Для измерения расстояния используются различные инструменты, линейки, штангенциркули, рулетки и т.д. При измерении радиуса сферических поверхностей используются различные приемы. Например, можно измерить радиус веревкой, ниткой и т.д. и затем перенести на линейку или воспользоваться сантиметром и т.д. Есть и специальные инструменты для измерения таких поверхностей, например — циркометр.
Мастер предлагает изготовить электронный измерительный инструмент. Таким инструментам можно измерять как сферические поверхности, так и плоскости.
Инструмент изготовлен на основе Microbit* и его сборка будет интересна и познавательна начинающим любителям электроники.
*Micro:bit (BBC Micro Bit) — это компактный самодостаточный микрокомпьютер для обучения программированию на MakeCode, Scratch, jаvascript и microPython.
Инструменты и материалы:
-Плата Микробит;
-Плата расширения микробит;
-2 батарейки AAA;
-1 болт M3 / M2,5;
-4 x 2 мм винта;
-Подшипник 623 (3 мм x 10 мм x 4 мм);
-Поворотный энкодер;
-Резистор 10 кОм — 2шт;
-10 резиновых уплотнительных колец (внутренний диаметр ~ 15 мм);
-3D-принтеру или доступ к нему;
Шаг первый: принцип работы
Принцип работы устройства, довольно прост, устройство рассчитывает расстояние, считывая количество оборотов поворотного энкодера и преобразуя его в расстояние.
Энкодер – это датчики поворота. Простейший датчик имеет ручку, которая может поворачиваться по часовой стрелке или против нее. В зависимости от угла поворота и направления выдается цифровой сигнал, информирующий о том, в каком положении находится ручка, либо в какую сторону она была повернута.
Кодировщик, который мастер использовал, содержит 20 шагов на оборот. В данном случае это значение — 3,35, которое в дальнейшем будет использоваться в коде.
Шаг второй: схемы Tinkercad — блочное кодирование
Tinkercad — это бесплатная онлайн-программа для 3D-моделирования, которая работает в веб-браузере и отличается простотой и удобством использования.
Проект схем Tinkercad включает в себя Arduino с двумя кнопками для имитации вращения поворотного энкодера по и против часовой стрелки. Скачать проект можно здесь.
В коде блока используются следующие переменные:
lessCount: это расстояние в мм, на которое ролик будет перемещаться за один шаг поворотного энкодера
mode: определит единицы, в которых отображается вывод, в настоящее время есть четыре варианта: мм, дюйм, см, футы. С помощью нескольких настроек можете добавить больше данных.
state: используется для остановки выполнения блока при нажатии кнопки режима.
step: сохранять количество пройденных шагов.
stp : определит направление движения энкодера. Его можно изменить, нажав одновременно кнопки A и B.
В блоке onStart инициализируются все эти переменные, и блок forever показывает измеренное значение в единицах, выбранных пользователем.
Мастер использовали три блока, чтобы определить, какая кнопка или комбинация кнопок нажаты.
Когда кнопка A будет нажата блок, связанный с кнопкой A будет работать. Можно выбрать значение в блоке от 0 до 3.
Далее с помощью if и else мы определяем значение режима и показываем пользователю строку «Режим: мм» или см и т.д.
В конце мы возвращаем состояние к 1.
Кнопка B используется для сброса переменной ступени обратно на ноль, чтобы пользователь мог заново начать новое измерение.
Кнопка A + B используется для изменения переменной stp, которая, в свою очередь, определяет положительное направление ролика.
Контакты A и B энкодера подключены к контакту P1 и контакту P2 микробита, и, таким образом, когда сигнал на контактах микробита изменяется, выполняются команды.
Если значение на выводе P1 становится большим, сценарий (блок) запустится и сначала проверит второй вывод, что поможет в определении направления поворота энкодера.
Шаг третий: 3D-печать
Дальше нужно напечатать детали на 3D-принтере.
Digital measuring Roller.step
MainBody.stl
Roller.stl
Holder.stl
Snap1.stl
Шаг четвертый: батарейный держатель
После печати подготавливает батарейный отсек (можно использовать от сломанной игрушки). Устанавливает пружины.
Зачищает концы проводов. Завязывает их на узел. Протягивает провода в отверстия. На других концах устанавливает разъемы JST, совместимые с Micro Bit.
Шаг пятый: ролик
Ролик имеет диаметр 20 мм, и мастер использует уплотнительные кольца с внутренним диаметром 15 мм, чтобы они плотно прилегали к ролику и не вращались на корпусе при движении по поверхности.
Затем нужно установить ролик на ручку энкодера и проверить его работу. Важно чтобы при движении на энкодере не было пропусков сигнала.
Шаг шестой: схема для поворотного энкодера
Поворотный энкодер нельзя использовать напрямую с Micro bit, нужно сделать небольшую схему с резисторами.
Мастер монтирует плату, приведенную ниже.
Шаг шестой: подшипник
Дальше устанавливает подшипник в корпус. Нужно убедитесь, что подшипник сидит плотно. Если он прослаблен, то можно подмотать тефлоновую ленту. Если наоборот, подшипник не устанавливается в посадочное место, то можно немного нагреть его внешнюю обойму и запрессовать подшипник.
Шаг седьмой: сборка
Дальше можно приступить к сборке устройства.
Поместите основной корпус над роликом (вертикально, отверстием D сверху).
Вставьте вал D углового энкодера в ролик, а затем разверните узел в корпус.
Установите винт и закрутите его. Убедитесь, что между основным корпусом и роликом имеется достаточный зазор.
Подключите провода, выходящие из схемы энкодера, к адаптеру микробита.
Прикрепите адаптер микробит к основному корпусу винтами.
Установите батарейный отсек вместе с батареями и Microbit.
Шаг восьмой: программирование
Программировать micro bit просто, нужно скопировать код из Tinkercad в среду Makecode jаvascript.
Сначала загрузите код из Tinker cad.
Откройте скачанный файл и скопируйте из него весь код.
Теперь откройте Makecode, создайте новый проект и перейдите в jаvascript.
Вставьте код в текстовую область.
Теперь соедините micro bit с Makecode, щелкнув три точки вместе с кнопкой загрузки.
Теперь вы можете загрузить код прямо на свой micro: bit, щелкнув второй вариант в меню из трех точек.
Все готово. Теперь можно приступить к тестированию инструмента. Пользователь не ограничен длиной рулетки и легко может измерить окружность любого круглого объекта. Результаты измерения отображаются на плате микробит бегущей строкой на светодиодном табло.
Весь процесс сборки и программирования такого устройства можно посмотреть на видео.
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Microbit измерительный инструмент электроника 3D принтер
Источник: