Horloge haute vitesse pour les vidéos au ralenti : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Presque tout le monde avec un smartphone moderne dispose d'un appareil photo haute vitesse qui peut être utilisé pour réaliser des vidéos spectaculaires au ralenti. Mais si vous voulez mesurer combien de temps il faut réellement pour que cette bulle de savon éclate ou que cette pastèque explose, vous aurez peut-être du mal à afficher l'heure sur vos vidéos: un chronomètre a un très petit affichage et a une précision de seulement 1/100e de seconde. Si vous voulez faire des mesures quantitatives, j'ai découvert que la fréquence d'images publiée d'une caméra n'est pas quelque chose sur laquelle vous pouvez compter !

Heureusement, il est vraiment facile de construire une horloge avec une précision ms et de grands chiffres brillants en utilisant un Arduino et un affichage à 4 chiffres à 7 segments. De plus, les 12 broches d'un écran standard de 0,56 correspondent exactement à la disposition des broches de l'Arduino Nano et peuvent être directement soudées dessus.

Il n'y a pas de démarrage/arrêt/réinitialisation sur cette minuterie. Il commence à fonctionner lorsque vous l'allumez et déborde au bout de 10 secondes. L'idée est que pour mesurer la durée d'un certain processus, on mesure de toute façon la différence de temps entre la fin et le début.

Étape 1: Matériaux

• Un Arduino Nano, sans les en-têtes soudés dessus.
• Un écran 0,56" à 4 chiffres et 7 segments. L'anode commune ou la cathode commune sont OK

Au cas où vous voudriez le mettre dans une boîte solide, et fonctionner avec 2 piles AA, ajoutez:

• Une boite à projet électronique 60x100x25
• Un support de pile 2xAA
• Un module évolutif
• Un interrupteur à bascule 10x15mm

Outils nécessaires

Fer à souder

Pour le monter dans une boîte:

• Un outil rotatif pour découper grossièrement les trous pour l'affichage et l'interrupteur
• Limes à main pour découper finement les trous
• Un pistolet à colle chaude pour fixer les composants en place.

Étape 2: connexion de l'Arduino à l'écran

Étonnamment, les broches d'un écran standard à 4 chiffres et à 7 segments correspondent à la disposition d'un Arduino Nano de telle sorte que les 12 broches de l'écran se connectent aux broches IO de l'Arduino. Cela permet de souder l'écran directement sur l'Arduino sans avoir besoin de PCB, de connecteurs ou de câbles.

Soudez les broches inférieures de l'écran (reconnaissables aux points décimaux et à l'impression) aux broches analogiques A0-A5. Soudez les broches supérieures de l'écran aux broches numériques D4-D9.

Les LED rouges ont une chute de tension de seulement 2V, donc les connecter à un 5V n'est généralement pas une bonne idée, et une résistance en série est généralement appliquée pour limiter le courant. Cependant, peut-être en raison de l'entrelacement, j'ai trouvé que cela fonctionnait correctement sans résistances en série. Sinon, voici une instruction détaillée sur la façon d'ajouter des résistances en série directement sur l'Arduino Nano

Étape 3: Le code

Téléchargez le croquis ci-joint sur l'Arduino Nano. Le code actuel est pour un affichage à anode commune, mais les lignes pour la cathode commune peuvent être décommentées.

Une fois le code téléchargé, la minuterie devrait commencer à s'exécuter à chaque démarrage de l'Arduino. Vous pouvez vous arrêter ici ou voir dans la section suivante un exemple de comment le monter dans un boîtier solide et le faire fonctionner sur batterie.

Quelques commentaires sur le code:

Le temps est pris dans les fonctions micro(), au lieu de la fonction millis(), pour deux bonnes raisons: pour compenser! Tous les Arduinos n'ont pas de cristaux de haute précision. Si vous constatez que vous êtes en retard de plus d'un pour mille, vous pouvez ajuster le diviseur dans la ligne « unsigned long t=micros()/1000; » pour accélérer ou ralentir l'horloge.

Les chiffres sont entrelacés, ce qui signifie qu'un seul chiffre est allumé à un moment donné. Lors de la modification des segments d'un chiffre, tous les chiffres sont désactivés, de sorte qu'aucun chiffre résiduel ne s'affiche à aucun moment. J'ai mesuré la fréquence de mise à jour des chiffres à 750 microsecondes, donc chaque chiffre est mis à jour au moins une fois toutes les millisecondes !

Je n'ai pas sérieusement optimisé l'horloge pour la vitesse, car la vitesse actuelle est assez bonne pour afficher des millisecondes. Je pense que l'Arduino pourrait être fait pour afficher deux chiffres de plus (correspondant aux 100 et 10 microsecondes), mais cela nécessiterait

• Désactiver les interruptions et utiliser directement les timers
• Manipulation directe des ports
• Connecter tous les segments à un seul port et les chiffres à un autre port
• Évitez le calcul explicite des valeurs numériques, mais utilisez plutôt des incréments (les opérations de division et de module sont lentes)

Si je pouvais mettre la main sur une caméra au ralenti avec> 1000 fps, je pourrais l'essayer, pour l'instant je suis satisfait de la précision ms.

Étape 4: le monter dans une boîte

Un boîtier de projet électronique 100x60x25mm bon marché, non étanche, s'adapte facilement à cette minuterie, avec des piles, un module élévateur et un interrupteur marche/arrêt. Pour le fonctionnement sur batterie, une combinaison de 2 piles AA avec un module élévateur donnera une tension sûre et stable de 5 V à l'Arduino. En mettant un interrupteur marche/arrêt directement sur la batterie (au lieu de sur la sortie du survolteur), les batteries ne sont pas affectées par les fuites du module de démarrage et peuvent durer des années, si elles sont utilisées sporadiquement.

Le module élévateur que j'ai utilisé avait un connecteur USB femelle, que j'ai retiré avec une pince, afin de pouvoir souder des fils à la sortie. Alternativement, vous pouvez utiliser un élévateur réglable et le régler sur une sortie 5V.

Commencez par découper les deux trous qui correspondent à l'écran et à l'interrupteur marche/arrêt. J'ai dessiné avec un crayon les trous approximatifs, puis j'ai découpé les trous un peu trop petits avec un outil rotatif, puis je les ai limés avec des limes à main à la taille exactement correspondante.

Coupez une partie du câble rouge et noir flexible multibrin du boîtier de la batterie et connectez-les au module élévateur, avec le positif ou le négatif interrompu par un interrupteur marche/arrêt. Ensuite, du module élévateur directement au GND et au +5V ou à l'Arduino.

J'ai utilisé de la colle chaude pour maintenir tous les éléments en place: le boîtier de la batterie, le module élévateur et autour des côtés de l'écran.

Le résultat final est une minuterie dans une boîte robuste avec une opération ultra-simple !