Tee nopeusmittari arduinolla ja Android-sovelluksella

Tässä projektissa teemme viileän nopeusmittarin polkupyörille tai muille autoille käyttämällä Arduinoa, joka lähettää nopeuden Bluetoothin kautta Android-sovellukseen, jonka luomme Processingilla. Koko projekti saa virtansa 18650-litiumkennosta, joten se on erittäin kannettava ajoneuvosi mukana. Maustamaan sitä hieman lisäämällä mahdollisuuden ladata matkapuhelimesi nopeuden mukaan. Kyllä, voit käyttää tätä myös matkapuhelimesi virtapankkina tien päällä, koska 18650: llä on suuri lataustiheys ja se voidaan helposti ladata ja purkaa.

Ohjan sinut täysin tyhjästä valmistumiseen asti, voiko nopeusmittari kytkeä ajoneuvomme ja testata. Tässä on hieno ominaisuus, että voit muokata Android-sovellustasi personointisi mukaan ja lisätä uusia ominaisuuksia luovuutesi mukaan. Mutta jos et halua rakentaa sovellusta itse ja rakentaa vain Arduino-osan, älä huoli, lataa vain APK-tiedosto (lue lisää) ja asenna Android-matkapuhelimeesi. Tarkista myös koko video lopussa.

Katsotaan siis mitä materiaaleja tarvitsemme tämän projektin rakentamiseksi, ja suunnittelemme budjettimme. Kaikki nämä komponentit ovat helposti saatavilla; Jos sinulla on vaikeuksia ostaa mitään näistä, ilmoita siitä kommenttiosassa.

Laitteistovaatimukset:

• Arduino Pro Mini (5 V 16 MHz)
• FTDI-kortti (minin ohjelmointiin voit käyttää myös UNO: ta)
• 3 V - 5 V DC-DC Boost -muunnin USB-lähtölaitteella
• TP4056-litiumparistomoduuli
• Bluetooth-moduuli (HC-05 / HC-06)
• Hall-efektianturi (US1881 / 04E)
• 18650 litiumkenno
• Pieni pala magneetteja
• Perf Board
• Berg-tikkuliittimet (uros ja naaras)
• Juotossarja
• Pienet kotelolaatikot sarjan asentamiseen.

Ohjelmointivaatimukset:

• Arduino IDE
• IDE: n käsittely Android ADK: lla (vain jos haluat koodata oman sovelluksesi.)
• Windows / Mac PC
• Android-matkapuhelin.

Se saattaa näyttää kouralliselta komponentilta ja materiaalilta, mutta luota minuun, kun olet suorittanut tämän projektin, sinusta tuntuu, että he ovat vaivan arvoisia.

Nopeuden mittaaminen Hall Sensorin ja Arduinon avulla:

Ennen kuin saamme käsiimme laitteiston, kerro meille, miten aiomme mitata nopeuden Arduinolla. Arduinolla on paljon tapoja mitata ajoneuvon nopeus, mutta hall-anturin käyttö on taloudellisin ja helpoin tapa tehdä se. Hall-anturi on komponentti, joka tunnistaa polariteetti magneetin. Esimerkiksi aina, kun magneetin tietty napa tuodaan anturin lähelle, anturi muuttaa tilaansa. Saatavilla on monenlaisia ​​hall-antureita, joita voit käyttää mitä tahansa tässä projektissa olevista, mutta varmista, että se on digitaalinen hall-anturi.

Nopeuden mittaamiseksi meidän on kiinnitettävä pieni pala magneettia ajoneuvon pyörälle, joka kerta, kun magneetti ylittää hallianturin, se havaitsee sen ja lähettää tiedot Arduinolle.

Arduino vastaanottaa keskeytyksen joka kerta, kun magneetti havaitaan. Suoritamme jatkuvan ajastimen millis () -funktiolla ja laskemme pyörän kahden pyörityksen suorittamiseen kuluvan ajan (virheen minimoimiseksi) seuraavien kaavojen avulla:

Aika = millis () - pevtime;

Kun tiedämme kuluneen ajan, voimme laskea kierrosluvun seuraavien kaavojen avulla:

rpm = (1000 / otettu) * 60;

Missä (1000 / käytetty aika) antaa kierrosluvut (kierrokset sekunnissa) ja se kerrotaan 60: llä, jotta muunnetaan kierrosluvut kierroksiksi (kierrokset minuutissa).

