Mechanical Profiling: Arduino Camshaft Measurement Tool

การสร้างเครื่องยนต์สำหรับรถแข่งจำเป็นต้องวัดแคมด้วยความละเอียดถึงหนึ่งในหมื่นของนิ้ว ไมโครมิเตอร์มาตรฐานไม่สามารถสร้างกราฟเส้นโค้งที่กวาดไปมาได้ เครื่องมือวัดโปรไฟล์แคมชาฟต์ด้วย Arduino จะดักจับข้อมูลการเคลื่อนที่แบบเรียลไทม์จาก Digital Dial Indicator ด้วยหลักการทางคณิตศาสตร์ และสร้างกราฟการยกตัว (lift graph) ที่แม่นยำอย่างยิ่งแบบ 360 องศา ลงบนแล็ปท็อปของคุณโดยตรง!

โปรโตคอลของ Digital Dial Indicator ที่ซ่อนอยู่

Digital Dial Indicator ราคาถูกเพียง 25 ดอลลาร์ ดูเหมือนเป็นอุปกรณ์แบบสแตนด์อโลนสมบูรณ์ แต่ซ่อนอยู่ใต้แผ่นพลาสติกคือแผ่นโลหะขนาดเล็ก 4 แผ่น (VCC, GND, CLK, DATA)

1. กับดักระดับลอจิก: Dial Indicator ทั่วไปเหล่านี้ทำงานด้วยแบตเตอรี่แบบกระดุมขนาดเล็ก 1.5V ส่วน Arduino ทำงานที่ 5V หากคุณเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน Arduino จะทำลาย Dial Indicator ทันที
2. คุณต้องใช้ NPN Transistor Level Shifter หรือวงจร Logic Level Converter แบบ 4-channel 3.3V-to-5V โดยเฉพาะ
3. ข้อมูลไม่ได้เป็นแบบสตรีม แต่เป็นการส่งเป็นชุด Dial ทำหน้าที่เป็น "Master" โดยจะส่ง Clock Pulse (CLK) ทุกๆ สองสามมิลลิวินาที ตามด้วยข้อมูลไบนารีดิบ 24 บิต (DATA)

การดักจับและพล็อตข้อมูล 24 บิต

Arduino ต้องรับฟังอย่างไม่ขัดขวางและทำหน้าที่เป็นตัวจับข้อมูลความเร็วสูง

• attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CLOCK_PIN), readBit, FALLING);
• ทุกครั้งที่สัญญาณ Clock ลดลง Arduino จะอ่านขา DATA (1 หรือ 0) ทันที
• Arduino จะเลื่อนข้อมูลนี้ทางคณิตศาสตร์ให้เป็นเลขจำนวนเต็มขนาดใหญ่แบบ long ที่แสดงค่าเป็นนิ้วหรือมิลลิเมตร
• การสร้างกราฟ: Arduino เชื่อมต่อทางกายภาพกับ Rotary Encoder ที่ติดอยู่กับแกนหมุนของแคมชาฟต์
• ที่ 0 องศา ค่าการยกตัว (lift) คือ 0.0000"
• ที่ 90 องศา ค่าการยกตัวคือ 0.4560"
• Arduino จะส่งข้อมูลทั้งสองค่า (90, 0.4560) ไปยัง Serial Monitor ทำให้ PC สามารถพล็อต "เส้นโค้งโปรไฟล์" ทางกลของลูกเบี้ยวโลหะขนาดใหญ่นั้นได้จริง!

สิ่งที่จำเป็นสำหรับการสร้างที่แม่นยำ

• Arduino Uno/Nano (เพียงพอสำหรับการดักจับโปรโตคอลของ Dial มาตรฐาน)
• Digital Dial Indicator ยี่ห้อ Harbor Freight หรือยี่ห้อทั่วไป (พร้อมพอร์ตเข้าถึงลับที่เปิดเผย)
• โมดูล 3.3V to 5V Bi-Directional Logic Level Converter (เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้; คุณจะทำให้อุปกรณ์ไหม้หากไม่มีสิ่งนี้!)
• Optical Rotary Encoder ความละเอียดสูง (สำหรับติดตามองศาการหมุนของแคมชาฟต์)
• ขาตั้งโลหะแม่เหล็กสำหรับวัดที่แข็งแรง (ต้องมีความแข็งแรงทางกายภาพอย่างแท้จริง; การสั่นสะเทือนใดๆ จะทำลายการอ่านค่าในระดับไมโคร)