Sistem Pemasaan Berasaskan Arduino Laser: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sebagai sebahagian daripada pengajaran saya, saya memerlukan sistem untuk mengukur dengan tepat seberapa cepat kenderaan model berjalan sejauh 10 meter. Pada mulanya, saya fikir saya akan membeli sistem siap pakai yang murah dari eBay atau Aliexpress, sistem ini biasanya dikenali sebagai gerbang cahaya, gerbang foto atau sejenisnya. Ternyata sistem pemasaan gerbang pra-dibina sebenarnya agak mahal, jadi saya memutuskan untuk membina sendiri.

Pengoperasian sistem pemasa gerbang cahaya cukup mudah. Setiap pintu cahaya terdiri daripada modul laser di satu sisi, ini memproyeksikan titik laser ke modul perintang yang bergantung pada cahaya (LDR) di sisi lain. Dengan mengukur keluaran LDR, sistem dapat mengesan kapan pancaran laser telah putus. Dengan menggunakan dua pintu ini sistem akan memulakan pemasa ketika pancaran pertama rosak dan menghentikan pemasa apabila merasakan pancaran kedua telah rosak. Waktu rakaman yang dihasilkan dipaparkan di layar LCD.

Membina sistem seperti ini dengan pelajar adalah pengenalan yang baik untuk pengekodan, ia juga merupakan sumber kelas yang sangat berguna setelah selesai. Jenis sistem ini bagus untuk aktiviti STEM dan dapat digunakan untuk mengukur seberapa cepat perkara seperti kereta getah, kereta perangkap tikus atau kereta derby pinewood menempuh jarak yang ditetapkan.

Penafian: Penyelesaian yang dikemukakan di sini jauh dari optimum. Saya sedar beberapa perkara boleh menjadi jauh lebih baik atau lebih cekap. Projek ini pada mulanya disusun pada tarikh akhir yang sangat ketat dan berfungsi dengan baik untuk tujuan yang dimaksudkan. Saya mempunyai rancangan untuk melepaskan versi 2 dan versi 3 sistem ini dengan penambahbaikan, sila lihat langkah terakhir yang dapat dipesan. Pelaksanaan litar dan kod adalah atas risiko anda sendiri.

Bekalan

• Arduino R3 (atau papan serasi) - £ 4,50
• Protoboard sayap bulu Adafruit - Sebilangan kecil jenis protoboard juga baik - £ 1
• Perisai papan kekunci LCD - Pastikan ini dibuat agar sesuai dengan versi arduino yang anda miliki - £ 5
• 2 x modul Light Dependent Resistor (LDR) - Mencari ebay untuk "arduino LDR" harus menunjukkan banyak pilihan - £ 2.30 setiap satu
• 2 x Modul laser - Mencari ebay untuk "laser arduino" harus menunjukkan banyak pilihan. Pastikan kekuatan laser tidak melebihi 5mW. - £ 2.25 untuk tiga orang
• 4 x Tripod kecil - £ 3.50 setiap satu
• Nut 4x 1/4 inci - Untuk memuatkan benang tripod standard - £ 2
• Akrilik yang jelas untuk kes Arduino £ 3
• Mur dan bolt M3 - £ 2
• Kebuntuan PCD plastik - Kit ini boleh didapati dengan harga yang cukup murah di Ebay.- £ 6,80
• 4 x lampiran bercetak 3D - Kos bahan adalah sekitar £ 5.
• Kabel reben - £ 5

Jumlah kosnya sekitar £ 55, ini mengandaikan akses kepada pemotong laser dan pencetak 3D. Sebilangan besar kos di sini adalah untuk kes, mur dan bolt, dan lain-lain. Kos sebenar elektronik hanya £ 22 jadi mungkin ada ruang untuk banyak pengoptimuman di sini.

Langkah 1: Program Adrunio

Muat naik kod di bawah ke Arduino. Sekiranya anda tidak biasa dengan cara melakukan ini, lihat petunjuk hebat ini.

Logik asas kod adalah seperti berikut:

1. Hidupkan modul laser dan periksa kerana setiap LDR dapat "melihat" sinar laser.
2. Tunggu sehingga LDR 1 mengesan kerosakan sinar laser, mulakan pemasa dengan segera.
3. Tunggu sehingga LDR 2 mengesan kerosakan sinar laser, hentikan pemasa dengan segera.
4. Tunjukkan masa yang dihasilkan pada skrin LCD dalam milisaat.

Kod ini hanya dirancang untuk membuat satu kali berjalan, setelah waktu dari layar diperhatikan, butang reset pada perisai digunakan untuk memulakan semula program.

LINK KE ARDUINO KOD

(FYI: Kod tersebut dihoskan di create.arduino.cc dan saya ingin memasukkan kod di sini, tetapi editor Instructables tidak membenarkan iframe tertanam untuk dipaparkan atau berfungsi dengan betul. Sekiranya ada orang di Instructables membaca ini, sila laksanakan ini sebagai ciri pada masa akan datang, terima kasih)

Langkah 2: Lampiran Cetakan 3D

Modul laser dan LDR perlu dipegang di tempatnya untuk memastikan bahawa tidak ada putus sinar berlaku akibat modul bergerak. 3D cetak lampiran di bawah dan pasangkan modul di tempatnya, modul laser perlu dipegang di tempatnya dengan tali leher kerana tidak mempunyai lubang bolt.

