Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε πώς μπορείτε να φτιάξετε έναν απλό χρονογράφο από φθηνά και προσιτά μέρη. Εξαρτήματα για να μετρηθεί η ταχύτητα μιας σφαίρας σε ένα τουφέκι. Αυτά τα στοιχεία είναι απαραίτητα προκειμένου να καθοριστεί η κατάσταση του τουφέκι, επειδή με την πάροδο του χρόνου, ορισμένα τμήματα του πνευματικού φούσκωμα και να απαιτούν αντικατάσταση.
Ετοιμάζουμε τα απαραίτητα υλικά και εργαλεία:
- Κινέζικο Digispark (κατά το χρόνο αγοράς κοστίζει 80 ρούβλια).
- εμφάνιση τύπου τμήματος στο TM1637 (κοστίζει 90 ρούβλια όταν αγοράζεται),
- υπέρυθρες λυχνίες LED και φωτοτραντιστές (10 ζεύγη) - το κόστος ήταν 110 ρούβλια.
- εκατοντάδες 220 Ω αντιστάσεις κοστίζουν 70 ρούβλια, αλλά μόνο δύο από αυτές θα χρειαστούν.
Αυτό είναι όλο, αυτό είναι ολόκληρη η λίστα των αντικειμένων που θα πρέπει να αγοράσετε. Με την ευκαιρία, αντιστάτες μπορούν επίσης να βρεθούν σε παλιές οικιακές συσκευές. Μπορείτε να ποντάρετε περισσότερο στην ονομαστική αξία, αλλά όχι λιγότερο. Ως αποτέλεσμα, μπορείτε να κρατήσετε μέσα σε 350 ρούβλια, αλλά αυτό δεν είναι τόσο πολύ, δεδομένου ότι το εργοστάσιο χρονογράφος θα κοστίσει τουλάχιστον 1000 ρούβλια, και η συνέλευση είναι πολύ χειρότερη από τη δική μας σπιτικό.
Μεταξύ άλλων, πρέπει να αποθηκεύσετε στοιχεία όπως:
- σύρματα.
- ένα κομμάτι σωλήνα μήκους τουλάχιστον 10 εκατοστών (κατάλληλος πλαστικός σωλήνας νερού) ·
- όλα για συγκόλληση.
- πολύμετρο (προαιρετικό).
Οι τρεις πρώτες λεπτομέρειες που περιγράφονται έχουν τις δικές τους αποχρώσεις, οπότε κάθε μία από αυτές πρέπει να εξεταστεί χωριστά
Digispark
Αυτό το στοιχείο είναι ένα μινιατούρα πλακέτα κυκλωμάτων με το οποίο είναι συμβατό ArduinoΕπί του σκάφους έχει ένα ATtiny85. Πώς να συνδέσετε αυτό το στοιχείο με το IDE του Arduino, μπορείτε να το διαβάσετε, μπορείτε επίσης να κατεβάσετε προγράμματα οδήγησης για εκεί.
Αυτός ο πίνακας έχει αρκετές επιλογές, ο ένας χρησιμοποιεί microUSB, και ο άλλος είναι εξοπλισμένος με μια υποδοχή USB, η οποία συνδέεται απευθείας με το board. Λόγω του γεγονότος ότι το σπιτικό προϊόν δεν έχει ατομική τροφοδοσία, ο συντάκτης επέλεξε την πρώτη έκδοση του πίνακα. Εάν εγκαταστήσετε μια μπαταρία ή μια μπαταρία σε ένα σπιτικό προϊόν, αυτό θα αυξήσει σημαντικά την τιμή της, και δεν θα επηρεάσει σημαντικά την πρακτικότητα. Και σχεδόν όλοι έχουν ένα καλώδιο για τη φόρτιση μιας κινητής και τράπεζας Power.
Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά, είναι παρόμοια με το ATtiny85, εδώ οι δυνατότητές του είναι άφθονα. Ο μικροελεγκτής στον χρονογράφο αναρωτιέται μόνο τους αισθητήρες και ελέγχει την οθόνη.
