Arduino帶鋸鋸片張力計

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資料介紹

描述

設置正確的刀片張力并不容易。帶鋸是鋸的天后！如果張力太小，鋸片開始顫動，切口變得不干凈，需要額外打磨。如果張力過高，則會降低刀片的使用壽命。剩下什么？每次都反復嘗試，直到找到正確的設置？谷歌搜索帶來了希望。我并不孤單。有很多用于更換、對齊和張緊刀片的技巧。

一個最受關注的技巧是調整張力，使刀片聽起來像在低音吉他上彈奏的“E”。廢話——不幸的是，我家里沒有貝斯吉他來進行現場試驗（空氣吉他也不夠用）。幸運的是我的女兒有一個鍵盤，我可以聽一個“E”。不幸的是，這對我一點幫助都沒有。我可能還不夠音樂！

從技術角度來看，刀片張力最終必須是可測量的。在另一次谷歌搜索之后，很明顯這是真的，一個好的設置是在 250 – 300 N/mm2 之間。不幸的是，正確的測量設備并不便宜。它的成本約為 300 歐元！這對我來說太多了。這些測量裝置以機械方式工作，并且可能顯示線性膨脹。因此，外殼由金屬制成，并且必須非常精確地制造。我必須有另一種解決方案。所以只是以某種方式測量力并用微控制器評估它？

FSR – 力感應電阻器

一種方法是使用 FSR（力感應電阻器）測量力。它們由聚合物厚膜 (PTF) 組成，隨著施加在活性表面上的力的增加，電阻會降低。FSR 不適用于稱重傳感器或應變儀等精密測量。然而，它們仍然很便宜，大約 5 歐元并且易于使用。

這種方法的唯一缺點是不能像使用專業設備那樣測量絕對力。必須首先確定合適的刀片張力作為模板。

建造房屋

在 FSR 的第一次測量實驗明確后，一個條件就是一個好的外殼。在這里，成本不應失控。這就是我選擇 3D 打印變體的原因。

FSR、Arduino 和電源的外殼。刀片固定在可移動的支架上。

在左側，松散地插入了用于鋸帶的可移動支架。它推動了 FSR 上的一個引腳。FSR 安裝在機箱中。

具有確定的力感應電阻器壓面的刀片支架

在外殼內，一個 Arduino Nano 工作。它以其小尺寸運行良好，并接管了 FSR 數據的測量和評估。它由四節 AAA 電池供電。

顯示刀片張力

刀片張力顯示器也必須顯示其測量值。非常適合這一點的是非常小的 0.96 英寸 128 × 64 像素顯示器。可以通過 I2C 連接到 Arduino。而且價格也非常低。

顯示器直接安裝在 Arduino Nano 下方的外殼中。這樣通過 Arduino 的連接就可以在沒有大環路和電纜混亂的情況下安裝。

0.96"顯示器在外殼中的位置

顯示器旁邊有一個按鈕和顯示器的開/關開關。

成分

刀片張力測量裝置由以下部件組成：

Arduino納米
力感應電阻 FSR 5 kg
0.96" 128 × 64 像素顯示器，帶 I2C 端口
按鈕（6 × 6 毫米）
開/關
電源 4 節 AAA 電池和連接夾
2 個電阻 10 kOhm

FSR 通過一個 10k 下拉電阻連接到引腳 A1。128 × 64 顯示器的 4 個引腳（SCL、SDA、VCC 和 GND）直接連接到 Arduino。該按鈕還通過一個下拉電阻連接到引腳 A2。

I2C 顯示器與 Arduino Nano 建立了這種連接：

地 - 地
VCC - 5V
SDA-A5
SCL - A4

帶Arduino、FSR、顯示器、按鈕、開/關開關和電源的張力計電路圖

集會

組裝大約需要 2 個小時。按照這個順序，一切順利：

將電纜焊接到開/關按鈕并用熱膠固定按鈕
膠水和焊接按鈕的方法相同
插入顯示器并將電纜焊接到顯示器上，棒也是用熱膠
將所有電線焊接到 Arduino Nano 并添加上拉電阻
將 FSR 推入測量端口并用熱膠粘合，然后將電線焊接到 Arduino
然后在外殼上添加帶有液體膠水的電池夾，并將 + 連接到 Arduino VIN 和 - 連接到 GND
穿上Arduino Nano并用小螺絲固定
測試一下
然后用一個螺絲蓋上蓋子

