سنسور تاس مادون قرمز: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

نام من کالوین است و نحوه ساخت سنسور تاس مادون قرمز و نحوه عملکرد آن را به شما نشان خواهم داد.

من در حال حاضر دانشجوی دانشگاه تیلور در حال تحصیل در رشته مهندسی کامپیوتر و تیمم هستم و از من خواسته شد تا مکانیزمی را طراحی کنم که بتواند هر جسمی را که می تواند در یک مربع 1 اینچی قرار بگیرد مرتب کند. ما می توانستیم مسیر آسانی را در پیش بگیریم و مرتب سازی m & m را با استفاده از یک سنسور رنگ ساده انتخاب کنیم ، اما تصمیم گرفتیم که فراتر رفته و فراتر رفته و تاس ها را بر اساس تعداد نشان داده شده مرتب کنیم. بعد از ساعت ها تلاش برای یافتن راهنمای نحوه خواندن صورت تاس ، به این لینک در اینجا برخوردم:

makezine.com/2009/09/19/dice-reader-versio…

با این حال ، این پیوند چیزی بیشتر از ایده نحوه خواندن صورت تاس در اختیار من قرار نداد ، بنابراین با استفاده از ایده ارائه شده ، در راه ساختن و توسعه حسگری که می تواند با آردوینو متصل شود ، ادامه دادم. با سهولت می تواند صورت تاس را تا آنجا که ممکن است دقیق بخواند ، بنابراین این حسگر تاس مادون قرمز را در اختیار ما قرار می دهد.

تدارکات

حالا بریم سراغ لوازم:

شما نیاز خواهید داشت:

1 عدد آردوینو Uno

5 x گیرنده IR

5 x ساطع کننده های IR

www.sparkfun.com/products/241

5 مقاومت 270 اهم

مقاومت 5 x 10k اهم

تراشه 1 * 74HC595N

سرصفحه های مختلف مرد

1 عدد تابلوی نمونه اولیه (اگر تخته آسیاب سفارشی دریافت نمی کنید)

مرحله 1: درک نحوه عملکرد آن

این سنسور از 5 مکان پیپ برای خواندن صورت تاس استفاده می کند. از نور مادون قرمز برای بیرون آمدن از روی تاس در این مکان های پیپ استفاده می کند و به کنترل کننده می گوید سفید یا سیاه است.

شاید برای شما این سال پیش آمده باشد که چرا در آن زمان فقط 5 مکان پیپ وجود دارد؟ آیا برای خواندن م dثر تاس به همه 9 مورد نیاز ندارید؟

خوب ، به دلیل تقارن تاس ، استفاده از 5 مکان خاص روی تاس می تواند به اندازه کافی تفاوت بین اعداد مختلف روی تاس را بدون توجه به جهت نشان دهد (تصویر 1). این باعث می شود سنسور تاس کارآمدتر باشد زیرا فقط به دنبال چیزی است که به آن نیاز دارد و هیچ چیز اضافی ندارد.

ساطع کننده دقیقاً زیر گیرنده روی سنسور در هر یک از این 5 نقطه پیپ قرار می گیرد ، سپس سنسور نور IR را ساطع می کند و سپس گیرنده میزان نور IR را که از روی تاس بر می خورد می خواند. (تصویر 3) اگر مقدار دریافتی بیشتر از اعداد کالیبراسیون تعیین شده باشد ، سنسور آن نقطه را به عنوان یک نقطه می بیند ، در غیر این صورت فضای سفید است. (تصویر 2)

مرحله 2: طراحی و برنامه ریزی

اولین قدم برای ایجاد حسگر تاس ایجاد طرحواره است ، این می تواند سخت ترین یا ساده ترین مرحله توسعه باشد. شما ابتدا به یک نرم افزار به نام EAGLE توسط Autodesk نیاز دارید ، این نرم افزاری بود که من برای ایجاد طرحواره ها از آن استفاده کردم.

من 2 نوع مختلف از طرحواره ها را وارد کرده ام ، یکی از شماتیک دارای تراشه ثبت تغییر جهت دقت بیشتر سنسور است ، و دیگری بدون تراشه ثبت نام شیفت ، با این حال ، این شماتیک با کدی که ارائه می کنم کار نمی کند بعداً ، بنابراین شما باید به تنهایی چیزی را توسعه دهید.

من همچنین طرح هیئت مدیره خود را برای سنسوری که با شیفت رجیستر طراحی کرده ام ، قرار داده ام.

برای شروع طراحی برد ، شما 5 گیرنده IR و 5 فرستنده IR دارید ، گیرنده ها به مقاومت 10k و فرستنده ها به مقاومت 270 اهم نیاز دارند ، بنابراین برای هر یک از این عناصر ، از موارد زیر استفاده کنید:

VCC (5V) -> مقاومت -> پین خوانده شده آنالوگ -> گیرنده IR -> GND

VCC (5V) -> مقاومت -> امیتر IR -> GND

پین خواندن آنالوگ بین مقاومت و گیرنده IR به عنوان یک شاخه دیگر بیرون می آید و به پین آنالوگ در آردوینو می رود. شما همچنین باید مطمئن شوید که فرستنده مستقیماً زیر گیرنده قرار می گیرد ، من اولین بار که این کار را انجام دادم این اشتباه را انجام دادم و نتایج بسیار بدی به دست آوردم ، بنابراین مطمئن شوید که گیرنده در بالا قرار دارد.

