Arduino lazerga asoslangan vaqt tizimi: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

O'qitishimning bir qismi sifatida menga namunali avtomobil 10 metr qanchalik tez yurganligini aniq o'lchash tizimi kerak edi. Dastlab, men eBay yoki Aliexpress-dan arzon tayyor tizimni sotib olaman deb o'ylagandim, bu tizimlar odatda engil eshiklar, foto eshiklar yoki shunga o'xshashlar deb nomlanadi. Ma'lum bo'lishicha, oldindan o'rnatilgan yorug'lik eshiklari vaqtini hisoblash tizimlari ancha qimmatga tushgan, shuning uchun men o'zimni qurishga qaror qildim.

Yorug'lik eshiklari vaqtini hisoblash tizimi juda oddiy. Har bir yorug'lik eshigi bir tomondan lazer modulidan iborat bo'lib, u lazer nuqtasini boshqa tomondan nurga bog'liq rezistorli modulga (LDR) o'tkazadi. LDR chiqishini o'lchab, tizim lazer nurining sinishi qachon aniqlanishi mumkin. Ushbu ikkita eshikdan foydalangan holda, tizim taymerni birinchi nur uzilgan vaqtda ishga tushiradi va ikkinchi nur uzilganini sezganda taymerni to'xtatadi. Olingan vaqt LCD displeyda aks etadi.

Talabalar bilan bunday tizimni yaratish - bu kodlash uchun ajoyib kirish, u tugallangandan so'ng, bu haqiqatan ham sinfdagi foydali manbadir. Ushbu turdagi tizim STEM mashg'ulotlari uchun juda mos keladi va undan rezina tasmalar, sichqon ushlagichlari yoki qarag'ay derbisi mashinalari kabi belgilangan masofani qanchalik tez yurishini o'lchash uchun foydalanish mumkin.

Ogohlantirishlar: Bu erda keltirilgan yechim maqbul emas. Bilaman, ba'zi narsalar ancha yaxshi yoki samaraliroq bo'lishi mumkin. Bu loyiha dastlab juda qattiq muddatda yig'ilgan va belgilangan maqsadda juda yaxshi ishlagan. Menda ushbu tizimning 2 -versiyasini ham, 3 -versiyasini ham takomillashtirish bilan chiqarish rejalari bor, iltimos, ko'rsatmaning oxirgi qadamini ko'ring. O'chirish va kodni amalga oshirish sizning xavfingiz ostida.

Ta'minotlar

• Arduino R3 (yoki mos keladigan taxta) - 4,50 funt
• Adafruit qanotli qanotli protoboard - har qanday turdagi protobardaning kichik qismi ham yaxshi - 1 funt
• LCD klaviatura qalqoni - bu sizning arduino versiyasiga mos kelishiga ishonch hosil qiling - 5 funt
• 2 x Yorug'likka chidamli rezistor (LDR) moduli - "arduino LDR" uchun ebayni qidirish ko'plab variantlarni ko'rsatishi kerak - har biri 2,30 funt.
• 2 x lazer moduli - ebaydan "arduino lazer" ni qidirish ko'plab variantlarni ko'rsatishi kerak. Lazerning kuchi 5 mVt dan oshmasligiga ishonch hosil qiling. - uchtasi uchun 2,25 funt
• 4 x Kichik shtativ - har biri 3,50 funt
• 4x 1/4 dyuymli yong'oq - Oddiy shtativ ipiga mos kelish uchun - 2 funt
• Arduino korpusi uchun tiniq akril 3 funt
• M3 yong'oq va murvat - 2 funt
• PCD -ni plastikdan ajratish - bu to'plamlarni Ebayda ancha arzon narxda sotib olish mumkin. - 6,80 funt
• 4 x 3D bosma korpus - Materiallar narxi 5 funt atrofida.
• Lenta kabeli - 5 funt

Umumiy qiymati taxminan 55 funt sterlingni tashkil etdi, bu ham lazer kesuvchi, ham 3D printerga kirishni nazarda tutadi. Bu erdagi xarajatlarning ko'pchiligi korpus, yong'oq va murvat va hokazolarga to'g'ri keladi. Elektronikaning haqiqiy narxi atigi 22 funtni tashkil qiladi, shuning uchun bu erda ko'p optimallashtirish uchun joy bo'lishi mumkin.

1 -qadam: Adrunio dasturi

Quyidagi kodni Arduino -ga yuklang. Agar siz buni qanday qilishni bilmasangiz, bu ajoyib ko'rsatmalarni ko'rib chiqing.

Kodning asosiy mantig'i quyidagicha:

1. Lazer modullarini yoqing va har bir LDR lazer nurini "ko'rishi" mumkinligini tekshiring.
2. LDR 1 lazer nurida uzilishni aniqlaguncha kuting, taymerni darhol ishga tushiring.
3. LDR 2 lazer nurining uzilishini aniqlaguncha kuting, taymerni darhol to'xtating.
4. Olingan vaqtni LCD displeyda millisekundlarda ko'rsating.

Kod faqat bitta ishga tushirish uchun mo'ljallangan, ekrandagi vaqt qayd etilgandan so'ng, dasturni qayta ishga tushirish uchun qalqondagi reset tugmasi ishlatiladi.

