Tachymètre IR portatif : 9 étapes

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

Ce Instructable est basé sur le circuit décrit par electro18 dans Portable Digital Tachymeter. J'ai pensé qu'il serait utile d'avoir un appareil portable et que ce serait un projet amusant à construire.

J'aime la façon dont l'appareil s'est avéré - la conception pourrait être utilisée pour toutes sortes d'autres appareils de mesure en changeant le module de capteur, le câblage et le code Arduino. Le fait qu'il ressemble à un blaster ou à un pistolet à rayons d'un film de SF vintage n'est qu'un bonus supplémentaire !

Le tachymètre a une gâchette et mesure lorsque la gâchette est enfoncée. Un indicateur LED est allumé pendant la mesure. L'appareil peut être alimenté via USB, ou une pile 9V. L'appareil s'allumera si l'USB est connecté. Si une batterie est utilisée, le tachymètre est allumé via un interrupteur d'alimentation.

Pendant la mesure, l'écran LCD affiche le RPM actuel sur la première ligne et le RPM moyen et max sur la deuxième ligne. Si la gâchette n'est pas enfoncée et qu'aucune mesure n'est en cours, il affiche les RPM moyen et max de la session de mesure précédente.

Si la photodiode IR est déclenchée par la chaleur ambiante, "HIGH" s'affichera sur l'écran LCD pour indiquer que la sensibilité doit être baissée. La sensibilité est contrôlée par une molette derrière l'écran LCD.

Pour utiliser le tachymètre, vous devez mettre quelque chose de réfléchissant sur l'objet tournant que vous souhaitez mesurer. Un simple ruban de peintre léger fonctionne très bien. J'ai également utilisé un peu de peinture acrylique blanche et j'ai vu des gens utiliser une plaque de métal brillante ou un morceau de papier d'aluminium collé à la surface. Bien collé à la surface, car tout ce que vous mesurez tournera assez rapidement et le réflecteur sera soumis à beaucoup de force centrifuge. J'ai fait s'envoler mon ruban de peintre à 10 000 tr/min.

La musique de la vidéo provient de Jukedeck - créez la vôtre sur

Étape 1: Le circuit

Au "nez" du tachymètre se trouve un capteur qui contient une LED IR et un détecteur IR. Lorsque le détecteur n'est pas déclenché, il doit agir comme une diode normale et faire passer le courant du positif (fil long) à la terre (fil court). Lorsque le détecteur est déclenché, il commence à laisser passer le courant dans la direction opposée - du négatif au positif. J'ai trouvé, cependant, que mon détecteur ne semble jamais passer le courant dans la direction "normale" (positive à la terre) - votre kilométrage peut varier, selon le détecteur que vous obtenez.

Lors de la configuration du circuit, nous avons la possibilité de laisser le port d'entrée sur Arduino être à LOW lorsqu'il n'y a pas de signal, ou à HIGH lorsqu'il n'y a pas de signal.

Si l'état de base est ÉLEVÉ, Arduino utilise une résistance de rappel interne, tandis que si l'état de base doit être BAS, une résistance de rappel externe doit être ajoutée. L'état de base LOW utilisé par Instructable d'origine, tandis que dans le tachymètre optique pour CNC tmbarbour a utilisé HIGH comme état de base. Bien que cela économise une résistance, l'utilisation d'une résistance pulldown explicite nous permet d'ajuster la sensibilité de l'appareil. Étant donné qu'un certain courant passe à travers la résistance, plus la résistance est élevée, plus l'appareil est sensible. Pour qu'un appareil soit utilisé dans une variété d'environnements, la possibilité d'ajuster la sensibilité est cruciale. Suite à la conception electro18s, j'ai utilisé une résistance 18K en série avec deux pots 0-10K, donc la résistance peut varier de 18K à 38K.

La LED IR et le courant de la diode IR sont pilotés par le port D2. Le port D3 est déclenché via une interruption RISING lorsque le détecteur IR se déclenche. Le port D4 est réglé sur HAUT et mis à la terre lorsque la gâchette est enfoncée. Cela démarre la mesure et allume également le voyant LED qui est connecté au port D5.

Compte tenu du courant très limité pouvant être appliqué à n'importe quel port d'entrée, pilotez toutes les tensions pour la lecture uniquement à partir d'autres ports Nano, jamais directement à partir de la batterie. Notez également que les LED IR et indicatrices sont soutenues par des résistances de 220 ohms.

L'écran LCD que j'ai utilisé a une carte adaptateur série et n'a besoin que de quatre connexions - vcc, masse, SDA et SCL. SDA va au port A4, tandis que SCL va au port A5.

Étape 2: Liste des pièces

Vous aurez besoin des pièces suivantes:

• Arduino Nano
• Écran LCD 16x2 avec adaptateur série, tel que LGDehome IIC/I2C/TWI
• 2 résistances 220ohm
• une résistance 18K
• deux petits potentiomètres 0-10K
• LED IR 5 mm et diode réceptrice IR
• LED 3mm pour l'indicateur de mesure
• 5 vis M3 30 mm avec 5 écrous
• un ressort de 7 mm de diamètre environ pour la gâchette et la fixation de la batterie 9V. J'ai eu le mien chez ACE, mais je ne me souviens plus du numéro de stock.
• un petit morceau de tôle fine pour divers contacts (le mien faisait environ 1 mm d'épaisseur) et un gros trombone
• Fil 28AWG
• un petit morceau de fil toronné 16AWG pour la gâchette

Avant de construire le tachymètre lui-même, vous devrez construire la molette du potentiomètre pour le réglage de la sensibilité, l'ensemble de déclenchement et l'interrupteur d'alimentation.

