Направи си скоростомер, използвайки arduino и приложение за обработка на Android

В този проект ние правим страхотен скоростомер за велосипеди или всякакви автомобили, като използваме Arduino, който излъчва скоростта чрез Bluetooth към приложение за Android, което създадохме с помощта на Processing. Пълният проект се захранва от 18650 литиева клетка и следователно е изключително преносим заедно с вашия автомобил. За да го подправя още малко, добавих опцията за зареждане на мобилния ви телефон, тъй като той показва вашата скорост. Да, можете да го използвате и като захранваща банка за мобилните си устройства в движение, тъй като 18650 има висока плътност на зареждане и лесно може да се зарежда и разрежда.

Ще ви насоча напълно от нулата до завършване, може ли скоростомерът да се закачи за нашето превозно средство и да бъде тестван. Готината функция тук е, че можете да персонализирате приложението си за Android за вашата персонализация и да добавите повече функции според вашето творчество. Но ако не искате да изграждате приложението сами и просто да изградите частта Arduino, тогава не се притеснявайте, просто изтеглете APK файла (прочетете по-нататък) и инсталирайте в мобилния си телефон с Android. Също така проверете пълния видеоклип в края.

Така че нека да видим какви материали ще ни трябват за изграждането на този проект и да планираме бюджета си. Всички тези компоненти са лесно достъпни; ако имате проблеми с закупуването на някой от тях, уведомете ме в раздела за коментари.

Хардуерни изисквания:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• FTDI платка (за програмиране на мини можете да използвате и UNO)
• 3V до 5V DC-DC Boost конвертор с USB изходно зарядно устройство
• TP4056 Модул с литиева батерия
• Bluetooth модул (HC-05 / HC-06)
• Сензор за ефект на Хол (US1881 / 04E)
• 18650 литиева клетка
• Малко парче магнити
• Perf Board
• Съединители Berg (мъжки и женски)
• Комплект за запояване
• Малки кутии за заграждане за монтиране на комплекта.

Изисквания за програмиране:

• IDE на Arduino
• Обработка на IDE с Android ADK (Само ако искате да кодирате собственото си приложение.)
• Windows / Mac PC
• Мобилен телефон с Android.

Може да изглежда като шепа компоненти и материали, но повярвайте ми, след като завършите този проект, ще почувствате, че си струва времето, положено от усилията.

Измерване на скоростта с помощта на сензор на Hall и Arduino:

Преди да се хванем за хардуера, уведомете ни как всъщност ще измерваме скоростта с помощта на Arduino. Има много начини за измерване на скоростта на превозно средство с помощта на Arduino, но използването на сензор на Hall е най-икономичният и най-лесният начин да го направите. А Hall сензор е компонент, който открива полярността на магнит. Например, когато един конкретен полюс на магнита се доближи до сензора, сензорът ще промени своето състояние. Налични са много видове сензори на Hall, можете да използвате някой от тези в този проект, но се уверете, че това е цифров сензор на Hall.

За да измерим скоростта, трябва да залепим малко парче магнит върху колелото на автомобила, всеки път, когато магнитът пресече сензора на залата, той ще го открие и изпрати информацията на Arduino.

Arduino ще получава прекъсване всеки път, когато магнитът бъде открит. Изпълняваме непрекъснат таймер, като използваме функцията millis () и изчисляваме времето, необходимо на колелото да завърши две завъртания (за минимизиране на грешката), като използваме формулите по-долу:

Времето = милис () - pevtime;

След като разберем необходимото време, можем да изчислим оборотите в минута, като използваме формулите по-долу:

обороти в минута = (1000 / време) * 60;

Където (1000 / отнема време) дава rps (обороти в секунда) и се умножава по 60, за да конвертира rps в rpm (обороти в минута).

След изчисляване на оборотите в минута можем да изчислим скоростта на автомобила, използвайки формулите по-долу, при условие че знаем радиуса на колелото.

v = радиус_ на_колесо * обороти в минута * 0,37699;

След изчисляване на скоростта Arduino ще го излъчи с помощта на Bluetooth модула. В пълния код е даден по-долу в раздел кодекс. Тук проверете и другите ни проекти, включващи Bluetooth модул HC-05.

Схеми и хардуерна част:

Пълната схема на проекта е дадена по-долу:

Тук хардуерната част е разделена на две части, едната е основната платка, която съдържа всички основни файлове. Другата платка се състои само от сензор на Hall и резистор, който ще бъде монтиран близо до колелото. Нека започнем да изграждаме основната дъска.

