Arduino laserpõhine ajastusüsteem: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Õppetöö osana vajasin süsteemi, et täpselt mõõta, kui kiiresti mudelsõiduk 10 meetrit läbis. Algselt mõtlesin, et ostan eBayst või Aliexpressist odava valmis süsteemi, need süsteemid on üldtuntud kui valgusväravad, fotoväravad vms. Selgus, et eelvalminud kergete väravate ajastusüsteemid on tegelikult üsna kallid, seega otsustasin ise ehitada.

Valgusvärava ajastussüsteemi töö on üsna lihtne. Iga valgusvärav koosneb ühel küljel lasermoodulist, see projitseerib laserpunkti valgusküllasest takistusmoodulist (LDR) teisel küljel. Mõõtes LDR väljundit, saab süsteem tuvastada, millal laserkiir on purunenud. Kasutades kahte neist väravatest, käivitab süsteem taimerit, kui esimene valgusvihk on katki, ja peatab taimerit, kui tunneb, et teine valgusvihk on katki. Saadud salvestusaeg kuvatakse LCD -ekraanil.

Sellise süsteemi loomine õpilastega on suurepärane sissejuhatus kodeerimisse, samuti on see pärast valmimist tõesti kasulik klassiruumi ressurss. Seda tüüpi süsteem sobib suurepäraselt STEM -i tegevuste jaoks ja seda saab kasutada, et mõõta, kui kiiresti sellised asjad nagu kummipaelaga autod, hiirelõksuautod või männipuidust derbi -autod läbivad määratud vahemaa.

Vastutusest loobumine: siin esitatud lahendus pole kaugeltki optimaalne. Ma tean, et mõned asjad võivad olla palju paremad või tõhusamad. See projekt pandi esialgu kokku väga lühikese tähtajaga ja töötas ettenähtud eesmärgil täiesti hästi. Mul on plaanis avaldada selle süsteemi versioon 2 ja versioon 3 koos parandustega, palun vaadake juhendi viimast sammu. Vooluahela ja koodi rakendamine on teie enda vastutusel.

Tarvikud

• Arduino R3 (või ühilduv plaat) - 4,50 naela
• Adafruit sulgede tiibadega protoboard - väike osa mis tahes protoboardist sobib ka - 1 £
• LCD -klahvistiku kilp - veenduge, et see sobiks teie arduino versiooniga - 5 naela
• 2 x valgusest sõltuvat takisti (LDR) moodulit - otsides ebayst arduino LDR -i, peaks ilmnema palju võimalusi - igaüks 2,30 naela
• 2 x lasermoodul - otsides ebayst arduino laserit, peaks ilmnema palju võimalusi. Veenduge, et laseri võimsus ei ületa 5 mW. - 2,25 naela kolme eest
• 4 x väikest statiivi - 3,50 naela
• 4x 1/4 tolli mutter - standardse statiivikeerme paigaldamiseks - 2 naela
• Läbipaistev akrüül Arduino korpusele 3 naela
• M3 mutrid ja poldid - 2 naela
• Plastikust PCD takistused - nende komplekti saab Ebayst üsna odavalt. - 6,80 naela
• 4 x 3D trükitud korpust - materjali maksumus oli umbes 5 naela.
• Lindi kaabel - 5 naela

Kogumaksumus oli umbes 55 naela, eeldades juurdepääsu nii laserlõikurile kui ka 3D -printerile. Enamik kulusid on siin ümbriste, mutrite ja poltide jms jaoks. Elektroonika tegelik maksumus on vaid 22 naela, seega on siin tõenäoliselt ruumi palju optimeerimiseks.

Samm: programmeerige Adrunio

Laadige allolev kood Arduinole üles. Kui te ei tea, kuidas seda teha, vaadake seda suurepärast juhendit.

Koodi põhiloogika on järgmine:

1. Lülitage lasermoodulid sisse ja kontrollige, kas iga LDR suudab laserkiirt "näha".
2. Oodake, kuni LDR 1 tuvastab laserkiire katkemise, käivitage taimer kohe.
3. Oodake, kuni LDR 2 tuvastab laserkiire katkemise, peatage taimer kohe.
4. Näidake saadud aega LCD -ekraanil millisekundites.

Kood on mõeldud ainult ühe jooksu ajastamiseks, kui ekraanil kuvatud aeg on märgitud kilbi lähtestusnuppu programmi taaskäivitamiseks.

LINK ARDUINO KOODILE

(Teadmiseks: kood on hostitud saidil create.arduino.cc ja mulle meeldiks, kui oleksin koodi siia lisanud, kuid Instructables redaktor ei luba manustatud iframe'i õigesti kuvada ega töötada. Kui keegi Instructablesis seda loeb, siis palun rakendage seda tulevikus funktsioonina, aitäh)

2. samm: 3D -prindikarbid

Laser- ja LDR -mooduleid tuleb hoida paigas, et moodulite liikumise tõttu ei tekiks valgusvihkusid. 3D -printige allpool olevad korpused ja keerake moodulid oma kohale, lasermoodul tuleb lukuga kinni hoida, kuna sellel pole poltide auku.

Pange iga korpuse sisse kindlasti 1/4 tolli mutter, seda kasutatakse hiljem, et need korpused saaks statiividega ühendada. Korpuse kahte poolt hoitakse koos M3 mutrite ja poltidega.

Samm: laserlõigatud Arduino ümbris

Lõika allpool olevad failid laseriga 4 mm paksusest läbipaistvast akrüülist. Joondage arduino R3 ja protoboard akrüülitükkide aukudega ja keerake oma kohale. Keerake korpuse ülemine osa allapoole, kasutades PCD vaheseinaid.

Samm: ühendage ahel vooluvõrku

Selles suurepärases juhendis on selles projektis kasutatud LCD -kilpi üksikasjalikult selgitatud. LCD -ekraan ja sisendnupud kasutavad mõningaid arduino sisend-/väljundnuppe, seetõttu kasutavad kõik lasermoodulite ja LDR -i sisend-/väljundid ainult nööpe 1, 2, 12 ja 13.

Juhtmeid on vaja väga vähe, kuid veenduge, et vooluahel on ühendatud vastavalt skeemile. Lisasin laser- ja LDR -mooduli juhtmetesse mõned JST -tüüpi pistikud, et saaksin kogu seadistuse hõlpsalt lahti võtta ja salvestada.

Jah, arduino tihvtid 1 ja 2 toidavad otse lasermooduleid ilma reastatakistita. Kuna valitud lasermoodulid on loodud spetsiaalselt kasutamiseks arduinoga, ei tohiks see siiski probleem olla. Lasermoodulite maksimaalne võimsus on 5 mW, see tähendab, et tihvti 5 V toitepinge korral peaks moodul tõmbama umbes 1 mA, see on tunduvalt alla ~ 40 mA piirväärtuse arduino I/O kontaktidel.

Samm: kokkupanek ja häälestamine

Lõpuks olete valmis kõike kokku panema.

1. Paigaldage LDR- ja lasermooduli korpused väikestele statiividele.
2. Asetage lasermoodulid särama otse LDR -anduri poole

Selles etapis peate asju veidi peenhäälestama. LDR -moodulid väljastavad digitaalsignaali, kõrge signaal (5V), mis näitab, et laserkiirt ei tuvastata, madal märk (0V), mis näitab, et ta näeb laserkiirt. Valgustugevuse läve, mille juures moodul lülitub 5 V -lt 0 V väljundsignaalile (ja vastupidi), juhib LDR -plaadil olev potentsiomeeter. Peate reguleerima võimsusmõõturit nii, et moodul lülituks 0V ja 5V väljundi vahel ootuspäraselt.

Reguleerige potentsiomeetrit järk -järgult, kuni süsteem töötab ootuspäraselt, või kasutage multimeetrit LDR -mooduli väljundi mõõtmiseks ja vajadusel häälestamiseks.

6. toiming: toimimine ja edasine töö

Nüüd peaksite olema süsteemi kasutamiseks valmis! Pildid näitavad tööetappe.

1. Süsteemi lähtestamiseks vajutage valikunuppu.
2. Joondage laserid nii, et need säraksid otse LDR -andurile.
3. Süsteem on nüüd relvastatud. Pane mudeliauto käima.
4. Süsteem hakkab ajastama, kui esimene laserkiir on katki.
5. Süsteem peatub, kui teine laserkiir on katki.
6. Seejärel kuvatakse ekraanile aeg millisekundites.
7. Uue jooksu ajastamiseks vajutage lähtestamisnuppu.

Tõenäoliselt loon selle süsteemi versiooni 2.0, kuna seal on mõned ilmsed parandused:

1. Arduino lasermooduleid pole vaja toita, need võivad olla patareitoitega ja vajadusel lihtsalt sisse lülitatud. Kui ma süsteemi kavandasin, tundus lasermoodulite ühendamine Arduino toiteallikaks lihtsaima lahendusena, praktikas põhjustab see pikki kaabliühendusi, mis takistavad.
2. Kondensaatorläätsi on LDR -i korpustel tõesti vaja. Laserpunkti vooderdamine täpselt (väga väikese) LDR -anduri keskpunktiga on väga keeruline ja võib mõnikord kesta mitu minutit, kondensaatorläätse kasutamine annaks kasutajale palju suurema sihtmärgi, mille laserpunktiga sihtida.

Samuti mõtlen nüüd isegi versioonile 3.0, mis on täielikult traadita ja ühendub Bluetoothiga lihtsalt sülearvutiga, see on siiski palju suurem projekt veel üheks päevaks.

STEM -võistluse teine koht