Measurino: mittauspyörän todiste konseptista: 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Measurino laskee yksinkertaisesti pyörän kierrosten määrän ja ajettu matka on suoraan verrannollinen itse pyörän säteeseen. Tämä on matkamittarin perusperiaate, ja olen aloittanut tämän projektin lähinnä tutkiakseni, kuinka piiri (Arduino -mikrokontrolleri käsittelee) voidaan pitää yhteensopivana useiden etäisyyksien kanssa millimetreistä kilometreihin ja arvioida mahdollisia ongelmia tai parannuksia.

Vaihe 1: Osat ja komponentit

• Arduino Nano rev.3
• 128 × 64 OLED -diplay (SSD1306)
• Inkrementaalinen valosähköinen kiertokooderi (400P/R)
• Kumipyörä lentokoneiden mallille (halkaisija 51 mm)
• 2 painonappia
• 9v akku

Vaihe 2: Kooderi

Tätä projektia varten olen testannut useita halpoja kiertokoodereita, mutta hylkäsin ne heti tarkkuus-/herkkyysongelmien vuoksi. Joten menin DFRobotin inkrementaaliseen valosähköiseen kiertokooderiin - 400P/R SKU: SEN0230. Tämä on teollinen inkrementaalinen valosähköinen pyörivä anturi, jossa on alumiinimateriaali, metallikuori ja ruostumattomasta teräksestä valmistettu akseli. Se tuottaa AB-kaksivaiheisen ortogonaalisen pulssisignaalin ritilälevyn ja optoerottimen pyörimisen kautta. 400 pulssia/kierros jokaiselle vaiheelle ja 1600 pulssia/kierros kaksivaiheiselle 4-kertaiselle ulostulolle. Tämä pyörivä anturi tukee enintään 5000 r/min nopeutta. Sitä voidaan käyttää nopeuden, kulman, kulmanopeuden ja muiden tietojen mittaamiseen.

Valosähköisessä pyörivässä anturissa on NPN-avoin kollektorilähtö, joten sinun on käytettävä vetovoimia tai otettava käyttöön sisäinen Arduinon vetäminen. Se käyttää 750L05-jännitesäätimen sirua, jossa on DC4.8V-24V laaja-alainen virtatulo.

Vaihe 3: Herkkyys

Tällä optoelektrisellä pyörivällä anturilla on todella suuri herkkyys, mikä tekee siitä täydellisen akselin säätö- ja paikannussovelluksiin. Mutta tarkoituksessani se oli liian järkevää. 51 mm: n pyörän kanssa tämän anturin herkkyys on 0,4 mm, mikä tarkoittaa, että jos kädessäsi on minimaalinen vapina, ne tallennetaan. Joten alensin herkkyyttä lisäämällä hystereesi keskeytysrutiiniin:

mitätön keskeytys ()

{char i; i = digitalRead (B_PHASE); jos (i == 1) laske += 1; muut lasketaan -= 1; if (abs (count)> = hysterees) {flag_A = flag_A+count; määrä = 0; }}

Tämä temppu riitti antamaan mittaukselle hyvän vakauden.

Vaihe 4: Mittaus

Valitse mittayksikkö (desimaali tai keisarillinen) ja aseta sitten pyörä pyörän kosketuspisteeseen mittauksen alussa, paina nollauspainiketta ja pidä se pyörimässä loppuun asti. Vasemmalta oikealle mitta kasvaa ja summaa, oikealta vasemmalle se pienenee ja vähennetään. Voit mitata myös kaarevia esineitä (auton muoto, kierreportaiden kaide, käsivarsisi pituus olkapäästä ranteeseen kyynärpää taivutettuna jne.).

Pyörän täysi kierros halkaisijaltaan = D mittaa pituuden D*π. Minun tapauksessani 51 mm: n pyörällä tämä on 16,02 cm ja jokainen rasti on 0,4 mm (katso Herkkyys -kappale).

