Arduino带锯锯片张力计

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资料介绍

描述

设置正确的刀片张力并不容易。带锯是锯的天后！如果张力太小，锯片开始颤动，切口变得不干净，需要额外打磨。如果张力过高，则会降低刀片的使用寿命。剩下什么？每次都反复尝试，直到找到正确的设置？谷歌搜索带来了希望。我并不孤单。有很多用于更换、对齐和张紧刀片的技巧。

一个最受关注的技巧是调整张力，使刀片听起来像在低音吉他上弹奏的“E”。废话——不幸的是，我家里没有贝斯吉他来进行现场试验（空气吉他也不够用）。幸运的是我的女儿有一个键盘，我可以听一个“E”。不幸的是，这对我一点帮助都没有。我可能还不够音乐！

从技术角度来看，刀片张力最终必须是可测量的。在另一次谷歌搜索之后，很明显这是真的，一个好的设置是在 250 – 300 N/mm² 之间。不幸的是，正确的测量设备并不便宜。它的成本约为 300 欧元！这对我来说太多了。这些测量装置以机械方式工作，并且可能显示线性膨胀。因此，外壳由金属制成，并且必须非常精确地制造。我必须有另一种解决方案。所以只是以某种方式测量力并用微控制器评估它？

FSR – 力感应电阻器

一种方法是使用 FSR（力感应电阻器）测量力。它们由聚合物厚膜 (PTF) 组成，随着施加在活性表面上的力的增加，电阻会降低。FSR 不适用于称重传感器或应变仪等精密测量。然而，它们仍然很便宜，大约 5 欧元并且易于使用。

这种方法的唯一缺点是不能像使用专业设备那样测量绝对力。必须首先确定合适的刀片张力作为模板。

建造房屋

在 FSR 的第一次测量实验明确后，一个条件就是一个好的外壳。在这里，成本不应失控。这就是我选择 3D 打印变体的原因。

FSR、Arduino 和电源的外壳。刀片固定在可移动的支架上。

在左侧，松散地插入了用于锯带的可移动支架。它推动了 FSR 上的一个引脚。FSR 安装在机箱中。

具有确定的力感应电阻器压面的刀片支架

在外壳内，一个 Arduino Nano 工作。它以其小尺寸运行良好，并接管了 FSR 数据的测量和评估。它由四节 AAA 电池供电。

显示刀片张力

刀片张力显示器也必须显示其测量值。非常适合这一点的是非常小的 0.96 英寸 128 × 64 像素显示器。可以通过 I2C 连接到 Arduino。而且价格也非常低。

显示器直接安装在 Arduino Nano 下方的外壳中。这样通过 Arduino 的连接就可以在没有大环路和电缆混乱的情况下安装。

0.96"显示器在外壳中的位置

显示器旁边有一个按钮和显示器的开/关开关。

成分

刀片张力测量装置由以下部件组成：

Arduino纳米
力感应电阻 FSR 5 kg
0.96" 128 × 64 像素显示器，带 I2C 端口
按钮（6 × 6 毫米）
开/关
电源 4 节 AAA 电池和连接夹
2 个电阻 10 kOhm

FSR 通过一个 10k 下拉电阻连接到引脚 A1。128 × 64 显示器的 4 个引脚（SCL、SDA、VCC 和 GND）直接连接到 Arduino。该按钮还通过一个下拉电阻连接到引脚 A2。

I2C 显示器与 Arduino Nano 建立了这种连接：

地 - 地
VCC - 5V
SDA-A5
SCL - A4

带Arduino、FSR、显示器、按钮、开/关开关和电源的张力计电路图

集会

组装大约需要 2 个小时。按照这个顺序，一切顺利：

将电缆焊接到开/关按钮并用热胶固定按钮
胶水和焊接按钮的方法相同
插入显示器并将电缆焊接到显示器上，棒也是用热胶
将所有电线焊接到 Arduino Nano 并添加上拉电阻
将 FSR 推入测量端口并用热胶粘合，然后将电线焊接到 Arduino
然后在外壳上添加带有液体胶水的电池夹，并将 + 连接到 Arduino VIN 和 - 连接到 GND
穿上Arduino Nano并用小螺丝固定
测试一下
然后用一个螺丝盖上盖子

所有组件都已连接

仪表的功能

打开 Arduino Nano 后，立即开始测量力感应电阻器上的力。测量值每秒更新一次并显示在屏幕上。

Arduino 的模数转换器将 FSR 的模拟读数表示为 0 到 1023 之间的一个数字。为了更好地估计这个数字，将以千克为单位显示和转换。

使用按钮，您可以在不同的锯片之间切换。接下来可以在 Arduino 草图中添加单个锯片（带有名称、最小和最大限制）。

如何测量刀片张力？做到这四个步骤。

像往常一样更换锯片并对齐。定位带锯（或其他工具）的纵向导向

将张力计放在纵向导向和左带锯中心之间。张力计的支架应缓慢而轻松地滑入锯片。

在测量装置的底部和纵向导轨之间引入一个距离垫片。一个好的值是 5 毫米（取决于 FSR）。使锯片被拉伸定义。

读取设备上的测量值。最多等待 10 到 20 秒，直到建立一个恒定值。根据测量值，现在必须放松或增加刀片张力。然后可以进行新的测量。

编码 Arduino 草图

Arduino 草图使用库lcdgfx Alexey Dynda 与显示器进行通信。因此，必须先下载并设置它。

#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

在设置部分，定义了 FSR 和按钮的两个输入引脚，并使用 Font8×16 准备显示。

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

在程序部分循环中，每秒测量一次力。按下按钮时，锯片的存储设置在限值之间更改。但以后更多。

设置最大力

在 Arduino Sketch 中，力的测量值被转换为重量。这意味着功率显示准确，可能会确定最好的尝试。

在本例中，传感器的最大作用力为 5 kg。传感器在 3.3 V 电压下工作。这些对应于大约 5 kg。在电路图中是用分压器和5V进行的。使用 3.3 V 作为最大电压时，这将无法准确工作。可以改进转换，但如果有一个测试重量 - 最好是 5 kg - 确定显示的结果。测量的最大值可以在 Arduino 草图中指定。

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

执行功能测试

不幸的是，这种张力计不能测量绝对值。所以我们必须设置一个完美的安装刀片并从中获得测量的力。这对于我们使用的每种刀片类型都是必要的。这是用我的带锯进行的一系列测量。

设置限制

从实验中可以清楚地看出最佳张紧锯片必须具有的限制。在我选择的 5 毫米垫片中，刀片的范围很窄。一组最佳锯片的确定限制可以存放在 Arduino 草图中。每个刀片都有一个名称和一个最小值和最大值。

这与变量BladeName[]、bladeMin[]、bladeMax[]一起存储在草图中。

对于我的锯子和刀片，我已经从我的测试中设置了这些值。

它们也存储在 Arduino 草图中。

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};