Étape 3: Fichiers STL

body_left et body_right constituent le corps principal du tachymètre. lcd_housing crée la base du boîtier qui s'insère dans le corps du tachymètre et le boîtier qui contiendra l'écran LCD lui-même. le module de capteur fournit des points de montage pour la LED IR et le détecteur, tandis que battery_vcover fait le couvercle coulissant du compartiment de la batterie. la gâchette et l'interrupteur font les pièces imprimées pour ces deux assemblages.

J'ai imprimé toutes ces pièces en PLA, mais presque tous les matériaux fonctionneront probablement. La qualité d'impression n'est pas si cruciale. En fait, j'ai eu des problèmes d'imprimante (c'est-à-dire des erreurs d'utilisateur stupides) lors de l'impression des deux moitiés du corps et tout va toujours bien.

Comme toujours, lorsque j'ai imprimé les parties principales, diverses choses étaient légèrement erronées. J'ai corrigé ces problèmes dans les fichiers de ce Instructable, mais je n'ai pas réimprimé, car je pouvais tout faire fonctionner avec un peu d'effeuillage et de ponçage.

Je joindrai les fichiers source OpenSCAD à une étape ultérieure.

Étape 4: Assemblage de réglage de la sensibilité

J'ai publié cet assemblage sur Thingiverse. N'oubliez pas qu'une résistance plus élevée signifie une sensibilité plus élevée. Dans ma construction, déplacer la roue vers l'avant augmente la sensibilité. J'ai trouvé utile de marquer l'extrémité la plus sensible sur la roue, afin que je puisse vérifier visuellement comment la sensibilité est réglée.

Étape 5: Assemblage de la gâchette

Ma conception originale utilisait un peu de fil pour le contact sur le bas de la partie mobile, mais j'ai trouvé qu'un morceau de tôle mince fonctionnait mieux. La partie mobile relie deux contacts à l'arrière du boîtier. J'ai utilisé un peu de fil toronné 16AWG collé en place pour les deux contacts.

Étape 6: interrupteur d'alimentation

C'est la partie qui m'a posé le plus de problèmes, car les contacts se sont avérés capricieux - doivent être justes. Alors que le commutateur permet deux terminaux, vous n'avez besoin d'en câbler qu'un. La conception permet à un ressort de forcer le commutateur entre deux positions, mais je n'ai pas réussi à faire fonctionner cette partie.

Collez les fils dans le boîtier. Il n'y a pas beaucoup d'espace dans le corps du tachymètre, donc raccourcissez les câbles.

Étape 7: Assemblage

Ajustez à sec toutes vos parties dans le corps. Coupez deux petits morceaux de ressort et enfilez-les dans les trous du support de batterie. Le sprint dans body_left est VCC, le ressort dans body_right est rectifié. J'ai utilisé body_left pour contenir toutes les pièces pendant l'assemblage.

Limez la LED IR et le détecteur à plat là où ils se font face - le fil long (positif) de la LED doit être soudé au fil court du détecteur et au fil menant au port D2.

J'ai trouvé nécessaire de fixer le voyant LED en place avec un peu de colle.

L'écran LCD sera un ajustement très serré dans le boîtier. En fait, j'ai dû poncer un peu le PCB du mien. J'ai un peu augmenté la taille du boîtier, j'espère qu'il vous conviendra mieux. J'ai plié un peu les câbles d'en-tête de la LED pour avoir plus d'espace et j'y ai soudé les fils - il n'y a pas d'espace pour y brancher quoi que ce soit. L'écran LCD ira correctement dans un seul sens dans le boîtier et la base ne se fixera que dans un seul sens également.

Soudez le tout ensemble et remettez les pièces en place. J'avais Nano avec des en-têtes - il aurait été préférable d'avoir une version qui peut être directement soudée. Assurez-vous que vous tirez les fils LCD à travers la base LCD avant de souder.

Tout a l'air assez désordonné, car j'avais laissé des fils un peu trop longs. Fermez le corps et réglez les vis.

Étape 8: Le croquis Arduino

Vous aurez besoin de la bibliothèque Liquid Crystal I2C pour piloter l'écran LCD.

Si vous connectez le tachymètre à un moniteur série, les statistiques seront envoyées sur le moniteur série pendant la mesure.

Juste au cas où il y aurait du bruit, j'ai incorporé un simple filtre passe-bas dans l'algorithme. Trois variables dans l'esquisse régissent la fréquence de mise à jour de l'écran (actuellement toutes les demi-secondes), la fréquence de calcul du RPM (actuellement toutes les 100 ms) et le nombre de mesures dans le support de filtre (actuellement 29). Pour un régime bas (disons, inférieur à 300 environ), la valeur réelle du régime fluctuera, mais la moyenne sera précise. Vous pouvez augmenter la prise en charge du filtre pour obtenir un RPM en cours d'exécution plus précis.

Une fois que vous avez chargé le croquis, vous êtes prêt à partir !

Étape 9: Code source OpenSCAd

Je joins toutes les sources openSCAD. Je ne fais aucune restriction sur ce code - vous pouvez le modifier, l'utiliser, le partager, etc., comme vous le souhaitez. Cela s'applique également à l'esquisse Arduino.

Chaque fichier source contient des commentaires qui, j'espère, vous seront utiles. Les pièces principales du tachymètre se trouvent dans le répertoire principal, l'interrupteur d'alimentation se trouve dans le répertoire des constructions, tandis que le pot_wheel et le déclencheur se trouvent dans le répertoire des composants. Toutes les autres sources sont appelées à partir des fichiers de pièces principaux.