Лазерный стробоскоп

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Воспроизведение виниловых дисков Аксессуары/Разное

Модераторы: Алаев Ян, poty, Роман Мирошниченко

#1 Алаев Ян » 7 сентября 2017, 16:46

Лазерный стробоскоп - высокоточный способ контроля частоты вращения поворотного диска проигрывателя винила.
Стробоскоп.jpg
Лазерный стробоскоп


2017-09-12 13.51.03.jpg
Внешний вид прототипа устройства
2017-09-12 13.51.46.jpg
Внешний вид прототипа устройства


Идея для данной разработки была подсмотрена здесь.
Цена оригинального устройства $400, что нам показалось возмутительно дорого, после чего и родился этот проект, нацеленный на то, чтобы сделать высокие технологии контроля скорости вращения поворотного диска более доступными.

Содержание:
Спойлер
1. Идея /viewtopic.php?p=17243#p17243
2. Печатаем батарейный отсек /viewtopic.php?f=106&t=360&p=17300#p17300
3. Печатаем верхнюю крышку /viewtopic.php?f=106&t=360&p=17302#p17302
4. Сборка /viewtopic.php?f=106&t=360&p=17309#p17309
5. Испытания лазерного стробоскопа в первых боевых условиях /viewtopic.php?f=87&t=360#p17700

Основные технические характеристики:
Спойлер
1. Габаритные размеры и вес:
Диаметр - 100 мм;
Высота - 60 мм;
Вес - 300 ± 50 г;
Установочное отверстие - стандартное для типовых шпинделей диаметром 7.2х20 мм.

2. Питание и энергопотребление:
Питание от трех литиевых элементов питания напряжением 3.6-3.7В формата АА (максимальное входное напряжение встроенного стабилизатора 30В);
Энергопотребление - в ждущем режиме 240 мкА (для емкости батарей 2500 мА*ч продолжительность работы в режиме ожидания порядка 1 года).

3. Лазер:
Мощность лазерного модуля 5 мВт, длина волны 650 нм.

4. Цикл работы:
60 секунд после пробуждения с последующим переходом в режим сна.
Длительность импульса 5 мс, длительность паузы 1795 мс, период 1.8 секунды.

5. Сервисные возможности:
Контроль заряда элементов питания.
Индикатор разряда элементов питания включится при достижении минимального порога напряжения питания в 6В.

Принцип работы:
Спойлер
После установки элементов питания в батарейный отсек устройства, индикатор состояния моргнет 5 раз короткими импульсами красного цвета свечения, показывая, что устройство перешло в ждущий режим. В этом режиме устройство потребляет приблизительно 230-240 мкА. Если отказаться от идеи контроля уровня входного напряжения, то можно сэкономить еще около 20 мкА убрав входной делитель напряжения с элементов питания и снизив общее энергопотребление до уровня 210-220 мкА.
Для включения устройства, коснитесь пальцем центра верхней крышки. Встроенный сенсорный датчик включит устройство. Индикатор состояния моргнет 3 раза длинными импульсами красного цвета свечения, после чего запустится основной цикл программы, формирующий строб лазерного луча с периодом 1.8 секунды, что соответствует одному полному обороту пластики, вращающейся с частотой 33.(3) об./мин. Во время выполнения основного цикла программы, сенсорный датчик касания программно отключается и не реагирует на прикосновения к верхней крышке прибора, чтобы не прерывать процедуру отсчета временных интервалов. Индикатор состояния моргает синхронно с лазерным лучом для лучшей визуализации процесса. Если во время работы устройства, контроллер зафиксировал снижение напряжения элементов питания ниже допустимого уровня (6.0В) - включится индикатор разряда элементов питания красного цвета свечения, который расположен под верхней крышкой устройства.
Для контроля скорости вращения поворотного диска, сориентируйте положение устройства таким образом, чтобы луч лазера попадал на стену и хорошо просматривался. Через 1 минуту устройство автоматически перейдет в ждущий режим для сбережения заряда элементов питания, при этом индикатор состояния моргнет 5 раз короткими импульсами красного цвета свечения. Если вы не успели провести необходимы измерения - коснитесь пальцем верхней крышки устройства для повторного включения. При переходе в ждущий режим все индикаторы отключаются. Принудительное отключение устройства не предусмотрено, устройство отключается автоматически и переходит в ждущий режим после 1 минуты работы.

Лазерный стробоскоп (прототип) БЕСПЛАТНО предоставляется всем желающим в опытную эксплуатацию для тестирования в реальных условиях в составе аудиосистемы заказчика.

