Arduino ლაზერზე დაფუძნებული დროის სისტემა: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

როგორც ჩემი სწავლების ნაწილი, მე მჭირდებოდა სისტემა, რომ ზუსტად გამეზომა რამდენად სწრაფად გაიარა მოდელმა მანქანამ 10 მეტრი. თავდაპირველად, ვიფიქრე, რომ ვიყიდი იაფ მზა სისტემას eBay– დან ან Aliexpress– დან, ეს სისტემები საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც მსუბუქი კარიბჭე, ფოტო კარიბჭე ან მსგავსი. აღმოჩნდა, რომ წინასწარ აშენებული მსუბუქი კარიბჭის დროის სისტემები, ფაქტობრივად, საკმაოდ ძვირია, ამიტომ გადავწყვიტე საკუთარი შემექმნა.

მსუბუქი კარიბჭის დროის სისტემის ფუნქციონირება საკმაოდ მარტივია. თითოეული სინათლის კარიბჭე შედგება ლაზერული მოდულისგან ერთ მხარეს, ეს ასახავს ლაზერულ ადგილს სინათლეზე დამოკიდებულ რეზისტორ მოდულზე (LDR) მეორე მხარეს. LDR- ის გამომუშავების გაზომვით, სისტემას შეუძლია აღმოაჩინოს, როდის გატეხილია ლაზერის სხივი. ამ ორი კარიბჭის გამოყენებით სისტემა იწყებს ტაიმერს, როდესაც პირველი სხივი გატეხილია და აჩერებს ტაიმერს, როდესაც გრძნობს, რომ მეორე სხივი გატეხილია. შედეგად მიღებული დრო ნაჩვენებია LCD ეკრანზე.

ასეთი სისტემის შექმნა სტუდენტებთან ერთად არის შესავალი კოდირებისთვის, ის ასევე მართლაც სასარგებლო საკლასო რესურსია მას შემდეგ რაც დასრულდება. ამ ტიპის სისტემა შესანიშნავია STEM– ის საქმიანობისთვის და მისი გამოყენება შესაძლებელია იმის გასაზომად, თუ რამდენად სწრაფად მოძრაობენ რეზინის ბენდის მანქანები, თაგვის ხაფანგის მანქანები ან ფიჭვის დერბის მანქანები განსაზღვრულ მანძილზე.

პასუხისმგებლობის შეზღუდვის განაცხადი: აქ წარმოდგენილი გამოსავალი შორს არის ოპტიმალურიდან. მე ვიცი, რომ ზოგიერთი რამ შეიძლება იყოს ბევრად უკეთესი ან უფრო ეფექტური. ეს პროექტი თავდაპირველად შეიქმნა ძალიან მჭიდრო ვადაში და აბსოლუტურად მშვენივრად იმუშავა მიზნისთვის. მე ვგეგმავ ამ სისტემის როგორც მე -2, ასევე მე –3 ვერსიის გამოშვებას გაუმჯობესებებით, გთხოვთ იხილოთ ინსტრუქციის ბოლო ნაბიჯი. სქემისა და კოდის დანერგვა თქვენს რისკზეა.

მარაგები

• Arduino R3 (ან თავსებადი დაფა) - 4.50 ფუნტი
• ადაფრუტის ბუმბულის ფრთის პროტობორდი - ნებისმიერი ტიპის პროტობორდის მცირე მონაკვეთი ასევე კარგია - 1 ფუნტი
• LCD კლავიატურის ფარი - დარწმუნდით, რომ ის დამზადებულია თქვენს არდუინოს ვერსიაზე - 5 ფუნტი
• 2 x სინათლისგან დამოუკიდებელი რეზისტორის (LDR) მოდული - ebay– ში „arduino LDR“- ის ძებნა უნდა აჩვენებდეს უამრავ ვარიანტს - თითოეულს 2.30 ფუნტი
• 2 x ლაზერული მოდული - ebay– ის „arduino laser“- ის ძებნაში უნდა იყოს ნაჩვენები უამრავი ვარიანტი. დარწმუნდით, რომ ლაზერის სიმძლავრე არ არის 5 მგვტ -ზე მეტი. - 2.25 ფუნტი სამისთვის
• 4 x პატარა სამფეხა - თითოეული £ 3.50
• 4x 1/4 ინჩიანი კაკალი - სტანდარტული სამფეხა ძაფის შესაქმნელად - 2 ფუნტი
• გამჭვირვალე აკრილი არდუინოს კოლოფისთვის £ 3
• M3 თხილი და ჭანჭიკები - 2 ფუნტი
• პლასტიკური PCD ჩამორჩენილობა - მათი ნაკრები Ebay– ზე საკმაოდ იაფად შეიძლებოდა. - 6.80 ფუნტი
• 4 x 3D დაბეჭდილი დანართი - მასალის ღირებულება იყო დაახლოებით 5 ფუნტი.
• ლენტი კაბელი - 5 ფუნტი

საერთო ღირებულება იყო დაახლოებით 55 ფუნტი, რაც გულისხმობს როგორც ლაზერული საჭრელზე, ასევე 3D პრინტერზე წვდომას. აქ უმეტესწილად ხარჯი, თხილი და ჭანჭიკები და ა.შ.

