Измерение толщины лакокрасочного покрытия автомобиля сводится к простому измерению индуктивности катушки с полуоткрытым сердечником.
Самая сложная часть нашей установки - катушка индуктивности. Она состоит из одной обмотки внутри половинки броневого ферритового сердечника из какой-то радио аппаратуры. Если мы будем прислонять катушку открытой стороной к эелезной пластине (кузову), то чем меньше зазор между обкладками ферритового корпуса, то тем выше индуктивность. Параметры катушки серьезного значения не имеют т.к. схема будет калиброваться.
В моем случае использовалась проволока 0.08 мм для намотки порядка 100 витков. Что бы увеличить ответный сигнал с катушки цепляем параллельно металлопленочный конденсатор 100 пф. Получился колебательный контур чувствительный к толщине ЛКП.
Измерять частоту колебаний контура будет Arduino Nano. В зависимости от результатов измерений будут зажигаться 7 диодов-индикаторов. Они будут сигнализировать о толщине окрашенной панели. При правильной калибровке у незамкнутого сердечника магнитопровода будут гареть все диоды (металла нет - шпаклевка), при замыкании вплотную к голому металлу должен гореть один диод (металл). Чувствительность срабатывания остальных индикаторов нужно измерять экспериментально под вашу катушку.
Перед использованием измерителя толщины краски нужно выполнить калибровку. Прикладываем датчик к голому магнитному металлу (сталь) и нажимаем кнопку "калибровка". Тем самым в энергонезависимую память Arduino будет сохранен коэффициент измерения. От него будет выполняться отсчет остальных уровней индикации.
Для выполнения измерения прикладываем датчик к кузову автомобиля и нажимаем вторую кнопку "измерение". Индикаторы покажут измеренную толщину краски на кузове.
Скетч программы для Arduino:
// программа - Измеритель-толщины покрытия.
// идея отсюда: https://github.com/sae/Arduino-LCQmeter/blob/master/LC-gen.ino
/*
simplest LC-generator on arduino
can be used as lc-meter
(C)SAE762 07.feb.2015 @home
circuit diagramm D2---R(100...1000)---D6---LC---GND; D7---GND
*/
#include <EEPROM.h> // библиотека чтения-записи eeprom
#include "analogComp.h" // библиотека, скчана с гитхаба
/* проверка работы eeprom
*/
//***************** ФУНКЦИИ***********
//This function will write a 2 byte integer to the eeprom at the specified address and address + 1
// эта функия записывает двухбайтовое целое число в РППЗУ по указанному адресу
void EEPROMWriteInt(int p_address, int p_value)
{
byte lowByte = ((p_value >> 0) & 0xFF);
byte highByte = ((p_value >> 8) & 0xFF);
EEPROM.write(p_address, lowByte);
EEPROM.write(p_address + 1, highByte);
}
//This function will read a 2 byte integer from the eeprom at the specified address and address + 1
// эта функия считывает двухбайтовое целое число в РППЗУ по указанному адресу
unsigned int EEPROMReadInt(int p_address)
{
byte lowByte = EEPROM.read(p_address);
byte highByte = EEPROM.read(p_address + 1);
return ((lowByte << 0) & 0xFF) + ((highByte << 8) & 0xFF00);
}
//********конец объявления фунций************
//обявление переменных
int ctl=2 ; // нога для накачки энергии в контур
int led=13; // нога светодиода
int rise=0; // счетчик переходов через 0
int fall=0; // такой же стетчик
int summ; //накопительный счетчик
int tchk=300; // время измерения
int zero=11625; //отладка
int delta=0; //разница между содержимым eeprom и результатом измерения
//присвоим номера пинов светодиодов
int vbat=0; //напряжение батареи
int vbatpin=6; // аналог вход 6
int mredled=3; // красный светодиод -
int mblueled=4; //синий светодиод -
int mwhiteled=5;//белый светодиод -
int greenled=8;//зеленый светодиод
int pwhiteled=9;//белый светодиод +
int pblueled=10; //синий +
int predled=11; //красный +
// присвоим границы
//++++++++++++++++++++++++++++++++
// тут придется внести ВАШИ значения!!!!
