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

Прежде чем начать, давайте я покажу, как выглядит проект-прототип лазерного стробоскопа.

Фото представлено ниже. Огромная серая бобышка на проигрывателе винила. 

Я продолжаю творить и создавать различные устройства, а 3D-принтер использую как прикладной инструмент, реализующий необходимые конструктивные элементы. Тема может быть интересна тем, кто увлекается прослушиванием виниловых дисков (пластинок) и вообще так или иначе связан с разработкой и производством электронных устройств. 

Прототип выглядит немного грубовато, напечатан на 3D-принтере, но главное, что он работает! 

Изготовлен для того, чтобы проверить работу внутреннего ПО и функционал изделия в целом. В будущем будут изготовлены образцы лазерных стробоскопов на более высоком техническом уровне. Мы уже занимаемся этой работой и даже готовы показать спроектированные образцы печатной платы. Описание разрабатываемого устройства при желании можно посмотреть здесь. 

В двух словах рассказываю принцип действия устройства и что это вообще такое! 

Частота вращения поворотного диска проигрывателя винила составляет 33.(3) об./минуту (иногда 45 или 78 - это сути не меняет). Для пояснения возьмем для примера частоту 33.(3) об. минуту. Каждый раз, когда диск совершает полный оборот вокруг своей оси, это занимает ровно 1.8 секунды, мы включаем лазер на короткий промежуток времени (5 мс) и проецируем его на стену или другой объект, удобный для отображения метки. Если предположить, что период включения лазера постоянный с высокой точностью, а диск вращается с постоянной частотой вращения 33.(3) об. минуту, то мы увидим, что наш лазерный луч проецирует метку в одном и том же месте! Положение проекции лазера в одном и том же месте означает совпадение частоты вращения диска с частотой, заданной стробоскопом. Если диск вращается медленнее, чем это требуется, то проекция лазера (метка) постепенно будет смещаться влево (отставать), а если наоборот, вращается слишком быстро, то будет смещаться вправо (опережать). Подобный механизм контроля частоты вращения диска является очень точным за счет возможностей микроконтроллера с высокой точностью обеспечивать референсный период включения лазера и за счет того, что погрешность частоты вращения опорного диска накапливается с каждым новым оборотом, что приводит к смещению пространственного положения проекции лазера (метки). Кстати, придумали это не мы и такая конструкция стробоскопа уже была реализована. Можно посмотреть ниже.

Для изготовления корпуса устройства использовался 3D-принтер. Корпус разделен на две части, условно аккумуляторный бокс для размещения трех литий-тионилхлоридных элементов питания LiSOCl2

и блок электроники, в котором расположился контроллер на базе ArduinoNano, сенсорная кнопка и LDO-стабилизатор. 

Мой друг и заказчик Александр любезно предоставил видеозапись, в которой можно увидеть работу прототипа лазерного стробоскопа.

Высокая чувствительность измерительного прибора позволяет уловить даже очень маленькие отклонения текущей частоты от заданной, речь идет о десятых и сотых долях процентов. Возможно, такая точность установки скорости вращения очень избыточна и ни на что не влияет, но сам факт подобного контроля имеет место быть.