Laskettuamme kierrosluvun voimme laskea ajoneuvon nopeuden alla olevien kaavojen avulla, jos tiedämme pyörän säteen.

v = pyörän säde * rpm * 0,37699;

Nopeuden laskemisen jälkeen Arduino lähettää sen Bluetooth-moduulin avulla. Koko koodi on annettu alla koodiosiossa. Katso myös muut Bluetooth-moduulia HC-05 koskevat projektimme täällä.

Kaavio- ja laitteisto-osa:

Projektin täydellinen piirikaavio on annettu alla:

Tässä laitteisto-osa on jaettu kahteen osaan, joista toinen on päälevy, joka sisältää kaikki päätiedostot. Toinen levy koostuu vain hallianturista ja vastuksesta, joka asennetaan pyörän lähelle. Aloitetaan emolevyn rakentaminen.

Kun yhteys on muodostettu, testataan asetuksia 18650-litiumakulla. Litiumparisto on luonteeltaan erittäin räjähtävä, joten sitä on käsiteltävä erittäin varovasti. Tästä syystä käytämme TP4056-litiumakun latausmoduulia. Tässä moduulissa on ylilataus- / purkaussuoja ja käänteisen napaisuuden suojaus. Siksi akku voidaan ladata helposti normaalilla mikro-USB-laturilla ja se voidaan purkaa turvallisesti, kunnes se saavuttaa alijännitteen katkaisurajat. Seuraavassa taulukossa on joitain tärkeitä yksityiskohtia TP4056-latausmoduulista.

Parametrit:	Arvo solua kohden:
Jännitteen katkaisun alla	2,4 V
Ylijännitteen katkaisu	4,2 V
Latausvirta	1A
Suojaus	Ylijännite- ja käänteisen napaisuuden suojaus
IC on läsnä	TP4056 (laturin IC) ja DW01-suojauspiiri
Merkkivalot	Punainen - Lataus käynnissä Vihreä - Lataus valmis

Aloitetaan nyt Hall-anturikortista. Tämä lauta sisältää vain kaksi komponenttia, joista yksi on 10K-vastus ja toinen on hallianturi. Liitännät voidaan tehdä yllä olevien kaavioiden mukaisesti. Kun levy on valmis, liitä ne hyppyjohdoilla kaavion mukaisesti. Kun se on tehty, sen pitäisi näyttää tältä.

Toinen tärkeä vaihe projektissa on 18650-akun kytkeminen TP4056-moduulin B + ja B- napoihin johtimella. Koska Li + -solut ovat räjähtäviä, ei ole erittäin suositeltavaa käyttää juotinta näiden solujen päälle. Vaikka ihmiset ovat tehneet sen, se on erittäin riskialtista ja voi helposti päätyä iso sekaisin. Siksi helppo tapa tehdä se on käyttää magneetteja alla olevan kuvan mukaisesti

Yksinkertaisesti juote langan pieni pala magneetin ja sitten kiinni magneettien liittimiin akun (he saavat vetää liittimiin hyvin), kuten on esitetty edellä. Voit käyttää jonkin verran ankkurihanaa varmistaaksesi magneetin asennon.

Arduinon ohjelmointi:

Tämän projektin ohjelma on hyvin yksinkertainen. Meidän on vain laskettava pyörivän pyörän nopeus Hall-anturin keskeytystulojen avulla ja lähetettävä laskettu nopeus ilman kautta Bluetooth-moduulilla. Täydellinen ohjelma esitetään Code osiosta ja selitti käyttäen kommenttirivit.

Aina kun hallianturi havaitsee magneetin, se laukaisee keskeytyksen. Tätä keskeytystoimintoa kutsutaan magnet_detect () -toiminnolla . Tässä lasketaan ajoneuvon kierrosluku.

Kun kierrosluku on laskettu, pyörän nopeus lasketaan loop () -toiminnossa. Kun koodi on valmis, se voi viedä sen Arduino pro mini -laitteellemme ja testata sen toimintaa, kuten lopussa olevassa videossa on esitetty.

