Taquímetre portàtil basat en IR: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquest instructable es basa en el circuit descrit per electro18 al tacòmetre digital portàtil. Vaig pensar que seria útil tenir un dispositiu de mà i que seria un projecte divertit de construir.

M'agrada com va resultar el dispositiu: el disseny es podria utilitzar per a tot tipus d'altres dispositius de mesura canviant el sensor, el cablejat i el codi Arduino. El fet que sembli un blaster o una pistola de raigs d'una pel·lícula SF vintage és només un avantatge addicional.

El tacòmetre té un gallet i mesura mentre es prem el gallet. Un LED indicador s’encén mentre la mesura està en curs. El dispositiu es pot alimentar mitjançant USB o amb una bateria de 9V. El dispositiu s’encendrà si l’USB està connectat. Si s’utilitza una bateria, el tacòmetre s’encén mitjançant un interruptor d’alimentació.

Durant el mesurament, la pantalla LCD mostra el RPM actual a la primera línia i el RPM mitjà i màxim a la segona línia. Si no es prem el disparador i no hi ha cap mesura en curs, mostrarà la RPM mitjana i màxima de la sessió de mesura anterior.

Si el fotodiode IR és provocat per la calor ambiental, es mostrarà "HIGH" a la pantalla LCD per indicar que s'ha de desactivar la sensibilitat. La sensibilitat està controlada per una roda darrere de la pantalla LCD.

Per utilitzar el tacòmetre, heu de posar alguna cosa que reflecteixi l’objecte giratori que voleu mesurar. La cinta d’un simple pintor de llum funciona bé. També he utilitzat una mica de pintura acrílica blanca i he vist que la gent utilitzava una placa de metall brillant o un tros de paper d'alumini enganxat a la superfície. Ben enganxat a la superfície, ja que tot el que mesureu girarà bastant ràpid i el reflector estarà subjecte a molta força centrífuga. He fet volar la cinta del meu pintor a 10.000 RPM.

La música del vídeo és de Jukedeck: creeu-ne la vostra a

Pas 1: el circuit

Al "nas" del tacòmetre hi ha un sensor cap que conté un LED IR i un detector IR. Quan el detector no s’activa, hauria d’actuar com un díode normal i passar el corrent des de positiu (cable llarg) fins a terra (cable curt). Quan s’activa el detector, comença a deixar passar el corrent en la direcció oposada (de negatiu a positiu). Tanmateix, vaig comprovar que el meu detector no sembla passar mai el corrent en la direcció "normal" (positiu a terra); el vostre quilometratge pot variar en funció del detector que obtingueu.

En configurar el circuit, tenim l’opció de deixar que el port d’entrada d’Arduino estigui a BAIX quan no hi ha senyal, o sigui a HIGH quan no hi hagi cap senyal.

Si l'estat base és ALT, Arduino utilitza una resistència de tracció interna, mentre que si l'estat base ha de ser BAIX, s'ha d'afegir una resistència de desplaçament extern. L'instructible original utilitzava l'estat base BAIX, mentre que al tacòmetre òptic per a tmbarbour CNC s'ha utilitzat HIGH com a estat base. Tot i que això estalvia una resistència, l’ús d’una resistència de desplaçament explícita ens permet ajustar la sensibilitat del dispositiu. Com que hi ha fuites de corrent a través de la resistència, més resistència serà, més sensible serà el dispositiu. Perquè un dispositiu s’utilitzi en diversos entorns, la capacitat d’ajustar la sensibilitat és crucial. Després del disseny de l’electro18s, he utilitzat una resistència de 18K en sèrie amb dos testos de 0-10K, de manera que la resistència es pot variar de 18K a 38K.

El LED d’IR i el corrent de díode IR s’accionen des del port D2. El port D3 s’activa mitjançant una interrupció RISING quan el detector IR trenca. El port D4 està configurat a HIGH i es posa a terra quan es prem el disparador. S’inicia la mesura i també s’encén el LED indicador connectat al port D5.

Donat el corrent molt limitat que es pot aplicar a qualsevol port d'entrada, conduïu tensions per llegir només des d'altres ports Nano, mai directament des de la bateria. Tingueu en compte també que tant els LED IR com els indicadors estan recolzats per resistències de 220 ohm.

La pantalla LCD que he fet servir té una placa adaptadora sèrie i només necessita quatre connexions: vcc, terra, SDA i SCL. SDA va al port A4, mentre que SCL al port A5.

Pas 2: llista de peces

Necessitareu les parts següents:

• Arduino Nano
• Pantalla LCD de 16x2 amb adaptador de sèrie, com ara LGDehome IIC / I2C / TWI
• 2 resistències de 220ohm
• una resistència de 18K
• dos petits potenciòmetres de 0-10K
• LED de 5 mm i díode receptor IR
• LED de 3 mm per a l'indicador de mesura
• 5 cargols M3 de 30 mm amb 5 femelles
• una molla de 7 mm de diàmetre aproximadament per al gatell i la fixació de la bateria de 9 V. Vaig rebre el meu d’ACE, però no recordo quin era el número d’estoc.
• una petita peça de xapa fina per a diversos contactes (la meva feia aproximadament 1 mm de gruix) i un clip de paper llarg
• Fil de 28AWG
• un petit tros de filferro encallat de 16AWG per al gallet

Abans de construir el mateix tacòmetre, haureu de construir la roda del potenciòmetre per ajustar la sensibilitat, el conjunt del gallet i l’interruptor d’alimentació.

