Свързване на тахометър към arduino. Тахометър, базиран на Arduino. Извеждане на данни към HD44780 LCD дисплей с помощта на arduino

Тахометърът е полезен инструмент за отчитане на RPM (обороти в минута) на колело или нещо, което се върти. Най-лесният начин да направите тахометър е да използвате IR предавател и приемник. Когато комуникацията между тях се прекъсва, вие знаете, че нещо се върти и можете да използвате кода, за да изчислите RPM въз основа на честотата на прекъсванията на комуникацията.

В тази статия ще разгледаме как да използвате IR предавател и приемник, за да направите тахометър с помощта на Arduino. Резултатът се показва на 16x2 LCD дисплей.

Целта на този проект е да се създаде система с един вход и един изход. На входа на устройството има сигнал, който се променя от високо (+5V) на ниско (+0V) ниво при прекъсване на комуникацията. Според този сигнал Arduino ще увеличи стойността на вътрешния брояч. След това се извършва допълнителна обработка и изчисление и когато тригерът бъде прекъснат, изчислените RPM ще бъдат показани на LCD дисплея.

За комуникация ще използваме инфрачервен лъч от инфрачервен светодиод, свързан чрез резистор с ниско съпротивление, така че да свети ярко. Като приемник ще използваме фототранзистор, който се "затваря" при липса на IR LED светлина. Компютърният вентилатор ще бъде поставен между IR предавателя и приемника и ще бъде включен. IR приемник, свързан чрез транзисторна верига, ще генерира прекъсвания. За показване на резултата ще се използва Arduino LCDинтерфейс, за да можем да покажем крайната стойност на RPM на LCD дисплея.

елементи:

Дъска за хляб

Тример резистор 5 kΩ

Джъмпери

SIP конектори

2x 2N2222 NPN транзистор

инфрачервен светодиод

Фототранзистор

Резистор 10 ома

Резистор 100 kΩ

Резистор 15 kΩ или 16 kΩ

компютърен вентилатор

Подробен списък с артикули

Всички елементи, използвани в проекта, са изброени по-горе, но ще опиша функциите на основните елементи по-подробно.

Arduino UNO

то ардуино платка, който ще използваме за обработка на импулсите от прекъсването на IR лъча, които показват наличието на перка на компютърен вентилатор между приемника и сензора. Arduino ще използва тези импулси заедно с таймер за изчисляване на RPM на вентилатора.

LCD дисплей 16×2

След като Arduino изчисли RPM, тази стойност ще се покаже на дисплея по удобен за потребителя начин.

Тример резистор 5 kΩ

Този тример ще се използва за регулиране на контраста на 16x2 LCD. Той осигурява аналогово напрежение в диапазона от 0 до +5V, което ви позволява да регулирате яркостта на LCD.

Инфрачервен светодиод и фототранзистор

Фототранзисторът се отваря, когато върху него попадне мощна инфрачервена светлина. Следователно, когато IR светодиодът е включен, той поддържа фототранзистора отворен, но ако IR светодиодът е покрит, например, от перка на вентилатор, тогава фототранзисторът е затворен.

2N3904 и 2N3906

Тези транзистори се използват за преобразуване на нивото на сигнала, за да осигурят изходни импулси от фототранзистора към Arduino, в които няма напрежения, различни от +0 и +5V.

електрическа схема

На диаграмата LCD комуникационният интерфейс е опростен и има само 2 линии за управление и 4 линии за данни.

Характеристики на веригата

Интерфейс на LCD дисплей 16×2

2 контролни пина и 4 за пренос на данни са свързани от Arduino към LCD. Това казва на LCD дисплея какво да прави и кога.

Верига за прекъсване на инфрачервения лъч

Сигналът за прекъсване на инфрачервения лъч отива към 2-ри цифров Arduino щифт. Това прекъсва Arduino, позволявайки му да брои импулса и позволява на тахометра да получава данни.

Arduino LCD библиотека

За този проект ще използваме LCD библиотеката на Arduino. По принцип просто ще актуализираме стойността на RPM на втория ред с новата.

Като подготовка вижте кода по-долу, който използва тази библиотека, за да покаже „Hello, World!“ на LCD дисплея. В тахометъра ще използваме подобен код, особено: "lcd.print(millis()/1000);".

Разберете възможно най-подробно функциите на тази LCD библиотека, преди да продължите. Не е прекалено сложно и е добре документирано на уебсайта на Arduino.

