Tachimetro portatile basato su IR: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo Instructable si basa sul circuito descritto da electro18 in Portable Digital Tachometer. Ho pensato che sarebbe stato utile avere un dispositivo portatile e che sarebbe stato un progetto divertente da costruire.

Mi piace come è venuto fuori il dispositivo: il design potrebbe essere utilizzato per tutti i tipi di altri dispositivi di misurazione modificando il pod del sensore, il cablaggio e il codice Arduino. Il fatto che sembri un blaster o una pistola a raggi di un film di fantascienza vintage è solo un ulteriore vantaggio!

Il tachimetro ha un grilletto e misura mentre viene premuto il grilletto. Un indicatore LED è acceso mentre la misurazione è in corso. Il dispositivo può essere alimentato tramite USB o una batteria da 9V. Il dispositivo si accenderà se l'USB è collegato. Se viene utilizzata una batteria, il contagiri si accende tramite un interruttore di alimentazione.

Durante la misurazione, il display LCD mostra l'attuale RPM sulla prima riga e il RPM medio e massimo sulla seconda riga. Se il grilletto non viene premuto e non è in corso alcuna misurazione, mostra i giri/min medi e massimi della sessione di misurazione precedente.

Se il fotodiodo IR viene attivato dal calore ambientale, sul display LCD viene visualizzato "HIGH" per indicare che la sensibilità deve essere ridotta. La sensibilità è controllata da una rotella dietro l'LCD.

Per usare il tachimetro, devi mettere qualcosa di riflettente sull'oggetto rotante che vuoi misurare. Un semplice nastro da pittore di luci funziona bene. Ho anche usato una piccola quantità di vernice acrilica bianca e ho visto persone usare una lastra di metallo lucido o un pezzo di foglio di alluminio incollato sulla superficie. Ben incollato alla superficie, poiché qualunque cosa tu stia misurando girerà abbastanza velocemente e il riflettore sarà soggetto a molta forza centrifuga. Il nastro del mio pittore è volato via a 10.000 giri/min.

La musica nel video è di Jukedeck: creane una tua su

Passaggio 1: il circuito

Al "naso" del tachimetro c'è un pod sensore che contiene un LED IR e un rilevatore IR. Quando il rilevatore non è attivato, dovrebbe agire come un normale diodo e far passare la corrente dal positivo (cavo lungo) alla massa (cavo corto). Quando il rilevatore viene attivato, inizia a far passare la corrente nella direzione opposta, da negativa a positiva. Ho scoperto, tuttavia, che il mio rilevatore non sembra mai passare la corrente nella direzione "normale" (positiva a terra) - il tuo chilometraggio può variare, a seconda del rilevatore che ottieni.

Quando si configura il circuito, abbiamo la possibilità di lasciare che la porta di ingresso su Arduino sia su LOW quando non c'è segnale o su HIGH quando non c'è segnale.

Se lo stato di base è ALTO, Arduino utilizza un resistore di pullup interno, mentre se lo stato di base deve essere BASSO, deve essere aggiunto un resistore di pulldown esterno. L'Instructable originale utilizzava lo stato base LOW, mentre nel tachimetro ottico per CNC tmbarbour ha utilizzato lo stato base HIGH. Mentre questo salva un resistore, l'utilizzo di un resistore pulldown esplicito ci consente di regolare la sensibilità del dispositivo. Poiché una parte della corrente fuoriesce dal resistore, maggiore è la resistenza, più sensibile è il dispositivo. Affinché un dispositivo possa essere utilizzato in una varietà di ambienti, la capacità di regolare la sensibilità è fondamentale. Seguendo il design di electro18s, ho usato un resistore da 18K in serie con due potenziometri da 0-10K, quindi la resistenza può essere variata da 18K a 38K.

Il LED IR e la corrente del diodo IR sono pilotati dalla porta D2. La porta D3 viene attivata tramite l'interruzione RISING quando il rilevatore IR scatta. La porta D4 è impostata su HIGH e messa a terra quando si preme il grilletto. Questo avvia la misurazione e accende anche l'indicatore LED che è collegato alla porta D5.

Data la corrente molto limitata che può essere applicata a qualsiasi porta di ingresso, pilotare eventuali tensioni per la lettura solo da altre porte Nano, mai direttamente dalla batteria. Si noti inoltre che sia i LED IR che quelli indicatori sono supportati da resistori da 220 ohm.

L'LCD che ho usato ha una scheda adattatore seriale e necessita solo di quattro connessioni: vcc, terra, SDA e SCL. SDA va alla porta A4, mentre SCL va alla porta A5.

Passaggio 2: elenco delle parti

Avrai bisogno delle seguenti parti:

• Arduino Nano
• Display LCD 16x2 con adattatore seriale, come LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 resistori da 220 ohm
• un resistore da 18K
• due piccoli potenziometri 0-10K
• LED IR da 5 mm e diodo ricevitore IR
• LED da 3 mm per l'indicatore di misura
• 5 viti M3 da 30 mm con 5 dadi
• una molla di circa 7 mm di diametro per il grilletto e l'attacco della batteria da 9 V. Ho preso il mio da ACE, ma non ricordo quale fosse il numero di magazzino.
• un piccolo pezzo di lamiera sottile per vari contatti (il mio aveva uno spessore di circa 1 mm) e una graffetta più grande
• Cavo 28AWG
• un piccolo pezzo di cavo a trefoli 16AWG per il grilletto

Prima di costruire il tachimetro stesso, dovrai costruire la rotella del potenziometro per la regolazione della sensibilità, il gruppo grilletto e l'interruttore di alimentazione.

