Tachometer berbasis IR genggam: 9 Langkah

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

Instruksi ini didasarkan pada rangkaian yang dijelaskan oleh electro18 di Portable Digital Tachometer. Saya pikir akan berguna untuk memiliki perangkat genggam dan itu akan menjadi proyek yang menyenangkan untuk dibangun.

Saya suka bagaimana perangkat itu ternyata - desainnya dapat digunakan untuk semua jenis perangkat pengukur lainnya dengan mengubah pod sensor, kabel, dan kode Arduino. Fakta bahwa itu terlihat seperti blaster atau pistol sinar dari film SF vintage hanyalah bonus tambahan!

Tachometer memiliki pemicu dan pengukur saat pelatuk ditekan. LED indikator menyala saat pengukuran sedang berlangsung. Perangkat dapat ditenagai melalui USB, atau baterai 9V. Perangkat akan menyala jika USB terhubung. Jika baterai digunakan, tachometer dihidupkan melalui sakelar daya.

Selama pengukuran, LCD menunjukkan RPM saat ini pada baris pertama dan rata-rata dan RPM maks pada baris kedua. Jika pemicu tidak ditekan dan tidak ada pengukuran yang sedang berlangsung, ini menunjukkan RPM rata-rata dan maks dari sesi pengukuran sebelumnya.

Jika fotodioda IR dipicu oleh panas sekitar, "TINGGI" akan ditampilkan pada LCD untuk menunjukkan sensitivitas harus diturunkan. Sensitivitas dikendalikan oleh roda di belakang LCD.

Untuk menggunakan tachometer, Anda perlu meletakkan sesuatu yang reflektif pada objek belok yang ingin Anda ukur. Pita pelukis ringan sederhana berfungsi dengan baik. Saya juga menggunakan setetes cat putih akrilik dan saya telah melihat orang menggunakan pelat logam mengkilap atau selembar aluminium foil yang direkatkan ke permukaan. Direkatkan dengan baik ke permukaan, karena apa pun yang Anda ukur akan berputar cukup cepat dan reflektor akan mengalami banyak gaya sentrifugal. Pita pelukis saya lepas pada 10.000 RPM.

Musik dalam video berasal dari Jukedeck - buat sendiri di

Langkah 1: Sirkuit

Di "hidung" tachometer adalah pod sensor yang berisi LED IR dan detektor IR. Ketika detektor tidak dipicu, ia harus bertindak sebagai dioda normal dan melewatkan arus dari positif (timbal panjang) ke ground (timbal pendek). Ketika detektor dipicu, ia mulai membiarkan arus mengalir ke arah yang berlawanan - dari negatif ke positif. Namun, saya menemukan bahwa detektor saya sepertinya tidak pernah melewatkan arus ke arah "normal" (positif ke tanah) - jarak tempuh Anda mungkin berbeda, tergantung pada detektor yang Anda dapatkan.

Saat mengatur rangkaian, kami memiliki opsi untuk membiarkan port input pada Arduino berada di LOW saat tidak ada sinyal, atau di HIGH saat tidak ada sinyal.

Jika base state HIGH, Arduino menggunakan resistor pullup internal, sedangkan jika base state LOW, resistor pulldown eksternal harus ditambahkan. Instructable asli menggunakan LOW base state, sedangkan di Optical Tachometer untuk CNC tmbarbour telah menggunakan HIGH sebagai base state. Meskipun ini menghemat resistor, menggunakan resistor pull-down eksplisit memungkinkan kita untuk menyesuaikan sensitivitas perangkat. Karena beberapa arus bocor melalui resistor, semakin tinggi resistansi, semakin sensitif perangkat. Untuk perangkat yang akan digunakan di berbagai lingkungan, kemampuan untuk menyesuaikan sensitivitas sangat penting. Mengikuti desain elektro18, saya menggunakan resistor 18K secara seri dengan dua pot 0-10K, sehingga resistansi dapat divariasikan dari 18K hingga 38K.

LED IR dan arus dioda IR digerakkan dari port D2. Port D3 dipicu melalui interupsi RISING saat detektor IR mengalami trip. Port D4 disetel ke HIGH dan diarde saat pelatuk ditekan. Ini memulai pengukuran dan juga menyalakan LED indikator yang terhubung ke port D5.

Mengingat arus yang sangat terbatas yang dapat diterapkan ke port input apa pun, dorong voltase apa pun untuk membaca hanya dari port Nano lainnya, tidak pernah langsung dari baterai. Perhatikan juga bahwa LED IR dan indikator didukung oleh resistor 220 ohm.

LCD yang saya gunakan memiliki papan adaptor serial dan hanya membutuhkan empat koneksi - vcc, ground, SDA dan SCL. SDA masuk ke port A4, sedangkan SCL masuk ke port A5.

Langkah 2: Daftar Bagian

Anda akan membutuhkan bagian-bagian berikut:

• Arduino Nano
• Layar LCD 16x2 dengan adaptor serial, seperti LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 resistor 220ohm
• resistor 18K
• dua potensiometer kecil 0-10K
• 5mm IR LED dan dioda penerima IR
• 3mm LED untuk indikator pengukuran
• 5 sekrup M3 30mm dengan 5 mur
• pegas berdiameter 7mm atau lebih untuk pemicu dan pemasangan baterai 9V. Saya mendapatkan milik saya dari ACE, tetapi tidak dapat mengingat berapa nomor stoknya.
• sepotong kecil jika lembaran logam tipis untuk berbagai kontak (milik saya setebal 1mm) dan penjepit kertas besar
• kawat 28AWG
• sepotong kecil kawat terdampar 16AWG untuk pelatuk

Sebelum membuat tachometer itu sendiri, Anda perlu membuat roda potensiometer untuk penyesuaian sensitivitas, rakitan pemicu, dan sakelar daya.

