Arduino लेजर-आधारित समय प्रणाली: 6 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

अपने शिक्षण के हिस्से के रूप में, मुझे एक ऐसी प्रणाली की आवश्यकता थी जो सटीक रूप से माप सके कि एक मॉडल वाहन कितनी जल्दी 10 मीटर की यात्रा करता है। प्रारंभ में, मैंने सोचा था कि मैं eBay या Aliexpress से एक सस्ता रेडी-मेड सिस्टम खरीदूंगा, इन प्रणालियों को आमतौर पर लाइट गेट्स, फोटो गेट्स या इसी तरह के रूप में जाना जाता है। यह पता चला कि प्री-बिल्ट लाइट गेट टाइमिंग सिस्टम वास्तव में काफी महंगे हैं, इसलिए मैंने अपना खुद का निर्माण करने का फैसला किया।

लाइट गेट टाइमिंग सिस्टम का संचालन बहुत सरल है। प्रत्येक लाइट गेट में एक तरफ एक लेज़र मॉड्यूल होता है, यह दूसरी तरफ एक लाइट-डिपेंडेंट रेसिस्टर मॉड्यूल (LDR) पर एक लेज़र स्पॉट प्रोजेक्ट करता है। एलडीआर के आउटपुट को मापकर, सिस्टम यह पता लगा सकता है कि लेजर बीम कब टूट गया है। इनमें से दो फाटकों का उपयोग करते हुए सिस्टम टाइमर शुरू करता है जब पहली बीम टूट जाती है और टाइमर को बंद कर देता है जब उसे लगता है कि दूसरा बीम टूट गया है। परिणामी रिकॉर्ड किया गया समय एलसीडी स्क्रीन पर प्रदर्शित होता है।

छात्रों के साथ इस तरह की एक प्रणाली का निर्माण कोडिंग के लिए एक महान परिचय है, समाप्त होने के बाद यह वास्तव में उपयोगी कक्षा संसाधन भी है। इस प्रकार की प्रणाली एसटीईएम गतिविधियों के लिए बहुत अच्छी है और इसका उपयोग यह मापने के लिए किया जा सकता है कि रबर बैंड कार, मूसट्रैप कार या पाइनवुड डर्बी कार जैसी चीजें कितनी तेजी से एक निर्धारित दूरी तय करती हैं।

अस्वीकरण: यहां प्रस्तुत समाधान इष्टतम से बहुत दूर है। मुझे पता है कि कुछ चीजें बहुत बेहतर या अधिक कुशल हो सकती हैं। इस परियोजना को शुरू में एक बहुत ही सख्त समय सीमा पर एक साथ रखा गया था और इस उद्देश्य के लिए बिल्कुल ठीक काम किया था। मेरे पास इस प्रणाली के संस्करण 2 और संस्करण 3 दोनों को सुधार के साथ जारी करने की योजना है, कृपया निर्देश के अंतिम चरण को देखें। सर्किट और कोड का कार्यान्वयन आपके अपने जोखिम पर है।

आपूर्ति

• Arduino R3 (या संगत बोर्ड) - £४.५०
• एडफ्रूट फेदर विंग प्रोटोबार्ड - किसी भी प्रकार के प्रोटोबार्ड का एक छोटा खंड भी ठीक है - £1
• LCD कीपैड शील्ड - सुनिश्चित करें कि यह आपके पास मौजूद arduino के संस्करण में फिट होने के लिए बनाया गया है - £5
• 2 x लाइट डिपेंडेंट रेसिस्टर (LDR) मॉड्यूल - "arduino LDR" के लिए eBay खोजना बहुत सारे विकल्प दिखाना चाहिए - £ 2.30 प्रत्येक
• 2 एक्स लेजर मॉड्यूल - "आर्डिनो लेजर" के लिए ईबे खोजना बहुत सारे विकल्प दिखाना चाहिए। सुनिश्चित करें कि लेजर की शक्ति 5mW से अधिक नहीं है। - तीन के लिए £2.25
• 4 x छोटा तिपाई - £3.50 प्रत्येक
• 4x 1/4 इंच अखरोट - एक मानक तिपाई धागा फिट करने के लिए - £2
• Arduino केस £3. के लिए ऐक्रेलिक साफ़ करें
• M3 नट और बोल्ट - £2
• प्लास्टिक PCD गतिरोध - इनमें से किट Ebay पर काफी सस्ते में मिल सकते हैं।- £6.80
• 4 x 3D प्रिंटेड एनक्लोजर - सामग्री की लागत लगभग £5 थी।
• रिबन केबल - £5