ნაბიჯი 1: პროგრამა Adrunio

ატვირთეთ ქვემოთ კოდი Arduino– ში. თუ თქვენ არ იცით როგორ გააკეთოთ ეს, შეამოწმეთ ეს შესანიშნავი ინსტრუქცია.

კოდის ძირითადი ლოგიკა ასეთია:

1. ჩართეთ ლაზერული მოდულები და შეამოწმეთ, ვიდრე თითოეულ LDR- ს შეუძლია "დაინახოს" ლაზერის სხივი.
2. დაელოდეთ სანამ LDR 1 არ აღმოაჩენს ლაზერის სხივის გარღვევას, დაუყოვნებლივ ჩართეთ ტაიმერი.
3. დაელოდეთ სანამ LDR 2 არ აღმოაჩენს ლაზერის სხივის გარღვევას, დაუყოვნებლივ გააჩერეთ ტაიმერი.
4. აჩვენეთ მიღებული დრო LCD ეკრანზე მილიწამებში.

კოდი შექმნილია მხოლოდ ერთი გაშვების დროის გასაზრდელად, მას შემდეგ რაც ეკრანიდან გამოჩნდება დრო, როდესაც ფარზე გადატვირთვის ღილაკი გამოიყენება პროგრამის გადატვირთვისთვის.

ბმული ARDUINO კოდი

(FYI: კოდი განთავსებულია create.arduino.cc– ზე და მე ვისურვებდი, რომ კოდი ჩამონტაჟებულიყო აქ, მაგრამ Instructables– ის რედაქტორი არ აძლევს ინტეგრირებული iframe– ს ჩვენებას ან სწორად მუშაობას. თუ Instructables– ში ვინმე კითხულობს ამას, გთხოვთ განახორციელეთ ეს როგორც ფუნქცია მომავალში, მადლობა)

ნაბიჯი 2: 3D ბეჭდვის დანართები

ლაზერული და LDR მოდულები უნდა იყოს გამართული ისე, რომ მოდულების გადაადგილების შედეგად არ მოხდეს სხივის გარღვევა. 3D ბეჭდვა ქვედა ნაწილები ქვემოთ და bolt მოდულები ადგილზე, ლაზერული მოდული უნდა იყოს გამართული ადგილზე zip ჰალსტუხი, რადგან მას არ აქვს მეშვეობით bolt ხვრელი.

დარწმუნდით, რომ დაიჭირეთ 1/4 ინჩიანი კაკალი თითოეულ შემთხვევაში, ეს მოგვიანებით იქნება გამოყენებული, რათა ეს შემთხვევები დაუკავშირდეს შტატივებს. დანართის ორი ნახევარი ტარდება M3 კაკლებთან და ჭანჭიკებთან ერთად.

ნაბიჯი 3: ლაზერული ჭრის არდუინოს ქეისი

4 მმ სისქის გამჭვირვალე აკრილისგან ქვემოთ მოჭერით ფაილები ლაზერულად. დაალაგეთ arduino R3 და პროტობორდი ხვრელებით აკრილის ნაჭრებზე და ჩაამაგრეთ ადგილზე. ჩამოკიდეთ ქეისის ზედა ნაწილი ქვედა ნაწილში PCD ჩამორჩენილების გამოყენებით, როგორც გამყოფი.

ნაბიჯი 4: ჩართეთ წრე

ამ პროექტში გამოყენებული LCD ფარი დეტალურად არის აღწერილი ამ დიდ ინსტრუქციებში. LCD ეკრანი და შეყვანის ღილაკები იყენებენ arduino– ს I/O პინებს, თუმცა ამ მიზეზით ყველა I/O ლაზერული მოდულისთვის და LDR– ისთვის გამოიყენება მხოლოდ 1, 2, 12 და 13 ქინძისთავები.

ძალიან ცოტა გაყვანილობაა საჭირო, მაგრამ დარწმუნდით, რომ წრე არის დაკავშირებული როგორც ნაჩვენებია დიაგრამაში. მე დავამატე რამდენიმე JST ტიპის კონექტორი ლაზერული და LDR მოდულის მავთულხლართებს, რაც საშუალებას მომცემს ადვილად დაიშალა და შეინახოს მთელი კონფიგურაცია.