Langkah 3: File STL

body_left dan body_right membuat bodi utama tachometer. lcd_housing membuat housing base yang masuk ke body tachometer dan housing yang akan menahan LCD itu sendiri. pod sensor menyediakan tempat pemasangan untuk LED IR dan detektor, sementara battery_vcover membuat penutup geser kompartemen baterai. pemicu dan sakelar membuat bagian tercetak untuk dua rakitan ini.

Saya telah mencetak semua bagian ini di PLA, tetapi hampir semua bahan mungkin akan berfungsi. Kualitas cetak tidak begitu penting. Faktanya, saya mengalami masalah printer (yaitu kesalahan pengguna yang bodoh) saat mencetak kedua bagian bodi dan semuanya masih terpasang dengan baik.

Seperti biasa, ketika saya mencetak bagian utama, ada beberapa hal yang sedikit salah. Saya telah memperbaiki masalah ini dalam file di Instructable ini, tetapi tidak mencetak ulang, karena saya bisa membuat semuanya bekerja dengan sedikit goresan dan pengamplasan.

Saya akan melampirkan file sumber OpenSCAD ke langkah selanjutnya.

Langkah 4: Majelis Penyesuaian Sensitivitas

Saya telah menerbitkan Majelis ini di Thingiverse. Ingat, resistensi yang lebih tinggi berarti sensitivitas yang lebih tinggi. Dalam build saya, menggerakkan roda ke depan meningkatkan sensitivitas. Saya merasa berguna untuk menandai ujung paling sensitif pada kemudi, jadi saya dapat memeriksa secara visual bagaimana sensitivitas diatur.

Langkah 5: Majelis Pemicu

Desain asli saya menggunakan sedikit kawat untuk kontak di bagian bawah bagian yang bergerak, tetapi saya menemukan bahwa lembaran logam tipis bekerja lebih baik. Bagian yang bergerak menghubungkan dua kontak di bagian belakang rumahan. Saya menggunakan sedikit kawat terdampar 16AWG yang direkatkan untuk kedua kontak.

Langkah 6: Saklar Daya

Ini adalah bagian yang paling menyulitkan saya, karena kontaknya ternyata rewel - harus tepat. Sementara sakelar memungkinkan untuk dua terminal, Anda hanya perlu menghubungkan satu terminal. Desainnya memungkinkan pegas untuk memaksa peralihan di antara dua posisi, tetapi saya belum membuat bagian itu berfungsi.

Rekatkan ujungnya ke dalam housing. Tidak ada banyak ruang di badan tachometer, jadi buat lead pendek.

Langkah 7: Perakitan

Keringkan semua bagian Anda ke dalam tubuh. Potong dua potong pendek pegas dan masukkan melalui lubang di dudukan baterai. Sprint di body_left adalah VCC, pegas di body_right adalah ground. Saya telah menggunakan body_left untuk menahan semua bagian selama perakitan.

Letakkan LED IR dan detektor datar di mana mereka saling berhadapan - kabel panjang (positif) LED harus disolder ke kabel pendek detektor dan ke kabel yang mengarah ke port D2.

Saya merasa perlu untuk menempelkan LED indikator ke tempatnya dengan setetes lem.

LCD akan sangat pas dengan casing. Bahkan, saya harus mengampelas PCB saya sedikit. Saya telah meningkatkan ukuran casing sedikit, jadi semoga lebih cocok untuk Anda. Saya sedikit membengkokkan kepala header pada LED untuk memiliki lebih banyak ruang dan menyolder kabel ke sana - tidak ada ruang untuk menyambungkan apa pun di sana. LCD akan masuk dengan benar hanya satu arah ke dalam rumahan dan alasnya hanya akan terpasang satu arah juga.

Solder semuanya bersama-sama dan pasang kembali bagian-bagiannya. Saya memiliki Nano dengan header - akan lebih baik memiliki versi yang dapat langsung disolder. Pastikan Anda menarik kabel LCD melalui dasar LCD sebelum menyolder.

Semuanya terlihat tidak rapi, karena saya telah meninggalkan kabel terlalu lama. Tutup badan dan pasang sekrup.

Langkah 8: Sketsa Arduino

Anda akan memerlukan perpustakaan Liquid Crystal I2C untuk menggerakkan LCD.

Jika Anda memasang tachometer ke monitor serial, statistik akan dikirim melalui monitor serial selama pengukuran.

Untuk berjaga-jaga jika ada noise, saya telah memasukkan filter lowpass sederhana ke dalam algoritme. Tiga variabel dalam sketsa mengatur seberapa sering layar diperbarui (saat ini setiap setengah detik), seberapa sering RPM dihitung (saat ini setiap 100 mdtk) dan jumlah pengukuran dalam dukungan filter (saat ini 29). Untuk RPM rendah (misalnya, di bawah 300 atau lebih), nilai RPM aktual akan berfluktuasi, tetapi rata-rata akan akurat. Anda dapat meningkatkan dukungan filter untuk mendapatkan RPM berjalan yang lebih akurat.

Setelah Anda memuat sketsa, Anda siap melakukannya!

Langkah 9: Kode Sumber OpenSCAd

Saya melampirkan semua sumber openSCAD. Saya tidak membuat batasan pada kode ini - Anda dipersilakan untuk memodifikasi, menggunakan, membagikan, dll., sesuka Anda. Ini juga berlaku untuk sketsa Arduino.

Setiap file sumber memiliki komentar yang saya harap bermanfaat bagi Anda. Bagian tachometer utama ada di direktori utama, sakelar daya ada di direktori konstruksi, sedangkan pot_wheel dan pemicu ada di direktori komponen. Semua sumber lain dipanggil dari file bagian utama.