Arduino լազերային վրա հիմնված ժամանակաչափի համակարգ. 6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Իմ ուսուցման շրջանակներում ինձ անհրաժեշտ էր համակարգ, որը ճշգրիտ չափելու էր, թե որքան արագ է մոդելային մեքենան անցել 10 մետր: Սկզբում ես մտածում էի, որ ես էժան պատրաստ համակարգ կգնեմ eBay- ից կամ Aliexpress- ից, այս համակարգերը սովորաբար հայտնի են որպես թեթև դարպասներ, լուսանկարների դարպասներ կամ նման այլ բաներ: Պարզվեց, որ նախապես կառուցված լուսային դարպասների ժամանակացույցի համակարգերը իրականում բավականին թանկ են, ուստի որոշեցի ինքս կառուցել:

Թեթև դարպասի ժամանակացույցի համակարգի աշխատանքը բավականին պարզ է: Լույսի յուրաքանչյուր դարպաս մի կողմում բաղկացած է լազերային մոդուլից, այն լազերային կետը ցուցադրում է լույսից կախված դիմադրության մոդուլի (LDR) վրա, մյուս կողմից: LDR- ի ելքը չափելով ՝ համակարգը կարող է հայտնաբերել, երբ լազերային ճառագայթը կոտրվել է: Օգտագործելով այս դարպասներից երկուսը, համակարգը սկսում է ժմչփը, երբ առաջին ճառագայթը կոտրված է, և այն դադարում է, երբ զգում է, որ երկրորդ ճառագայթը կոտրվել է: Արդյունքում գրանցված ժամանակը ցուցադրվում է LCD էկրանին:

Ուսանողների հետ նման համակարգի կառուցումը կոդավորման հիանալի ներածություն է, այն նաև իսկապես օգտակար դասարանային ռեսուրս է այն ավարտելուց հետո: Այս տիպի համակարգը հիանալի է STEM- ի գործունեության համար և կարող է օգտագործվել չափելու համար, թե որքան արագ են այնպիսի բաներ, ինչպիսիք են ռետինե ժապավենի մեքենաները, մկների թակարդները կամ սոճու փայտե դերբի մեքենաները որոշակի տարածություն են անցնում:

Մերժում. Այստեղ ներկայացված լուծումը հեռու է օպտիմալից: Ես տեղյակ եմ, որ որոշ բաներ կարող են լինել շատ ավելի լավ կամ ավելի արդյունավետ: Այս նախագիծը ի սկզբանե կազմված էր խիստ սեղմ ժամկետում և բացարձակապես լավ աշխատեց նախատեսված նպատակների համար: Ես մտադիր եմ այս համակարգի և՛ 2 -րդ, և՛ 3 -րդ տարբերակները թողարկել բարելավումներով: Խնդրում ենք տեսնել ուսանելիի վերջին քայլը: Շղթայի և կոդի իրականացումը ձեր սեփական ռիսկով է:

Պարագաներ

• Arduino R3 (կամ համատեղելի տախտակ) - 4,50 ֆունտ
• Adafruit փետուրի թևի նախատախտակ - ցանկացած տիպի նախատախտակի փոքր հատվածը նույնպես լավ է - 1 ֆունտ
• LCD ստեղնաշարի վահան - Համոզվեք, որ այն պատրաստված է ձեր ունեցած arduino- ի տարբերակին համապատասխանելու համար - 5 ֆունտ
• 2 x Light Dependent Resistor (LDR) մոդուլ - edu- ում «arduino LDR» - ի որոնումը պետք է ցույց տա բազմաթիվ տարբերակներ `յուրաքանչյուրը 2.30 ֆունտ ստերլինգ
• 2 x լազերային մոդուլ. Edu- ում «arduino լազեր» որոնելը պետք է ցույց տա բազմաթիվ տարբերակներ: Համոզվեք, որ լազերի հզորությունը 5 մՎտ -ից ոչ ավելի է: - 2.25 ֆունտ երեքի համար
• 4 x Փոքր եռոտանի - յուրաքանչյուրը 3,50 ֆունտ ստերլինգ
• 4x 1/4 դյույմ ընկույզ - Ստանդարտ եռոտանի շարանը տեղավորելու համար `2 ֆունտ
• Մաքուր ակրիլ Arduino պատյանի համար £ 3
• M3 ընկույզներ և պտուտակներ - 2 ֆունտ
• Պլաստիկ PCD- ի հակադրություններ
• 4 x 3D տպագիր պատյաններ - Նյութի արժեքը մոտ 5 ֆունտ էր:
• Cableապավենային մալուխ - 5 ֆունտ

