Measurino: mērīšanas riteņa koncepcijas pierādījums: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Measurino vienkārši saskaita riteņa apgriezienu skaitu, un nobrauktais attālums ir tieši proporcionāls paša riteņa rādiusam. Šis ir odometra pamatprincips, un es sāku šo projektu galvenokārt, lai izpētītu, kā saglabāt ķēdi (to apstrādā Arduino mikrokontrolleris), saderīgu ar vairākiem attālumiem, sākot no milimetriem līdz kilometriem, un novērtēt iespējamās problēmas vai uzlabojumus.

1. darbība: detaļas un sastāvdaļas

• Arduino Nano rev.3
• 128 × 64 OLED diplay (SSD1306)
• Papildu fotoelektriskais rotācijas kodētājs (400P/R)
• Gumijas ritenis lidmašīnas modelim (diametrs 51 mm)
• 2 spiedpogas
• 9v akumulators

2. darbība: kodētājs

Šim projektam esmu pārbaudījis vairākus lētus rotējošos kodētājus, bet es tos nekavējoties izmetu precīzības/jutīguma problēmu dēļ. Tāpēc es devos uz DFRobot papildu fotoelektrisko rotējošo kodētāju - 400P/R SKU: SEN0230. Šis ir rūpniecisks papildu fotoelektriskais rotējošais kodētājs ar alumīnija materiālu, metāla apvalku un nerūsējošā tērauda vārpstu. Griežot režģa disku un optronu, tas ģenerē AB divfāžu ortogonālu impulsa signālu. 400 impulsi vienā kārtā katrai fāzei un 1600 impulsi vienā kārtā divfāzu izvadei 4 reizes. Šis rotējošais kodētājs atbalsta maksimālo ātrumu 5000 apgr./min. Un to var izmantot ātruma, leņķa, leņķa ātruma un citu datu mērīšanai.

Fotoelektriskajam rotējošajam kodētājam ir NPN atvērtā kolektora izeja, tāpēc jums ir jāizmanto pievilkšanas rezistori vai jāiespējo Arduino iekšējā pievilkšana. Tas izmanto 750L05 sprieguma regulatora mikroshēmu, kurai ir DC4.8V-24V plaša diapazona jaudas ieeja.

3. solis: jutīgums

Šim optoelektriskajam rotējošajam kodētājam ir patiešām liela jutība, kas padara to ideāli piemērotu vārpstas kontrolei un pozicionēšanai. Bet manam nolūkam tas bija pārāk saprātīgi. Izmantojot 51 mm riteni, šī kodētāja jutība ir 0,4 mm, kas nozīmē, ka, ja ar roku ir minimāls trīce, tie tiks ierakstīti. Tāpēc es pazemināju jutību, pievienojot histerēzi pārtraukuma režīmā:

anulēts pārtraukums ()

{char i; i = digitalRead (B_PHASE); ja (i == 1) skaits += 1; citādi skaitīt -= 1; ja (abs (skaits)> = histerēze) {flag_A = karogs_A+skaits; skaits = 0; }}

Šis triks bija pietiekams, lai pasākumam nodrošinātu labu stabilitāti.

4. solis: mērīšana

Izvēlieties mērvienību (decimāldaļu vai imperatora skaitli) un pēc tam mērījuma sākumā vienkārši novietojiet riteni ar saskares punktu, nospiediet pogu Atiestatīt un turiet to līdz galam. No kreisās uz labo mērījums palielinās un summējas, no labās uz kreiso - samazinās un atņem. Jūs varat izmērīt arī līknes objektus (automašīnas formu, spirālveida kāpņu margas, rokas garumu no pleca līdz plaukstai ar saliektu elkoni utt.).

Pilna riteņa griešanās ar diametru = D mērīs D*π garumu. Manā gadījumā ar 51 mm riteni tas ir 16,02 cm, un katra ērce ir 0,4 mm (skat. Jutīguma punktu).

