Measurino: a Measureing Wheel Proof of Concept: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

Measurino به سادگی تعداد چرخ های یک چرخ را محاسبه می کند و مسافت طی شده مستقیماً با شعاع خود چرخ متناسب است. این اصل اساسی کیلومترسنج است و من این پروژه را عمدتا برای مطالعه نحوه نگهداری مدار (کنترل شده توسط میکروکنترلر آردوینو) ، سازگار با چندین فاصله از میلی متر تا کیلومتر و ارزیابی مشکلات یا بهبودهای احتمالی ، آغاز کرده ام.

مرحله 1: قطعات و اجزاء

• آردوینو نانو rev.3
• نمایش 128 × 64 OLED (SSD1306)
• رمزگذار روتاری فوتوالکتریک (400P/R)
• چرخ لاستیکی برای مدل هواپیما (قطر 51 میلی متر)
• 2 دکمه فشاری
• باتری 9 ولت

مرحله 2: رمزگذار

برای این پروژه ، من چندین رمزگذار روتاری ارزان را آزمایش کرده ام ، اما به دلیل مسائل دقیق/حساسیت بلافاصله آنها را کنار گذاشتم. بنابراین به سراغ رمزگذار روتاری فتوالکتریک فزاینده DFRobot - 400P/R SKU: SEN0230 رفتم. این یک کد کننده چرخشی فتوالکتریک صنعتی با مواد آلومینیومی ، پوسته فلزی و شفت فولاد ضد زنگ است. این سیگنال پالس متعامد AB دو فاز را از طریق چرخش دیسک گریتینگ و اپتوکوپلر تولید می کند. 400 پالس/دور برای هر فاز و 1600 پالس/دور برای دو فاز 4 برابر خروجی. این رمزگذار دوار حداکثر 5000 دور در دقیقه را پشتیبانی می کند. و می تواند برای سرعت ، زاویه ، سرعت زاویه ای و سایر اندازه گیری داده ها استفاده شود.

رمزگذار دوار فوتوالکتریک دارای خروجی جمع کننده باز NPN است ، بنابراین باید از مقاومت های کششی استفاده کنید یا کشش داخلی آردوینو را فعال کنید. از تراشه تنظیم کننده ولتاژ 750L05 استفاده می کند که دارای ورودی قدرت وسیع DC4.8V-24V است.

مرحله 3: حساسیت

این رمزگذار روتاری الکتریکی واقعاً دارای حساسیت فوق العاده ای است که آن را برای کنترل شفت و موقعیت یابی مناسب می کند. اما برای هدف من بسیار منطقی بود. این رمزگذار با چرخ 51 میلی متری دارای حساسیت 0.4 میلی متر است ، این بدان معناست که اگر دست شما حداقل لرزش داشته باشد ، ضبط می شود. بنابراین حساسیت را با افزودن یک پسماند در روال وقفه کاهش دادم:

void interrupt ()

{char i؛ i = digitalRead (B_PHASE) ؛ اگر (i == 1) تعداد += 1 ؛ else count -= 1؛ if (abs (تعداد)> = hysteresis) {flag_A = flag_A+شمارش ؛ تعداد = 0 ؛ }}

این ترفند برای پایداری خوب اندازه گیری کافی بود.

مرحله 4: اندازه گیری

واحد اندازه گیری (دهدهی یا شاهنشاهی) خود را انتخاب کنید و سپس فقط چرخ را با نقطه تماس آن در ابتدای اندازه گیری خود قرار دهید ، دکمه تنظیم مجدد را فشار داده و آن را تا انتها بچرخانید. از چپ به راست اندازه گیری افزایش می یابد و جمع می شود ، و از راست به چپ آن را کاهش داده و کم می شود. همچنین می توانید اجسام منحنی (شکل ماشین ، نرده راه پله مارپیچ ، طول بازو از شانه تا مچ با خم شدن آرنج و غیره) را اندازه گیری کنید.

چرخش کامل یک چرخ با قطر = D طول D*π را اندازه می گیرد. در مورد من ، با یک چرخ 51 میلی متری ، این 16.02 سانتی متر است و هر تیک 0.4 میلی متر اندازه دارد (به پاراگراف حساسیت مراجعه کنید).

