Arduino лазерлік уақыт жүйесі: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Оқытуымның бір бөлігі ретінде маған көліктің үлгісі 10 метрді қаншалықты жылдам жүріп өткенін дәл өлшейтін жүйе қажет болды. Бастапқыда мен eBay немесе Aliexpress-тен арзан дайын жүйені сатып аламын деп ойладым, бұл жүйелер әдетте жарық қақпалар, фото қақпалар немесе соған ұқсас деп аталады. Алдын ала құрастырылған жарық қақпалы уақыт жүйелері өте қымбат екені белгілі болды, сондықтан мен өзімді құруды шештім.

Жеңіл қақпаның уақытты есептеу жүйесінің жұмысы өте қарапайым. Әр жарық қақпасы бір жағында лазерлік модульден тұрады, бұл лазерлік нүктені екінші жағынан жарыққа тәуелді резистор модуліне (LDR) шығарады. LDR шығысын өлшеу арқылы жүйе лазер сәулесінің үзілгенін анықтай алады. Осы екі қақпаның көмегімен жүйе бірінші сәуле сынған кезде таймерді іске қосады, ал екінші сәуленің сынғанын сезгенде таймерді тоқтатады. Алынған жазылған уақыт СКД экранында көрсетіледі.

Студенттермен осындай жүйені құру - бұл кодтауға тамаша кіріспе, сонымен қатар ол аяқталғаннан кейін сыныптағы өте пайдалы ресурс болып табылады. Жүйенің бұл түрі STEM қызметі үшін өте қолайлы және резеңке таспалы автомобильдер, тышқан қақпалы машиналар немесе қарағай дерби машиналары сияқты белгіленген қашықтықты қаншалықты жылдам жүретінін өлшеу үшін қолданыла алады.

Жауапкершіліктен бас тарту: мұнда ұсынылған шешім оңтайлы емес. Мен кейбір нәрселердің әлдеқайда жақсы немесе тиімдірек болатынын білемін. Бұл жоба бастапқыда өте тығыз мерзімде жасалды және белгіленген мақсатта өте жақсы жұмыс істеді. Менде осы жүйенің 2 -ші және 3 -ші нұсқаларын жақсартуды жоспарлап отырмын, нұсқаулықтың соңғы қадамын қараңыз. Схема мен кодты енгізу сіздің тәуекеліңізге жатады.

Жабдықтар

• Arduino R3 (немесе үйлесімді тақта) - 4,50 фунт
• Adafruit қауырсын қанатының протободы - Протобонның кез келген түрінің кішкене бөлігі де жақсы - 1 фунт
• СКД пернетақтасы - бұл сізде бар arduino нұсқасына сәйкес жасалғанына көз жеткізіңіз - 5 фунт
• 2 x Light Resendent Resistor (LDR) модулі - «arduino LDR» үшін ebay іздеу көптеген опцияларды көрсетуі керек - әрқайсысы 2,30 фунт.
• 2 x Лазерлік модуль - eBay -ден «arduino лазерін» іздеу көптеген опцияларды көрсетуі керек. Лазердің қуаты 5 мВт -тан аспайтынына көз жеткізіңіз. - үшеуі үшін 2,25 фунт
• 4 x шағын штатив - әрқайсысы 3,50 фунт
• 4х 1/4 дюймдік гайка - Стандартты штативті жіпке сай болу үшін - 2 фунт
• Ардуино қаптамасы үшін мөлдір акрил 3 фунт
• М3 гайкалар мен болттар - 2 фунт
• Пластикалық ДК -ны тоқтату - олардың жиынтығын Ebay -де арзанға сатып алуға болады. - 6,80 фунт стерлинг
• 4 x 3D басып шығарылған корпус - Материалдық құны шамамен 5 фунт стерлинг болды.
• Таспалы кабель - 5 фунт

Жалпы құны шамамен 55 фунт стерлинг болды, бұл лазерлік кескішке де, 3D принтеріне де қол жеткізуді болжайды. Мұндағы шығындардың көпшілігі корпустарға, жаңғақтар мен болттарға және т.б. болады. Электрониканың нақты бағасы небәрі 22 фунт стерлингті құрайды, сондықтан мұнда оңтайландыруға көп орын бар шығар.

1 -қадам: Adrunio бағдарламасы

Төмендегі кодты Arduino -ға жүктеңіз. Егер сіз мұны қалай жасау керектігін білмесеңіз, осы керемет нұсқаулықты қараңыз.

Кодтың негізгі логикасы келесідей:

1. Лазерлік модульдерді қосыңыз және әрбір LDR лазер сәулесін «көре» алатынын тексеріңіз.
2. LDR 1 лазер сәулесінің үзілуін анықтағанша күтіңіз, таймерді дереу іске қосыңыз.
3. LDR 2 лазер сәулесінің үзілуін анықтағанша күтіңіз, таймерді дереу тоқтатыңыз.
4. Алынған уақытты СКД экранында миллисекундтарда көрсетіңіз.

Код экрандағы уақыт белгіленіп, қалқандағы қалпына келтіру батырмасы бағдарламаны қайта іске қосу үшін пайдаланылады, тек бір рет іске қосуға арналған.

