Arduino Lazer əsaslı Zamanlama Sistemi: 6 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-23 12:54

Tədrisimin bir hissəsi olaraq, model bir nəqliyyat vasitəsinin 10 metr məsafəni necə sürətlə keçdiyini dəqiq ölçmək üçün bir sistemə ehtiyacım var idi. Əvvəlcə eBay və ya Aliexpress-dən ucuz bir hazır sistem alacağımı düşündüm, bu sistemlər ümumiyyətlə işıq qapıları, foto qapıları və ya bənzərləri olaraq bilinir. Əvvəlcədən qurulmuş işıq qapısı zamanlama sistemlərinin əslində olduqca bahalı olduğu ortaya çıxdı, buna görə özümü qurmağa qərar verdim.

İşıq qapısı zamanlama sisteminin işləməsi olduqca sadədir. Hər bir işıq qapısı bir tərəfdən lazer modulundan ibarətdir və bu, digər tərəfdən işığa bağlı bir rezistor moduluna (LDR) bir lazer nöqtəsi çəkir. LDR -nin çıxışını ölçməklə sistem lazer şüasının nə vaxt qırıldığını aşkar edə bilər. Bu qapılardan ikisini istifadə edərək, sistem birinci şüa qırıldıqda taymeri işə salır və ikinci şüanın qırıldığını hiss etdikdə taymeri dayandırır. Nəticədə qeydə alınan vaxt LCD ekranda göstərilir.

Şagirdlərlə belə bir sistem qurmaq kodlaşdırma üçün əla bir girişdir, həm də bitirdikdən sonra həqiqətən faydalı bir sinif qaynağıdır. Bu tip sistem STEM fəaliyyəti üçün əladır və rezin bantlı avtomobillər, siçan tələsi avtomobilləri və ya şam ağacı derbi avtomobilləri kimi müəyyən bir məsafəni necə sürətlə keçdiyini ölçmək üçün istifadə edilə bilər.

İmtina: Burada təqdim olunan həll optimaldan uzaqdır. Bəzi şeylərin daha yaxşı və ya daha səmərəli ola biləcəyini bilirəm. Bu layihə əvvəlcə çox sıx bir müddətdə bir araya gətirildi və nəzərdə tutulan məqsəd üçün tamamilə yaxşı çalışdı. Təkmilləşdirmələrlə bu sistemin həm 2 -ci versiyasını, həm də 3 -cü versiyasını buraxmağı planlaşdırıram, zəhmət olmasa təlimatın son addımına baxın. Dövrə və kodun tətbiqi öz riski altındadır.

Təchizat

• Arduino R3 (və ya uyğun lövhə) - 4,50 funt
• Adafruit lələk qanadlı protoboard - Hər növ protobonun kiçik bir hissəsi də yaxşıdır - 1 funt sterlinq
• LCD klaviatura qalxanı - Bunun sahib olduğunuz arduino versiyasına uyğun olaraq hazırlandığından əmin olun - 5 funt
• 2 x İşıqdan Rezistor (LDR) modulu - "arduino LDR" üçün ebay axtararkən çoxlu variantlar göstərilməlidir - hər biri 2.30 funt sterlinq
• 2 x Lazer modulu - "arduino lazer" üçün ebay axtararkən bir çox variant göstərilməlidir. Lazerin gücünün 5 mVt -dan çox olmadığından əmin olun. - Üç üçün 2.25 funt sterlinq
• 4 x Kiçik tripod - hər biri 3,50 funt
• 4x 1/4 düymlük qoz - Standart bir tripod sapına uyğun - 2 funt
• Arduino korpusu üçün şəffaf akril 3 funt
• M3 qoz -fındıq və boltlar - 2 funt
• Plastik PCD -lər - Bu dəstləri Ebay -da olduqca ucuz qiymətə almaq olar. - 6.80 funt
• 4 x 3D çaplı korpus - Materialın qiyməti 5 funt sterlinq idi.
• Şerit kabel - 5 funt

Ümumi dəyəri təxminən 55 funt sterlinq idi, bu həm lazer kəsiciyə, həm də 3D printerə çıxışı nəzərdə tutur. Burada xərclərin çoxu hallar, qoz -fındıq və boltlar və s. Üçündür. Elektronikanın əsl dəyəri cəmi 22 funtdur, buna görə də burada çoxlu optimallaşdırma üçün yer var.

Addım 1: Adrunio proqram

Aşağıdakı kodu Arduinoya yükləyin. Bunu necə edəcəyinizi bilmirsinizsə, bu böyük təlimatlandırıcıya baxın.

Kodun əsas məntiqi belədir:

1. Lazer modullarını yandırın və hər bir LDR -nin lazer şüasını "görə" biləcəyini yoxlayın.
2. LDR 1 lazer şüasında bir fasilə algılayana qədər gözləyin, dərhal taymeri işə salın.
3. LDR 2 lazer şüasında bir fasilə algılayana qədər gözləyin, dərhal taymeri dayandırın.
4. Yaranan vaxtı LCD ekranda millisaniyələrdə göstərin.

Kod, ekranda olan vaxt qeyd edildikdən sonra proqramı təkrardan başlatmaq üçün qalxanındakı sıfırlama düyməsindən istifadə edildikdən sonra yalnız bir dəfə işləyə bilər.