कुल लागत लगभग £५५ थी, यह एक लेजर कटर और ३डी प्रिंटर दोनों तक पहुंच मानता है। यहां अधिकांश लागत मामलों, नट और बोल्ट आदि के लिए है। इलेक्ट्रॉनिक्स की वास्तविक लागत केवल £ 22 है, इसलिए शायद यहां बहुत अधिक अनुकूलन के लिए जगह है।

चरण 1: प्रोग्राम एड्रुनियो

नीचे दिए गए कोड को Arduino पर अपलोड करें। यदि आप इसे करने के तरीके से अपरिचित हैं, तो इस महान निर्देश को देखें।

कोड का मूल तर्क इस प्रकार है:

1. लेजर मॉड्यूल चालू करें और जांचें कि प्रत्येक एलडीआर लेजर बीम को "देख" सकता है।
2. LDR 1 लेज़र बीम में एक विराम का पता लगाने तक प्रतीक्षा करें, तुरंत टाइमर प्रारंभ करें।
3. LDR 2 लेजर बीम में एक विराम का पता लगाने तक प्रतीक्षा करें, तुरंत टाइमर बंद कर दें।
4. एलसीडी स्क्रीन पर परिणामी समय को मिलीसेकंड में दिखाएं।

कोड को केवल एक बार चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, एक बार स्क्रीन से समय नीचे नोट किया गया है, शील्ड पर रीसेट बटन का उपयोग प्रोग्राम को पुनरारंभ करने के लिए किया जाता है।

ARDUINO कोड से लिंक करें

(FYI करें: कोड create.arduino.cc पर होस्ट किया गया है और मुझे यहां कोड एम्बेड करना अच्छा लगेगा, लेकिन इंस्ट्रक्शंस एडिटर एम्बेडेड आईफ्रेम को प्रदर्शित करने या सही तरीके से काम करने की अनुमति नहीं देता है। यदि इंस्ट्रक्शंस में कोई भी इसे पढ़ रहा है, तो कृपया इसे भविष्य में एक सुविधा के रूप में लागू करें, धन्यवाद)

चरण 2: 3D प्रिंट संलग्नक

लेजर और एलडीआर मॉड्यूल को जगह में रखने की जरूरत है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि मॉड्यूल चलने के परिणामस्वरूप कोई बीम ब्रेक न हो। नीचे के बाड़ों को 3डी प्रिंट करें और मॉड्यूल को जगह में बोल्ट करें, लेजर मॉड्यूल को ज़िप टाई के साथ रखने की आवश्यकता होगी क्योंकि इसमें बोल्ट छेद नहीं है।

प्रत्येक मामले के अंदर 1/4 इंच के अखरोट को फंसाना सुनिश्चित करें, इसका उपयोग बाद में इन मामलों को तिपाई से जोड़ने की अनुमति देने के लिए किया जाएगा। बाड़े के दो हिस्सों को M3 नट और बोल्ट के साथ एक साथ रखा गया है।

चरण 3: लेजर कट अरुडिनो केस

4 मिमी मोटी स्पष्ट ऐक्रेलिक से नीचे की फाइलों को लेजर-कट करें। ऐक्रेलिक टुकड़ों और बोल्ट पर छेद के साथ arduino R3 और प्रोटोबार्ड को लाइन अप करें। पीसीडी गतिरोध का उपयोग स्पेसर्स के रूप में करते हुए मामले के शीर्ष भाग को नीचे की ओर बोल्ट करें।

चरण 4: सर्किट को तार दें

इस परियोजना में प्रयुक्त एलसीडी शील्ड को इस महान निर्देश में विस्तार से बताया गया है। एलसीडी स्क्रीन और इनपुट बटन कुछ आर्डिनो के I/O पिन का उपयोग करते हैं, हालांकि इस कारण से लेजर मॉड्यूल के लिए सभी I/O और LDR के उपयोग पिन 1, 2, 12 और 13 ही हैं।

बहुत कम वायरिंग की आवश्यकता होती है, लेकिन सुनिश्चित करें कि सर्किट जुड़ा हुआ है जैसा कि आरेख में दिखाया गया है। मैंने लेज़र और एलडीआर मॉड्यूल तारों में कुछ जेएसटी प्रकार के कनेक्टर जोड़े ताकि मैं आसानी से पूरे सेटअप को अलग कर सकूं और स्टोर कर सकूं।

