Tacómetro de mano basado en infrarrojos: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este Instructable se basa en el circuito descrito por electro18 en Tacómetro digital portátil. Pensé que sería útil tener un dispositivo de mano y que sería un proyecto divertido de construir.

Me gusta cómo resultó el dispositivo: el diseño podría usarse para todo tipo de otros dispositivos de medición cambiando la cápsula del sensor, el cableado y el código Arduino. ¡El hecho de que parezca un bláster o una pistola de rayos de una película SF vintage es solo una ventaja adicional!

El tacómetro tiene un gatillo y mide mientras se presiona el gatillo. Se enciende un LED indicador mientras se realiza la medición. El dispositivo se puede alimentar a través de USB o una batería de 9V. El dispositivo se encenderá si el USB está conectado. Si se usa una batería, el tacómetro se enciende mediante un interruptor de encendido.

Durante la medición, la pantalla LCD muestra las RPM actuales en la primera línea y las RPM promedio y máximo en la segunda línea. Si no se presiona el gatillo y no hay medición en curso, muestra las RPM promedio y máxima de la sesión de medición anterior.

Si el fotodiodo de infrarrojos se activa por el calor ambiental, se mostrará "HIGH" en la pantalla LCD para indicar que la sensibilidad debe reducirse. La sensibilidad se controla mediante una rueda detrás de la pantalla LCD.

Para usar el tacómetro, debe colocar algo reflectante en el objeto que gira que desea medir. Una simple cinta de pintor ligera funciona bien. También he usado un poco de pintura acrílica blanca y he visto a personas usar una placa de metal brillante o un trozo de papel de aluminio pegado a la superficie. Bien pegado a la superficie, ya que lo que esté midiendo estará girando bastante rápido y el reflector estará sujeto a mucha fuerza centrífuga. He tenido mi cinta de pintor volando a 10, 000 RPM.

La música del video es de Jukedeck; cree la suya propia en

Paso 1: el circuito

En la "punta" del tacómetro hay una cápsula de sensor que contiene un LED de infrarrojos y un detector de infrarrojos. Cuando el detector no se activa, debe actuar como un diodo normal y pasar la corriente de positivo (cable largo) a tierra (cable corto). Cuando se activa el detector, comienza a dejar pasar la corriente en la dirección opuesta, de negativo a positivo. Sin embargo, descubrí que mi detector nunca parece pasar la corriente en la dirección "normal" (positiva a tierra); su millaje puede variar, dependiendo del detector que obtenga.

Al configurar el circuito, tenemos la opción de dejar que el puerto de entrada en Arduino esté en BAJO cuando no hay señal, o en ALTO cuando no hay señal.

Si el estado base es ALTO, Arduino usa una resistencia pullup interna, mientras que si el estado base debe ser BAJO, se debe agregar una resistencia pulldown externa. El Instructable original utilizó el estado base BAJO, mientras que en el tacómetro óptico para CNC tmbarbour ha utilizado ALTO como estado base. Si bien esto ahorra una resistencia, el uso de una resistencia pulldown explícita nos permite ajustar la sensibilidad del dispositivo. Dado que algunas fugas de corriente a través de la resistencia, cuanto mayor es la resistencia, más sensible es el dispositivo. Para que un dispositivo se utilice en una variedad de entornos, la capacidad de ajustar la sensibilidad es crucial. Siguiendo el diseño de electro18s, utilicé una resistencia de 18K en serie con dos potenciómetros de 0-10K, por lo que la resistencia se puede variar de 18K a 38K.

El LED IR y la corriente del diodo IR se controlan desde el puerto D2. El puerto D3 se activa mediante una interrupción RISING cuando se dispara el detector de infrarrojos. El puerto D4 se establece en ALTO y se conecta a tierra cuando se presiona el gatillo. Esto inicia la medición y también enciende el indicador LED que está conectado al puerto D5.

Dada la corriente muy limitada que se puede aplicar a cualquier puerto de entrada, maneje cualquier voltaje para leer solo desde otros puertos Nano, nunca directamente desde la batería. Tenga en cuenta también que tanto los LED de infrarrojos como los indicadores LED están respaldados por resistencias de 220 ohmios.

La pantalla LCD que utilicé tiene una placa adaptadora en serie y solo necesita cuatro conexiones: vcc, tierra, SDA y SCL. SDA va al puerto A4, mientras que SCL va al puerto A5.

Paso 2: Lista de piezas

Necesitará las siguientes piezas:

• Arduino Nano
• Pantalla LCD de 16x2 con adaptador en serie, como LGDehome IIC / I2C / TWI
• 2 resistencias de 220ohm
• una resistencia de 18K
• dos pequeños potenciómetros 0-10K
• LED de infrarrojos de 5 mm y diodo receptor de infrarrojos
• LED de 3 mm para el indicador de medición
• 5 tornillos M3 de 30 mm con 5 tuercas
• un resorte de aproximadamente 7 mm de diámetro para el gatillo y la batería de 9 V. Obtuve el mío de ACE, pero no recuerdo cuál era el número de stock.
• una pieza pequeña si es una hoja de metal delgada para varios contactos (la mía tenía aproximadamente 1 mm de grosor) y un clip más grande
• Alambre 28AWG
• un pequeño trozo de cable trenzado 16AWG para el gatillo

Antes de construir el tacómetro en sí, deberá construir la rueda del potenciómetro para ajustar la sensibilidad, el conjunto del gatillo y el interruptor de encendido.