//===============================
int pgreen=25; // граница ОК в плюс
int mgreen=-10;// в минус
int pwhite=55; // граница подозрительно в +
int mwhite=-30;// подозрительно в -
int pblue=100; // крашено
int mblue=-60; // шлифовано
//int pred=130; // шпаклевка
//int mred=-60;//металл
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
summ=0;// инициализация накопителя
Serial.begin(9600); // настроим порт УБРАТЬ ПОСЛЕ ОТЛАДКИ
pinMode(led, OUTPUT); //
pinMode(ctl, OUTPUT); // инициализация выхода накачки
//настроим выхода под светодиоды
pinMode(mredled, OUTPUT);
digitalWrite(mredled, HIGH);
pinMode(mblueled, OUTPUT);
digitalWrite(mblueled, HIGH);
pinMode(mwhiteled, OUTPUT);
digitalWrite(mwhiteled, HIGH);
pinMode(greenled, OUTPUT);
digitalWrite(greenled, HIGH);
pinMode(pwhiteled, OUTPUT);
digitalWrite(pwhiteled, HIGH);
pinMode(pblueled, OUTPUT);
digitalWrite(pblueled, HIGH);
pinMode(predled, OUTPUT);
digitalWrite(predled, HIGH);
// тут можно дорожку сделать для индикации светодиодов, если очень хочется
// инициализация компаратора и прерываний
digitalWrite(ctl, LOW);
analogComparator.setOn(AIN0, AIN1);//D6+,D7-
analogComparator.enableInterrupt(comparatorInt,CHANGE);
// проверка режима работа/установка 0
vbat = analogRead(vbatpin); // считываем значение
if (vbat>50) { // если напруга больше 0 запускаем установку 0
rise=0;
// индикация разряженной батареи, но установка 0 продолжается
if (vbat < 700) {digitalWrite(mredled, LOW);digitalWrite(predled, LOW);}
//if no pulses, make a start impulse
if (rise==0) {
pulse();
}
// первый проход
summ=0;
digitalWrite(led, LOW);
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
//Serial.println(rise); // вывод на псолед порт, убрать после отладки
summ=summ+rise;
// второй проход
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
summ=summ+rise;
//третий проход
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
summ=summ+rise-15; // -15 странный костыль видимо недосчет во время обработки прерывания
// Serial.print(summ); // убрать после отладки
//вычислим среднее
summ=summ/3; // вот это и есть измренное значение по результатам трех проходов
// это условная толщина покрытия в попугаях
// зная ее, можно с помомощью нехитрых арифметических действий, определить реальную толщину покрытия
//то есть померить калиброванную пленку разной толщины, записать результаты, а потом подобрать коэффициенты.
digitalWrite(led, HIGH);
EEPROMWriteInt(0,summ); //занесем в eeprom
digitalWrite(greenled, LOW); // зажжем зелененький
while (1); // застопорить нахрен после установки 0 !!!!!!!
}
}
// конец процедуры установки
// тут переход к процедуре измерения
//!!!!!Главный цикл!!!
void loop() {
// тут процедура измерения
rise=0;
//Serial.println(EEPROMReadInt(0)); // выводим полученное значение
//if no pulses, make a start impulse
if (rise==0) {
pulse();
}
// первый проход
summ=0;
digitalWrite(led, LOW);
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
summ=summ+rise;
// второй проход
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
summ=summ+rise;
//третий проход
rise=0;
fall=0;
delay(tchk); // wait for a second
summ=summ+rise;
// Serial.print(rise);
//вычислим среднее
summ=summ/3;
delta=summ-EEPROMReadInt(0);
Serial.print(EEPROMReadInt(0)); // из памяти
Serial.print(";");
Serial.print(delta);
Serial.println(" pulses/tchk");
digitalWrite(led, HIGH);
if (delta >= mgreen && delta <= pgreen ) {digitalWrite(greenled, LOW);}
if (delta < mblue) digitalWrite(mredled, LOW);
if (delta >= mblue && delta < mwhite ) digitalWrite(mblueled, LOW);
if (delta >= mwhite && delta < mgreen) digitalWrite(mwhiteled, LOW);
if (delta > pblue) digitalWrite (predled,LOW);
if (delta > pwhite && delta <= pblue) digitalWrite (pblueled,LOW);
if (delta > pgreen && delta <= pwhite) digitalWrite (pwhiteled,LOW);
while (1); /// тормоза. измерение окончено
delay(1000); // wait for a second
}
/**
not so clear "magic" with interrupt
we need to block int's when make a power impulse
comparator is connected directly to capacitor
*/
boolean waitforRise=false;
//this function is called when comparator change status
//as set in ACSR register
void comparatorInt() {
if (waitforRise) { //if we waiting for rise
ACSR &= ~(1<<ACIS0);//set interrupt for falling
ACSR |= (1<<ACIS1);
waitforRise=false;
rise++;
} else { //if we waiting for fall
ACSR &= ~(1<<ACIE); //disable interrupt
//impulse to support an oscillations
pulse();
ACSR |= (1<<ACIE); //enable interrupt
ACSR |= ((1<<ACIS1) | (1<<ACIS0)); //set interrupt for rising
waitforRise=true;
}
}
//send power impulse to LC
void pulse() {
pinMode(ctl, OUTPUT);
digitalWrite(ctl, HIGH);
rise++;//make something useless )
//digitalWrite(ctl, LOW);
pinMode(ctl, INPUT);
}
Устройство не гарантирует точность измерений т.к. в нем не учитывается температура и уровень напряжения питания устройства. Эти переменные могут вилять на результат измерения, что в свою очередь увеличит погрешность измерения.