Αν δεν έχετε συναντήσει ποτέ το Digispark, οι σημαντικότερες αποχρώσεις μπορούν να βρεθούν στον πίνακα.
Είναι σημαντικό να λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι η αρίθμηση πινών για τη λειτουργία analogRead () έχει διαφορές. Και στον τρίτο ακροδέκτη είναι μια αντίσταση pull-up με ονομαστική τιμή 1,5 kOhm, δεδομένου ότι χρησιμοποιείται σε USB.
Λίγα λόγια για την οθόνη
Οποιοσδήποτε μπορεί να χρησιμοποιήσει την οθόνη για σπιτική, αλλά ο συντάκτης επέλεξε μια φθηνή επιλογή. Για να κάνετε τη συσκευή ακόμα πιο φθηνή, μπορείτε να εγκαταλείψετε εντελώς την οθόνη. Τα δεδομένα μπορούν απλά να εξάγονται μέσω καλωδίου σε έναν υπολογιστή. Θα χρειαστεί εδώ. Η εν λόγω οθόνη είναι ένα αντίγραφο της οθόνης.
Ο τρόπος εμφάνισης της οθόνης μπροστά και πίσω μπορεί να φανεί στη φωτογραφία.
Δεδομένου ότι οι αποστάσεις μεταξύ των αριθμών είναι οι ίδιες, όταν το παχύ έντερο είναι απενεργοποιημένο, οι αριθμοί διαβάζονται χωρίς προβλήματα. Η τυπική βιβλιοθήκη είναι ικανή να εμφανίζει αριθμούς στην περιοχή 0-9. γράμματα στην περιοχή a-f και εξακολουθεί να υπάρχει η δυνατότητα αλλαγής της φωτεινότητας ολόκληρης της οθόνης. Οι ψηφιακές τιμές μπορούν να οριστούν χρησιμοποιώντας τη λειτουργία απεικόνισης (int 0-3, int 0-15).
Πώς να χρησιμοποιήσετε την οθόνη
Αν προσπαθήσετε να υπερβείτε τις τιμές του [0, 15], η οθόνη θα παρουσιάσει σύγχυση, η οποία, εκτός από οτιδήποτε άλλο, δεν είναι στατική. Επομένως, για να εμφανίσετε ειδικούς χαρακτήρες, όπως μοίρες, δευτερεύοντα πλήκτρα, κ.λπ., πρέπει να πατήσετε.
Ο συγγραφέας ήθελε στην οθόνη να εμφανίσει την τελική ενέργεια της πτήσης του σφαίρα, η οποία θα υπολογίζεται ανάλογα με την ταχύτητα της σφαίρας και τη μάζα της. Οι τιμές σύμφωνα με την ιδέα έπρεπε να εμφανιστούν διαδοχικά, αλλά για να καταλάβουμε πού πρέπει να σημειωθεί με κάποιο τρόπο, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το γράμμα "J". Σε ακραίες περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απλά το άνω και κάτω τελεία, αλλά ο συγγραφέας δεν το άρεσε, και ανέβηκε στη βιβλιοθήκη. Ως αποτέλεσμα, με βάση τη λειτουργία απεικόνισης, έγινε η συνάρτηση setSegments (byte addr, δεδομένα byte), ανάβει τα τμήματα που κωδικοποιούνται στα δεδομένα του αριθμού με τον αριθμό addr:
Αυτά τα τμήματα κωδικοποιούνται απλά, το λιγότερο σημαντικό κομμάτι δεδομένων είναι υπεύθυνο για το ανώτερο τμήμα και στη συνέχεια δεξιόστροφα, το 7ο κομμάτι είναι υπεύθυνο για το μεσαίο τμήμα. Ο χαρακτήρας "1" όταν κωδικοποιείται μοιάζει με 0b00000110. Το όγδοο σημαντικότερο κομμάτι είναι υπεύθυνο για το παχύ έντερο, χρησιμοποιείται στο δεύτερο ψηφίο και σε όλες τις άλλες είναι αγνοείται. Στη συνέχεια, ο συγγραφέας αυτοματοποίησε τη διαδικασία απόκτησης κωδικών χρησιμοποιώντας το Excel.
