Measurino: kotač za mjerenje Dokaz koncepta: 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Measurino jednostavno broji broj okretaja kotača, a prijeđena udaljenost izravno je proporcionalna polumjeru samog kotača. Ovo je osnovni princip brojača kilometara i započeo sam ovaj projekt uglavnom kako bih proučio kako održavati krug (kojim upravlja Arduino mikrokontroler) kompatibilan s nekoliko raspona udaljenosti, od milimetara do kilometara, te procijeniti moguće probleme ili poboljšanja.

Korak 1: Dijelovi i komponente

• Arduino Nano rev.3
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• Inkrementalni fotoelektrični rotacijski davač (400P/R)
• Gumeni kotač za model zrakoplova (promjer 51 mm)
• 2 tipke
• 9v baterija

2. korak: koder

Za ovaj projekt testirao sam nekoliko jeftinih rotacijskih davača, ali odmah sam ih odbacio zbog problema s preciznošću/osjetljivošću. Pa sam otišao do DFRobotovog Inkrementalnog fotoelektričnog rotacijskog kodera - 400P/R SKU: SEN0230. Ovo je industrijski inkrementalni fotoelektrični rotacijski davač s aluminijskim materijalom, metalnom školjkom i osovinom od nehrđajućeg čelika. On generira AB dvofazni ortogonalni impulsni signal rotacijom diska rešetke i optičkog spregača. 400 impulsa/krug za svaku fazu i 1600 impulsa/krug za dvofazni 4-struki izlaz. Ovaj rotacijski davač podržava maksimalnu brzinu od 5000 o/min. Može se koristiti za mjerenje brzine, kuta, kutne brzine i drugih podataka.

Fotoelektrični rotacijski enkoder ima NPN otvoreni izlaz kolektora, pa morate upotrijebiti pullup otpornike ili omogućiti unutarnje Arduino povlačenje. Koristi čip regulatora napona 750L05, koji ima ulaznu snagu širokog raspona DC4.8V-24V.

Korak 3: Osjetljivost

Ovaj optoelektrični rotacijski koder ima zaista veliku osjetljivost, što ga čini savršenim za aplikacije za upravljanje osovinama i pozicioniranje. Ali za moju svrhu to je bilo previše razumno. S kotačem od 51 mm, ovaj koder ima osjetljivost od 0,4 mm, što znači da će se, ako u ruci imate minimalno drhtanje, snimiti. Stoga sam smanjio osjetljivost dodavanjem histereze u rutinu prekida:

void interrupt ()

{char i; i = digitalno čitanje (B_PHASE); if (i == 1) count += 1; else count -= 1; if (abs (broj)>> = histereza) {flag_A = flag_A+count; count = 0; }}

Ovaj je trik bio dovoljan da mjeri da dobru stabilnost.

Korak 4: Mjerenje

Odaberite svoju mjernu jedinicu (decimalnu ili carsku), a zatim samo postavite kotačić s njegovom dodirnom točkom na početak mjerenja, pritisnite tipku za poništavanje i držite je okrenutom do kraja. S lijeva na desno mjera se povećava i zbraja, dok se zdesna nalijevo smanjuje i oduzima. Možete mjeriti i zakrivljene objekte (oblik vašeg automobila, rukohvat spiralnog stubišta, duljinu ruke od ramena do zapešća sa savijenim laktom itd.).

Punom rotacijom kotača promjera = D mjerit će se duljina D*π. U mom slučaju, s kotačem od 51 mm, to je 16,02 cm, a svaki kvačica mjeri 0,4 mm (vidi odlomak Osjetljivost).

Korak 5: Sklapanje

PoC je napravljen na ploči za demonstraciju sklopova. Svaka je komponenta pričvršćena na ploču, a rotacijski davač spojen je na 2x2 polni zavrtanj. Baterija je standardna baterija od 9V, a ukupna potrošnja energije kruga je oko 60mA.

Korak 6: Kodiranje

Za zaslon sam koristio U8g2lib koji je vrlo fleksibilan i moćan za ovu vrstu OLED zaslona, dopuštajući širok izbor fontova i dobre funkcije pozicioniranja. Nisam gubio previše vremena popunjavajući zaslon informacijama, jer je ovo bio samo Poc.

Za čitanje kodera koristim prekide generirane u jednoj od 2 faze: svaki put kad se vratilo kodera pomakne, generira prekid za Arduino vezan uz porast impulsa.

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

Zaslon se automatski prebacuje s milimetara, na metre, na kilometre i (ako je odabran s tipke) s inča, u jarde, u milje, dok tipka RST poništava mjeru na nulu.

Korak 7: Sheme

Korak 8: Od PoC -a do proizvodnje

Zašto je ovo dokaz koncepta? Zbog mnogih poboljšanja koja bi se mogla/trebala učiniti prije izgradnje potpuno funkcionalne opreme. Pogledajmo detaljno sva moguća poboljšanja:

• Kotač. Osjetljivost/preciznost Measurina ovisi o kotaču. Manji kotač mogao bi vam dati bolju preciznost u mjerenju malih dužina (u redoslijedu milimetara do centimetara). Mnogo veći kotač s produžnim nosačem omogućit će hodanje po cesti i mjerenje kilometara. Za male kotače mora se uzeti u obzir materijal: kotač od pune gume mogao bi se lagano deformirati i utjecati na preciznost, pa ću u tom slučaju predložiti aluminijski/čelični kotač s samo tankom trakom kako bi se izbjeglo klizanje. Uz trivijalno uređivanje softvera (odabir ispravnog promjera kotača s prekidačem), mogli biste razmisliti o zamjenjivim kotačima za prilagodbu bilo kojoj mjeri, koristeći 4-pinski konektor (tj. USB port).
• Softver. Dodavanjem još jednog gumba, softver bi se mogao pobrinuti i za mjerenje područja pravokutnika ili amplitude kutova. Također savjetujem da dodate gumb "Zadrži" da biste zamrznuli mjeru na kraju, izbjegavajući nenamjerno pomicanje kotača prije čitanja vrijednosti na zaslonu.
• Zamijenite kotač s kalemom. Za kratke mjere (unutar nekoliko metara) kotač se može zamijeniti s opružnom špulom koja sadrži konac ili traku. Na ovaj način samo trebate povući konac (čineći da se vratilo kodera okreće), uzeti mjeru i gledati na zaslonu.
• Dodajte prikaz stanja baterije. Referentni pin 3.3V Arduino (točan unutar 1%) može se koristiti kao osnova za ADC pretvarač. Dakle, izvršavanjem analogno-digitalne konverzije na 3,3 V pinu (povezivanjem na A1) i zatim usporedbom ovog očitanja s očitanjem sa senzora, možemo ekstrapolirati istinito očitanje, bez obzira na VIN (sve dok je iznad 3,4 V). Radni primjer mogao bi se pronaći u ovom drugom mom projektu.

Korak 9: Galerija slika