مرحله 5: مونتاژ

PoC برای نشان دادن مدار روی یک تخته نان ساخته شده است. هر جزء بر روی برد وصل شده است و رمزگذار چرخشی به یک بلوک ترمینال پیچ قطبی 2x2 متصل می شود. باتری یک باتری استاندارد 9 ولت است و کل مصرف برق مدار حدود 60 میلی آمپر است.

مرحله 6: کد

برای صفحه نمایش ، از U8g2lib استفاده کردم که برای این نوع نمایشگرهای OLED بسیار انعطاف پذیر و قدرتمند است و امکان انتخاب گسترده ای از فونت ها و عملکردهای موقعیت یابی خوب را فراهم می کند. من زمان زیادی را برای پر کردن صفحه نمایش با اطلاعات تلف نکردم ، زیرا این فقط یک Poc بود.

برای خواندن رمزگذار ، از وقفه های ایجاد شده در یکی از 2 مرحله استفاده می کنم: هر بار که محور رمزگذار حرکت می کند ، وقفه ای را در آردوینو ایجاد می کند که در بالا آمدن ضربه متصل می شود.

attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (A_PHASE) ، وقفه ، RISING) ؛

صفحه نمایش به طور خودکار از میلی متر ، متر ، کیلومتر و (در صورت انتخاب از دکمه فشار) از اینچ ، یارد ، مایل تغییر می کند ، در حالی که دکمه RST اندازه گیری را به صفر می رساند.

مرحله 7: شماتیک

مرحله 8: از PoC تا تولید

چرا این یک اثبات مفهوم است؟ به دلیل پیشرفت های بسیاری که می توان/باید قبل از ساختن تجهیزات کامل کار کرد. بیایید همه پیشرفت های احتمالی را در جزئیات ببینیم:

• چرخ. حساسیت/دقت Measurino بستگی به چرخ دارد. یک چرخ کوچکتر می تواند دقت بهتری در اندازه گیری طول های کوچک (به ترتیب میلی متر تا سانتی متر) به شما بدهد. یک چرخ بسیار بزرگتر با رونق افزایشی به شما امکان می دهد در جاده راه بروید و کیلومترها را اندازه بگیرید. برای چرخ های کوچک ، باید مواد را در نظر گرفت: یک چرخ کاملاً لاستیکی می تواند کمی تغییر شکل داده و بر دقت تأثیر بگذارد ، بنابراین در این صورت من یک چرخ آلومینیومی/فولادی با یک نوار نازک برای جلوگیری از لغزش پیشنهاد می کنم. با یک ویرایش نرم افزاری بی اهمیت (قطر مناسب چرخ را با یک سوئیچ انتخاب کنید) ، می توانید چرخ های قابل تعویض را برای سازگاری با هر اندازه ، با استفاده از اتصال 4 پین (یعنی: پورت usb) در نظر بگیرید.
• نرم افزار. با افزودن یک دکمه فشاری دیگر ، این نرم افزار همچنین می تواند ناحیه دامنه مستطیل یا زاویه را اندازه گیری کند. من همچنین توصیه می کنم یک دکمه "نگه" برای اضافه کردن اندازه گیری در پایان اضافه کنید ، از حرکت ناخواسته چرخ قبل از خواندن مقدار روی صفحه خودداری کنید.
• چرخ را با قرقره تعویض کنید. برای اقدامات کوتاه (در عرض چند متر) می توان چرخ را با قرقره فنری حاوی نخ یا نوار تعویض کرد. به این ترتیب شما فقط باید نخ را بکشید (باعث چرخاندن محور رمزگذار می شود) ، اندازه گیری کنید و در صفحه نمایش تماشا کنید.
• نمایش وضعیت باتری را اضافه کنید. پین مرجع 3.3v Arduino (دقیق در 1) می تواند به عنوان پایه ای برای مبدل ADC استفاده شود. بنابراین ، با انجام تبدیل آنالوگ به دیجیتال روی پین 3.3 ولت (با اتصال آن به A1) و سپس مقایسه این قرائت با خوانده شده از سنسور ، می توانیم یک خوانش واقعی را بدون توجه به VIN (بر اساس) تا زمانی که بالاتر از 3.4 ولت باشد). یک نمونه کار را می توان در این پروژه دیگر من یافت.

مرحله 9: گالری تصاویر