Tacômetro portátil baseado em IR: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este Instrutível é baseado no circuito descrito por electro18 em Tacômetro Digital Portátil. Achei que seria útil ter um dispositivo portátil e que seria um projeto divertido de construir.

Gosto de como o dispositivo ficou - o design pode ser usado para todos os tipos de outros dispositivos de medição, alterando o pod do sensor, a fiação e o código do Arduino. O fato de parecer um blaster ou uma arma de raios de um filme de ficção científica antigo é apenas um bônus a mais!

O tacômetro tem um gatilho e mede enquanto o gatilho é pressionado. Um LED indicador fica aceso enquanto a medição está em andamento. O dispositivo pode ser alimentado via USB ou bateria de 9V. O dispositivo será ligado se o USB estiver conectado. Se uma bateria for usada, o tacômetro será ligado por meio de um botão liga / desliga.

Durante a medição, o LCD mostra o RPM atual na primeira linha e o RPM médio e máximo na segunda linha. Se o gatilho não for pressionado e nenhuma medição estiver em andamento, ele mostra a RPM média e máxima da sessão de medição anterior.

Se o fotodiodo IV for disparado pelo calor do ambiente, "HIGH" será exibido no LCD para indicar que a sensibilidade deve ser diminuída. A sensibilidade é controlada por uma roda atrás do LCD.

Para usar o tacômetro, você precisa colocar algo reflexivo no objeto giratório que deseja medir. Uma fita simples de pintor de luz funciona bem. Também usei um pouco de tinta acrílica branca e vi pessoas usarem uma placa de metal brilhante ou um pedaço de papel alumínio colado na superfície. Bem colado à superfície, pois tudo o que você está medindo girará muito rápido e o refletor estará sujeito a muita força centrífuga. A fita do meu pintor voou a 10.000 RPM.

A música do vídeo é da Jukedeck - crie a sua própria em

Etapa 1: O circuito

Na "ponta" do tacômetro está um pod de sensor que contém um LED IR e um detector IR. Quando o detector não é acionado, ele deve agir como um diodo normal e passar a corrente do positivo (fio longo) para o terra (fio curto). Quando o detector é acionado, ele começa a deixar a corrente passar na direção oposta - de negativa para positiva. Descobri, porém, que meu detector parece nunca passar a corrente na direção "normal" (positivo para o solo) - sua milhagem pode variar, dependendo do detector que você obtém.

Ao configurar o circuito, temos a opção de deixar a porta de entrada do Arduino em BAIXA quando não há sinal, ou em ALTA quando não há sinal.

Se o estado base for HIGH, o Arduino usará um resistor pullup interno, enquanto se o estado base for LOW, um resistor pullup externo deve ser adicionado. O Instructable original usou o estado de base BAIXO, enquanto no Tacômetro Óptico para CNC tmbarbour usou o estado de base ALTO. Embora isso salve um resistor, o uso de um resistor suspenso explícito nos permite ajustar a sensibilidade do dispositivo. Como alguma corrente vaza pelo resistor, quanto maior a resistência, mais sensível é o dispositivo. Para que um dispositivo seja usado em uma variedade de ambientes, a capacidade de ajustar a sensibilidade é crucial. Seguindo o projeto do electro18, usei um resistor de 18K em série com dois potes de 0-10K, de modo que a resistência pode variar de 18K a 38K.

O LED IR e a corrente do diodo IR são acionados pela porta D2. A porta D3 é acionada por meio da interrupção RISING quando o detector de IV desarma. A porta D4 é definida como HIGH e aterrada quando o gatilho é pressionado. Isso inicia a medição e também liga o LED indicador que está conectado à porta D5.

Dada a corrente muito limitada que pode ser aplicada a qualquer porta de entrada, conduza quaisquer tensões para leitura apenas de outras portas Nano, nunca diretamente da bateria. Observe também que os LEDs infravermelhos e indicadores são apoiados por resistores de 220 ohms.

O LCD que usei tem uma placa adaptadora serial e precisa de apenas quatro conexões - vcc, terra, SDA e SCL. SDA vai para a porta A4, enquanto SCL vai para a porta A5.

Etapa 2: Lista de peças

Você precisará das seguintes peças:

• Arduino Nano
• Tela LCD 16x2 com adaptador serial, como LGDehome IIC / I2C / TWI
• 2 resistores de 220ohm
• um resistor de 18K
• dois pequenos potenciômetros de 0-10K
• LED IR 5mm e diodo receptor IR
• LED de 3 mm para o indicador de medição
• 5 parafusos M3 de 30 mm com 5 porcas
• uma mola de 7 mm de diâmetro ou mais para o gatilho e conexão de bateria de 9V. Peguei o meu na ACE, mas não me lembro qual era o número do estoque.
• um pequeno pedaço de folha de metal fina para vários contatos (o meu tinha cerca de 1 mm de espessura) e um clipe de papel maior
• Fio 28AWG
• um pequeno pedaço de fio trançado 16AWG para o gatilho

Antes de construir o tacômetro em si, você precisará construir a roda do potenciômetro para ajuste de sensibilidade, o conjunto do gatilho e o botão liga / desliga.