ARDUINO kodiga havola

(Ma'lumot: kod create.arduino.cc saytida joylashtirilgan va men bu erga kodni joylashtirgan bo'lardim, lekin Instructables muharriri o'rnatilgan iframe -ni ko'rsatishga yoki to'g'ri ishlashiga ruxsat bermaydi. Agar Instructables -dan kimdir buni o'qiyotgan bo'lsa, iltimos kelajakda buni xususiyat sifatida qo'llang, rahmat)

2 -qadam: 3D bosib chiqarish muhrlari

Modullarning harakatlanishi natijasida nurlar uzilmasligi uchun lazer va LDR modullarini ushlab turish kerak. Quyidagi korpuslarni 3D bosib chiqaring va modullarni mahkamlang, lazer modulini fermuar bilan bog'lab qo'yish kerak, chunki u murvat teshigidan o'tmagan.

Har bir sumkaning ichida 1/4 dyuymli yong'oqni ushlab turishga ishonch hosil qiling, bu keyinchalik bu holatlar shtativlarga ulanishi uchun ishlatiladi. Korpusning ikkita yarmi M3 yong'oqlari va murvatlari bilan birlashtirilgan.

3 -qadam: Arduino uchun lazerli kesma

Quyidagi fayllarni 4 mm qalinlikdagi shaffof akrildan lazer bilan kesib oling. Arduino R3 va protoboardni akril bo'laklardagi teshiklari va murvat bilan joylashtiring. Kosonning yuqori qismini pastki qismiga murvat bilan joylashtiring, bu PCD -ni ajratuvchi qism sifatida ishlating.

4 -qadam: O'chirish simini ulang

Ushbu loyihada ishlatiladigan LCD qalqoni bu buyuk ko'rsatmada batafsil tushuntirilgan. LCD displey va kirish tugmalari arduino -ning kirish -chiqish pinlaridan foydalanadi, shuning uchun lazer modullari uchun barcha kirish -chiqish va LDR -ning faqat 1, 2, 12 va 13 -pinlari.

Juda kam simi kerak, lekin sxemada ko'rsatilganidek, kontaktlarning zanglashiga olib keling. Men butun sozlamani osongina qismlarga ajratish va saqlashga imkon berish uchun lazer va LDR modul simlariga ba'zi JST tipli ulagichlarni qo'shdim.

Ha, 1 va 2-sonli arduino pinlari to'g'ridan-to'g'ri rezistorsiz lazer modullarini quvvatlaydi. Tanlangan lazer modullari arduino bilan ishlash uchun maxsus yaratilgani uchun bu muammo bo'lmasligi kerak. Lazer modullari maksimal 5 mVt quvvatga ega, bu shuni anglatadiki, pinning 5V kuchlanishida modul 1 mA atrofida chizilgan bo'lishi kerak, bu arduino kirish -chiqish pimlarida oqim manbai ~ 40 mA chegarasidan ancha past.

5 -qadam: O'rnatish va sozlash

Nihoyat, siz hamma narsani yig'ishga tayyormiz.

1. LDR va Laser modul qutilarini kichik shtativlarga o'rnating.
2. Lazer modullarini to'g'ridan -to'g'ri LDR sensori yonadigan joyga qo'ying

Ushbu bosqichda siz narsalarni biroz sozlashingiz kerak bo'ladi. LDR modullari raqamli signalni chiqaradi, lazer nuri aniqlanmaganligini ko'rsatuvchi yuqori signal (5V), past belgi (0V) lazer nurini ko'rishi mumkinligini ko'rsatadi. Modul 5V dan 0V chiqish signaliga o'tadigan yorug'lik intensivligi chegarasi (va viza aksincha) LDR kartasidagi potansiometr tomonidan boshqariladi. Siz potentsial o'lchagichni shunday sozlashingiz kerakki, siz kutganingizda modul 0V dan 5V gacha o'zgaradi.

Tizim kutilganidek ishlamaguncha potentsiometrni asta -sekin sozlang yoki LDR modulining chiqishi va kerak bo'lganda sozlanishi uchun multimetrdan foydalaning.

6 -qadam: operatsiya va keyingi ish

Endi siz tizimni ishlatishga tayyor bo'lishingiz kerak! Rasmlarda operatsiya bosqichlari ko'rsatilgan.

1. Tizimni ishga tushirish uchun tanlash tugmasini bosing.
2. Lazerlarni to'g'ridan -to'g'ri LDR sensori yonadigan qilib tekislang.
3. Endi tizim qurollangan. Modelli mashinani yo'lga qo'ying.
4. Birinchi lazer nurlari sinishi bilan tizim vaqtni boshlaydi.
5. Ikkinchi lazer nurlari sinishi bilan tizim to'xtaydi.
6. Vaqt millisekundlarda ko'rsatiladi.
7. Boshqa ishga tushirish uchun reset tugmasini bosing.

Ehtimol, men ushbu tizimning 2.0 versiyasini yarataman, chunki ba'zi yaxshilanishlar bo'lishi mumkin:

1. Arduino -dan lazer modullarini quvvatlantirishning hojati yo'q, ular batareyadan ishlaydi va kerak bo'lganda shunchaki yoqiladi. Men tizimni yaratganimda, lazer modullarini Arduino -ga quvvat bilan ulash eng oddiy echimdek tuyuldi, amalda buning natijasida uzun kabellar uzilib qoladi.
2. Kondensator linzalari LDR korpuslariga juda kerak. Lazer nuqtasini (juda kichik) LDR sensorining o'rtasiga to'g'ri qo'yish juda murakkab va ba'zan bir necha daqiqaga cho'zilishi mumkin, chunki kondensator linzasidan foydalanish foydalanuvchiga lazer nuqtasi bilan nishonga olish uchun katta maqsad beradi.

Men hozir hatto to'liq simsiz va noutbukga Bluetooth orqali ulanadigan 3.0 versiyasi haqida o'ylayapman, ammo bu boshqa kun uchun juda katta loyiha.

STEM musobaqasida ikkinchi o'rinni egalladi