Measurino: merací kotúč dôkaz koncepcie: 9 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Measurino jednoducho spočíta počet otáčok kolesa a prejdená vzdialenosť je priamo úmerná polomeru samotného kolesa. Toto je základný princíp počítadla kilometrov a začal som tento projekt hlavne s cieľom študovať, ako udržať obvod (ovládaný mikrokontrolérom Arduino) kompatibilný s niekoľkými rozsahmi vzdialeností, od milimetrov po kilometre, a vyhodnotiť možné problémy alebo vylepšenia.

Krok 1: Časti a súčasti

• Arduino Nano rev.3
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• Inkrementálny fotoelektrický rotačný snímač (400P/R)
• Gumové koliesko pre model lietadla (priemer 51 mm)
• 2 tlačidlá
• 9v batéria

Krok 2: Kodér

Pre tento projekt som testoval niekoľko lacných rotačných kodérov, ale kvôli problémom s presnosťou/citlivosťou som ich ihneď vyradil. Tak som išiel na inkrementálny fotoelektrický rotačný snímač DFRobot - 400P/R SKU: SEN0230. Jedná sa o priemyselný inkrementálny fotoelektrický rotačný snímač s hliníkovým materiálom, kovovým plášťom a hriadeľom z nehrdzavejúcej ocele. Otáčaním mriežkového disku a optočlenu generuje dvojfázový ortogonálny impulzný signál AB. 400 impulzov/kolo pre každú fázu a 1600 impulzov/kolo pre dvojfázový 4-násobný výstup. Tento rotačný snímač podporuje maximálnu rýchlosť 5 000 ot/min. A môže byť použitý na meranie rýchlosti, uhla, uhlovej rýchlosti a ďalších údajov.

Fotoelektrický rotačný snímač má výstup NPN s otvoreným kolektorom, takže musíte použiť výsuvné odpory alebo povoliť vnútorné vytiahnutie Arduina. Používa čip regulátora napätia 750L05, ktorý má širokopásmový vstup DC4,8V-24V.

Krok 3: Citlivosť

Tento optoelektrický rotačný snímač má skutočne veľkú citlivosť, vďaka čomu je ideálny pre aplikácie na ovládanie a polohovanie hriadeľa. Ale na môj účel to bolo príliš rozumné. S 51 mm kolieskom má tento kodér citlivosť 0,4 mm, čo znamená, že ak sa vám ruka trasie minimálne, budú zaznamenané. Citlivosť som teda znížil pridaním hysterézie do rutiny prerušenia:

prázdne prerušenie ()

{char i; i = digitalRead (B_PHASE); ak (i == 1) počítať += 1; else count -= 1; if (abs (count)> = hysteresis) {flag_A = flag_A+count; počet = 0; }}

Tento trik stačil na dosiahnutie dobrej stability opatrenia.

Krok 4: Meranie

Vyberte si svoju mernú jednotku (desatinnú alebo imperiálnu) a potom umiestnite koliesko s jeho kontaktným bodom na začiatok taktu, stlačte tlačidlo Reset a nechajte ho otáčať až do konca. Zľava doprava sa miera zvyšuje a sčítava, sprava doľava sa znižuje a odčítava. Môžete tiež merať zakrivené objekty (tvar auta, držadlo točitého schodiska, dĺžku ramena od ramena po zápästie s pokrčeným lakťom atď.).

Úplné otočenie kolesa s priemerom = D bude merať dĺžku D*π. V mojom prípade je to pri 51 mm kotúči 16,02 cm a každý kliešť meria 0,4 mm (pozri odsek Citlivosť).

Krok 5: Zostavenie

PoC bol vyrobený na doske, aby demonštroval obvody. Každý komponent je pripevnený k doske a rotačný snímač je pripojený k 2x2 pólovej skrutkovej svorkovnici. Batéria je 9 V štandardná batéria a celková spotreba energie obvodu je okolo 60 mA.

Krok 6: Kód

Na zobrazenie som použil U8g2lib, ktorý je pre tento druh OLED displejov veľmi flexibilný a výkonný, čo umožňuje široký výber písiem a dobré funkcie určovania polohy. Nestrácal som príliš veľa času vyplňovaním displeja informáciami, pretože to bol len Poc.

Na čítanie kodéra používam prerušenia generované jednou z 2 fáz: zakaždým, keď sa hriadeľ snímača pohne, generuje prerušenie pre Arduino viazané na vzostup impulzu.

attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (A_PHASE), prerušenie, RISING);

Displej sa automaticky prepne z milimetrov na metre, na kilometre a (ak je vybratý z tlačidla) z palcov, na yardy, na míle, zatiaľ čo tlačidlo RST vynuluje meranie.

Krok 7: Schémy

Krok 8: Od PoC k produkcii

Prečo je to dôkaz koncepcie? Vzhľadom na mnohé vylepšenia, ktoré by sa dali/mali by urobiť pred vybudovaním plne funkčného zariadenia. Pozrime sa podrobne na všetky možné vylepšenia:

• Koleso. Citlivosť/presnosť Measurina závisí od kolesa. Menšie koleso vám môže poskytnúť väčšiu presnosť pri meraní malých dĺžok (rádovo milimetrov až centimetrov). Oveľa väčšie koleso s výsuvným ramenom umožní kráčať po ceste a merať kilometre. Pri malých kolesách je potrebné vziať do úvahy materiál: celogumové koleso by sa mohlo mierne zdeformovať a ovplyvniť presnosť, takže v takom prípade navrhnem hliníkové/oceľové koleso s tenkou páskou, aby sa zabránilo pošmyknutiu. S triviálnou úpravou softvéru (pomocou prepínača vyberte správny priemer kolies) by ste mohli zameniteľné kolesá prispôsobiť akémukoľvek opatreniu pomocou 4-kolíkového konektora (tj. USB portu).
• Softvér. Pridaním ďalšieho tlačidla sa softvér mohol postarať aj o meranie oblastí amplitúdy obdĺžnikov alebo uhlov. Odporúčam tiež pridať tlačidlo „Hold“na zmrazenie opatrenia na konci, aby ste sa vyhli neúmyselnému pohybu kolieska pred načítaním hodnoty na displeji.
• Vymeňte koleso za cievku. V prípade krátkych opatrení (do niekoľkých metrov) môže byť koleso nahradené odpruženou cievkou obsahujúcou niť alebo pásku. Týmto spôsobom stačí vytiahnuť závit (otáčaním hriadeľa snímača), odmerajte a sledujte displej.
• Pridajte zobrazenie stavu batérie. 3,3v referenčný pin Arduino (s presnosťou do 1%) môže byť použitý ako základ pre prevodník ADC. Vykonaním analógovo-digitálnej konverzie na 3,3 V pine (jeho pripojením k A1) a následným porovnaním týchto údajov s údajmi zo senzora teda môžeme extrapolovať údaje z skutočného života bez ohľadu na to, čo je VIN (pokiaľ je nad 3,4 V). Fungujúci príklad možno nájsť v tomto mojom inom projekte.

Krok 9: Galéria obrázkov