Passaggio 3: file STL

body_left e body_right costituiscono il corpo principale del tachimetro. lcd_housing realizza la base dell'alloggiamento che si inserisce nel corpo del contagiri e l'alloggiamento che conterrà il display LCD stesso. il pod del sensore fornisce punti di montaggio per il LED IR e il rilevatore, mentre battery_vcover crea il coperchio scorrevole del vano batteria. trigger e interruttore creano le parti stampate per questi due assemblaggi.

Ho stampato tutte queste parti in PLA, ma probabilmente funzionerà con quasi tutti i materiali. La qualità di stampa non è così cruciale. In effetti, ho avuto problemi con la stampante (ovvero errori stupidi dell'utente) durante la stampa di entrambe le metà del corpo e tutto si adattava ancora bene.

Come sempre, quando ho stampato le parti principali, varie cose erano leggermente sbagliate. Ho risolto questi problemi nei file in questo Instructable, ma non li ho ristampati, dal momento che potevo far funzionare tutto con un po' di scarping e levigatura.

Allegherò i file sorgente di OpenSCAD a un passaggio successivo.

Passaggio 4: gruppo di regolazione della sensibilità

Ho pubblicato questo assembly su Thingiverse. Ricorda, maggiore resistenza significa maggiore sensibilità. Nella mia build, spostare la ruota in avanti aumenta la sensibilità. Ho trovato utile contrassegnare l'estremità più sensibile della ruota, così posso controllare visivamente come è impostata la sensibilità.

Passaggio 5: montaggio del grilletto

Il mio progetto originale utilizzava un pezzo di filo per il contatto sul fondo della parte mobile, ma ho scoperto che un sottile pezzo di lamiera funziona meglio. La parte mobile collega due contatti sul retro dell'alloggiamento. Ho usato un po' di filo intrecciato 16AWG incollato in posizione per i due contatti.

Passaggio 6: interruttore di alimentazione

Questa è la parte che mi ha dato più problemi, dal momento che i contatti si sono rivelati pignoli - devono essere giusti. Mentre l'interruttore consente due terminali, è necessario collegarne solo uno. Il design consente a una molla di forzare l'interruttore tra due posizioni, ma non ho fatto funzionare quella parte.

Incolla i cavi nell'alloggiamento. Non c'è molto spazio nel corpo del contagiri, quindi accorciare i cavi.

Passaggio 7: assemblaggio

Adatta tutte le tue parti al corpo a secco. Taglia due pezzi corti della molla e infilali attraverso i fori nel supporto della batteria. Lo sprint in body_left è VCC, la molla in body_right è ground. Ho usato body_left per contenere tutti i pezzi durante l'assemblaggio.

Archiviare il LED IR e il rilevatore in piano in modo che siano uno di fronte all'altro - il cavo lungo (positivo) del LED deve essere saldato al cavo corto del rilevatore e al filo che porta alla porta D2.

Ho trovato necessario fissare il LED dell'indicatore in posizione con una piccola quantità di colla.

L'LCD si adatterà molto bene all'alloggiamento. In effetti, ho dovuto carteggiare un po' il mio PCB. Ho aumentato un po' le dimensioni dell'alloggiamento, quindi spero che si adatti meglio a te. Ho piegato un po' i cavi dell'intestazione sul LED per avere più spazio e ho saldato i fili a loro - non c'è spazio per collegare qualcosa lì. L'LCD entrerà correttamente solo in un modo nell'alloggiamento e anche la base si attaccherà in un solo modo.

Saldare tutto insieme e rimontare le parti. Avevo Nano con le intestazioni: sarebbe stato meglio avere una versione che può essere saldata direttamente. Assicurati di tirare i fili dell'LCD attraverso la base dell'LCD prima di saldare.

Sembra tutto abbastanza disordinato, dal momento che avevo lasciato i fili un po' troppo lunghi. Chiudere il corpo e fissare le viti.

Passaggio 8: lo schizzo di Arduino

Avrai bisogno della libreria Liquid Crystal I2C per pilotare il display LCD.

Se si collega il tachimetro a un monitor seriale, le statistiche verranno inviate tramite il monitor seriale durante la misurazione.

Nel caso ci sia rumore, ho incorporato un semplice filtro passabasso nell'algoritmo. Tre variabili nello schizzo governano la frequenza con cui lo schermo viene aggiornato (attualmente ogni mezzo secondo), la frequenza con cui viene calcolato l'RPM (attualmente ogni 100 msec) e il numero di misurazioni nel supporto del filtro (attualmente 29). Per un basso numero di giri (diciamo, al di sotto di 300 o giù di lì), il valore effettivo del numero di giri oscillerà, ma la media sarà accurata. Potresti aumentare il supporto del filtro per ottenere un RPM di esecuzione più accurato.

Una volta caricato lo schizzo, sei a posto!

Passaggio 9: codice sorgente OpenSCAd

Allego tutti i sorgenti di openSCAD. Non pongo restrizioni a questo codice: sei libero di modificare, utilizzare, condividere, ecc., come preferisci. Questo vale anche per lo sketch Arduino.

Ogni file sorgente contiene commenti che spero troverai utili. I pezzi principali del tachimetro si trovano nella directory principale, l'interruttore di alimentazione è nella directory dei costrutti, mentre pot_wheel e il grilletto sono nella directory dei componenti. Tutte le altre fonti vengono invocate dai file della parte principale.