Броене на обороти с Arduino

Тъй като ще изчислим RPM на компютърен вентилатор, трябва да разберем, че използваме прекъсване на IR лъч за изчисляване. Това е много удобно, но трябва да вземем предвид, че компютърният вентилатор има 7 перки. Това означава, че 7 прекъсвания се равняват на 1 оборот.

Ако проследяваме прекъсвания, трябва да знаем, че всяко седмо прекъсване означава, че току-що е извършено 1 пълно завъртане. Ако следим времето, необходимо за пълен оборот, тогава можем лесно да изчислим RPM.

Време на 1-ви оборот = P * (µS/rev)

RPM = RPM = 60 000 000 * (µS/min) * (1/P) = (60 000 000 / P) * (RPM)

За да изчислим RPM, ще използваме формулата по-горе. Формулата е точна и точността зависи от това колко добре Arduino може да следи времето между прекъсванията и да брои броя на пълните обороти.

Монтаж на веригата

На снимката по-долу можете да видите всички необходими части и джъмпери, както е показано на диаграмата.

Първо свържете +5V и LCD линии за данни/контрол. След това LCD, потенциометър за контраст и светодиод за захранване.

Веригата за прекъсване на инфрачервения лъч е сглобена. Опитайте се да поддържате разстояние между IR LED и фототранзистора. Тази снимка показва разстоянието между IR LED и фототранзистора, където ще поставя вентилатора на компютъра.

Стига приказки за хардуер! Нека започнем да правим фърмуер/програма, за да видим как работи устройството!

Софтуерна част

Има две основни части от кода, които са показани и подробно описани по-долу:

Основен цикъл на опресняване на LCD

Актуализация на времето за почивка

В основния цикъл се броят оборотите и актуализациите на LCD. Тъй като основният цикъл е гигантски цикъл while(1), той винаги ще работи, оборотите в минута ще се броят и LCD ще се актуализира няколко пъти в секунда. Функцията в прекъсването отчита времето между IR прекъсванията, така че можете да преброите RPM в главния цикъл.

Не забравяйте, че компютърният вентилатор има 7 перки, така че този оборотомер е проектиран да работи само с такива вентилатори. Ако вашият вентилатор или друго устройство дава само 4 импулса на оборот, променете "(време*4)" в кода.

Ето демонстрационен видеоклип за това как работи оборотомерът.

Двата вентилатора работят на приблизително 3000rpm и 2600rpm, с грешка от около +/-100rpm.

Преглед на тахометър Arduino

Вентилаторът генерира прекъсващи импулси, а на изхода виждаме RPM. Въпреки че точността не е 100%, а около 95%, с цена от $ 10, има смисъл да се изгради този тахометър на Arduino.

И какво е сега?

Системите за прекъсване на лъча са полезни не само за измервания на RPM, но и като други сензори. Например искате да знаете дали една врата е отворена или затворена. Може би искате да знаете дали нещо е минало под робота. Има много приложения за прекъсване на лъча и използваната тук верига е толкова проста, че има много начини за подобряване и изграждане на други невероятни устройства.

Заключение

Като цяло смятам, че този проект е успешен... Но е въпрос на време и опит.Въпреки всичко системата работи по предназначение и е доста надеждна и получихме очаквания резултат. Надявам се да ви е харесало да прочетете тази статия и да научите как да направите свой собствен Arduino тахометър!

Оригинална статия за английски език(превод: Александър Касяновза сайт cxem.net)

Сензор за скорост на въртенеFC -03

Модул за сензор за скорост или линейно движение. Тип модул FC-03. Предназначен е за контрол на механичните параметри на движещи се части на различни механизми за битови и учебни цели. Когато е инсталиран в базовите платформи на малка роботика, той ви позволява да сглобявате системи за управление на двигателя и да установявате контрол върху движението на обект.

Монтаж на сензора за скорост на въртене FC-03 върху шасито на колесния робот.

Характеристики

Захранване 3.3 - 5 V
Широчина на просвета за шлицов диск 5 мм
Размери на модула 38 x 14 x 7 mm
Монтажен отвор за винт 3 мм

КонтактиFC-03



Контактите са маркирани на таблото.

VCC е сила.
GND- общ проводник, отрицателен полюс на мощността.
DO - импулсен изходен сигнал.
AO - директен изход от оптрон ITR9608.