हां, आर्डिनो पिन 1 और 2 बिना इन-लाइन रेसिस्टर वाले लेजर मॉड्यूल को सीधे पावर दे रहे हैं। चूंकि चयनित लेजर मॉड्यूल विशेष रूप से arduino के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, हालांकि यह कोई समस्या नहीं होनी चाहिए। लेज़र मॉड्यूल 5mW की अधिकतम शक्ति खींचते हैं, इसका मतलब है कि पिन के 5V आपूर्ति वोल्टेज पर, मॉड्यूल को 1mA के आसपास खींचना चाहिए, यह arduino I/O पिन पर वर्तमान आपूर्ति के लिए ~ 40mA की सीमा से काफी नीचे है।

चरण 5: इकट्ठा और ट्यून

अंत में, आप सब कुछ इकट्ठा करने के लिए तैयार हैं।

1. छोटे तिपाई पर एलडीआर और लेजर मॉड्यूल मामलों को माउंट करें।
2. एलडीआर सेंसर पर सीधे चमकने के लिए लेजर मॉड्यूल की स्थिति बनाएं

इस स्तर पर, आपको चीजों को थोड़ा ठीक करने की आवश्यकता होगी। LDR मॉड्यूल एक डिजिटल सिग्नल, एक उच्च सिग्नल (5V) का उत्पादन करता है जो दर्शाता है कि कोई लेज़र बीम का पता नहीं चला है, एक कम संकेत (0V) यह दर्शाता है कि यह लेज़र बीम को देख सकता है। प्रकाश की तीव्रता की सीमा जिस पर मॉड्यूल 5V से 0V आउटपुट सिग्नल (और वीज़ा वर्सा) पर स्विच करता है, उसे LDR बोर्ड पर एक पोटेंशियोमीटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। आपको पोटेंशनमीटर को समायोजित करने की आवश्यकता होगी ताकि जब आप इसकी अपेक्षा करें तो मॉड्यूल 0V और 5V आउटपुट के बीच स्विच हो जाए।

या तो धीरे-धीरे पोटेंशियोमीटर को तब तक समायोजित करें जब तक कि सिस्टम अपेक्षित रूप से कार्य न करे, या एलडीआर मॉड्यूल आउटपुट को मापने के लिए मल्टीमीटर का उपयोग करें और आवश्यकतानुसार ट्यून करें।

चरण 6: संचालन और आगे का कार्य

अब आपको सिस्टम का उपयोग करने के लिए तैयार रहना चाहिए! छवियां ऑपरेशन के चरणों को दिखाती हैं।

1. सिस्टम को इनिशियलाइज़ करने के लिए सेलेक्ट बटन दबाएँ।
2. लेज़रों को संरेखित करें ताकि वे सीधे LDR सेंसर पर चमकें।
3. सिस्टम अब सशस्त्र है। सेट यू मॉडल कार गोइंग।
4. पहला लेजर बीम टूट जाने के बाद सिस्टम टाइमिंग शुरू कर देगा।
5. दूसरा लेजर बीम टूट जाने पर सिस्टम बंद हो जाएगा।
6. मिलीसेकंड में समय तब स्क्रीन पर प्रदर्शित होता है।
7. एक और रन करने के लिए रीसेट बटन दबाएं।

मैं शायद इस प्रणाली का एक संस्करण 2.0 बनाउंगा क्योंकि इसमें कुछ स्पष्ट सुधार किए जा सकते हैं:

1. Arduino से लेजर मॉड्यूल को पावर देने की कोई आवश्यकता नहीं है, वे बैटरी से चलने वाले हो सकते हैं और जरूरत पड़ने पर बस स्विच ऑन कर सकते हैं। जब मैंने सिस्टम को डिज़ाइन किया, तो बिजली के लिए Arduino के लिए लेजर मॉड्यूल को वायरिंग करना सबसे सरल समाधान की तरह लग रहा था, व्यवहार में, इसके परिणामस्वरूप लंबे केबल रन होते हैं जो रास्ते में आते हैं।
2. एलडीआर हाउसिंग पर कंडेनसर लेंस की वास्तव में जरूरत होती है। (बहुत छोटा) एलडीआर सेंसर के केंद्र के साथ बिल्कुल लेज़र डॉट को लाइन करना बहुत मुश्किल है और कभी-कभी इसमें कई मिनट लग सकते हैं, एक कंडेनसर लेंस का उपयोग करने से उपयोगकर्ता को लेज़र डॉट के साथ लक्ष्य करने के लिए एक बहुत बड़ा लक्ष्य मिल जाएगा।

मैं अब एक संस्करण 3.0 के बारे में भी सोच रहा हूं जो पूरी तरह से वायरलेस है और बस ब्लूटूथ का उपयोग करके मेरे लैपटॉप से कनेक्ट होता है, हालांकि यह एक और दिन के लिए एक बड़ी परियोजना है।

एसटीईएम प्रतियोगिता में उपविजेता