Android-mobiilisovellus nopeusmittarille:

Tämän projektin Android-sovellus on tehty prosessoinnilla. Jos et ole kiinnostunut tekemään omaa Android-sovellustasi ja haluat vain asentaa täällä käytetyn, voit ladata APK-tiedoston ja asentaa sen suoraan älypuhelimeesi noudattamalla seuraavia vaiheita.

1. Voit ladata APK-tiedoston suoraan alla olevasta linkistä. Tämä APK-tiedosto on tarkoitettu Android-versiolle 4.4.2 ja uudemmille (Kitkat ja uudemmat). Pura APK-tiedosto zip-tiedostosta.

Android-sovellus nopeusmittarille

2. Siirrä.Apk-tiedosto tietokoneeltasi matkapuhelimeesi.

3. Ota sovelluksen asentaminen tuntemattomista lähteistä Android-asetuksiin.

4. Asenna sovellus.

Jos asennus onnistuu, löydät sovelluksen nimeltä ” Processing_code ” asennettuna puhelimeesi alla olevan kuvan mukaisesti:

Kehitä oma sovelluksesi prosessoinnin avulla:

Voit joko käyttää yllä annettua.APK-tiedostoa tai voit rakentaa oman sovelluksesi käsittelyn avulla, kuten tässä on selitetty. Voit ladata kaikki Android-sovelluksen käsittelykoodit täältä. Ohjelma selitetään itse kommenttiriveillä. Mutta jos sinulla on ongelmia tai haluat muuttaa sovellustasi hieman, käytä kommenttiosaa ja autan sinua.

Android-ohjelma muodostaa yhteyden Bluetooth-moduuliin sovelluksen käynnistyksen aikana ja vastaanottaa ajoneuvon nopeuden, jonka Arduino Pro mini on laskenut ja lähettänyt. Olen luonut pienen grafiikan myös nopeuden näyttämiseksi analogisella nopeusmittarilla, jotta se näyttää hieman houkuttelevalta. Voit keksiä omia ideoitasi ja muokata koodia mukauttamaan sitä tarpeisiisi. Katso myös muut käsittelyprojektimme saadaksesi lisätietoja siitä:

• Ping Pong -peli Arduinoa käyttämällä
• Älypuhelimella ohjattu FM-radio prosessointia käyttäen.
• Arduino-tutkajärjestelmä, joka käyttää prosessointia ja ultraäänianturia

Kun olet asentanut sovelluksen matkapuhelimeesi, on aika testata projektiamme. Mutta emme ole vielä asentaneet pakettiamme ajoneuvoon. Tehdään se.

Nopeusmittarisarjan asentaminen ajoneuvoon:

Olen asentanut tämän sarjan kaksisyklisen päälle ja testannut sen, ja se toimii kuin viehätys. Sarjan asentaminen on luovuutesi tehtävä, voit hankkia oman pienen laatikkosi kaupasta ja porata reikiä johdoille ja liitännöille ja asentaa sen ajoneuvoon. Yksi tärkeä huomioitava asia on, että magneetti on kiinnitettävä pyörän reunaan ja hall-anturi on asennettava mahdollisimman lähelle magneettia siten, että joka kerta kun magneetti ylittää hall-anturin, sen tulisi pystyä havaitsemaan se, järjestely on esitetty alla.

Koska minulla on 3D-tulostin, suunnittelin omat koteloni, jotta ne näyttävät hyvältä ja siten, että ne voidaan helposti asentaa ja irrottaa pyörästä akun lataamista varten. Joten jos sinulla on 3D-tulostin tai jos sinulla on pääsy sellaiseen tulostamaan muutama materiaali jatka lukemista, ohita tämä osa ja asenna nämä asiat omalla luovuudellasi. Opi käyttämään 3D-tulostinta täältä.

Jos olet päättänyt käyttää suunnittelutiedostojani ja tulostaa kotelosi, varmista, että pääkorttisi on lähellä alla olevia mittoja

Täydelliset 3D-tulostus- ja STL-tiedostot voidaan ladata täältä. Jos levy on samanlainen kuin täällä on tehty, voit tulostaa kotelot suoraan 3D-muodossa käyttämällä annettuja STL-tiedostoja tai muuten voit käyttää Suunnittelutiedostoja ja muokata niitä taulun mukaan.

