Jam Kecepatan Tinggi untuk Video Gerak Lambat: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Hampir semua orang dengan smartphone modern memiliki kamera berkecepatan tinggi yang dapat digunakan untuk membuat video gerakan lambat yang spektakuler. Tetapi jika Anda ingin mengukur berapa lama sebenarnya gelembung sabun itu meledak atau semangka itu meledak, Anda mungkin akan kesulitan untuk menampilkan waktu di video Anda: stopwatch memiliki tampilan yang sangat kecil dan presisi hanya 1/100 detik. Jika Anda ingin melakukan pengukuran kuantitatif, saya menemukan bahwa frame-rate kamera yang dipublikasikan bukanlah sesuatu yang dapat Anda andalkan!

Untungnya, sangat mudah untuk membuat jam dengan presisi ms dan digit besar yang cerah menggunakan Arduino dan tampilan 7 segmen 4 digit. Selain itu, 12 pin dari layar standar 0,56” sama persis dengan tata letak pin Arduino Nano, dan dapat langsung disolder ke atasnya.

Tidak ada start/stop/reset pada timer ini. Itu baru mulai berjalan ketika Anda menyalakannya dan meluap setelah 10 detik. Idenya adalah bahwa untuk mengukur durasi proses tertentu, kita tetap mengukur perbedaan waktu antara akhir dan awal.

Langkah 1: Bahan

• Arduino Nano, tanpa header yang disolder ke atasnya.
• Tampilan 7 segmen 0,56” 4 digit. Baik anoda umum atau katoda umum baik-baik saja

Jika Anda ingin memasukkannya ke dalam kotak yang kokoh, dan dioperasikan dengan baterai 2 baterai AA, tambahkan:

• Kotak proyek elektronik 60x100x25
• Tempat baterai 2xAA
• Modul step-up
• Sakelar rocker on/off 10x15mm

Alat yang dibutuhkan

Besi solder

Untuk memasangnya di dalam kotak:

• Alat putar untuk memotong lubang tampilan dan sakelar secara kasar
• File tangan untuk memotong lubang dengan baik
• Pistol lem panas untuk memperbaiki komponen di tempatnya.

Langkah 2: Menghubungkan Arduino ke Layar

Hebatnya, pin layar 7-segmen 4 digit standar cocok dengan tata letak Arduino Nano sedemikian rupa sehingga semua 12 pin layar terhubung ke pin IO Arduino. Ini memungkinkan untuk menyolder tampilan langsung di Arduino tanpa memerlukan PCB, konektor, atau kabel.

Solder pin bawah layar (dapat dikenali dari titik desimal dan hasil cetak) ke pin analog A0-A5. Solder pin atas layar ke pin digital D4-D9.

LED merah memiliki penurunan tegangan hanya 2V, jadi menghubungkannya ke 5V biasanya bukan ide yang baik, dan resistor seri biasanya diterapkan untuk membatasi arus. Namun, mungkin karena interleaving, saya menemukan bahwa itu berfungsi dengan baik tanpa resistor seri. Jika tidak, berikut adalah instruksi terperinci tentang cara menambahkan resistor seri langsung ke Arduino Nano

Langkah 3: Kode

Unggah sketsa terlampir ke Arduino Nano. Kode ini untuk tampilan anoda umum, tetapi baris untuk katoda umum dapat tidak diberi komentar.

Setelah kode diunggah, penghitung waktu akan mulai berjalan setiap kali Arduino dinyalakan. Anda dapat berhenti di sini atau melihat di bagian berikutnya contoh cara memasangnya di dalam kotak yang kokoh dan membuatnya dioperasikan dengan baterai.

Beberapa komentar tentang kode:

Waktu diambil dari fungsi mikro(), alih-alih fungsi milis(), karena dua alasan bagus: Implementasi Arduino dari milis() sangat buruk: mereka bertambah setiap 1,024 ms, dan kemudian sesekali satu milidetik dilewati untuk mengkompensasi! Tidak semua Arduino memiliki kristal presisi tinggi. Jika ternyata Anda menyimpang lebih dari satu permille, Anda dapat menyesuaikan pembagi di baris “unsigned long t=micros()/1000;” untuk membuat jam berjalan lebih cepat atau lebih lambat.

Digitnya disisipkan, artinya hanya satu digit yang menyala pada waktu tertentu. Saat mengubah segmen digit, semua digit dimatikan, sehingga tidak ada digit sampah yang ditampilkan setiap saat. Saya mengukur frekuensi pembaruan digit menjadi 750 mikrodetik, jadi setiap digit diperbarui setidaknya sekali setiap milidetik!

Saya belum secara serius mengoptimalkan jam untuk kecepatan, karena kecepatan saat ini cukup baik untuk menampilkan milidetik. Saya pikir Arduino dapat dibuat untuk menunjukkan dua digit lebih banyak (sesuai dengan 100 dan 10 mikrodetik), tetapi itu akan membutuhkan

• Menonaktifkan interupsi dan langsung menggunakan timer
• Manipulasi port langsung
• Menghubungkan semua segmen ke satu port dan digit ke port lain
• Hindari penghitungan nilai digit secara eksplisit, tetapi gunakan peningkatan sebagai gantinya (operasi pembagian dan modulus lambat)

Jika saya bisa mendapatkan kamera gerak lambat dengan >1000 fps, saya bisa mencobanya, untuk saat ini saya senang dengan presisi ms.

Langkah 4: Memasangnya di dalam Kotak

Kotak proyek elektronik 100x60x25mm yang murah, tidak tahan air, mudah dipasang dengan pengatur waktu ini, bersama dengan baterai, modul step-up, dan sakelar hidup/mati. Untuk pengoperasian baterai, kombinasi 2 baterai AA dengan modul step-up akan memberikan tegangan 5V yang aman dan stabil ke Arduino. Dengan memasang sakelar on/off langsung pada baterai (bukan pada output step-up), baterai tidak terpengaruh oleh kebocoran dari modul penghenti, dan dapat bertahan bertahun-tahun, jika digunakan secara sporadis.

Modul step-up yang saya gunakan memiliki konektor USB perempuan, yang saya lepaskan dengan tang, agar dapat menyolder kabel ke output. Atau, Anda dapat menggunakan step-up yang dapat diatur, dan mengaturnya ke output 5V.

Mulailah dengan memotong dua lubang yang sesuai dengan tampilan dan sakelar hidup/mati. Saya menggambar dengan pensil perkiraan lubang, lalu memotong lubangnya agak terlalu kecil dengan alat putar, dan kemudian mengarsipkannya dengan kikir tangan dengan ukuran yang sama persis.

Potong beberapa kabel merah dan hitam fleksibel multi-untai dari kotak baterai, dan sambungkan ke modul step-up, dengan kabel positif atau negatif diinterupsi oleh sakelar hidup/mati. Kemudian dari modul step-up langsung ke GND dan +5V atau Arduino.

Saya menggunakan lem panas untuk menjaga semua elemen tetap di tempatnya: kotak baterai, modul step-up, dan di sekitar sisi layar.

Hasil akhirnya adalah pengatur waktu dalam kotak kokoh dengan operasi sederhana!