Paso 3: archivos STL

body_left y body_right forman el cuerpo principal del tacómetro. lcd_housing hace la base de la carcasa que se inserta en el cuerpo del tacómetro y la carcasa que sostendrá la pantalla LCD. La vaina del sensor proporciona puntos de montaje para el LED IR y el detector, mientras que battery_vcover hace la cubierta deslizante del compartimento de la batería. El gatillo y el interruptor hacen las piezas impresas para estos dos conjuntos.

Imprimí todas estas partes en PLA, pero casi cualquier material probablemente funcionará. La calidad de impresión no es tan crucial. De hecho, tuve problemas con la impresora (es decir, errores estúpidos del usuario) mientras imprimía las dos mitades del cuerpo y todo encajaba bien.

Como siempre, cuando imprimí las partes principales, varias cosas estaban un poco mal. He solucionado estos problemas en los archivos de este Instructable, pero no los reimprimí, ya que podía hacer que todo funcionara con un poco de escarpado y lijado.

Adjuntaré los archivos fuente de OpenSCAD a un paso posterior.

Paso 4: Conjunto de ajuste de sensibilidad

He publicado esta asamblea en Thingiverse. Recuerde, la mayor resistencia significa una mayor sensibilidad. En mi construcción, mover la rueda hacia adelante aumenta la sensibilidad. Me ha resultado útil marcar el extremo más sensible de la rueda, para poder comprobar visualmente cómo está configurada la sensibilidad.

Paso 5: Montaje del gatillo

Mi diseño original usaba un poco de alambre para hacer contacto en la parte inferior de la parte móvil, pero descubrí que una pieza delgada de chapa metálica funciona mejor. La parte móvil conecta dos contactos en la parte posterior de la carcasa. Usé un poco de cable trenzado 16AWG pegado en su lugar para los dos contactos.

Paso 6: interruptor de encendido

Esta es la parte que me dio más problemas, ya que los contactos resultaron delicados, tienen que ser los correctos. Si bien el interruptor permite dos terminales, solo necesita cablear uno. El diseño permite que un resorte fuerce el cambio entre dos posiciones, pero no he conseguido que esa parte funcione.

Pegue los cables en la carcasa. No hay mucho espacio en el cuerpo del tacómetro, por lo tanto, acorte los cables.

Paso 7: Montaje

En seco, encaja todas tus partes en el cuerpo. Corte dos trozos cortos del resorte y páselos por los orificios del soporte de la batería. El sprint en body_left es VCC, el resorte en body_right está rectificado. He usado body_left para sujetar todas las piezas durante el montaje.

Lime el LED de infrarrojos y el detector en posición horizontal, el uno frente al otro; el cable largo (positivo) del LED debe soldarse al cable corto del detector y al cable que conduce al puerto D2.

Encontré necesario fijar el indicador LED en su lugar con un poco de pegamento.

La pantalla LCD encajará muy bien en la carcasa. De hecho, tuve que lijar un poco mi PCB. He aumentado un poco el tamaño de la carcasa, así que espero que le quede mejor. Doblé un poco los cables del cabezal en el LED para tener más espacio y les soldé los cables; no hay espacio para enchufar nada allí. La pantalla LCD entrará correctamente solo de una manera en la carcasa y la base se conectará solo de una manera también.

Suelde todo y vuelva a colocar las piezas. Tenía Nano con cabezales; hubiera sido mejor tener una versión que se pueda soldar directamente. Asegúrese de pasar los cables de la pantalla LCD a través de la base de la pantalla LCD antes de soldar.

Todo se ve bastante desordenado, ya que había dejado los cables demasiado largos. Cierre el cuerpo y coloque los tornillos.

Paso 8: el bosquejo de Arduino

Necesitará la biblioteca Liquid Crystal I2C para controlar la pantalla LCD.

Si conecta el tacómetro a un monitor en serie, las estadísticas se enviarán a través del monitor en serie durante la medición.

En caso de que haya ruido, he incorporado un filtro de paso bajo simple en el algoritmo. Tres variables en el boceto gobiernan la frecuencia con la que se actualiza la pantalla (actualmente cada medio segundo), la frecuencia con la que se calculan las RPM (actualmente cada 100 ms) y el número de mediciones en el soporte del filtro (actualmente 29). Para RPM bajas (digamos, por debajo de 300 aproximadamente), el valor de RPM real fluctuará, pero el promedio será exacto. Puede aumentar el soporte del filtro para obtener un RPM de funcionamiento más preciso.

Una vez que haya cargado el boceto, ¡estará listo!

Paso 9: Código fuente de OpenSCAd

Adjunto todas las fuentes de openSCAD. No impongo restricciones a este código; puedes modificarlo, usarlo, compartirlo, etc., como quieras. Esto también se aplica al boceto de Arduino.

Cada archivo fuente tiene comentarios que espero sean de utilidad. Las piezas principales del tacómetro están en el directorio principal, el interruptor de encendido está en el directorio de construcciones, mientras que pot_wheel y el disparador están en el directorio de componentes. Todas las demás fuentes se invocan desde los archivos de piezas principales.