ARDUINO KODUNA BAĞLAYIN

(Məlumat: kod create.arduino.cc -də yerləşdirilmişdir və kodu buraya yerləşdirmək istərdim, amma Instructables redaktoru, quraşdırılmış iframe -nin düzgün göstərilməsinə və ya işləməsinə icazə vermir. Instructables -dan hər kəs bunu oxuyursa, zəhmət olmasa Bunu gələcəkdə bir xüsusiyyət olaraq tətbiq edin, təşəkkürlər)

Addım 2: 3D Çap Kassaları

Modulların hərəkət etməsi nəticəsində heç bir şüa qırılmaması üçün lazer və LDR modullarının yerində tutulması lazımdır. Aşağıdakı korpusları 3D çap edin və modulları yerində bərkidin, bolt çuxuru olmadığı üçün lazer modulunu fermuarla bağlamaq lazımdır.

Hər bir qutunun içərisində 1/4 düymlük bir qoz tutduğunuzdan əmin olun, bu halların tripodlara qoşulmasına icazə vermək üçün daha sonra istifadə ediləcək. Korpusun iki yarısı M3 qoz -fındıq və boltlarla birlikdə tutulur.

Addım 3: Lazerlə kəsilmiş Arduino Korpusu

Aşağıdakı faylları 4 mm qalınlığında şəffaf akrildən kəsin. Arduino R3 və protoboardı akril parçalardakı deliklər ilə düzəldin və boltla yerinə qoyun. PCD dayaqlarını aralıq kimi istifadə edərək, korpusun üst hissəsini aşağıya bolt edin.

Addım 4: Dövrəni tel edin

Bu layihədə istifadə olunan LCD qalxanı bu möhtəşəm təlimatda ətraflı izah edilmişdir. LCD ekran və giriş düymələri arduino -nun bəzi G/Ç pinlərindən istifadə edir, buna görə lazer modulları üçün bütün G/Ç və LDR -nin yalnız 1, 2, 12 və 13 pinləri istifadə olunur.

Çox az telə ehtiyac var, ancaq sxemdə göstərildiyi kimi dövrə bağlı olduğundan əmin olun. Bütün qurğunu asanlıqla söküb saxlamağım üçün lazer və LDR modul tellərinə bəzi JST tipli bağlayıcılar əlavə etdim.

Bəli, 1 və 2 arduino sancaqları lazer modullarını birbaşa müqavimət göstərmədən təmin edir. Seçilən lazer modulları xüsusi olaraq arduino ilə istifadə üçün nəzərdə tutulduğundan bu problem olmamalıdır. Lazer modulları maksimum 5 mVt gücə malikdir, bu o deməkdir ki, pinin 5V təchizatı gərginliyində modul 1mA ətrafında çəkilməlidir, bu arduino I/O pinlərində cərəyan təchizatı üçün ~ 40mA həddindən xeyli aşağıdır.

Addım 5: Montaj edin və tənzimləyin

Nəhayət, hər şeyi yığmağa hazırsınız.

1. LDR və Lazer modul qutularını kiçik tripodlara quraşdırın.
2. Lazer modullarını birbaşa LDR sensoruna parlayacaq şəkildə yerləşdirin

Bu mərhələdə hər şeyi bir az incələmək lazımdır. LDR modulları rəqəmsal bir siqnal çıxarır, heç bir lazer şüasının aşkar edilmədiyini göstərən yüksək bir siqnal (5V), lazer şüasını görə biləcəyini göstərən aşağı bir işarə (0V). Modulun 5V -dan 0V çıxış siqnalına keçdiyi işıq intensivliyi həddi (və viza əksinə) LDR lövhəsindəki potensiometr tərəfindən idarə olunur. Potensial ölçmə cihazını, modul gözlədiyiniz zaman 0V və 5V arasında dəyişə biləcək şəkildə tənzimləməlisiniz.

Ya potensialiometr sistemin gözlənildiyi kimi işləməyincə tədricən düzəldin və ya LDR modulunun çıxışını ölçmək və lazım olduqda tənzimləmək üçün bir multimetrdən istifadə edin.

Addım 6: Əməliyyat və Əlavə İş

İndi sistemi istifadə etməyə hazır olmalısınız! Şəkillər əməliyyatın mərhələlərini göstərir.

1. Sistemi işə salmaq üçün seçmək düyməsini basın.
2. Lazerləri birbaşa LDR sensoruna parlayacaq şəkildə düzəldin.
3. Sistem artıq silahlıdır. Model avtomobili işə sal.
4. İlk lazer şüası qırıldıqdan sonra sistem zamanlamağa başlayacaq.
5. İkinci lazer şüası qırıldıqda sistem dayanacaq.
6. Sonra vaxt milisaniyədə ekranda göstərilir.
7. Başqa bir işə başlamaq üçün sıfırlama düyməsini basın.

Yəqin ki, bu sistemin 2.0 versiyasını yaradacağam, çünki bəzi aydın inkişaflar edilə bilər:

1. Lazer modullarını Arduinodan gücləndirməyə ehtiyac yoxdur, onlar batareyadan işləyə bilər və lazım olduqda sadəcə açıla bilər. Sistemi hazırladığım zaman lazer modullarını Arduino -ya güc üçün bağlamaq ən sadə həll kimi görünürdü, praktikada bunun nəticəsi olaraq uzun kabel xətlərinin işləməsinə mane olurdu.
2. LDR yuvalarında kondensator linzalarına həqiqətən ehtiyac var. Lazer nöqtəsini (çox kiçik) LDR sensorunun tam ortasına düzmək çox çətindir və bəzən bir neçə dəqiqə çəkə bilər, belə ki, bir kondensator linzadan istifadə etməklə istifadəçiyə lazer nöqtəsi ilə daha böyük bir hədəf verər.

İndi hətta tamamilə simsiz olan və yalnız Bluetooth istifadə edərək dizüstü kompüterimə qoşulan 3.0 versiyasını düşünürəm, amma bu başqa bir gün üçün daha böyük bir layihədir.

STEM yarışmasında ikinci yer