ARDUINO КОДЫНА СІЛТЕМЕ

(Мәлімет: код create.arduino.cc сайтында орналастырылған, мен кодты осында енгізгенді қалаймын, бірақ Instructables редакторы енгізілген iframe -дің дұрыс жұмыс істеуіне рұқсат бермейді. Егер Instructables -те кез келген адам осыны оқып жатса, өтінемін мұны болашақта мүмкіндік ретінде енгізіңіз, рахмет)

2 -қадам: 3D басып шығару корпустары

Модульдердің қозғалуы нәтижесінде сәуле үзілмеуі үшін лазер мен LDR модульдерін ұстау қажет. Төмендегі корпусты 3D басып шығарыңыз және модульдерді бекітіңіз, лазерлік модуль бұрандалы саңылаусыз болғандықтан, ілмекпен бекітілуі керек.

Әрбір корпустың ішінде 1/4 дюймдік гайканы ұстаңыз, бұл кейінірек штативтерге штативтерге қосылу үшін қолданылады. Қоршаудың екі жартысы М3 гайкалар мен болттармен бірге бекітілген.

3 -қадам: Laser Cut Arduino корпусы

Төмендегі файлдарды қалыңдығы 4 мм мөлдір акрилден лазермен кесіңіз. Arduino R3 пен протоборды акрил бөліктеріндегі тесіктермен және болтпен бекітіңіз. Корпустың үстіңгі бөлігін төменгі жағына бекітіңіз, аралықтар ретінде PCD тоқтауларын қолданыңыз.

4 -қадам: тізбекті сыммен қосыңыз

Бұл жобада қолданылатын СКД қалқаны осы керемет нұсқаулықта егжей -тегжейлі түсіндірілген. СКД экраны мен кіріс түймелері arduino -ның енгізу -шығару түйреуіштерінің кейбірін қолданады, сондықтан лазерлік модульдер үшін барлық енгізу -шығару және LDR тек 1, 2, 12 және 13 түйреуіштері.

Электр сымдары өте аз қажет, бірақ схемада көрсетілгендей тізбектің қосылуын қамтамасыз етіңіз. Мен барлық орнатуды оңай бөлшектеуге және сақтауға мүмкіндік беретін лазерлік және LDR модульдік сымдарына кейбір JST типті қосқыштарды қостым.

Иә, 1 және 2 arduino түйреуіштері резисторсыз лазерлік модульдерді тікелей қуаттандырады. Таңдалған лазерлік модульдер arduino -мен қолдануға арнайы жасалғандықтан, бұл мәселе болмауы керек. Лазерлік модульдер максималды қуатты 5 мВт құрайды, бұл түйреуіштің 5В кернеуінде модуль 1 мА шамасында тартылуы керек дегенді білдіреді, бұл arduino I/O түйреуіштеріндегі ток берудің ~ 40 мА шегінен әлдеқайда төмен.

5 -қадам: жинаңыз және реттеңіз

Ақыр соңында, сіз бәрін жинауға дайынсыз.

1. LDR және Laser модульдерінің корпусын шағын штативтерге орнатыңыз.
2. Лазер модульдерін LDR сенсорына тікелей түсетін етіп орналастырыңыз

Бұл кезеңде сіз заттарды аздап реттеуіңіз керек. LDR модульдері цифрлық сигнал шығарады, лазер сәулесі анықталмайтынын білдіретін жоғары сигнал (5В), лазер сәулесін көре алатынын білдіретін төмен белгі (0В). Модуль 5В -тан 0В шығыс сигналына ауысатын жарық қарқындылығының шегі (және виза керісінше) LDR тақтасындағы потенциометрмен басқарылады. Сіз потенциалды өлшеуішті модуль күткен кезде 0В пен 5В арасындағы ауысуға болатындай етіп реттеуіңіз керек.

Потенциометрді жүйе күтілгендей жұмыс жасамайынша біртіндеп реттеңіз немесе LDR модулінің шығысын өлшеу үшін мультиметрді қолданыңыз.

6 -қадам: операция және одан әрі жұмыс

Енді сіз жүйені пайдалануға дайын болуыңыз керек! Суреттер жұмыс кезеңдерін көрсетеді.

1. Жүйені инициализациялау үшін таңдау түймесін басыңыз.
2. Лазерлерді LDR сенсорына тікелей түсетін етіп туралаңыз.
3. Қазір жүйе қаруланған. Көлік үлгісін орнатыңыз.
4. Бірінші лазер сәулесі үзілгеннен кейін жүйе уақытты бастайды.
5. Екінші лазер сәулесі сынған кезде жүйе тоқтайды.
6. Содан кейін экранда уақыт миллисекундпен көрсетіледі.
7. Қайта іске қосу үшін қалпына келтіру түймесін басыңыз.

Мүмкін мен осы жүйенің 2.0 нұсқасын жасаймын, себебі кейбір жақсартулар болуы мүмкін:

1. Лазерлік модульдерді Arduino -дан қуаттандырудың қажеті жоқ, олар батареямен жұмыс істей алады және қажет болған жағдайда қосылады. Мен жүйені жасаған кезде, Arduino -ға қуат алу үшін лазерлік модульдерді қосу қарапайым шешім болып көрінді, іс жүзінде бұл кедергіге әкелетін ұзақ кабельдік жүгірулерге әкеледі.
2. Конденсатор линзалары LDR корпусына өте қажет. Лазерлік нүктені LDR сенсорының ортасына дәл қою өте қиын және кейде бірнеше минутқа созылуы мүмкін, бұл үшін конденсатор линзасын қолдану пайдаланушыға лазерлік нүктемен бағытталған үлкен мақсат береді.

Мен қазір тіпті сымсыз және ноутбукке Bluetooth арқылы қосылатын 3.0 нұсқасы туралы ойлаймын, бірақ бұл басқа күнге арналған үлкен жоба.

STEM сайысында екінші орын