Pastikan untuk memasukkan kacang 1/4 inci di dalam setiap casing, ini akan digunakan kemudian untuk membolehkan kes ini menyambung ke tripod. Kedua-dua bahagian penutup dipegang bersama dengan mur dan bolt M3.

Langkah 3: Kes Arduino Potong Laser

Potong fail di bawah dengan laser dari akrilik jernih setebal 4mm. Sejajarkan arduino R3 dan protoboard dengan lubang pada kepingan akrilik dan baut ke tempatnya. Pasang bahagian atas casing ke bahagian bawah dengan menggunakan PCD sebagai pemisah.

Langkah 4: Kabel Litar

Perisai LCD yang digunakan dalam projek ini dijelaskan secara terperinci dalam pengajaran hebat ini. Skrin LCD dan butang input menggunakan beberapa pin I / O arduino namun, untuk alasan ini semua I / O untuk modul laser dan pin penggunaan LDR 1, 2, 12 dan 13 sahaja.

Pendawaian sangat sedikit diperlukan, tetapi pastikan litar disambungkan seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Saya menambahkan beberapa penyambung jenis JST ke wayar modul laser dan LDR untuk membolehkan saya membongkar dan menyimpan keseluruhan persediaan dengan mudah.

Ya, pin arduino 1 dan 2 secara langsung menghidupkan modul laser tanpa perintang dalam talian. Oleh kerana modul laser yang dipilih dirancang khusus untuk digunakan dengan arduino, ini seharusnya tidak menjadi masalah. Modul laser menarik kuasa maksimum 5mW, ini bermaksud bahawa pada voltan bekalan 5V pin, modul harus melukis sekitar 1mA, ini jauh di bawah had ~ 40mA untuk bekalan semasa pada pin I / O arduino.

Langkah 5: Berkumpul dan Tune

Akhirnya, anda bersedia untuk mengumpulkan semuanya.

1. Pasang casing modul LDR dan Laser pada tripod kecil.
2. Posisikan modul Laser untuk bersinar secara langsung pada sensor LDR

Pada peringkat ini, anda perlu menyempurnakan sedikit perkara. Modul LDR mengeluarkan isyarat digital, isyarat tinggi (5V) yang menunjukkan bahawa tidak ada sinar laser yang dikesan, tanda rendah (0V) menunjukkan bahawa ia dapat melihat sinar laser. Ambang intensiti cahaya di mana modul beralih dari isyarat output 5V ke 0V (dan sebaliknya) dikendalikan oleh potensiometer pada papan LDR. Anda perlu menyesuaikan potentionmeter supaya modul beralih antara output 0V dan 5V apabila anda menjangkakannya.

Baik secara beransur-ansur menyesuaikan potensiometer hingga sistem berfungsi seperti yang diharapkan, atau gunakan multimeter untuk mengukur output modul LDR dan menyesuaikan seperti yang diperlukan.

Langkah 6: Operasi dan Kerja Lanjut

Anda sekarang harus bersedia menggunakan sistem! Gambar menunjukkan tahap operasi.

1. Tekan butang pilih untuk memulakan sistem.
2. Sejajarkan laser sehingga bersinar secara langsung pada sensor LDR.
3. Sistem ini kini bersenjata. Tetapkan model kereta anda.
4. Sistem akan memulakan masa apabila pancaran laser pertama rosak.
5. Sistem akan berhenti setelah pancaran laser kedua rosak.
6. Masa dalam milisaat kemudian dipaparkan di skrin.
7. Tekan butang tetapkan semula untuk menjalankan masa yang lain.

Saya mungkin akan membuat versi 2.0 sistem ini kerana terdapat beberapa penambahbaikan yang jelas yang dapat dilakukan:

1. Tidak perlu menghidupkan modul laser dari Arduino, mereka boleh dikuasakan bateri dan hanya dihidupkan apabila diperlukan. Semasa saya merancang sistem, kabel modul laser ke Arduino untuk mendapatkan kuasa seolah-olah penyelesaian paling mudah, dalam praktiknya, ini menghasilkan jalan kabel panjang yang menghalangi.
2. Lensa kondensor sangat diperlukan pada kediaman LDR. Menyusun titik laser tepat dengan bahagian tengah sensor LDR (sangat kecil) sangat rumit dan kadang-kadang memerlukan beberapa minit, dengan menggunakan lensa kondensor akan memberi pengguna sasaran yang jauh lebih besar untuk disasarkan dengan titik laser.

Saya juga kini memikirkan versi 3.0 yang sepenuhnya tanpa wayar dan hanya menyambung ke komputer riba saya menggunakan Bluetooth, ini adalah projek yang jauh lebih besar untuk hari yang lain.

Naib Johan dalam Peraduan STEM