در صفحه سفارشی من ، از شیفت رجیستر برای تأمین برق هر یک از جفت های گیرنده و گیرنده یک به یک استفاده می کنم تا از هرگونه نور مادون قرمز از سایر ساطع کننده ها جلوگیری شود. این به من خواندن دقیق تری از هر یک از مکان های پیپ می دهد ، اگر تصمیم گرفتید از شیفت رجیستر استفاده نکنید ، همچنان برای شما کار می کند ، شاید کمی دقیق تر باشد. در شیفت رجیستر ، می توانید پین های 3-4 و 7-8 را به هم متصل کنید ، زیرا داشتن آنها به عنوان هدر کاملاً ضروری نیست. من آنها را به عنوان سرصفحه گذاشتم و در صورت تمایل به توسعه در آینده ، پرش کننده هایی روی سرها قرار دادم.

بعد از اینکه شماتیک را طراحی کردید ، باید یک طرح تخته از طرحواره خود تهیه کنید. این قسمت می تواند بسیار مشکل باشد زیرا شما باید مطمئن شوید که مسیرهای شما با هم همپوشانی ندارند و مطمئن شوید که مسیرها و حفره های شما با مشخصات دستگاه شما مطابقت دارد. طرح تخته ای که من به آن وصل کردم دارای اندازه های خاصی برای دستگاهی بود که از آن برای تراش برد خود استفاده می کردم. من چند ساعت وقت می گذارم تا تخته را تا آنجا که می توانم بسازم ، بگذارم. هنوز جای پیشرفت در این صفحه وجود داشت اما برای من کار کرد ، بنابراین آن را همانطور که هست رها کردم. نسخه ای با GND مسی که همه عناصر Ground را به هم متصل می کند ، وجود دارد و نسخه ای نیز وجود ندارد.

همچنین می توانید از طرح کلی خود برای ساختن آن روی یک تخته نان یا نمونه اولیه استفاده کنید ، زیرا دستیابی به این موارد بسیار ساده تر است و گزینه ارزان تری است زیرا نیازی به تخته سفارشی ندارید.

پس از طراحی تخته ، می توانید به مرحله بعدی بروید!

مرحله 3: ایجاد هیئت مدیره

این قسمت کاملاً به نحوه ایجاد تابلو بستگی دارد. من سنسور را روی یک تابلوی اولیه ایجاد کردم تا ببینم آیا مفهوم کار می کند و چقدر دقیق است ، بنابراین بدون ثبت نام شیفت ، شماتیک را دنبال کردم و برد را ایجاد کردم. شما باید مطمئن شوید که همه چیز را طوری تنظیم کرده اید که خطوط روی هم قرار نگیرند و به طور تصادفی خطوطی را که نباید به هم وصل شوند ، نچسبانید. هنگام انجام این کار روی یک تخته نمونه ، باید بسیار مراقب باشید ، بنابراین وقت بگذارید و عجله نکنید. همچنین باید مراقب سیم های باز باشید زیرا می توانند حرکت کنند و باعث ایجاد شورت در سیستم شوند.

اگر می خواهید تخته را آسیاب کنید ، این روند ساده تر است. فایل برد را با تنظیمات خاص آسیاب به آسیاب ارسال کنید. اگر خودتان آن را انجام می دهید ، قبل از بیرون آوردن آن مطمئن شوید که تمام مس به درستی در عمق کافی آسیاب شده است. اولین تخته ای که من ساخته بودم ، مس به اندازه کافی عمیق آسیاب نشده بود و من مجبور شدم یک آسیاب دیگر نیز انجام دهم.

اطمینان حاصل کنید که همه چیز به صورت دلخواه روی صفحه چسبانده شده است و مطمئن شوید که وقت خود را می گیرید ، و در صورت لحیم کاری روی PCB ، مطمئن شوید که در سمت راست تخته لحیم کرده اید.

هنگام قرار دادن گیرنده ها و فرستنده های IR اطمینان حاصل کنید که فرستنده دقیقاً در زیر گیرنده قرار دارد. شما باید با خم کردن پاهای اجزای IR بازی کنید تا آنها را در جای مناسب قرار دهید. یک تاس نیز در دست داشته باشید تا بررسی کنید که آیا محل پیپ در جایی است که باید باشد.

وقتی همه چیز را لحیم کردید و روی برد اضافه کردید ، برنامه نویسی سنسور را انجام دهید.