Pas 3: fitxers STL

body_left i body_right són el cos principal del tacòmetre. lcd_housing fa que la base de la carcassa que s’insereix al cos del tacòmetre i la carcassa que mantindrà la pròpia pantalla LCD. el sensor sensor proporciona punts de muntatge per al LED IR i el detector, mentre que battery_vcover fa la tapa lliscant del compartiment de la bateria. el disparador i l'interruptor fan que les parts impreses d'aquests dos conjunts.

He imprès totes aquestes parts en PLA, però gairebé qualsevol material funcionarà probablement. La qualitat d’impressió no és tan crucial. De fet, vaig tenir problemes amb la impressora (és a dir, errors d’usuari estúpids) mentre imprimia les dues meitats del cos i tot encaixava bé.

Com sempre, quan vaig imprimir les parts principals, diverses coses estaven lleugerament malament. He solucionat aquests problemes als fitxers d’aquest Manual d’instruccions, però no he tornat a imprimir, ja que podia aconseguir que tot funcionés amb una mica d’escarpament i poliment.

Adjuntaré els fitxers font d'OpenSCAD a un pas posterior.

Pas 4: Muntatge d'ajust de la sensibilitat

He publicat aquest muntatge a Thingiverse. Recordeu, la resistència més alta significa una sensibilitat més alta. A la meva versió, avançar la roda augmenta la sensibilitat. M’ha semblat útil marcar l’extrem més sensible de la roda, de manera que puc comprovar visualment com s’estableix la sensibilitat.

Pas 5: muntatge del disparador

El meu disseny original utilitzava una mica de filferro per al contacte a la part inferior de la peça mòbil, però vaig trobar que un tros prim de xapa funcionava millor. La part mòbil connecta dos contactes a la part posterior de la carcassa. Vaig utilitzar una mica de filferro encallat de 16AWG enganxat al lloc per als dos contactes.

Pas 6: interruptor d’alimentació

Aquesta és la part que més problemes em va donar, ja que els contactes van resultar estranys: han de ser correctes. Tot i que el commutador permet dos terminals, només cal connectar-ne un. El disseny permet que una molla forci l’interruptor entre dues posicions, però no he aconseguit que aquesta peça funcioni.

Enganxeu els cables a la carcassa. No hi ha gaire espai al cos del tacòmetre, així que reduïu els cables.

Pas 7: Muntatge

Encaixar en sec totes les seves parts al cos. Tallar dos trossos curts de la molla i passar-los pels orificis del suport de la bateria. El sprint a body_left és VCC, el ressort a body_right està mòlt. He utilitzat body_left per subjectar totes les peces durant el muntatge.

Arxiveu el LED d’IR i el detector de manera plana on s’enfronten; el cable llarg (positiu) del LED s’ha de soldar al cable curt del detector i al cable que condueix al port D2.

Vaig ser necessari col·locar el LED indicador al seu lloc amb una mica de cola.

La pantalla LCD s’adapta molt bé a la carcassa. De fet, vaig haver de polir una mica el meu PCB. He augmentat una mica la mida de l'habitatge, així que espero que us encaixi millor. Vaig doblar una mica els cables de la capçalera del LED per tenir més espai i els vaig soldar els cables; no hi ha espai per connectar-hi res. La pantalla LCD anirà correctament només per un camí cap a la carcassa i la base també es connectarà només per un camí.

Soldeu-ho tot i torneu a ajustar les peces. Tenia Nano amb capçaleres; hauria estat millor tenir una versió que es pugui soldar directament. Assegureu-vos de treure els cables LCD per la base LCD abans de soldar.

Tot sembla força desordenat, ja que em quedaven els cables una mica massa llargs. Tanqueu el cos i fixeu els cargols.

Pas 8: l'esbós d'Arduino

Necessitareu la biblioteca Liquid Crystal I2C per conduir el LCD.

Si connecteu el tacòmetre a un monitor sèrie, les estadístiques s’enviaran a través del monitor sèrie durant el mesurament.

Per si hi ha soroll, he incorporat un simple filtre de pas baix a l'algorisme. Tres variables de l’esbós governen la freqüència amb què s’actualitza la pantalla (actualment cada mig segon), la freqüència amb què es calcula el RPM (actualment cada 100 ms) i el nombre de mesures al suport del filtre (actualment, 29). Per a RPM baixos (per exemple, inferiors a 300 més o menys), el valor real de RPM fluctuarà, però la mitjana serà precisa. Podeu augmentar el suport del filtre per obtenir un RPM en execució més precís.

Un cop hàgiu carregat l’esbós, ja esteu a punt.

Pas 9: codi font OpenSCAd

Estic adjuntant totes les fonts openSCAD. No faig restriccions en aquest codi: podeu modificar-lo, utilitzar-lo, compartir-lo, etc., com vulgueu. Això també s'aplica a l'esbós d'Arduino.

Cada fitxer font té comentaris que espero que us resultin útils. Les peces principals del tacòmetre es troben al directori principal, l'interruptor d'alimentació al directori de construccions, mentre que el pot_wheel i el disparador es troben al directori de components. Totes les altres fonts s’invoquen des dels fitxers de part principals.