Conectarea unui turometru la Arduino. Tahometru bazat pe Arduino. Ieșirea datelor pe afișajul LCD HD44780 folosind arduino

Un turometru este un instrument util pentru a număra RPM (rotațiile pe minut) unei roți sau a oricărui lucru care se învârte. Cel mai simplu mod de a face un turometru este să folosești un transmițător și un receptor IR. Când conexiunea dintre ele este întreruptă, știi că ceva se învârte și poți folosi codul pentru a calcula RPM pe baza frecvenței întreruperii comunicării.

În acest articol, ne vom uita la cum să folosim un transmițător și un receptor IR pentru a face un tahometru folosind Arduino. Rezultatul este afișat pe un afișaj LCD 16x2.

Scopul acestui proiect este de a crea un sistem cu o singură intrare și o singură ieșire. La intrarea dispozitivului există un semnal care se schimbă de la nivelul ridicat (+5V) la nivelul scăzut (+0V) atunci când comunicarea este întreruptă. Conform acestui semnal, Arduino va crește valoarea contorului intern. Apoi să fie efectuat prelucrare suplimentarăși calcul, iar când declanșatorul este întrerupt, RPM calculat va fi afișat pe afișajul LCD.

Pentru comunicare vom folosi un fascicul IR de la un LED IR conectat printr-un rezistor cu rezistență scăzută, astfel încât să strălucească puternic. Vom folosi un fototranzistor ca receptor, care se „închide” în absența luminii de la LED-ul IR. Un ventilator al computerului va fi plasat între transmițătorul IR și receptor și va fi pornit. Un receptor IR conectat printr-un circuit tranzistor va genera întreruperi. Pentru a scoate rezultatul va fi folosit LCD Arduino interfață astfel încât să putem afișa valoarea finală RPM pe LCD.

Elemente:

Placa de dezvoltare

Rezistor trimmer 5 kOhm

Jumperii

Conectori SIP

2x 2N2222 tranzistor NPN

LED infrarosu

Fototranzistor

Rezistor de 10 ohmi

Rezistor 100 kOhm

Rezistor 15 kOhm sau 16 kOhm

Ventilator calculator

Lista detaliată a articolelor

Toate elementele utilizate în proiect sunt enumerate mai sus, dar voi descrie mai detaliat funcțiile elementelor principale.

Arduino UNO

Acest Placa Arduino, pe care îl vom folosi pentru a procesa impulsuri de la întreruperea fasciculului IR, care raportează prezența unei lame a ventilatorului computerului între receptor și senzor. Arduino va folosi aceste impulsuri împreună cu un temporizator pentru a calcula RPM-ul ventilatorului.

LCD 16×2

Odată ce Arduino a calculat RPM, această valoare va fi afișată pe afișaj într-un mod ușor de utilizat.

Rezistor trimmer 5 kOhm

Acest trimmer va fi folosit pentru a regla contrastul LCD-ului 16x2. Oferă o tensiune analogică cuprinsă între 0 și +5V, permițându-vă să reglați luminozitatea afișajului LCD.

LED cu infraroșu și fototranzistor

Fototranzistorul se pornește când o lumină IR puternică îl lovește. Deci, atunci când LED-ul IR este aprins, menține fototranzistorul deschis, dar dacă LED-ul IR este acoperit de o lamă a ventilatorului, de exemplu, atunci fototranzistorul este închis.

2N3904 și 2N3906

Acești tranzistori sunt utilizați pentru a converti nivelul semnalului pentru a furniza impulsuri de ieșire de la fototranzistor la Arduino, în care nu există alte tensiuni decât +0 și +5V.

Diagrama schematică

În circuit, interfața de comunicare cu afișajul LCD este simplificată și are doar 2 linii de control și 4 linii de date.

Caracteristicile schemei

Interfață LCD 16×2

2 pini de control și 4 pentru transferul de date sunt conectați de la Arduino la afișajul LCD. Acesta este ceea ce îi spune LCD-ului ce să facă și când să o facă.

Circuit de întrerupere a fasciculului IR

Semnalul de întrerupere a fasciculului IR trece la al 2-lea digital Pin Arduino. Acest lucru întrerupe Arduino, permițându-i să numere pulsul și permițând turometrului să primească datele.

Biblioteca LCD Arduino

Pentru acest proiect vom folosi biblioteca Arduino LCD. Practic, vom actualiza valoarea RPM de pe a doua linie la cea nouă.

Pentru a vă pregăti, aruncați o privire la codul de mai jos, care folosește această bibliotecă pentru a afișa „Hello, World!” pe ecranul LCD. În turometru vom folosi cod similar, în special: „lcd.print(millis()/1000);”.

Înțelegeți funcțiile acestei biblioteci LCD cât mai detaliat posibil înainte de a merge mai departe. Nu este prea complicat și este bine documentat pe site-ul Arduino.