Aloitetaan 3D-tulostetusta pienestä kotelosta, jota käytetään hall-anturimoduuliin. Tulosta kotelo, aseta piiri siihen ja kiinnitä johdot mukana olevan reiän läpi ja asenna se sitten ajoneuvoon niin, että hallianturi on lähellä magneettia alla olevan kuvan mukaisesti.

On suositeltavaa mallintaa emolevy ennen kotelon suunnittelua sille, jotta voimme varmistaa, että se sopii kunnolla, koska luota minuun, se olisi painajainen, kun tulostat koteloa 6 pitkää tuntia ja loppujen lopuksi se ei sovi täydelliseen laudallesi. Pääkuvalevyn mallilevy on esitetty alla.

Nyt pääkotelon suunnittelu on helppoa. Olen suunnitellut päälaatikon kahteen tiedostoon, niin että laatikon toinen osa pitää elektroniikkaa ja toinen kiinnitetään pysyvästi jaksoon kiinnikkeillä ja pultteilla. Nämä kaksi osaa voidaan helposti kiinnittää kerääntymään täydelliseksi koteloksi ja erottaa sitten, kun meidän on ladattava litiumakku tai työskenneltävä elektroniikan parissa.

Kun kotelon ensimmäinen osa on suunniteltu ja tulostettu, kaikki komponentit voidaan sijoittaa sisälle alla olevan kuvan mukaisesti, ja sen pitäisi näyttää tältä.

Kuten näette, laatikon edessä on kaksi aukkoa, yhtä käytetään USB: hen, jonka kautta voimme ladata matkapuhelimeemme. Toinen on tarkoitettu mikro-USB: lle, jolla voimme ladata litiumakkuamme.

Tulostetaan nyt pääkotelon toinen osa ja tarkistetaan, sopiiko se ensimmäiseen osaan odotetusti.

Kun olemme tyytyväisiä osiin, voimme asentaa kotelon toisen osan C-kiinnikkeellä ja joitain muttereita ja pultteja alla olevan kuvan mukaisesti:

Liitä nyt akku pääpiiriin magneeteilla ja teipillä, kuten yllä on kuvattu, ja pidä se pysyvästi turvallisena kotelomme sisällä.

Se on, että laitteistomme on valmis lopulliseen asennukseen. Yhdistä halli-anturimoduuli yksinkertaisesti emolevyyn ja liu'uta siirrettävä kotelo kiinteään koteloon ja se on toimintavalmis.

Työselitys:

Kun olet varmistanut, että litiumakku on ladattu, kytke vain sarja päälle vaihtokytkimellä ja avaa Android-sovellus. Jos kaikki menee hyvin, sinun pitäisi saada alla oleva näyttö ja sen pitäisi näyttää, että sovelluksesi on kytketty Bluetooth-moduuliin HC-05 alla olevan kuvan mukaisesti. Muista yhdistää Bluetooth-moduuli puhelimeen ennen sovelluksen avaamista.

Aja nyt vain ajoneuvoasi ja huomaa nopeusmittari, joka näyttää ajoneuvosi nykyisen nopeuden. Voit myös ladata matkapuhelimesi ajon aikana käyttämällä normaalia laturikaapelia. Kun olet valmis matkalle, voit liukua pois laatikosta sykliltä ja ladata sen verkkovirrasta käyttämällä mitä tahansa älypuhelimen matkapuhelimen laturia.

Joten näin, voit paitsi mitata ajoneuvosi nopeuden myös ladata matkapuhelinta samanaikaisesti. Toivottavasti pidit projektista. Voit lisätä sovelluksen paljon enemmän ominaisuutta tähän projektiin vain säätämällä koodeja. Voit laskea matkanne kulkeman matkan, matkanne huippunopeuden ja keskinopeuden jne. Kerro minulle, jos sinulla on kysyttävää kommenttien avulla ja autan mielelläni.

Kuten tavallista, koko projektin työskentely näkyy alla olevassa videossa.