Αυτό που τελικά συνέβη μπορεί να φανεί στη φωτογραφία
Τέλος, οι αισθητήρες
Δεν δόθηκαν ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τους αισθητήρες, είναι γνωστό ότι έχουν μήκος κύματος 940 nm. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, διαπιστώθηκε ότι οι αισθητήρες δεν είναι σε θέση να αντέξουν ρεύματα άνω των 40 mA. Όσον αφορά την τάση τροφοδοσίας, δεν θα πρέπει να είναι υψηλότερη από 3.3V. Όσο για το φωτοτρανζίστορ, έχει ένα ελαφρώς διαφανές σώμα και αντιδρά στο φως.
Προχωρούμε στη συναρμολόγηση και διαμόρφωση σπιτικό:
Πρώτο βήμα. Συνέλευση
Τα πάντα συναρμολογούνται σύμφωνα με ένα πολύ απλό σχέδιο. Από όλες τις ακίδες, θα χρειαστούν μόνο P0, P1 και P2. Τα δύο πρώτα χρησιμοποιούνται για την οθόνη και απαιτείται P2 για τους αισθητήρες.
Όπως βλέπετε, ένας αντιστάτης χρησιμοποιείται για να περιορίσει το ρεύμα για τις λυχνίες LED, αλλά το δεύτερο τραβά το P2 στο έδαφος. Λόγω του γεγονότος ότι οι φωτοτραντιστές συνδέονται παράλληλα, όταν η σφαίρα περνάει μπροστά σε οποιονδήποτε οπτοπλέκτη, η τάση στο P2 θα πέσει. Για να καθορίσετε την ταχύτητα πτήσης μιας κουκκίδας, πρέπει να γνωρίζετε την απόσταση μεταξύ των αισθητήρων, να μετράτε δύο υπερτάσεις ισχύος και να καθορίζετε τον χρόνο κατά τον οποίο συνέβησαν.
Λόγω του γεγονότος ότι θα χρησιμοποιηθεί μόνο ένας ακροδέκτης, δεν έχει σημασία ποια πλευρά να πυροβολήσει. Οι φωτοτρανιστές θα παρατηρήσουν μια σφαίρα ούτως ή άλλως.
Εμφανίζονται όλες οι λεπτομέρειες που είναι ορατές στη φωτογραφία. Για να συλλέξει τα πάντα, ο συγγραφέας αποφάσισε να χρησιμοποιήσει ένα breadboard. Στη συνέχεια ολόκληρη η δομή καλύφθηκε με θερμή κόλλα για αντοχή. Οι αισθητήρες τοποθετούνται στον σωλήνα και τα σύρματα είναι συγκολλημένα σε αυτά.
Για να αποφευχθεί η παλμική λειτουργία των διόδων όταν τροφοδοτείται από τράπεζα ισχύος, ο συγγραφέας εγκατέστησε ηλεκτρολύτη στα 100 mKf παράλληλα με τα LED.
Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι ο ακροδέκτης P2 επιλέχθηκε για κάποιο λόγο, το γεγονός είναι ότι τα P3 και P4 χρησιμοποιούνται σε USB, οπότε τώρα με τη βοήθεια του P2 υπάρχει η ευκαιρία να αναβοσβήνει σπιτικά μετά τη συναρμολόγηση.
Το P2 είναι επίσης μια αναλογική είσοδος, οπότε δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης διακοπής. Μπορείτε να μετρήσετε απλά τις μετρήσεις μεταξύ της τρέχουσας και της προηγούμενης τιμής, αν η διαφορά γίνει υψηλότερη από ένα ορισμένο όριο, τότε εκείνη τη στιγμή η σφαίρα περνά απλά κοντά στον οπτοπλέκτη.