Calcularea RPM folosind Arduino

Deoarece vom calcula RPM-ul unui ventilator de computer, trebuie să înțelegem că folosim întreruperea fasciculului IR pentru calcul. Acest lucru este foarte convenabil, dar trebuie să ținem cont de faptul că ventilatorul computerului are 7 pale. Aceasta înseamnă că 7 întreruperi echivalează cu 1 revoluție.

Dacă urmărim întreruperi, trebuie să știm că fiecare a șaptea întrerupere înseamnă că tocmai a avut loc o rotație completă. Dacă ținem evidența timpului necesar pentru a finaliza o revoluție, putem calcula cu ușurință RPM.

Timp de prima revoluție = P * (µS/revoluție)

RPM = rpm = 60.000.000 * (µS/min) * (1/P) = (60.000.000 / P) * (rpm)

Pentru a calcula RPM vom folosi formula de mai sus. Formula este precisă, iar acuratețea depinde de cât de bine poate Arduino să țină evidența timpului dintre întreruperi și să numere numărul de rotații complete.

Ansamblu circuit

În fotografia de mai jos puteți vedea totul detaliile necesareși jumperi ca în diagramă.

Mai întâi, conectați +5V și liniile de date/control ale afișajului LCD. Apoi afișaj LCD, potențiometru de contrast și LED de alimentare.

Se montează întreruperea circuitului fasciculului IR. Încercați să păstrați o anumită distanță între LED-ul IR și fototranzistor. Această fotografie arată distanța dintre LED-ul IR și fototranzistorul unde voi plasa ventilatorul computerului.

Destul de discuții hardware! Să începem să facem firmware-ul/programul pentru a vedea cum funcționează dispozitivul!

Partea software

Există două părți principale ale codului, care sunt prezentate și detaliate mai jos:

Ciclu de reîmprospătare LCD de bază

Întreruperea timpului de actualizare

Ciclul principal numără rotațiile și actualizările afișajului LCD. Deoarece bucla principală este o buclă uriașă while(1), aceasta va funcționa întotdeauna, RPM va fi numărat, iar LCD-ul va fi actualizat de câteva ori pe secundă. Funcția din întrerupere numără timpul dintre întreruperile IR, astfel încât să puteți număra RPM în bucla principală.

Amintiți-vă că un ventilator de computer are 7 pale, așa că acest tahometru este proiectat să funcționeze numai cu acele ventilatoare. Dacă ventilatorul sau alt dispozitiv produce doar 4 impulsuri pe rotație, schimbați codul în „(timp*4)”.

Iată un videoclip demonstrativ despre cum funcționează turometrul.

Cele două ventilatoare funcționează la aproximativ 3000 rpm și 2600 rpm, cu o eroare de aproximativ +/-100 rpm.

Revizuirea turometrului pe Arduino

Ventilatorul generează impulsuri de întrerupere, iar la ieșire vedem RPM. Deși acuratețea nu este de 100%, ci de aproximativ 95%, costul elementelor fiind de 10 USD, este logic să construiți acest tahometru pe Arduino.

Ce să faci acum?

Sistemele bazate pe întreruperea fasciculului sunt utile nu numai pentru măsurătorile RPM, ci și ca alți senzori. De exemplu, vrei să știi dacă o ușă este deschisă sau închisă. Poate vrei să știi dacă ceva a trecut pe sub robot. Există multe utilizări pentru tăierea fasciculului, iar circuitul folosit aici este atât de simplu încât există multe modalități de a îmbunătăți și de a construi alte dispozitive uimitoare.

Concluzie

În general, consider acest proiect un succes... Dar este o chestiune de timp și experiență.. Într-un fel sau altul, sistemul funcționează conform intenției și destul de fiabil și am obținut rezultatul așteptat. Sper că ți-a plăcut să citești acest articol și să înveți cum să-ți faci propriul tahometru folosind Arduino!

Articol original pe engleză(traducere: Alexandru Kasyanov pentru site-ul cxem.net)

Senzor de viteză de rotațieF.C. -03

Modul senzor de viteză sau mișcare liniară. Tip modul FC-03. Este conceput pentru a controla parametrii mecanici ai pieselor mobile ale diferitelor mecanisme pentru uz casnic și educațional. Când este instalat pe platforme de bază de robotică mică, vă permite să asamblați sisteme de control al motoarelor și să stabiliți controlul asupra mișcării unui obiect.

Instalarea senzorului de viteză de rotație FC-03 pe șasiul unui robot cu roți.

Caracteristici

Alimentare 3,3 - 5 V
Lățimea liberă pentru discul cu fante 5 mm
Dimensiuni modul 38 x 14 x 7 mm
Orificiu de montare pentru șurub de 3 mm

ContacteFC-03



Contactele sunt marcate pe tablă.

VCC - sursa de alimentare.
GND- fir comun, alimentare negativă.
DO - ieșire semnal impuls.
AO - ieșire directă de la optocupler ITR9608.

