Arduino Laser-based Timing System: 6 Hatua (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Kama sehemu ya ufundishaji wangu, nilihitaji mfumo wa kupima kwa usahihi jinsi gari la mfano lilisafiri haraka mita 10. Hapo awali, nilifikiri nitanunua mfumo rahisi uliopangwa tayari kutoka kwa eBay au Aliexpress, mifumo hii inajulikana kama milango nyepesi, milango ya picha au sawa. Ilibadilika kuwa mifumo ya muda wa lango la taa iliyojengwa tayari ni ghali sana, kwa hivyo niliamua kujenga yangu mwenyewe.

Uendeshaji wa mfumo wa muda wa lango nyepesi ni rahisi sana. Kila lango nyepesi lina moduli ya laser upande mmoja, hii inapeana doa ya laser kwenye moduli ya kipinga-kutegemea taa (LDR) upande wa pili. Kwa kupima pato la LDR, mfumo unaweza kugundua wakati boriti ya laser imevunjwa. Kutumia milango miwili kati ya hii mfumo huanza kipima wakati boriti ya kwanza imevunjwa na kusimamisha kipima wakati inapohisi boriti ya pili imevunjwa. Wakati uliorekodiwa unaonyeshwa kwenye skrini ya LCD.

Kuunda mfumo kama huu na wanafunzi ni utangulizi mzuri wa kuweka alama, pia ni nyenzo muhimu sana darasani mara tu inapomalizika. Aina hii ya mfumo ni mzuri kwa shughuli za STEM na inaweza kutumika kupima jinsi vitu vya haraka kama gari za bendi za mpira, magari ya panya au magari ya pinewood derby husafiri umbali uliowekwa.

Kanusho: Suluhisho lililowasilishwa hapa ni mbali na mojawapo. Ninajua vitu vingine vinaweza kuwa bora zaidi au ufanisi zaidi. Mradi huu hapo awali uliwekwa pamoja kwa tarehe ya mwisho kali sana na ilifanya kazi vizuri kabisa kwa kusudi lililokusudiwa. Nina mipango ya kutolewa toleo la 2 na toleo la 3 la mfumo huu na maboresho, tafadhali angalia hatua ya mwisho ya kufundisha. Utekelezaji wa mzunguko na nambari ni kwa hatari yako mwenyewe.

Vifaa

• Arduino R3 (au bodi inayoendana) - £ 4.50
• Manyoya ya manyoya ya Adafruit - Sehemu ndogo ya aina yoyote ya protoboard pia ni sawa - £ 1
• Ngao ya keypad ya LCD - Hakikisha hii imetengenezwa kutoshea toleo la arduino unayo - £ 5
• 2 x Moduli ya Kitegemezi cha Mwangaza (LDR) - Kutafuta ebay kwa "arduino LDR" inapaswa kuonyesha chaguzi nyingi - £ 2.30 kila moja
• 2 x Laser moduli - Kutafuta ebay kwa "laser ya arduino" inapaswa kuonyesha chaguzi nyingi. Hakikisha nguvu ya laser sio kubwa kuliko 5mW. - £ 2.25 kwa tatu
• 4 x tripod ndogo - £ 3.50 kila moja
• 4x 1/4 inch nut - Ili kutoshea uzi wa kawaida wa safari - £ 2
• Futa akriliki kwa kesi ya Arduino £ 3
• Karanga za M3 na bolts - £ 2
• Kusimama kwa PCD kwa plastiki - Kits za hizi zinaweza kupatikana kwa bei rahisi kabisa kwenye Ebay. - £ 6.80
• 4 x 3D viambatisho vilivyochapishwa - Gharama ya nyenzo ilikuwa karibu £ 5.
• Cable ya Ribbon - £ 5

Jumla ya gharama ilikuwa karibu £ 55, hii inachukua ufikiaji wa mkataji wa laser na printa ya 3D. Gharama nyingi hapa ni kwa kesi, karanga na bolts, nk gharama halisi ya vifaa vya elektroniki ni Pauni 22 tu kwa hivyo labda kuna nafasi ya utaftaji mwingi hapa.

Hatua ya 1: Programu Adrunio

Pakia nambari hapa chini kwa Arduino. Ikiwa haujui jinsi ya kufanya hivyo, angalia hii nzuri inayoweza kufundishwa.

Mantiki ya msingi ya nambari ni kama ifuatavyo.

1. Washa moduli za laser na angalia kuliko kila LDR inaweza "kuona" boriti ya laser.
2. Subiri hadi LDR 1 itagundua mapumziko kwenye boriti ya laser, mara moja anza kipima muda.
3. Subiri hadi LDR 2 itambue mapumziko kwenye boriti ya laser, mara moja simamisha kipima muda.
4. Onyesha wakati unaosababishwa kwenye skrini ya LCD kwa sekunde ndogo.

Nambari imeundwa tu kwa wakati wa kukimbia moja, mara wakati kutoka skrini imebainika kitufe cha kuweka upya kwenye ngao kinatumiwa kuanza tena programu.

KIUNGO KWA KODI YA ARDUINO

(FYI: Nambari imewekwa kwenye create.arduino.cc na ningependa kuingiza nambari hapa, lakini mhariri wa Maagizo hairuhusu iframe iliyoingia kuonyesha au kufanya kazi kwa usahihi. Ikiwa mtu yeyote kwenye Instructables anasoma hii, tafadhali kutekeleza hii kama huduma katika siku zijazo, asante)

Hatua ya 2: Vifunga vya 3D

Moduli za laser na LDR zinahitajika kushikiliwa ili kuhakikisha kuwa hakuna mapumziko ya boriti yanayotokea kama matokeo ya moduli zinazohamia. Chapa 3D viambatanisho hapo chini na bolt moduli zilizopo, moduli ya laser itahitaji kushikiliwa na tie ya zip kwani haina shimo la bolt.

