstruktionskatalogen, medan pot_wheel och utlösaren finns i komponentkatalogen. Alla andra källor anropas från huvuddelens filer.