Etapa 3: Arquivos STL

body_left e body_right formam o corpo principal do tacômetro. lcd_housing faz a base do invólucro que se insere no corpo do tacômetro e o invólucro que conterá o próprio LCD. A cápsula do sensor fornece pontos de montagem para o LED IR e detector, enquanto battery_vcover faz a tampa deslizante do compartimento da bateria. gatilho e interruptor fazem as peças impressas para esses dois conjuntos.

Imprimi todas essas peças em PLA, mas quase todo material provavelmente funcionará. A qualidade de impressão não é tão crucial. Na verdade, tive problemas com a impressora (ou seja, erros de usuário estúpidos) ao imprimir as duas metades do corpo e tudo ainda se encaixou bem.

Como sempre, quando imprimi as partes principais, várias coisas estavam ligeiramente erradas. Corrigi esses problemas nos arquivos deste Instructable, mas não reimprimai, pois consegui fazer tudo funcionar com um pouco de escarificação e lixamento.

Anexarei os arquivos de origem do OpenSCAD em uma etapa posterior.

Etapa 4: Conjunto de ajuste de sensibilidade

Publiquei esta assembléia no Thingiverse. Lembre-se de que a maior resistência significa maior sensibilidade. Na minha construção, mover a roda para frente aumenta a sensibilidade. Achei útil marcar a extremidade mais sensível da roda, para que eu possa verificar visualmente como a sensibilidade está definida.

Etapa 5: Conjunto do gatilho

Meu projeto original usava um pouco de arame para contato na parte inferior da parte móvel, mas descobri que uma peça fina de chapa de metal funciona melhor. A parte móvel conecta dois contatos na parte traseira da caixa. Usei um fio trançado 16AWG colado para os dois contatos.

Etapa 6: botão liga / desliga

Essa é a parte que mais me incomodou, já que os contatos ficaram complicados - tem que estar certos. Embora a chave permita dois terminais, você só precisa conectar um. O design permite que uma mola force a troca entre as duas posições, mas ainda não fiz essa parte funcionar.

Cole as pontas na carcaça. Não há muito espaço no corpo do tacômetro, portanto, encurte os cabos.

Etapa 7: Montagem

Ajuste a seco todas as suas partes no corpo. Corte dois pedaços curtos da mola e passe-os pelos orifícios do suporte da bateria. O sprint em body_left é VCC, a mola em body_right é ground. Usei body_left para segurar todas as peças durante a montagem.

Aponte o LED IV e o detector onde ficarem frente a frente - o cabo longo (positivo) do LED deve ser soldado ao cabo curto do detector e ao fio que leva à porta D2.

Achei necessário fixar o LED indicador no lugar com um pouco de cola.

O LCD se encaixará perfeitamente na caixa. Na verdade, tive que lixar um pouco o meu PCB. Aumentei um pouco o tamanho da caixa, então espero que se encaixe melhor em você. Dobrei um pouco os cabos do conector do LED para ter mais espaço e soldei os fios neles - não há espaço para conectar nada ali. O LCD entrará corretamente em apenas um caminho para dentro da caixa e a base se encaixará em apenas um caminho também.

Solde tudo junto e coloque as peças de volta. Eu tinha o Nano com cabeçalhos - teria sido melhor ter uma versão que pudesse ser soldada diretamente. Certifique-se de puxar os fios do LCD através da base do LCD antes de soldar.

Está tudo muito desarrumado, pois deixei os fios longos demais. Feche o corpo e aperte os parafusos.

Etapa 8: o esboço do Arduino

Você precisará da biblioteca I2C de cristal líquido para controlar o LCD.

Se você conectar o tacômetro a um monitor serial, as estatísticas serão enviadas pelo monitor serial durante a medição.

Caso haja ruído, incorporei um filtro passa-baixo simples ao algoritmo. Três variáveis no esboço controlam a frequência com que a tela é atualizada (atualmente a cada meio segundo), a frequência com que o RPM é calculado (atualmente a cada 100 ms) e o número de medições no suporte do filtro (atualmente 29). Para baixa RPM (digamos, abaixo de 300 ou mais), o valor real de RPM irá flutuar, mas a média será precisa. Você pode aumentar o suporte do filtro para obter um RPM de execução mais preciso.

Depois de carregar o esboço, você está pronto para prosseguir!

Etapa 9: Código-fonte OpenSCAd

Estou anexando todas as fontes openSCAD. Não faço restrições a este código - você está convidado a modificar, usar, compartilhar, etc., como quiser. Isso também se aplica ao esboço do Arduino.

Cada arquivo de origem tem comentários que espero que sejam úteis. As peças principais do tacômetro estão no diretório principal, a chave liga / desliga está no diretório de construções, enquanto a pot_wheel e o gatilho estão no diretório de componentes. Todas as outras fontes são invocadas a partir dos arquivos da peça principal.