Arduino RPM Counter käyttäen optista sensoria

Rakentaminen RPM (revolutions per minuutti) on klassinen ja hyödyllinen Arduino-projekti. Tämä opas opas opastaa sinua luomaan optinen takometri IR-LED, IR-valotransistori ja 16×2 LCD-näyttö. Tuloksena on yksinkertainen ja tarkka RPM-laskuri, joka soveltuu moottoreille, tuulettimille tai potkurille.

Hankkeen yleiskatsaus

Tämä Arduino RPM-laskuri toimii keskeyttämällä infrapunasäteen pyörivällä esineellä (kuten potkurilla). Jokainen keskeytys havaitaan Arduino, lasketaan, ja muunnetaan RPM-arvo, joka näkyy LCD-näytöllä.

Tärkeimmät ominaisuudet:

Reaaliaikainen kierrosnopeuden mittaus
Optinen (koskettamaton) anturi
LCD-ulostulo helppolukuiseen lukemiseen
Yksinkertaiset ja edulliset komponentit

Osaluettelo

Tarvitset seuraavat komponentit:

1 × Arduinon lauta
1 × 16×2 LCD-näyttö (HD44780 yhteensopiva)
1 × 10kΩ potentiometri (LCD-kontrastiohjaus)
1 × 10kΩ vastus
1 × IR LED
1 × IR-valotransistori
Hyppykaapelit

Johto-ohjeet

Seuraa näitä ohjeita huolellisesti piirin kokoamiseksi. Jokainen alakohta selittää tarkalleen minne jokainen johto pitäisi mennä välttää sekaannusta.

Tehonjako
- Yhdistä Arduino 5V pin leipälaudalle positiiviset kiskot.
- Yhdistä Arduino GND -neula leipälaudalle maarata.
- Varmista, että kaikki komponentit (LCD, potentiometri, IR LED ja fototransistori) jakavat tämän yhteisen pohjan.
LCD- ja potentiometriyhteydet (16×2 rinnakkaista LCD:tä)
- LCD Pin 1 (VSS) → Maa
- LCD Pin 2 (VDD) → 5V
- LCD Pin 3 (VO) → Keskellä pin 10k Ω potentiometri
  - Potentiometrin sivupinnat → 5V ja maa (käytetään LCD kontrastin säätöön)
- LCD Pin 4 (RS) → Arduino digitaalinen pin 7
- LCD Pin 5 (RW) → Maa (LCD kirjoitustila)
- LCD Pin 6 (E) → Arduino digitaalinen pin 8
- LCD-pin 11 (D4) → Arduino digitaalinen pin 9
- LCD Pin 12 (D5) → Arduino digitaalinen pin 10
- LCD Pin 13 (D6) → Arduino digitaalinen pin 11
- LCD Pin 14 (D7) → Arduino digitaalinen pin 12
- LCD Taustavalo
  - Pin 15 (A) → 5V vastuksen läpi
  - Pin 16 (K) → Maa
IR LED (lähetin)
- Anodi (pitkämpi lyijy) → Arduino digitaalinen pin 13
- Katodi (lyhyempi lyijy) → Maa
- IR LED pysyy jatkuvasti päällä lähettääkseen infrapunasäteen kohti fototransistoria.
IR-valotransistori (Receiver)
- Keräin (lyhyempi lyijy) → Arduino digitaalinen pin 2
- Emitter (pitkämpi lyijy) → Maa
- Aseta valotransistori suoraan IR-LEDiin päin, jotta pyörivä esine keskeyttää säteen.
Lopputarkastukset
- Varmista kaikki maayhteydet ovat yleisiä.
- Tarkista pin-numerot ennen virtapiirin kytkemistä.
- Säädä potentiometriä, kunnes LCD:ssä näkyy selvästi tekstiä.

Vihje: Digitaalinen pin 2 käytetään, koska se tukee laitteiston keskeytykset, mahdollistaa Arduino laskea säde keskeytykset tarkasti ja laskea RPM luotettavasti.

Arduinon koodi

Lataa seuraava luonnos Arduino-lautallesi:

/*
 * Optical Tachometer
 *
 * Uses an IR LED and IR phototransistor to implement an optical tachometer.
 * The IR LED is connected to pin 13 and runs continuously.
 * Digital pin 2 (interrupt 0) is connected to the IR detector.
 */

#include 

int ledPin = 13;                // IR LED connected to digital pin 13
volatile byte rpmcount;
unsigned int rpm;
unsigned long timeold;

// Initialize the LCD with the interface pins
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

void rpm_fun() {
  // This interrupt runs every time the IR beam is cut
  rpmcount++;
}

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);             // Initialize the LCD

  // Attach interrupt to digital pin 2 (interrupt 0)
  attachInterrupt(0, rpm_fun, FALLING);

  // Turn on IR LED
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, HIGH);

  rpmcount = 0;
  rpm = 0;
  timeold = 0;
}

void loop() {
  // Update RPM every second
  delay(1000);

  // Temporarily stop interrupts during calculation
  detachInterrupt(0);

  rpm = 30 * 1000 / (millis() - timeold) * rpmcount;
  timeold = millis();
  rpmcount = 0;

  // Display RPM on LCD
  lcd.clear();
  lcd.print("RPM=");
  lcd.print(rpm);

  // Re-enable interrupt
  attachInterrupt(0, rpm_fun, FALLING);
}

RPM-laskennan ymmärtäminen

Hankkeessa oletetaan kaksi keskeytystä per kierros, kuten käytettäessä moottoria, jossa on kaksisylinterinen potkuri.

Tämä on syy, miksi RPM-laskelmassa käytetään tätä kaavaa:

rpm = 30 * 1000 / (millis() - timeold) * rpmcount;

Säädetään asetuksia

Yksi keskeytys per vallankumous:
Korvaa 30 kun 60
Lisää teriä tai merkintöjä:
Jaa 60 Keskeytysten lukumäärä täyttä kiertoa kohti ja kaavan päivitys vastaavasti.

Tämä joustavuus mahdollistaa projektin mukauttamisen eri moottoreihin ja pyöriviin kohteisiin.

Lopulliset huomautukset

Varmista, että IR LED ja valotransistori ovat oikein linjassa luotettavia lukemia varten.
Käytä heijastavaa teippiä tai piirrettyä levyä johdonmukaisemman säteen katkaisuun.
Projektia voidaan laajentaa kirjaamalla RPM-tietoja tai lisäämällä sarjalähtö.

Valmiina rakentamaan?

Tämä Arduino RPM-laskuri on hyvä perusta moottorien ohjausprojekteille, robotiikka ja mekaaninen diagnostiikka. Kokoa komponentit, lataa koodi ja aloita RPM:n mittaaminen luottavaisin mielin.