Estroboscópio: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Um estroboscópio é um dispositivo que cria flashes com frequência precisa. Isso é usado para medir a semente de rotação de um disco ou roda de rotação rápida. Um estroboscópio tradicional é feito com flash e circuitos de flash adequados. Mas para manter as coisas simples e acessíveis, usei 25 leds brancos de 5 mm. Além disso, como o cérebro do sistema, o AtmelAtmega328 foi usado em um Arduino nano. Para um projeto um pouco avançado e sofisticado, usei um display OLED de 0,94 polegadas para exibir a frequência.

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Vídeo 1

Vídeo 2

Etapa 1: Matriz LED Easy Peasy

Solda 25 Leds em um arranjo 5x5 para dar uma forma quadrada agradável. Certifique-se de ter todos os ânodos e cátodos alinhados corretamente para que seja fácil estabelecer as conexões elétricas. Além disso, o empate atual esperado é grande. Portanto, um trabalho de solda adequado é importante.

Dê uma olhada nas fotos. (A parte do capacitor é explicada mais abaixo.) Fios amarelos representam cátodos, ou seja, o negativo ou o terra e o fio vermelho representam a tensão de alimentação que é, neste caso, 5 V DC.

Além disso, não há resistores limitadores de corrente com os LEDs. Isso ocorre porque a corrente em to é fornecida por um período muito curto de aproximadamente 500 microssegundos neste caso. Os LEDs podem lidar com esse tipo de corrente por um período tão pequeno de tempo. Eu estimo um consumo atual de 100mA por led, o que se traduz em 2,5 amperes !! É muita corrente e um bom trabalho de solda é vital.

Etapa 2: Fonte de alimentação

Optei por mantê-lo simples e, portanto, alimentei o dispositivo com um banco de energia simples. Por isso usei o mini USB do arduino nano como entrada de alimentação. Mas não há como o banco de potência se ajustar a um consumo rápido de 2,5 A. É aqui que chamamos nosso melhor amigo, os capacitores. Meu circuito tem 13 capacitores de 100microFarad, o que se traduz em 1,3 mF, o que é muito. Mesmo com uma capacitância tão grande, a tensão de entrada entra em colapso, mas o arduino não se reinicializa, o que é importante.

Como uma mudança rápida, escolhi um mosfet de canal N (IRLZ44N para ser mais preciso). Usar um mosfet é importante porque o BJT não será capaz de lidar com uma corrente tão grande sem grandes quedas de tensão. Uma queda de 0,7 V do BJT reduzirá significativamente o consumo de corrente. Uma queda de 0,14 V do mosfet é muito mais acessível.

Certifique-se também de usar fios com espessura suficiente. 0,5 mm seria suficiente.

Ânodo 5V

Ground- Fonte do mosfet

Cátodo- Dreno de mosfet

Portão - pino digital

Etapa 3: Interface do usuário - entrada

Como entrada, usei dois potenciômetros, um para ajuste fino e outro para ajuste grosso. Os dois são rotulados como F e C.

A entrada final é uma entrada combinada de ambos os potes na forma de

Entrada = 27x (entrada de grosso) + (entrada de fino)

Uma coisa que precisa ser cuidada é o fato de que nenhum ADC é prefeito e, portanto, o ADC de 10 bits do arduino fornecerá um valor que flutua com 3-4 valores. Geralmente, isso não é um problema, mas a multiplicação de 27 fará a entrada enlouquecer e pode flutuar para 70-100 valores. Adicionar o fato de que a entrada ajusta o ciclo de trabalho e não diretamente a frequência piora muito as coisas.

Portanto, limitei o valor para 1013. Portanto, se o pote bruto estiver acima de 1013, a leitura será ajustada para 1013, independentemente de flutuar de 1014 a 1024.

Isso realmente ajuda a estabilizar o sistema.

Etapa 4: a saída (OPCIONAL)

Como parte opcional, adicionei um display LED OLED ao meu estroboscópio. Isso pode ser totalmente substituído pelo monitor serial do IDE do arduino. Anexei o código para o display e o Serial Monitor. O display OLED ajuda, pois ajuda o projeto a ser verdadeiramente portátil. Pensar em um laptop conectado a um projeto tão pequeno é um pouco ancorar o projeto, mas se você está apenas começando com o arduino, recomendo pular a tela ou voltar mais tarde. Também tome cuidado para não quebrar o vidro da tela. Isso o mata:(

Etapa 5: O Código

Os cérebros do sistema não funcionam sem uma educação adequada. Aqui está um breve resumo do código. O loop configura o cronômetro. O ligar e desligar o flash é controlado com interrupção do temporizador e não com o loop. Isso garante o tempo adequado dos eventos e isso é vital para tal instrumento.

Uma parte de ambos os códigos é a função de ajuste. O problema que encontrei é que a frequência esperada não é a mesma que eu esperava. Então, decidi ser preguiçoso e testei meu estroboscópio com um osciloscópio digital e plotei a frequência real contra a frequência e plotei os pontos em meu aplicativo matemático favorito, Geogebra. Ao traçar o gráfico imediatamente me lembrou de carregar o capacitor. Então eu adicionei os parâmetros e tentei ajustar a cura nos pontos.

Dê uma olhada no gráfico e FELIZ ESTROBOSCÓPIO !!!!!!