დიახ, არდუინოს ქინძისთავები 1 და 2 პირდაპირ იკვებება ლაზერული მოდულებით, ხაზოვანი რეზისტორის გარეშე. ვინაიდან შერჩეული ლაზერული მოდულები შექმნილია სპეციალურად არდუინოს გამოყენებისთვის, ეს არ უნდა იყოს პრობლემა. ლაზერული მოდულები იძენენ მაქსიმალურ სიმძლავრეს 5 მგვტ, ეს ნიშნავს, რომ ქინძისთავის 5 ვ ძაბვის ძაბვისას მოდული უნდა იყოს დაახლოებით 1 მამ, რაც გაცილებით დაბალია არდუინოს I/O ქინძისთავებზე მიმდინარე მიწოდების limit 40mA ლიმიტზე.

ნაბიჯი 5: შეიკრიბეთ და დაარეგულირეთ

დაბოლოს, თქვენ მზად ხართ შეაგროვოთ ყველაფერი.

1. დააინსტალირეთ LDR და ლაზერული მოდულის შემთხვევები პატარა სამფეხაზე.
2. განათავსეთ ლაზერული მოდულები პირდაპირ LDR სენსორზე

ამ ეტაპზე, თქვენ დაგჭირდებათ საგნების ოდნავ დალაგება. LDR მოდულები გამოსცემს ციფრულ სიგნალს, მაღალი სიგნალი (5V) მიუთითებს იმაზე, რომ ლაზერული სხივი არ არის გამოვლენილი, დაბალი ნიშანი (0V) მიუთითებს იმაზე, რომ მას შეუძლია დაინახოს ლაზერული სხივი. სინათლის ინტენსივობის ბარიერი, რომლის დროსაც მოდული გადადის 5 ვ -დან 0 ვ გამომავალ სიგნალზე (და ვიზა პირიქით) კონტროლდება პოტენციომეტრით LDR დაფაზე. თქვენ უნდა შეცვალოთ პოტენციური საზომი ისე, რომ მოდული იცვლება 0V და 5V გამომავალს შორის, როდესაც ამას მოელით.

ან თანდათანობით დაარეგულირეთ პოტენომეტრი, სანამ სისტემა არ იმუშავებს როგორც მოსალოდნელია, ან გამოიყენეთ მულტიმეტრი LDR მოდულის გამომავალი გაზომვისთვის და საჭიროებისამებრ დაარეგულირეთ.

ნაბიჯი 6: ოპერაცია და შემდგომი მუშაობა

თქვენ ახლა მზად უნდა იყოთ სისტემის გამოსაყენებლად! სურათები აჩვენებს ოპერაციის ეტაპებს.

1. დააჭირეთ ღილაკს აირჩიეთ სისტემის ინიციალიზაციისთვის.
2. გაათანაბრეთ ლაზერები ისე, რომ ისინი პირდაპირ ბრწყინავდნენ LDR სენსორზე.
3. სისტემა უკვე შეიარაღებულია. დაადგინეთ თქვენი მანქანის მოდელი.
4. სისტემა დაიწყებს ვადებს, როდესაც პირველი ლაზერული სხივი გატეხილია.
5. სისტემა შეჩერდება მას შემდეგ, რაც მეორე ლაზერული სხივი გატეხილია.
6. დრო მილიწამებში გამოჩნდება ეკრანზე.
7. დააწკაპუნეთ გადატვირთვის ღილაკზე, რათა დაასრულოთ სხვა გაშვება.

მე ალბათ შევქმნი ამ სისტემის 2.0 ვერსიას, რადგან აშკარა გაუმჯობესებაა შესაძლებელი:

1. არ არის საჭირო ლაზერული მოდულების ჩართვა არდუინოდან, ისინი შეიძლება იყოს ბატარეაზე და საჭიროების შემთხვევაში უბრალოდ ჩართული იყოს. როდესაც სისტემა შევიმუშავე, ლაზერული მოდულების Arduino– ზე მიერთება ძალაზე უმარტივესი გამოსავალი ჩანდა, პრაქტიკაში ეს იწვევს ხანგრძლივ საკაბელო გაშვებას, რომელიც ხელს უშლის ხელს.
2. კონდენსატორის ლინზები ნამდვილად საჭიროა LDR კორპუსებზე. ლაზერული წერტილის ზუსტად (ძალიან მცირე) LDR სენსორის ცენტრით დაყენება ძალიან სახიფათოა და ხანდახან შეიძლება რამდენიმე წუთი დასჭირდეს, კონდენსატორის ლინზის გამოყენებით მომხმარებელს გაცილებით დიდი სამიზნე ექნება ლაზერული წერტილისკენ.

მე ახლაც კი ვფიქრობ 3.0 ვერსიაზე, რომელიც არის სრულიად უკაბელო და მხოლოდ ჩემს ლეპტოპს უკავშირდება Bluetooth– ის გამოყენებით, თუმცა ეს ბევრად უფრო დიდი პროექტია მეორე დღისთვის.

მეორე ადგილი STEM კონკურსში