Принцип на действие

Приемащият елемент на модула е оптична двойка ITR9608. Инфрачервен светодиод е разположен в единия ръб на корпуса, насочен към фототранзистор, разположен в друг ръб. Ако в пролуката между издатините се постави непрозрачна плоча, тогава инфрачервеното лъчение от светодиода се блокира и фототранзисторът се затваря. Такъв компонент понякога се нарича фотопрекъсвач, но той само блокира прекъсването. светлинен поток. Както е показано на диаграмата от емитера на транзистора, сигналът влиза във веригата на устройството.

Светлината се блокира от пластина, фиксирана върху подвижната част на управлявания механизъм. С помощта на сензора се определя движението до крайните позиции на движещата се равнина, когато структурният елемент, свързан с него, влезе в сензора. Измерете параметрите на въртене на различни механични части. По този начин механичните параметри се преобразуват в електрически величини и след това в програмни стойности.

Сензорът за скорост на въртене FC-03 се използва за измерване на скоростта на въртене. Не може да се използва за определяне на посоката на въртене. На вала на двигателя или зъбното колело на редуктора е монтиран диск с отвори. Оптрона на модула има слот с ширина 5 мм. Когато дискът се върти, както е показано на анимацията, дупките и секциите на плочата постоянно се редуват в слота. Сензорът преобразува редуването на дисковите елементи в електрически импулси. Електрониката на модула прави сигнала на сензора цифрово разчитаем логически чиповеили микроконтролер.

СхемаFC-03

Сигналът от ITR9608 се подава към входа на компаратора LM393, от неговия изход към щифта D0 и се захранва светодиодният индикатор цифров сигналсъстоящ се от високи и ниски логически нива. Изход A0 се захранва директно от ITR9608 без преобразуване в логически нива. Използването на компаратора LM393 ви позволява да получите гладки ръбове на импулса и леко да увеличите текущото натоварване на изхода на сензора, инсталирайте светодиод във веригата, показващ състоянието на изхода.

Индикация

На платката има 2 светодиода. Единият показва включването на сензора за скорост на въртене FC-03, другият показва липсата на препятствие в сензора. По време на първия пробен пуск и двата светодиода трябва да светят. Когато в свободното пространство на прекъсвача се постави метална пластина, един светодиод трябва да изгасне.

Приложение

С помощта на сензора е възможно да се измерва не само скоростта на въртене, ускорението, но и разстоянието, изминато от колесния робот, както и да се записва изразходваният живот на двигателя. Особено важно е да се контролира скоростта на въртене на колелата, когато всяко колело се задвижва от собствен двигател. За праволинейно движение скоростта на въртене на всички колела трябва да бъде еднаква, докато се въртите, спазвайте алгоритъма на системата за управление.

Докато дискът се върти, известен брой дупки пресичат сензорния процеп за едно завъртане. Като преброите броя на дупките, можете да определите 1 оборот на колелото или например 15,5 оборота. Измервайки броя на оборотите за единица време, получаваме честотата на въртене на колелото, а оттам и скоростта на обекта. Въз основа на сигналите от сензора и имайки точната стойност на времевите интервали, устройството изчислява параметрите на движение. Тук влиза в действие микроконтролерът.
Следната програма Arduino ви позволява да определите броя обороти в минута и извежда резултатите в прозореца на серийния терминал.

#define PIN_DO 2 // Задайте щифт, използван от Arduino
променливи неподписани int импулси;
плаващи обороти в минута;
неподписан дълго времеСтар;
#define HOLES_DISC 15

празен брояч ()
{
варива++;
}

Празна настройка()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN_DO, INPUT);
импулси=0;
timeOld = 0;

}

Void loop()
{
if (millis() - timeOld >= 1000)
{
detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO));
rpm = (импулси * 60) / (HOLES_DISC);
Сериен println (rpm);

TimeOld = millis();
импулси=0;
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO), counter, FALLING);

Препоръчваме за четене

електрическо оборудване

Готвене на оризова запеканка като в детската градина

Стабилизатори и UPS

Пилешка супа с консервирана царевица и кашкавал

Монтаж

Пиле с картофи на фурна - най-добрите рецепти

електрическо оборудване

Турция на фурна калории на 100

Антена

Марко Поло - откривател на Азия

Антена

Марко Поло - откривател на Азия