Vysokorýchlostné hodiny pre spomalené videá: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Takmer každý, kto má moderný smartphone, má vysokorýchlostný fotoaparát, ktorý je možné použiť na vytváranie veľkolepých spomalených videí. Ak však chcete zmerať, ako dlho vlastne trvá, kým praskne mydlová bublina alebo exploduje vodný melón, môže byť pre vás náročné zobrazovať čas vo svojich videách: stopky majú veľmi malý displej a presnosť je iba jedna. 1/100 sekundy. Ak chcete vykonať kvantitatívne merania, zistil som, že na zverejnenú snímkovú frekvenciu fotoaparátu sa nemôžete spoľahnúť!

Našťastie je skutočne ľahké postaviť hodiny s presnosťou ms a jasnými veľkými číslicami pomocou Arduina a 4-miestneho 7-segmentového displeja. 12 pinov zo štandardného 0,56”displeja navyše presne zodpovedá rozloženiu pinov Arduino Nano a je možné ich naň priamo spájkovať.

Na tomto časovači nie je spustenie/zastavenie/reset. Jednoducho sa spustí, keď ho zapnete, a po 10 sekundách pretečie. Ide o to, že na meranie trvania určitého procesu meriame časový rozdiel medzi koncom a začiatkom.

Krok 1: Materiály

• Arduino Nano bez toho, aby naň boli spájkované hlavičky.
• 0,56-palcový 4-miestny 7segmentový displej. Spoločná anóda alebo spoločná katóda sú v poriadku

V prípade, že ho chcete vložiť do odolnej škatule a napájať ho 2 batériami AA, zadajte:

• Elektronický projektový box 60x100x25
• Držiak batérie 2xAA
• Zosilňujúci modul
• Kolískový prepínač zapnutia/vypnutia 10 x 15 mm

Potrebné nástroje

Spájkovačka

Ako ho namontovať do škatule:

• Rotačný nástroj na hrubé vyrezanie otvorov pre displej a prepínač
• Ručné pilníky na jemné vyrezanie otvorov
• Horúca lepiaca pištoľ na upevnenie komponentov na mieste.

Krok 2: Pripojenie Arduina k displeju

Je prekvapujúce, že kolíky štandardného 4-miestneho 7-segmentového displeja zodpovedajú rozloženiu Arduino Nano tak, že všetkých 12 pinov displeja sa pripája k IO pinom Arduina. To umožňuje spájkovať displej priamo na Arduino bez potreby dosky plošných spojov, konektorov alebo káblov.

Spájkujte spodné kolíky displeja (rozpoznateľné podľa desatinných bodov a tlače) k analógovým kolíkom A0-A5. Spájajte horné kolíky displeja s digitálnymi kolíkmi D4-D9.

Červené LED diódy majú pokles napätia iba 2 V, takže ich pripojenie k 5 V zvyčajne nie je dobrý nápad a na obmedzenie prúdu sa spravidla používa sériový odpor. Možno som však kvôli prekladaniu zistil, že funguje to bez sériových odporov. Ak nie, tu je podrobný návod, ako pridať sériové odpory priamo na Arduino Nano

Krok 3: Kód

Nahrajte priložený náčrt do Arduino Nano. Tento kód je pre zobrazenie na spoločnej anóde, ale riadky pre bežnú katódu môžu byť nekomentované.

Akonáhle je kód nahraný, časovač by mal začať bežať pri každom spustení Arduina. Mohli by ste sa tu zastaviť alebo v nasledujúcej časti vidieť príklad, ako ho namontovať do robustnej škatule a prevádzkovať ho na batérie.

Niekoľko pripomienok ku kódu:

Čas je použitý z funkcií micro () namiesto funkcie millis () z dvoch dobrých dôvodov: Implementácia programu milis () Arduino je strašná: zvyšujú sa každých 1,024 ms a potom sa raz za čas preskočí milisekunda kompenzovať! Nie všetky Arduino majú vysoko presné kryštály. Ak zistíte, že máte vypnuté viac ako permilitu, môžete rozdeľovač nastaviť v riadku „bez znamienka dlhé t = mikro ()/1000;“aby hodiny bežali rýchlejšie alebo pomalšie.

Číslice sú prekladané, čo znamená, že v určitom čase svieti iba jedna číslica. Pri zmene segmentov číslic sú všetky číslice vypnuté, takže sa v každom okamihu nezobrazí žiadna odpadková číslica. Zmeral som aktualizačnú frekvenciu číslic na 750 mikrosekúnd, takže každá číslica sa aktualizuje najmenej raz za milisekundu!

Hodiny som vážne neoptimalizoval na rýchlosť, pretože súčasná rýchlosť je dostatočne dobrá na zobrazenie milisekúnd. Myslím, že Arduino by mohlo byť vyrobené tak, aby ukazovalo ďalšie dve číslice (čo zodpovedá 100 a 10 mikrosekundám), ale vyžadovalo by to

• Zakázanie prerušení a priame používanie časovačov
• Priama manipulácia s portom
• Pripojenie všetkých segmentov k jednému portu a číslice k inému portu
• Vyhnite sa explicitnému výpočtu číselných hodnôt, ale namiesto toho používajte prírastky (operácie delenia a modulu sú pomalé)

Ak by som mohol získať spomalenú kameru s rýchlosťou> 1 000 fps, mohol by som to skúsiť, zatiaľ som spokojný s presnosťou ms.

Krok 4: Montáž do krabice

Lacný elektronický projektový box 100 x 60 x 25 mm, ktorý nie je vodotesný, sa k tomuto časovaču ľahko zmestí spolu s batériami, zosilňovacím modulom a vypínačom. Aby batéria fungovala, kombinácia 2 batérií AA so zosilňovacím modulom dodá Arduinu bezpečné a stabilné napätie 5V. Vďaka prepínaču zapnutia/vypnutia priamo na batériu (namiesto na výstupe zosilňovača) nie sú batérie ovplyvnené únikom z modulu stup-up a môžu trvať roky, ak sa používajú sporadicky.

Zosilňovací modul, ktorý som použil, mal ženský konektor USB, ktorý som odstránil kliešťami, aby som mohol spájkovať vodiče s výstupom. Alternatívne môžete použiť nastaviteľný zosilňovač a nastaviť ho na výstup 5V.

Začnite vyrezaním dvoch otvorov, ktoré zodpovedajú displeju a vypínaču. Ceruzkou som nakreslil približné otvory, potom som pomocou rotačného nástroja vyrezal otvory príliš malé a potom som ich vložil ručnými pilníkmi na presne zodpovedajúcu veľkosť.

Odrežte časť viacžilového flexibilného červeného a čierneho kábla z puzdra na batérie a pripojte ho k zosilňovaciemu modulu tak, že kladný alebo záporný prúd prerušíte vypínačom. Potom zo zvyšujúceho modulu priamo na GND a +5 V alebo Arduino.

Použil som horúce lepidlo, aby všetky prvky zostali na svojom mieste: box na batérie, rozširovací modul a okolo bokov displeja.

Konečným výsledkom je časovač v robustnej krabici s jednoduchou obsluhou!