Лазерный стробоскоп может быть продан по себестоимости примененных комплектующих.
Если данная разработка представляет для вас интерес, то возможно ее изготовление на более высоком техническом уровне по пожеланию заказчика.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев


#21 seurf » 25 января 2018, 21:54

Не совсем понял как это? Вверх тормашками переворачиваем? На каждом дне наклейка со своей скоростью?
Ранее так же думал об этом. Мне увиделось по другому: с противоположной стороны, от лазера, сделать кнопку, по аналогии с кнопкой включения. Одноразовое нажатие переводит с одной частоты на другую. Спутать их не возможно. В качестве аргумента: я же догадался, что эта частота ( 33/3) не соответствует скорости вращения диска? Шутка.
Но такое решение мне увиделось логичным!
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#22 Алаев Ян » 26 января 2018, 7:36

seurf писал(а):Не совсем понял как это? Вверх тормашками переворачиваем?
Да. Грубо говоря, имеем шайбу - поставили одной стороной - работаем на частоте 33.3 об./мин. Перевернули (как пластинку на проигрывателе) - работаем на частоте 45 об./мин. На мой взгляд это очень символично в данном случае применения.

seurf писал(а):На каждом дне наклейка со своей скоростью?
не обязательно наклейка, я могу сразу напечатать крышку со вдавленной надписью или это может быть гравировка, например. Вариантов много. Главная идея этого способа, что ошибиться в выборе невозможно. Что видишь, то и ставишь и думать не придется в какую сторону нужно щелкнуть переключатель.

seurf писал(а):с противоположной стороны, от лазера, сделать кнопку, по аналогии с кнопкой включения.
на мой взгляд это избыточно, хотелось бы обойтись одной кнопкой

seurf писал(а):Одноразовое нажатие переводит с одной частоты на другую. Спутать их не возможно. В качестве аргумента: я же догадался, что эта частота ( 33/3) не соответствует скорости вращения диска? Шутка.
Я тут с Вами не могу согласиться. Если есть такой способ перевода режима работы, то должен быть и способ его индикации, иначе не понятно на какой частоте мы моргаем. Вы догадались по той причине, что заранее знали, что стробоскоп работает на частоте 33.3 об./минуту. Но если предположить ситуацию, что Вы не знаете заранее на какой частоте работает стробоскоп и имеете дело с проигрывателем, который, к примеру, не был в эксплуатации и требует настройки, а значит крутится тоже на непонятной, сбитой частоте, то тут Вам придется поколдовать, прежде чем Вы разберетесь методом тыка что и куда. Индикация режима работы однозначно должна быть. Не нужно усложнять пользователям жизнь.

Для этих целей можно использовать датчик KY-020 например http://www.zi-zi.ru/docs/modules/info_KY-020.pdf
Тогда режим работы стробоскопа будет зависеть от того, в каком положении мы его включили. На мой вкус очень удобное решение.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#23 seurf » 26 января 2018, 7:45

Прочитал. Аргументированно! Не могу возразить! Чем проще пользователю, тем лучше получится девайс!
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#24 Алаев Ян » 26 января 2018, 8:04

Александр, хочу поблагодарить Вас за участие в этой теме. Я закажу необходимые комплектующие и надеюсь на Ваши комментарии при создании второго образца стробоскопа. Я буду выкладывать сюда процесс проектирования и разработки.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#25 poty » 26 января 2018, 9:38

Я не считаю такое усовершенствование существенным. Честно говоря, не впечатляет. И обоснования далеки от жизни. Чтобы новый проигрыватель имел существенные отклонения от скорости? Ну, не знаю... Индикация могла бы быть и по цвету лазера, например...
Но дело не в этом. Если используется процессор, то я бы ожидал автоматизации процесса. Автоматическое включение, автоматический выбор скорости... Т.е., внедрив автоматическое выключение можно было бы пойти немного дальше. Тогда не потребовалось бы кнопок, индикаторов и т.п.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#26 Алаев Ян » 26 января 2018, 9:56

Владислав, поясните подробнее Ваше сообщение. Я ничего не понял из написанного.

poty писал(а):Индикация могла бы быть и по цвету лазера, например...
Это не решает проблему. Вы этим заставляете пользователя помнить какой цвет чему соответствует. Это не интуитивно понятно, а значит нужно лезть в инструкцию и смотреть.

poty писал(а):Если используется процессор, то я бы ожидал автоматизации процесса. Автоматическое включение, автоматический выбор скорости...
О каком процессе идет речь? Автоматическое включение по какому признаку? По факту взятия в руки, по факту вращения? Что значит автоматический выбор скорости?