所有組件都已連接

儀表的功能

打開 Arduino Nano 后，立即開始測量力感應電阻器上的力。測量值每秒更新一次并顯示在屏幕上。

Arduino 的模數轉換器將 FSR 的模擬讀數表示為 0 到 1023 之間的一個數字。為了更好地估計這個數字，將以千克為單位顯示和轉換。

使用按鈕，您可以在不同的鋸片之間切換。接下來可以在 Arduino 草圖中添加單個鋸片（帶有名稱、最小和最大限制）。

如何測量刀片張力？做到這四個步驟。

像往常一樣更換鋸片并對齊。定位帶鋸（或其他工具）的縱向導向

將張力計放在縱向導向和左帶鋸中心之間。張力計的支架應緩慢而輕松地滑入鋸片。

在測量裝置的底部和縱向導軌之間引入一個距離墊片。一個好的值是 5 毫米（取決于 FSR）。使鋸片被拉伸定義。

讀取設備上的測量值。最多等待 10 到 20 秒，直到建立一個恒定值。根據測量值，現在必須放松或增加刀片張力。然后可以進行新的測量。

編碼 Arduino 草圖

Arduino 草圖使用庫lcdgfx Alexey Dynda 與顯示器進行通信。因此，必須先下載并設置它。

#include "lcdgfx.h"

DisplaySSD1306_128x64_I2C display(-1);
//DisplaySSD1306_128x64_SPI display(-1,{-1, 0, 1, 0, -1, -1); // Use this line for nano pi (RST not used, 0=CE, gpio1=D/C)
//DisplaySSD1306_128x64_SPI display(3,{-1, 4, 5, 0,-1,-1});   // Use this line for Atmega328p (3=RST, 4=CE, 5=D/C)
//DisplaySSD1306_128x64_SPI display(24,{-1, 0, 23, 0,-1,-1}); // Use this line for Raspberry  (gpio24=RST, 0=CE, gpio23=D/C)
//DisplaySSD1306_128x64_SPI display(22,{-1, 5, 21, 0,-1,-1}); // Use this line for ESP32 (VSPI)  (gpio22=RST, gpio5=CE for VSPI, gpio21=D/C)
// composite_video_128x64_mono_init(); // Use this line for ESP32 with Composite video support

在設置部分，定義了 FSR 和按鈕的兩個輸入引腳，并使用 Font8×16 準備顯示。

void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(fsrPin, INPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
display.setFixedFont(ssd1306xled_font8x16);
display.begin();
display.clear();
}

在程序部分循環中，每秒測量一次力。按下按鈕時，鋸片的存儲設置在限值之間更改。但以后更多。

設置最大力

在 Arduino Sketch 中，力的測量值被轉換為重量。這意味著功率顯示準確，可能會確定最好的嘗試。

在本例中，傳感器的最大作用力為 5 kg。傳感器在 3.3 V 電壓下工作。這些對應于大約 5 kg。在電路圖中是用分壓器和5V進行的。使用 3.3 V 作為最大電壓時，這將無法準確工作。可以改進轉換，但如果有一個測試重量 - 最好是 5 kg - 確定顯示的結果。測量的最大值可以在 Arduino 草圖中指定。

float fsrMax = 5.0; //Maximum (measured) value of FSR in Kilogramm

執行功能測試

不幸的是，這種張力計不能測量絕對值。所以我們必須設置一個完美的安裝刀片并從中獲得測量的力。這對于我們使用的每種刀片類型都是必要的。這是用我的帶鋸進行的一系列測量。

設置限制

從實驗中可以清楚地看出最佳張緊鋸片必須具有的限制。在我選擇的 5 毫米墊片中，刀片的范圍很窄。一組最佳鋸片的確定限制可以存放在 Arduino 草圖中。每個刀片都有一個名稱和一個最小值和最大值。

這與變量BladeName[]、bladeMin[]、bladeMax[]一起存儲在草圖中。

對于我的鋸子和刀片，我已經從我的測試中設置了這些值。

它們也存儲在 Arduino 草圖中。

String bladeName[4] = {"No.01-03mm","No.02-06mm","No.03-12mm","No.04-16mm"};
int bladeMin[4] =     { 430,         450,         470,          470};
int bladeMax[4] =     { 470,         470,         510,          510};