Principiul de funcționare

Elementul de detectare al modulului este o pereche optică ITR9608. Într-o proeminență a carcasei există un LED infraroșu îndreptat către un fototranzistor situat în cealaltă proeminență. Dacă o placă opacă este introdusă în spațiul dintre proeminențe, radiația IR de la LED este blocată și fototranzistorul este închis. O astfel de componentă este uneori numită fotoîntrerupător, dar detectează doar întreruperea flux luminos. După cum se arată în diagramă, de la emițătorul tranzistorului semnalul intră în circuitul dispozitivului.

Lumina este blocată de o placă atașată la partea mobilă a mecanismului controlat. Folosind senzorul, mișcarea către pozițiile extreme ale planului în mișcare este determinată atunci când elementul structural asociat cu acesta intră în senzor. Ei măsoară parametrii de rotație ai diferitelor piese mecanice. Acesta este modul în care parametrii mecanici sunt convertiți cantități electriceși mai departe în valorile programului.

Senzorul de viteză de rotație FC-03 este utilizat pentru a măsura viteza de rotație. Nu poate fi folosit pentru a determina direcția de rotație. Pe arborele motorului sau cutia de viteze este instalat un disc cu găuri. Optocuplerul modulului are un slot de 5 mm lățime. Când discul se rotește, așa cum se arată în animație, găurile și secțiunile plăcii alternează constant în slot. Senzorul transformă alternanța elementelor discului în impulsuri electrice. Electronica modulului face ca semnalul senzorului să fie potrivit pentru percepția digitală cipuri logice sau microcontroler.

SistemF.C.-03

Semnalul de la ITR9608 merge la intrarea comparatorului LM393, de la ieșirea acestuia la pinul D0 și LED-ul indicator se stinge semnal digital constând din niveluri logice înalte și scăzute. Semnalul de ieșire A0 vine direct de la ITR9608 fără conversie în niveluri logice. Utilizarea comparatorului LM393 vă permite să obțineți margini netede ale impulsurilor și să creșteți ușor sarcina curentă a ieșirii senzorului, instalați un LED în circuit care indică starea ieșirii.

Indicaţie

Pe placă sunt 2 LED-uri. Unul arată activarea senzorului de viteză de rotație FC-03, celălalt arată absența unui obstacol în senzor. Când porniți dispozitivul pentru prima dată, ambele LED-uri ar trebui să se aprindă. La introducerea unei plăci metalice în spatiu liberîntrerupător, un LED ar trebui să se stingă.

Aplicație

Folosind senzorul, puteți măsura nu numai viteza de rotație, accelerația, ci și distanța parcursă de un robot cu roți și să înregistrați durata de viață a motorului. Este deosebit de important să se controleze viteza de rotație a roților atunci când fiecare roată este antrenată de propriul motor. Pentru deplasarea în linie dreaptă, vitezele de rotație ale tuturor roților trebuie să fie egale, iar la întoarcere, respectați algoritmul sistemului de control.

Pe măsură ce discul se rotește, un număr cunoscut de găuri traversează fanta senzorului într-o singură rotație. Numărând numărul de găuri, puteți determina 1 rotație a roții sau, de exemplu, 15,5 rotații. Măsurând numărul de rotații pe unitatea de timp, obținem frecvența de rotație a roții și, prin urmare, viteza obiectului. Pe baza semnalelor de la senzor și având valoarea exactă a intervalelor de timp, dispozitivul calculează parametrii de mișcare. Utilizarea unui microcontroler este relevantă aici.
Următorul program Arduino vă permite să determinați numărul de rotații pe minut și afișează rezultatele în fereastra terminalului serial.

#define PIN_DO 2 // Setați pinul folosit în Arduino
impulsuri int volatile nesemnate;
rpm plutitor;
nesemnat mult timpVechi;
#define HOLES_DISC 15

Număr de goluri ()
{
impulsuri++;
}

Void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN_DO, INPUT);
impulsuri = 0;
timeOld = 0;

}

buclă goală ()
{
if (millis() - timeOld >= 1000)
{
detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO));
rpm = (impulsuri * 60) / (HOLES_DISC);
Serial.println(rpm);

TimeOld = milis();
impulsuri = 0;
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO), counter, FALLING);

Vă recomandăm să citiți

Echipamente electrice

Cuvintele antice și semnificația lor

Bazele ingineriei electrice

Avantajele și dezavantajele profesiei de ecologist 5 profesii legate de ecologie

Motor electric

Păsări corvide: descriere, fotografie, dietă, caracteristici și caracteristici ale speciei Cine este responsabil în familia corbului

Prize și întrerupătoare

Tipuri de păuni, descrierile și fotografiile acestora

Măsurători și calcule

Care sunt unele conspirații pentru pantofi?

Bazele ingineriei electrice

O vrajă pentru noroc: să ai mereu noroc în toate Vrăji pentru noroc la cercei.