Hakikisha kunasa karanga ya inchi 1/4 ndani ya kila kesi, hii itatumika baadaye kuruhusu kesi hizi kuungana na vidonda. Nusu mbili za ua zimewekwa pamoja na karanga za M3 na bolts.

Hatua ya 3: Uchunguzi wa Laser Kata Arduino

Laser-kata faili hapa chini kutoka kwa akriliki 4mm nene wazi. Panga Ru ya arduino R3 na protoboard na mashimo kwenye vipande vya akriliki na bolt mahali pake. Bolt kipande cha juu cha kesi hiyo chini kwa kutumia kusimama kwa PCD kama spacers.

Hatua ya 4: Funga Mzunguko

Ngao ya LCD iliyotumiwa katika mradi huu imeelezewa kwa undani katika mafunzo haya mazuri. Skrini ya LCD na vifungo vya kuingiza hutumia pini za I / O za arduino hata hivyo, kwa sababu hii I / O yote kwa moduli za laser na pini za matumizi ya LDR 1, 2, 12 na 13 tu.

Wiring kidogo sana inahitajika, lakini hakikisha mzunguko umeunganishwa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Niliongeza viunganishi vya aina ya JST kwenye waya za moduli za laser na LDR kuniruhusu kutenganisha kwa urahisi na kuhifadhi usanidi mzima.

Ndio, pini za arduino 1 na 2 zinawasha moja kwa moja moduli za laser bila kontena la mkondoni. Kama moduli za laser zilizochaguliwa zimeundwa mahsusi kwa matumizi ya arduino hii haifai kuwa suala hata hivyo. Moduli za laser huchora nguvu ya juu ya 5mW, hii inamaanisha kuwa katika voltage ya usambazaji wa 5V ya pini, moduli inapaswa kuchora karibu 1mA, hii iko chini ya kikomo cha ~ 40mA kwa usambazaji wa sasa kwenye pini za arduino I / O.

Hatua ya 5: Kusanyika na Tune

Mwishowe, uko tayari kukusanya kila kitu.

1. Panda kesi za moduli za LDR na Laser kwenye tepe tatu ndogo.
2. Weka moduli za Laser kuangaza moja kwa moja kwenye sensa ya LDR

Katika hatua hii, utahitaji kurekebisha mambo kidogo. Moduli za LDR hutoa ishara ya dijiti, ishara ya juu (5V) inayoonyesha kuwa hakuna boriti ya laser inayopatikana, ishara ya chini (0V) inayoonyesha kuwa inaweza kuona boriti ya laser. Kizingiti cha kiwango cha mwangaza ambacho moduli hubadilika kutoka 5V hadi ishara ya pato la 0V (na visa versa) inadhibitiwa na potentiometer kwenye bodi ya LDR. Utahitaji kurekebisha mita ya nguvu ili moduli ibadilike kati ya pato la 0V na 5V wakati unatarajia iwe.

Ama polepole rekebisha potentiometer hadi mfumo ufanye kazi kama inavyotarajiwa, au tumia multimeter kupima pato la moduli ya LDR na tune inavyotakiwa.

Hatua ya 6: Uendeshaji na Kazi Zaidi

Unapaswa sasa kuwa tayari kutumia mfumo! Picha zinaonyesha hatua za operesheni.

1. Bonyeza kitufe cha kuchagua ili kuanzisha mfumo.
2. Panga lasers ili ziangaze moja kwa moja kwenye sensa ya LDR.
3. Mfumo sasa una silaha. Kuweka mfano gari kwenda.
4. Mfumo utaanza muda mara tu boriti ya kwanza ya laser imevunjwa.
5. Mfumo utasimama mara tu boriti ya pili ya laser imevunjika.
6. Wakati katika milisekunde huonyeshwa kwenye skrini.
7. Bonyeza kitufe cha kuweka upya wakati mwingine kukimbia.

Labda nitaunda toleo la 2.0 la mfumo huu kwani kuna maboresho dhahiri ambayo yanaweza kufanywa:

1. Hakuna haja ya kuwasha moduli za laser kutoka Arduino, zinaweza kuwezeshwa na betri na kuwashwa tu wakati inahitajika. Wakati nilibuni mfumo, wiring moduli za laser kwa Arduino kwa nguvu ilionekana kama suluhisho rahisi, kwa vitendo, hii inasababisha mbio ndefu za waya zinazoingia.
2. Lenti za kondensa zinahitajika sana kwenye nyumba za LDR. Kuweka laini ya laser juu kabisa na katikati ya sensa (ndogo sana) ya LDR ni ngumu sana na wakati mwingine inaweza kuchukua dakika kadhaa, kutumia lensi ya condenser kumpa mtumiaji shabaha kubwa zaidi kulenga na dot laser.

Mimi pia sasa ninafikiria juu ya toleo la 3.0 ambalo halina waya kabisa na linaunganisha tu kwenye kompyuta yangu ndogo kwa kutumia Bluetooth, huu ni mradi mkubwa zaidi kwa siku nyingine, hata hivyo.

Mkimbiaji Juu katika Shindano la STEM