Βήμα δεύτερο Firmware
Ο Prescaler είναι ένας διαιρέτης συχνότητας, στις τυποποιημένες περιπτώσεις σε πίνακες όπως το Arduino είναι 128. Αυτό το νούμερο επηρεάζει πόσο συχνά γίνεται η κλήση του ADC. Δηλαδή, για προεπιλεγμένα 16 MHz, βγαίνει το 16/128 = 125 kHz. Κάθε ψηφιοποίηση αποτελείται από 13 λειτουργίες, οπότε ο ακροδέκτης μπορεί να προβληθεί όσο το δυνατόν περισσότερο με ταχύτητα 9600 kHz. Στην πράξη, αυτό δεν υπερβαίνει τα 7 kHz. Ως αποτέλεσμα, το διάστημα μεταξύ των μετρήσεων είναι 120 μs, το οποίο είναι πάρα πολύ για το σπιτικό έργο. Εάν η σφαίρα πετάει με ταχύτητα 300 m / s, θα ξεπεράσει μια διαδρομή 3,6 cm κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, δηλαδή, ο ελεγκτής απλά δεν θα μπορεί να το παρατηρήσει. Για να λειτουργήσει σωστά, το διάστημα μεταξύ των μετρήσεων πρέπει να είναι τουλάχιστον 20 μs. Για αυτό, η τιμή του διαιρέτη πρέπει να είναι ίση με 16. Ο συγγραφέας έκανε ένα διαχωριστικό 8, πώς να το κάνετε αυτό, μπορείτε να το δείτε παρακάτω.
Αυτό που συνέβη να μάθει κατά τη διάρκεια του πειράματος, μπορεί να φανεί στη φωτογραφία
Η λογική του υλικολογισμικού έχει διάφορα στάδια:
- μέτρηση της διαφοράς στις τιμές στον πείρο πριν και μετά.
- αν η διαφορά υπερβαίνει το όριο, τότε ο βρόχος σβήνει και η τρέχουσα ώρα (micros ()) θυμάται.
- ο δεύτερος κύκλος λειτουργεί ομοίως με τον πρώτο και έχει μετρητή χρόνου στον κύκλο.
- αν ο μετρητής έχει φτάσει στην καθορισμένη τιμή, τότε αποστέλλεται μήνυμα σφάλματος και η μετάβαση στην αρχική κατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση, ο κύκλος δεν πηγαίνει στην αιωνιότητα αν η σφαίρα δεν παγιδεύτηκε ξαφνικά από τον δεύτερο αισθητήρα.
- αν ο μετρητής δεν υπερχειλίσει και η διαφορά στην τιμή είναι μεγαλύτερη από το όριο, μετράται ο τρέχων χρόνος (micros ()),
- Τώρα, με βάση τη διαφορά χρόνου και απόστασης μεταξύ των αισθητήρων, μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα πτήσης της σφαίρας και να εμφανίσετε πληροφορίες στην οθόνη. Λοιπόν, όλα αρχίζουν ξανά.
Το τελικό στάδιο. Δοκιμές
Εάν όλα γίνονται σωστά, η συσκευή θα λειτουργήσει χωρίς προβλήματα. Το μόνο πρόβλημα είναι η κακή ανταπόκριση σε φθορισμού και φωτισμό LED, με συχνότητα κυμάτωσης 40 kHz. Σε αυτήν την περίπτωση, ενδέχεται να εμφανιστούν σφάλματα στη συσκευή.
Σπιτικά έργα σε τρεις λειτουργίες:
Μετά την ενεργοποίηση, υπάρχει ένας χαιρετισμός και στη συνέχεια η οθόνη γεμίζει με λωρίδες, αυτό σημαίνει ότι η συσκευή περιμένει μια λήψη
Εάν υπάρχουν σφάλματα, εμφανίζεται το μήνυμα "Err" και, στη συνέχεια, η κατάσταση αναμονής
Λοιπόν, έρχεται η μέτρηση της ταχύτητας
Αμέσως μετά τη λήψη, η συσκευή θα δείξει την ταχύτητα της σφαίρας (σημειωμένη με το σύμβολο n) και στη συνέχεια θα εμφανιστούν πληροφορίες σχετικά με την ενέργεια της σφαίρας (σύμβολο J). Όταν εμφανιστεί ένα joule, εμφανίζεται επίσης ένα τετράγωνο.