След като се осъществи връзката, нека тестваме настройката с помощта на нашата 18650 литиева батерия. Литиевата батерия има силно експлозивна природа, поради което с нея трябва да се работи изключително внимателно. Поради тази причина използваме TP4056 модул за зареждане на литиева батерия. Този модул има защита срещу презареждане / разреждане и защита от обратна полярност. Следователно батерията може лесно да се зарежда с помощта на нормално микро USB зарядно устройство и може безопасно да се разрежда, докато достигне границите на прекъсване под напрежение. Някои важни подробности за модула за зареждане TP4056 са дадени в таблицата по-долу.

Параметри:	Стойност на клетка:
Под прекъсване на напрежението	2.4V
Прекъсване на пренапрежение	4.2V
Зареждащ ток	1А
Защита	Защита от пренапрежение и полярност
IC присъства	TP4056 (зарядно IC) и DW01 защита IC
Индикаторни светодиоди	Червено - зареждането е в ход Зелено - Зареждането завършено

Сега да започнем с борда на сензора на Hall. Тази платка съдържа само два компонента, единият от които е 10K резистор, а другият е сензорът на Hall. Връзките могат да бъдат осъществени, както е показано в схемите по-горе. След като платката е готова, свържете ги с помощта на джъмперни проводници според схемите. След като приключи, трябва да изглежда нещо подобно.

Друга важна стъпка в проекта е свързването на батерията 18650 към клемите B + и B- на модула TP4056 с помощта на проводник. Тъй като клетките Li + са експлозивни, силно не се препоръчва да се използва поялник над тези клетки. Въпреки че хората са го направили, това е силно рисковано и лесно може да се окаже в голяма бъркотия. Следователно лесният начин да го направите е да използвате магнити, както е показано по-долу

Просто спойкайте проводника към малко парче магнит и след това залепете магнитите към клемите на батерията (те се привличат много добре към клемите), както е показано по-горе. Може да използвате някакъв патешки кран, за да осигурите допълнително положението на магнита.

Програмиране на Arduino:

Програмата за този проект е много проста. Просто трябва да изчислим скоростта на въртящото се колело, като използваме входовете за прекъсване на сензора на Hall и да излъчим изчислената скорост по въздуха с помощта на Bluetooth модул. В цялата програма е дадена в раздела за кода по-долу и обясни, използвайки Коментарите.

Всеки път, когато сензорът на Hall открие магнита, той задейства прекъсване. Това прекъсване функция се нарича от (magnet_detect) функцията . Това е мястото, където се изчисляват оборотите в минута.

След като се изчисляват оборотите в минута, скоростта на колелото се изчислява във функцията loop () . След като кодът е готов, нека го изхвърли в нашия Arduino pro mini и да тества работата му, както е показано във видеото, дадено в края.

Мобилно приложение за Android за скоростомер:

Приложението за Android за този проект е направено с помощта на софтуер, наречен Processing. Ако не се интересувате от създаването на собствено приложение за Android и искате просто да инсталирате използваното тук, можете да изтеглите APK файла и да го инсталирате директно във вашия смартфон, като следвате стъпките по-долу.

1. Можете директно да изтеглите APK файла от връзката по-долу. Този APK файл е създаден за Android версия 4.4.2 и по-нова (Kitkat горе). Извлечете APK файла от zip файла.

Приложение за Android за скоростомер

2. Прехвърлете.Apk файла от вашия компютър на вашия мобилен телефон.

3. Активирайте инсталирането на приложение от неизвестни източници в настройките на android.

4. Инсталирайте приложението.

Ако бъде инсталиран успешно, ще намерите приложението с име “ Processing_code ”, инсталирано на вашия телефон, както е показано по-долу:

Разработете свое собствено приложение, използвайки обработка:

Или можете да използвате.APK файла, даден по-горе, или можете да създадете свое собствено приложение, като използвате Обработка, както е обяснено тук. Можете да изтеглите целия код за обработка на Android за обработка от тук. Програмата се обяснява сама с помощта на редовете за коментари. Но ако имате някакъв проблем или ако искате да промените приложението си малко, използвайте раздела за коментари и аз ще ви помогна.

Програмата за Android установява връзка с нашия Bluetooth модул по време на стартиране на приложението и получава скоростта на превозното средство, която е изчислена и излъчена от Arduino Pro mini. Създадох малка графика, която също да показва скоростта, използвайки аналогов скоростомер, за да изглежда малко привлекателна. Можете да измислите свои собствени идеи и да промените кода, за да го персонализирате според вашите нужди. Проверете и другите ни проекти за обработка, за да научите повече за това:

• Игра на пинг понг с използване на Arduino
• FM радио, контролирано от смартфон, използващо обработка.
• Радарна система Arduino, използваща обработка и ултразвуков сензор

След като инсталирате приложението на мобилния си телефон, е време да тествате нашия проект. Но все още не сме монтирали нашия комплект към превозно средство. Хайде да го направим.