5. solis: salikšana

PoC ir izgatavots uz maizes dēļa, lai demonstrētu shēmu. Katrs komponents ir piestiprināts pie tāfeles, un rotācijas kodētājs ir pievienots 2x2 polu skrūvju spaiļu blokam. Akumulators ir standarta 9 V akumulators, un kopējais ķēdes enerģijas patēriņš ir aptuveni 60 mA.

6. darbība: kods

Displejam es izmantoju U8g2lib, kas ir ļoti elastīgs un jaudīgs šāda veida OLED displejiem, ļaujot plašu fontu izvēli un labas pozicionēšanas funkcijas. Es netērēju pārāk daudz laika, aizpildot displeju ar informāciju, jo tas bija tikai Poc.

Lai lasītu kodētāju, es izmantoju pārtraukumus, ko rada viena no divām fāzēm: katru reizi, kad kodētāja vārpsta pārvietojas, tas rada pārtraukumu Arduino, kas saistīts ar impulsa pieaugumu.

attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (A_PHASE), pārtraukt, RISING);

Displejs automātiski pārslēdzas no milimetriem uz metriem, uz kilometriem un (ja atlasīts no spiedpogas) no collām, uz jardiem, uz jūdzēm, kamēr RST spiedpoga atiestata mērījumu uz nulli.

7. darbība. Shēmas

8. solis: no PoC līdz ražošanai

Kāpēc tas ir koncepcijas pierādījums? Daudzu uzlabojumu dēļ, ko varētu/vajadzētu veikt pirms pilnībā funkcionējošas iekārtas izveides. Apskatīsim visus iespējamos uzlabojumus sīkāk:

• Ritenis. Measurino jutība/precizitāte ir atkarīga no riteņa. Mazāks ritenis varētu nodrošināt labāku precizitāti mazu garumu mērīšanā (milimetros līdz centimetros). Daudz lielāks ritenis ar pagarinājuma strēli ļaus staigāt pa ceļu un mērīt kilometrus. Maziem riteņiem ir jāņem vērā materiāls: pilna gumijas ritenis var nedaudz deformēties un ietekmēt precizitāti, tāpēc tādā gadījumā es ieteikšu alumīnija/tērauda riteni ar tikai plānu lenti, lai izvairītos no slīdēšanas. Izmantojot triviālu programmatūras rediģēšanu (izvēlieties pareizo riteņa diametru ar slēdzi), jūs varētu apsvērt savstarpēji savienojamus riteņus, lai pielāgotos jebkuram pasākumam, izmantojot 4 kontaktu savienotāju (ti, USB portu).
• Programmatūra. Pievienojot vēl vienu pogu, programmatūra varētu arī rūpēties par taisnstūra laukumu vai leņķu amplitūdas mērīšanu. Es arī iesaku pievienot pogu "Aizturēt", lai beigās iesaldētu mērījumu, izvairoties nejauši pārvietot riteni pirms vērtības nolasīšanas displejā.
• Nomainiet riteni ar spoli. Īsiem pasākumiem (dažu metru attālumā) riteni var nomainīt ar atsperotu spoli, kas satur pavedienu vai lenti. Tādā veidā jums vienkārši jāvelk pavediens (liekot rotēt kodētāja vārpstu), veiciet mērījumus un skatieties displejā.
• Pievienojiet akumulatora stāvokļa displeju. 3.3 V Arduino atskaites tapu (precīza 1%robežās) var izmantot kā pamatu ADC pārveidotājam. Tātad, veicot analogo un digitālo pārveidošanu uz 3.3V tapas (savienojot to ar A1) un pēc tam salīdzinot šo rādījumu ar sensora rādījumu, mēs varam ekstrapolēt reālistisku rādījumu neatkarīgi no tā, kāds ir VIN (kamēr tas pārsniedz 3,4 V). Darba piemēru var atrast šajā citā manā projektā.

9. darbība: attēlu galerija