poty писал(а):Т.е., внедрив автоматическое выключение можно было бы пойти немного дальше. Тогда не потребовалось бы кнопок, индикаторов и т.п.
автоматическое выключение есть. Или Вы ошиблись и имели в виду автоматическое включение?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#27 poty » 26 января 2018, 10:04

Алаев Ян писал(а):Вы этим заставляете пользователя помнить какой цвет чему соответствует
Для этого есть возможность нанести соответствующие пояснения на крышку/боковые поверхности. Но я это привел лишь для пояснения, что не требуется значительных изменений в конструкции, чтоб добавить эту функцию.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#28 Алаев Ян » 26 января 2018, 10:22

poty писал(а):Но я это привел лишь для пояснения, что не требуется значительных изменений в конструкции, чтоб добавить эту функцию.
За идею спасибо. Но принять ее не могу. Я не считаю, что введение второго лазера это незначительное изменение конструкции по ряду причин.
Во-первых, зеленый лазер дорогой. Значительно дороже, чем красный. Во-вторых, использование двух лазеров требует либо второго выходного отверстия в корпусе прибора, либо необходимо городить какую-то оптику внутри, чтобы луч выходил из того же самого отверстия. В-третьих, считаю, что таблица соответствий "цвет-режим работы" ничем не лучше, чем прямое указание режима работы "33/45" на крышке прибора. На мой взгляд, ранее предложенное решение проще, понятнее и дешевле.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#29 poty » 26 января 2018, 10:44

Выражусь точнее и откровеннее. Если человек - простой современный пользователь, он вообще не будет заморачиваться с "дурацкими штучками" типа стробоскопов измерения скорости. В конце-концов, у более-менее качественных конструкций имеются собственные способы контроля и регулировки, пусть и простые. Человек, который хочет дойти до самой сути - по факту - человек знающий или учащийся, для которого разжёвывать что-то не имеет смысла.
Если мы берём конкретный рассматриваемый случай, то любая индикация была бы достаточной, пусть даже требовалось бы "лезть в мануал". Я предложил вышеописанный вариант (если подумать, его можно сделать вообще не меняя конструкцию никак, например можно при переключении моргать теми же самыми лазерами, допустим 3 раза для 33, 4 раза для 45, 7 раз для 78). Имеющаяся кнопка позволяет переключать режимы - дело лишь в прошивке. Это можно было бы сделать вообще на том экземпляре, что есть сейчас у Александра.
Я же говорил о том, что если изменять что-то, то стоит двигаться вперёд, а не решать надуманные проблемы. Вот сейчас имеется автоматическое отключение - это я и отметил:
poty писал(а):внедрив автоматическое выключение
Чтобы следующая версия была действительно движением вперёд нужно уже отходить от терминологии "тестирования" и двигаться к "продукту".
Алаев Ян писал(а):О каком процессе идет речь?
О процессе использования, конечно.
Алаев Ян писал(а):Автоматическое включение по какому признаку? По факту взятия в руки, по факту вращения?
По факту любого движения.
Алаев Ян писал(а):Что значит автоматический выбор скорости?
Мне кажется, написано вполне определённо. Для начала прибор определяет, к какой стандартной скорости ближе всего текущая скорость (помним, что если скорость существенно отличается от стандартной - это неисправность и вряд ли она может быть устранена штатными регуляторами скорости), а потом переключает внутренние часы на нужный период импульсов.
Каким способом будет определяться эта скорость - несущественно. Самый простой, с моей точки зрения, - использовать интегрированные микросхемы акселерометра/компаса. Компасом можно измерять угловую скорость, акселерометр - вспомогательное средство включения-выключения. Тогда бы, кстати, не требовалось включать прибор на какое-то время - взял прибор в руки - он включился. Нет движения в течение 1 сек - выключился. Кнопки - долой. Всё! Можно настраивать все имеющиеся скорости проигрывания не прикасаясь к устройству: переключил скорость с установленным измерителем - он автоматически подстроился под новые условия. Батарейка бы служила дольше (не то, чтобы я как-то об этом беспокоюсь, но сам факт приятен). И т.д., и.т.п. То есть, процессор в данном случае используется не для забивания гвоздей, а в полную интеллектуальную силу.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#30 Алаев Ян » 26 января 2018, 11:19