Монтиране на комплекта на скоростомера към превозно средство:

Монтирах този комплект през моя двуцикъл и го тествах и работи като чар. Монтирането на комплекта е оставено на вашето творчество, можете да вземете своя собствена малка кутия от магазин и да пробиете отвори за проводниците и връзките и да го монтирате към вашето превозно средство. Едно често важно нещо, което трябва да се отбележи, е, че магнитът трябва да е залепен за ръба на колелото и датчикът на Hall трябва да бъде монтиран възможно най-близо до магнита, така че всеки път, когато магнитът пресича сензора на Hall, той да може да го открие, подредбата е показана по-долу.

Тъй като имам 3D принтер със себе си, проектирах свои собствени заграждения, за да изглеждат добре и по начин, който може лесно да се монтира и откачи от нашия мотор за зареждане на батерията. Така че, ако имате 3D принтер или ако можете да получите достъп до такъв, за да отпечатате няколко материала, продължете да четете, иначе пропуснете тази част и използвайте собствената си креативност, за да монтирате тези неща. Научете се да използвате 3D принтера тук.

Ако сте решили да използвате моите дизайнерски файлове и да отпечатате загражденията си, уверете се, че основната ви перфектна дъска е близо до размерите по-долу

Пълните файлове за дизайн и STL за 3D печат можете да изтеглите от тук. Ако дъската е подобна на това, което е направено тук, тогава можете директно да отпечатате загражденията си, като използвате дадените STL файлове, или можете да използвате файловете за проектиране и да ги модифицирате според вашата дъска.

Нека започнем с 3D отпечатаната малка кутия, която ще се използва за сензорния модул на Hall. Отпечатайте корпуса, поставете веригата в него и впрегнете проводниците си през предвидения отвор и след това го монтирайте към автомобила си, така че сензорът на залата да е близо до магнита, както е показано по-долу.

Препоръчително е да моделирате основната платка, преди да проектирате заграждението за нея, за да можем да се уверим, че тя се вписва правилно, защото повярвайте ми, би било кошмар, когато отпечатате заграждението си в продължение на 6 дълги часа и в крайна сметка няма да се побере във вашата перфектна дъска. Моделната дъска за основната ми перфектна дъска е показана по-долу.

Сега ще бъде лесно да проектирате основната кутия на заграждението. Проектирах основната кутия в два файла, така че едната част на кутията да държи електрониката, а другата да бъде трайно фиксирана към цикъла с помощта на скоби и болтове. Тези две части могат лесно да бъдат фиксирани, за да се съберат, за да направят цялостно заграждение и след това да бъдат разделени, когато трябва да презаредим литиевата си батерия или да работим върху нашата електроника.

След като първата част на заграждението е проектирана и отпечатана, позволява да се поставят всички наши компоненти вътре, както е показано по-долу, и тя трябва да изглежда така.

Както можете да видите, пред кутията има два отвора, единият се използва за USB, чрез който можем да зареждаме мобилния си телефон. Другото е за микро USB, чрез който можем да зареждаме литиевата си батерия.

Сега нека отпечатаме втората част на основния корпус и проверим дали отговаря на първата част, както се очаква.

След като сме доволни от частите, можем да монтираме втората част на заграждението с помощта на C-скоба и някои гайки и болт, както е показано по-долу:

Сега нека свържем батерията към нашата основна верига с помощта на магнити и лента, както е обсъдено по-горе, и я запазете за постоянно в безопасността в нашата кутия.

Това е, че нашият хардуер е готов за окончателното монтиране. Просто свържете модула на сензора на залата с основната платка и плъзнете подвижния корпус във фиксирания корпус и той е готов за действие.

Работно обяснение:

След като се уверите, че литиевата ви батерия е заредена, просто включете комплекта, като използвате превключвателя и отворете приложението си за Android. Ако всичко върви добре, трябва да получите екрана по-долу и той да показва, че приложението ви е свързано с вашия Bluetooth модул HC-05, както е показано по-долу. Не забравяйте да сдвоите Bluetooth модула си с телефона, преди да отворите приложението.

Сега просто карайте автомобила си и трябва да забележите скоростомера, показващ текущата скорост на автомобила ви. Можете също да зареждате мобилния си телефон, докато карате, като използвате нормален кабел за зарядно устройство. След като приключите с пътуването си, можете да плъзнете кутията от цикъла и да го заредите от електрическата мрежа, като използвате всяко зарядно устройство за смартфон.

Така че, можете не само да измервате скоростта на автомобила си, но и да зареждате мобилния телефон едновременно. Надявам се, хареса ви проектът. Можете да добавите много повече функция към този проект, само като промените кодовете. Можете да изчислите разстоянието, изминато от вашето пътуване, върха и средната скорост на вашето пътуване и др. Уведомете ме, ако имате някакви желания чрез коментарите и ще се радвам да ви помогна.

Както обикновено цялата работа на проекта ще бъде показана във видеото по-долу.