مرحله 4: برنامه ریزی هیئت مدیره

این بخش پیچیده ای است که سنسور را تا آنجا که ممکن است برنامه ریزی می کند. خوشبختانه من یک کتابخانه برای شما ایجاد کرده ام تا با استفاده از سنسور تازه ایجاد شده ، برنامه نویسی آن را بسیار راحت تر انجام دهید ، اما شما باید سنسور را بسته به نوری که این سنسور در آن قرار دارد ، کالیبره کنید.

برای شروع باید Arduino داشته باشید تا با این سنسور ارتباط برقرار کنید. از 5 پین آنالوگ و 3 پین دیجیتال استفاده می کند.

شما می توانید از کتابخانه ای که برای انتخاب پین های آنالوگ و دیجیتال خود استفاده کرده اید استفاده کنید ، اما من آن را با استفاده از پین هایی که برای ارتباط با سنسور انجام دادم توضیح خواهم داد. من تصویر مرتبط با شماره پین و جعبه های رنگی را در اطراف مجموعه پین ها علامت گذاری کرده ام تا به راحتی توضیح دهم که کدام پین به کجا متصل می شود.

روی سنسور ، پین های 1-5 قرمز به A0-A4 ، بنابراین قرمز 1 به A0 و غیره می رود. پینهای 1-8 سفید نیاز به توضیح بیشتری دارد.

سفید 1 - پین داده ، این جایی است که آردوینو داده ها را به شیفت رجیستر ارسال می کند. من این پین را روی پین دیجیتال 3 در آردوینو تنظیم کردم

سفید 2 - Q0 ، در این مورد منسوخ شده است ، درصورتی که تصمیم گرفتم به طور کلی گسترش دهم ، آن را وارد کردم

سفید 3 و 4 - جفت می شود ، می توانید این دو را با هم لحیم کنید یا مانند من از یک بلوز استفاده کنید.

سفید 5 - سنجاق سنجاق ، پین بسیار مهمی که آخرین مرحله در روند روشن و خاموش شدن پیپ ها است. من این پین را روی آردوینو روی پین 12 تنظیم کردم

سفید 6 - پین ساعت ، این ساعت را از آردوینو به شیفت رجیستر ارائه می دهد. این را روی پین 13 دیجیتال تنظیم کردم.

سفید 7 و 8 - جفت می شود ، می توانید این دو را با هم لحیم کنید یا مانند من از یک بلوز استفاده کنید.

درست در کنار جعبه سفید پین های Ground و VCC را دارید. برای تغذیه این سنسور باید 5 ولت را از آردوینو یا منبع دیگری تهیه کنید.

اعداد مکان PIP را می توان در کد یافت.

حالا که باید آن را وصل کنید ، باید آن را کالیبره کنیم. هدف من ایجاد یک اسکریپت بود که بتواند آن را برای شما تنظیم کند ، اما وقت من برای انجام این کار تمام شد. هنگام کالیبراسیون ، باید مطمئن شوید که سنسور در یک محیط روشنایی کنترل شده حس می کند که به نور استنباط خارجی حساس است. شما باید از هر محل پیپ با یک نقطه سیاه و یک نقطه سفید یک مقدار دریافت کنید و تفاوت را به طور متوسط محاسبه کنید. من فقط از دو طرف تاس برای کالیبراسیون استفاده کردم ، از ضلع 1 ، ضلع 6 و ضلع 6 به صورت 90 درجه استفاده کردم. هنگامی که یک عدد سفید و سیاه برای هر محل پیپ دارید ، باید آنها را متوسط کنید و وسط دو عدد را پیدا کنید. به عنوان مثال ، اگر من از محل پیپ اول 200 برای رنگ سفید و 300 برای مقدار تاریک محل اولین پیپ دریافت کردم ، عدد کالیبراسیون 250 خواهد بود. هنگامی که این کار را برای هر 5 مکان پیپ انجام می دهید ، سنسور شما به درستی کالیبره شده ، سپس می توانید از dice. ReadFace () استفاده کنید؛ برای به دست آوردن چهره فعلی تاس.

مرحله 5: برنامه

شما اکنون با موفقیت یک حسگر تاس ایجاد کرده اید! تبریک می گویم! این یک راه طولانی آزمایش و خطا برای من برای ایجاد این سنسور بوده است ، بنابراین هدف من این است که به هر کسی که می خواهد حسگر تاس ایجاد کند کمک کنم.

من چند نمونه از پروژه ای را که ما ساخته ایم و از این سنسور استفاده می کند ، آورده ام. در تصویر اول ، ما از یک چرخ دستی استفاده کردیم تا هر بار تاس را روی سطح سنسور قرار دهیم. تصویر دوم محصول نهایی پروژه ما بود و پایه بسته به نوع تاس می چرخد و تصویر سوم یک جعبه نمایش است که من برای نمایش این حسگرها طراحی و ساخته ام.

اگر برای این سنسور تمرکز کنید بی پایان است. امیدوارم این آموزش برای شما لذت بخش و آموزنده باشد ، و امیدوارم سعی کنید یک آموزش برای خود تهیه کنید.

خدا رحمت کند!