Vaihe 5: Kokoaminen

PoC on tehty leipälevylle piirin osoittamiseksi. Jokainen komponentti on kiinnitetty piirilevyyn ja pyörivä anturi on kytketty 2x2 -napaiseen ruuviliittimeen. Akku on 9 voltin vakioakku ja piirin kokonaistehonkulutus on noin 60 mA.

Vaihe 6: Koodi

Näytössä käytin U8g2libia, joka on erittäin joustava ja tehokas tällaisille OLED -näytöille, mikä mahdollistaa laajan fonttivalikoiman ja hyvät paikannustoiminnot. En hukannut liikaa aikaa näytön täyttämiseen tiedoilla, koska tämä oli vain Poc.

Enkooderin lukemiseen käytän keskeytyksiä, jotka on muodostettu jossakin kahdesta vaiheesta: joka kerta, kun anturin akseli liikkuu, se aiheuttaa keskeytyksen Arduinolle, joka on sidottu impulssin nousun jälkeen.

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

Näyttö vaihtaa automaattisesti millimetreistä metreihin, kilometreihin ja (jos valitaan painikkeesta) tuumista, jaardeiksi, mailiksi, kun taas RST -painike nollaa mittauksen.

Vaihe 7: Kaaviot

Vaihe 8: PoC: sta tuotantoon

Miksi tämä on todiste konseptista? Monien parannusten vuoksi, jotka voitaisiin/pitäisi tehdä ennen täysin toimivan laitteen rakentamista. Katsotaanpa kaikkia mahdollisia parannuksia yksityiskohdissa:

• Pyörä. Measurinon herkkyys/tarkkuus riippuu pyörästä. Pienempi pyörä voisi antaa sinulle paremman tarkkuuden pienten pituuksien mittaamisessa (millimetreistä senttimetreihin). Paljon suurempi pyörä, jossa on jatkopuomi, mahdollistaa kävelyn tiellä ja kilometrien mittaamisen. Pienille pyörille on otettava huomioon materiaali: täyskumirengas voi muuttua hieman ja vaikuttaa tarkkuuteen, joten siinä tapauksessa ehdotan alumiini-/teräspyörää, jossa on vain ohut teippi liukastumisen välttämiseksi. Pienellä ohjelmistomuokkauksella (valitse oikea pyörän halkaisija kytkimellä) voit harkita, että vaihdettavat pyörät mukautuvat mihin tahansa mittaukseen käyttämällä 4-nastaista liitintä (esim. Usb-porttia).
• Ohjelmisto. Lisäämällä toisen painikkeen ohjelmisto voisi myös huolehtia suorakulmioiden tai kulmien amplitudin mittaamisesta. Suosittelen myös "Hold" -painikkeen lisäämistä mittauksen jäädyttämiseksi lopussa, välttääksesi pyörän tahatonta liikuttamista ennen kuin luet näytön arvon.
• Vaihda pyörä puolaan. Lyhyitä toimenpiteitä varten (muutaman metrin sisällä) pyörä voidaan korvata kierrettyllä kelalla, joka sisältää lankaa tai teippiä. Tällä tavalla sinun tarvitsee vain vetää lankaa (jolloin anturin akseli pyörii), mittaa ja katso näyttöä.
• Lisää akun tilan näyttö. 3.3 V: n Arduino -vertailutappia (tarkka 1%: n sisällä) voidaan käyttää ADC -muuntimen tukikohtana. Joten tekemällä analogisesta digitaalimuunnokseen 3,3 V: n nastalla (kytkemällä se A1: een) ja vertaamalla sitten tätä lukemaa anturin lukemaan, voimme ekstrapoloida todenmukaisen lukeman riippumatta siitä, mikä VIN on (kun se on yli 3,4 V). Toimiva esimerkki löytyy tästä toisesta projektistani.

Vaihe 9: Kuvagalleria