Ընդհանուր արժեքը կազմում էր մոտ 55 ֆունտ ստեռլինգ, սա ենթադրում է ինչպես լազերային կտրիչ, այնպես էլ 3D տպիչ հասանելիություն: Արժեքի մեծ մասն այստեղ պատյանների, ընկույզների և պտուտակների համար է:

Քայլ 1. Adրագիր Adrunio

Ներբեռնեք ստորև նշված կոդը Arduino- ում: Եթե դուք անծանոթ եք, թե ինչպես դա անել, ստուգեք այս հիանալի հրահանգը:

Կոդի հիմնական տրամաբանությունը հետևյալն է.

1. Միացրեք լազերային մոդուլները և ստուգեք, քան յուրաքանչյուր LDR- ն կարող է «տեսնել» լազերային ճառագայթը:
2. Սպասեք, մինչև LDR 1 -ը հայտնաբերի լազերային ճառագայթի ընդմիջում, անմիջապես գործարկեք ժամաչափը:
3. Սպասեք, մինչև LDR 2 -ը հայտնաբերի լազերային ճառագայթի ընդմիջում, անմիջապես կանգնեցրեք ժամաչափը:
4. Ստացված ժամանակը ցուցադրեք LCD էկրանին միլիվայրկյաններով:

Կոդը նախատեսված է միայն մեկ անգամ գործարկելու համար, երբ էկրանից ժամանակը նշվում է վահանի վերակայման կոճակը, որն օգտագործվում է ծրագիրը վերագործարկելու համար:

ԿԱՊ ARDUINO CODE

(ՄԱՀ. Կոդը ծածկագրված է create.arduino.cc- ում, և ես կցանկանայի տեղադրել կոդը այստեղ, բայց Instructables խմբագիրը թույլ չի տալիս ներկառուցված iframe- ը ցուցադրել կամ ճիշտ աշխատել: Եթե Instructables- ում որևէ մեկը կարդում է սա, խնդրում եմ ներդնել սա որպես գործառույթ ապագայում, շնորհակալություն)

Քայլ 2: 3D տպման պատյաններ

Լազերային և LDR մոդուլները պետք է ամրացված լինեն `ապահովելու համար, որ մոդուլների շարժման արդյունքում ճառագայթների ճեղքվածք չլինի: Եռաչափ տպեք ներքևի պատյանները և ամրացրեք մոդուլները տեղում, լազերային մոդուլը պետք է ամրացված լինի փակագծով, քանի որ այն չունի պտուտակի անցք:

Համոզվեք, որ յուրաքանչյուր պատյանում պահեք 1/4 դյույմ ընկույզ, այն հետագայում կօգտագործվի, որպեսզի թույլատրվի այդ պատյանները միանալ եռոտանիներին: Խցիկի երկու կեսերը պահվում են M3 ընկույզների և պտուտակների հետ միասին:

Քայլ 3. Լազերային կտրված Arduino պատյան

Ստորև բերված ֆայլերը լազերային կտրեք 4 մմ հաստությամբ թափանցիկ ակրիլից: Arduino R3- ը և protoboard- ը շարեք ակրիլային կտորների անցքերով և ամրացրեք դրանք տեղում: Պտուտակեք պատյանի վերին հատվածը ներքև ՝ օգտագործելով PCD- ի անջատումները ՝ որպես անջատիչներ:

Քայլ 4: Մալուխը միացրեք

Այս նախագծում օգտագործված LCD վահանը մանրամասնորեն բացատրվում է այս հիանալի ուսանելի գրքում: LCD էկրանը և մուտքագրման կոճակները օգտագործում են arduino- ի I/O կապերը, սակայն այդ պատճառով լազերային մոդուլների համար բոլոր I/O- ները և LDR- ն օգտագործում են միայն 1, 2, 12 և 13 կապում:

Շատ քիչ էլեկտրագծեր են անհրաժեշտ, բայց համոզվեք, որ միացումը միացված է, ինչպես ցույց է տրված գծապատկերում: Ես ավելացրել եմ JST տիպի միակցիչներ լազերային և LDR մոդուլների լարերին, որպեսզի թույլ տամ հեշտությամբ ապամոնտաժել և պահել ամբողջ կարգավորումը:

Այո, arduino 1-ին և 2-րդ կապումներն ուղղակիորեն սնուցում են լազերային մոդուլները ՝ առանց գծային դիմադրության: Քանի որ ընտրված լազերային մոդուլները հատուկ նախագծված են arduino- ի հետ օգտագործելու համար, դա չպետք է խնդիր լինի: Լազերային մոդուլները ձգում են առավելագույն հզորություն 5 մՎտ, սա նշանակում է, որ քորոցի 5 Վ լարման լարման դեպքում մոդուլը պետք է մոտենա 1 մԱ -ին, ինչը շատ ավելի ցածր է arduino I/O կապում ընթացիկ մատակարարման սահմանաչափից ~ 40 մԱ:

Քայլ 5. Հավաքեք և կարգավորեք

Ի վերջո, դուք պատրաստ եք հավաքել ամեն ինչ:

1. Տեղադրեք LDR և Laser մոդուլների պատյանները փոքր եռոտանի վրա:
2. Տեղադրեք լազերային մոդուլները `անմիջապես LDR սենսորին փայլելու համար

Այս փուլում ձեզ հարկավոր կլինի մի փոքր կարգավորել իրերը: LDR մոդուլները թողարկում են թվային ազդանշան, բարձր ազդանշան (5V), որը ցույց է տալիս, որ լազերային ճառագայթ չի հայտնաբերվում, ցածր նշան (0V) `նշելով, որ այն կարող է տեսնել լազերային ճառագայթը: Լույսի ինտենսիվության շեմը, որով մոդուլը 5V- ից անցնում է 0V ելքային ազդանշան (և վիզան հակառակը) վերահսկվում է LDR տախտակի վրա գտնվող պոտենցիոմետրով: Դուք պետք է կարգավորեք պոտենցիալաչափը, որպեսզի մոդուլը անցնի 0V և 5V ելքի միջև, երբ դա ակնկալում եք:

Կամ աստիճանաբար կարգավորեք պոտենցիոմետրը, մինչև համակարգը չգործի ինչպես սպասվում է, կամ օգտագործեք մուլտիմետր ՝ LDR մոդուլի ելքը չափելու և ըստ անհրաժեշտության կարգավորելու համար:

Քայլ 6: Գործողություն և հետագա աշխատանք

Այժմ դուք պետք է պատրաստ լինեք օգտագործել համակարգը: Պատկերները ցույց են տալիս աշխատանքի փուլերը:

1. Սեղմեք ընտրելու կոճակը `համակարգը նախաստորագրելու համար:
2. Լազերները հավասարեցրեք այնպես, որ դրանք ուղղակիորեն փայլեն LDR սենսորի վրա:
3. Այժմ համակարգը զինված է: Սահմանեք ձեր մեքենայի մոդելը:
4. Համակարգը կսկսի ժամանակացույցը, երբ լազերային առաջին ճառագայթը կոտրվի:
5. Երկրորդ լազերային ճառագայթը կոտրվելուց հետո համակարգը կդադարի գործել:
6. Միլիվայրկյանների ժամանակը ցույց է տրվում էկրանին:
7. Սեղմեք «Վերականգնել» կոճակը ՝ մեկ այլ վազք կատարելու համար:

Ես հավանաբար կստեղծեմ այս համակարգի 2.0 տարբերակը, քանի որ կան ակնհայտ բարելավումներ, որոնք կարող են կատարվել.

1. Կարիք չկա լազերային մոդուլները միացնել Arduino- ից, դրանք կարող են սնվել մարտկոցից և պարզապես միացվել անհրաժեշտության դեպքում: Երբ ես նախագծեցի համակարգը, լազերային մոդուլները Arduino- ին էլեկտրագծով միացնելու համար թվում էր ամենապարզ լուծումը, գործնականում դա հանգեցնում է երկար մալուխների աշխատանքի, որոնք խանգարում են:
2. Խտացուցիչ ոսպնյակներն իսկապես անհրաժեշտ են LDR պատյանների վրա: Լազերային կետի ճշգրիտ տեղադրումը (շատ փոքր) LDR սենսորի կենտրոնի հետ շատ բարդ է և երբեմն կարող է տևել մի քանի րոպե, իսկ կոնդենսատորային ոսպնյակի օգտագործումը օգտագործողին կտա շատ ավելի մեծ թիրախ `նպատակ ունենալու լազերային կետը:

Ես հիմա նույնիսկ մտածում եմ 3.0 տարբերակի մասին, որն ամբողջությամբ անլար է և միանում է նոութբուքին ՝ օգտագործելով Bluetooth- ը, սա, սակայն, շատ ավելի մեծ նախագիծ է մեկ այլ օրվա համար:

Երկրորդ տեղը STEM մրցույթում