poty писал(а):Компасом можно измерять угловую скорость, акселерометр - вспомогательное средство включения-выключения. Тогда бы, кстати, не требовалось включать прибор на какое-то время - взял прибор в руки - он включился. Нет движения в течение 1 сек - выключился. Кнопки - долой. Всё!
Идея интересная и для меня не новая. Я когда делал первый образец - использовал акселерометр MMA7260 и действительно хотел сделать включение прибора по факту взятия в руки. Это сделать можно, это не проблема. Но в итоге решил поставить сенсорную кнопку, так как решил, что для такой задачи применение акселерометра избыточно. Плюс, мне хотелось сделать микропотребляющий прибор и тут равных сенсорной кнопке не было по энергопотреблению. А вот что касается измерения компасом угловой скорости - тут надо подумать. Круто, конечно, правда я так еще не делал и опыта в этом направлении у меня нет. Тут опять встает вопрос цены и необходимости. Вот нужен кому-то еще этот прибор? Конечно, для личного развития мне будет интересно присобачить компас к стробоскопу, но не факт, что это кому-то будет нужно. За идею спасибо. Подумаю.

Можно попробовать mpu-6050 (на базе модуля GY-521).
Трехосевой гироскоп, трехосевой акселерометр.

Specification
Accelerometer ranges: ±2, ±4, ±8, ±16g
Gyroscope ranges: ± 250, 500, 1000, 2000 °/s
Voltage range: 3.3V - 5V (the module include a low drop-out voltage regulator)

http://www.hotmcu.com/gy521-mpu6050-3axis-acceler ... yroscope-6dof-module-p-83.html
https://cdiweb.com/datasheets/invensense/MPU-6050_DataSheet_V3 4.pdf
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#31 poty » 26 января 2018, 11:37

А угловую скорость как им мерить?
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#32 Алаев Ян » 26 января 2018, 11:55

poty писал(а):А угловую скорость как им мерить?
по показаниям гироскопа. Компас и гироскоп в этом смысле не одно и то же?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#33 poty » 26 января 2018, 12:13

Да, в принципе можно и так, согласен.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#34 Алаев Ян » 26 января 2018, 12:25

Есть какой-то другой способ?
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#35 poty » 26 января 2018, 12:49

Я подумывал именно о компасе. Это не то же самое, что гироскоп. Но гироскоп может оказаться удобнее. Для упрощения можно использовать также одно или двухосевой датчик.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#36 Алаев Ян » 26 января 2018, 13:10

К вопросу о энергопотреблении. Если мы рассматриваем включение устройства по сигналу от акселерометра (так, чтобы отказаться от кнопки), то получается, что модуль должен быть постоянно запитан, а мы же не знаем, когда мы возьмем его в руки... А чтобы правильно интерпретировать его сигналы, нужно и контроллер держать включенным, ну или постоянно просыпающимся и проверяющим состояние акселерометра. Энергопотребление модуля таково, что батарейки сядут в раз!!! навскидку порядка 5-7 мА. Из этого я делаю вывод, что питание на модуль и контроллер должно подаваться после того, как устройство было взято в руки. А это опять таки либо сенсорная кнопка, либо датчик переворота/наклона. Акселлерометр в данном случае бесполезен.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#37 poty » 26 января 2018, 13:24

Думаю, что есть решения и на микроамперы. В данном случае, считаю, акселерометр не нужен. Если работает гироскоп, то движение точно будет замечено. В крайнем случае, включится не по взятию в руки, а по детектированию углового смещения - так даже лучше будет, короче цикл.
Решение с отдельным инклинометром также вполне себе жизнеспособное.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 79 (+79/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3217
Темы: 1
С нами: 4 года 6 месяцев

#38 Алаев Ян » 26 января 2018, 16:08

Для проведения технических экспериментов в рамках этого проекта я закупил:
1. GY-521 MPU-6050 - трехосевой гироскоп, трехосевой акселерометр;
2. GY-273 HMC5883L - трехосевой компас;
3. KY-020 - датчик наклона/переворота.
Будет над чем подумать...
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

#39 seurf » 26 января 2018, 19:37

Читаю, как детектив. Очень интересно. Как в детективе, концовка заранее не известна, но увлекательна.
Столько новых идей! Класс!
seurf
Опытный
Опытный
Аватара
Возраст: 61
Откуда: Волгоград
Репутация: 39 (+39/−0)
Лояльность: 0 (+0/−0)
Сообщения: 558
Темы: 7
С нами: 2 года 4 месяца

#40 Алаев Ян » 12 февраля 2018, 8:00

Алаев Ян писал(а):1. GY-521 MPU-6050 - трехосевой гироскоп, трехосевой акселерометр;
положу здесь может пригодится... http://arduinoplus.ru/podkluchaem-akselerometr-k-arduino/
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 63 (+63/−0)
Лояльность: 177 (+178/−1)
Сообщения: 2285
Темы: 2
С нами: 4 года 6 месяцев

Пред.След.

Вернуться в Аксессуары/Разное



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость