Rýchlomer na kutily pomocou arduina a spracovania aplikácie pre Android

V tomto projekte vyrábame Cool Speedometer pre bicykle alebo akékoľvek automobilové vozidlá pomocou Arduina, ktoré vysiela rýchlosť pomocou Bluetooth do aplikácie pre Android, ktorú sme vytvorili pomocou Processing. Celý projekt je napájaný lítiovým článkom 18650, a preto je spolu s vašim vozidlom vysoko prenosný. Aby som to ešte trochu okorenil, pridal som možnosť nabíjania mobilného telefónu, ktorý zobrazuje vašu rýchlosť. Áno, môžete to tiež použiť ako powerbanku pre vaše mobilné telefóny na cestách, pretože model 18650 má vysokú hustotu nabitia a dá sa ľahko nabiť a vybiť.

Kompletne vás prevediem od nuly po dokončenie, rýchlomer sa môže pripojiť k nášmu vozidlu a otestovať. Vynikajúcou funkciou je, že si môžete prispôsobiť svoju aplikáciu pre Android pre svoje prispôsobenie a pridať ďalšie funkcie podľa svojej kreativity. Ak si však nechcete zostaviť aplikáciu sami a jednoducho zostaviť časť Arduino, nemusíte sa obávať, stačí si stiahnuť súbor APK (prečítať ďalej) a nainštalovať do mobilného telefónu so systémom Android. Na konci tiež skontrolujte celé video.

Poďme sa teda pozrieť, aké materiály by sme potrebovali na zostavenie tohto projektu, a naplánovať si rozpočet. Všetky tieto komponenty sú ľahko dostupné; ak máte problémy s kúpou niektorého z týchto produktov, dajte mi vedieť v sekcii komentárov.

Hardvérové požiadavky:

Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
Doska FTDI (pre programovanie mini môžete použiť aj UNO)
Prevodník 3V na 5V DC-DC Boost s výstupnou nabíjačkou USB
Modul lítiovej batérie TP4056
Modul Bluetooth (HC-05 / HC-06)
Hallov snímač (US1881 / 04E)
18650 lítiový článok
Malý kúsok magnetov
Perf Board
Konektory Berg sticks (samec a samica)
Spájkovacia súprava
Malé skrinky na pripevnenie súpravy.

Programové požiadavky:

Arduino IDE
Spracovanie IDE v systéme Android ADK (iba v prípade, že chcete kódovať svoju vlastnú aplikáciu.)
Windows / Mac PC
Mobilný telefón Android.

Môže to vyzerať ako hŕstka komponentov a materiálov, ale verte mi, že akonáhle dokončíte tento projekt, budete mať pocit, že vám za to stojí.

Meranie rýchlosti pomocou Hallovho senzora a Arduina:

Predtým, ako sa nám dostane do rúk hardvér, dajte nám vedieť, ako vlastne budeme merať rýchlosť pomocou Arduina. Existuje veľa spôsobov, ako merať rýchlosť vozidla pomocou Arduina, ale použitie halového senzora je najekonomickejší a najjednoduchší spôsob, ako to urobiť. Hallov snímač je komponent, ktorý detekuje polaritu magnetu. Napríklad kedykoľvek sa jeden konkrétny pól magnetu priblíži k senzoru, senzor zmení svoj stav. Existuje veľa typov Hallových senzorov, ktoré môžete použiť ktorékoľvek z týchto v tomto projekte, ale uistite sa, že ide o digitálny Hallov senzor.

Aby sme mohli zmerať rýchlosť, musíme na koleso vozidla prilepiť malý kúsok magnetu, zakaždým, keď magnet prejde cez halový senzor, zistí to a odošle informácie do Arduina.

Arduino prijme prerušenie pri každej detekcii magnetu. Spustíme nepretržitý časovač pomocou funkcie millis () a pomocou nasledujúcich vzorcov vypočítame čas potrebný na dokončenie dvoch otáčok kolesa (aby sa minimalizovala chyba):

Timetaken = millis () - pevtime;

Keď poznáme potrebný čas, môžeme vypočítať otáčky pomocou nasledujúcich vzorcov:

ot./min = (1 000 / časový rozvrh) * 60;

Kde (1 000 / časový rozvrh) dáva otáčky (otáčky za sekundu) a vynásobí sa 60 na prepočet otáčok na otáčky za minútu (otáčky za minútu).

Po výpočte otáčok môžeme vypočítať rýchlosť vozidla pomocou nasledujúcich vzorcov za predpokladu, že poznáme polomer kolesa.

v = polomer_kolo * rpm * 0,37699;

Arduino ho po výpočte rýchlosti bude vysielať pomocou modulu Bluetooth. Kompletný kód bol uvedený nižšie v časti kódu. Skontrolujte tu tiež naše ďalšie projekty týkajúce sa modulu Bluetooth HC-05.

Schéma a hardvérová časť:

Kompletný obvodový diagram projektu je uvedený nižšie:

Tu je hardvérová časť rozdelená na dve časti, jednou je hlavná doska, ktorá obsahuje všetky hlavné súbory. Druhá doska sa skladá iba z Hallovho snímača a odporu, ktorý bude namontovaný v blízkosti kolesa. Začnime stavať hlavnú dosku.

Po vytvorení pripojenia otestujte nastavenie pomocou lítiovej batérie 18650. Lítiová batéria je svojou povahou vysoko výbušná, a preto s ňou treba zaobchádzať mimoriadne opatrne. Z tohto dôvodu používame nabíjací modul lítiovej batérie TP4056. Tento modul má ochranu proti prebitiu / vybitiu a ochranu proti prepólovaniu. Preto je možné batériu ľahko nabíjať pomocou bežnej nabíjačky micro USB a možno ju bezpečne vybiť, kým nedosiahne medzné hodnoty podpätia. Niektoré dôležité detaily nabíjacieho modulu TP4056 sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Parametre:	Hodnota na bunku:
Pod odpojením napätia	2,4 V
Prepätie odpojené	4,2 V
Nabíjací prúd	1A
Ochrana	Ochrana proti prepätiu a prepólovaniu
IC je prítomný	TP4056 (nabíjačka IC) a DW01 Protection IC
Indikačné LED diódy	Červená - prebieha nabíjanie Zelená - nabíjanie je dokončené

Teraz začnime s Hallovou doskou. Táto doska obsahuje iba dve komponenty, z ktorých jedna je 10K rezistor a druhá je Hallov senzor. Pripojenia je možné vykonať tak, ako je to znázornené na schémach vyššie. Keď je doska pripravená, pripojte ich pomocou prepojovacích vodičov podľa schém. Len čo je hotové, malo by to vyzerať asi takto.

Ďalším dôležitým krokom v projekte je pripojenie batérie 18650 k svorkám B + a B- modulu TP4056 pomocou drôtu. Pretože články Li + sú výbušné, veľmi sa neodporúča nad nimi používať spájkovačku. Aj keď to ľudia dokázali, je to veľmi riskantné a ľahko to môže skončiť vo veľkom neporiadku. Jednoduchý spôsob, ako to urobiť, je použiť magnety, ako je uvedené nižšie

Jednoducho pripojte drôt k malému kúsku magnetu a potom magnety prilepte ku svorkám batérie (priťahujú ich veľmi dobre), ako je uvedené vyššie. Na ďalšie zaistenie polohy magnetu môžete použiť nejaký kačací kohútik.

Programovanie Arduina:

Program pre tento projekt je veľmi jednoduchý. Musíme len vypočítať rýchlosť rotujúceho kolesa pomocou prerušenia vstupu pomocou Hallovho senzora a vypočítanú rýchlosť vysielať vzduchom pomocou modulu Bluetooth. Kompletný program je uvedený v sekcii kóde nižšie a vysvetlené pomocou riadky komentárov.

Zakaždým, keď Hallov senzor detekuje magnet, spustí prerušenie. Toto prerušenie funkcia je volaná magnet_detect () funkcie . Na tomto mieste sa počítajú otáčky vozidla.

Len čo sa vypočítajú otáčky za minútu, rýchlosť kolesa sa vypočíta vo funkcii loop () . Keď je kód pripravený, umožní ho vyhodiť do nášho Arduino pro mini a vyskúšať jeho funkčnosť, ako je znázornené na videu na konci.

Mobilná aplikácia Android pre rýchlomer:

Aplikácia pre Android pre tento projekt sa vyrába pomocou softvéru s názvom Processing. Ak nemáte záujem o výrobu vlastnej aplikácie pre Android a chcete si len nainštalovať tu použitú aplikáciu, môžete si stiahnuť súbor APK a nainštalovať ho priamo do svojho chytrého telefónu podľa nasledujúcich krokov.

1. Súbor APK si môžete priamo stiahnuť z nasledujúceho odkazu. Tento súbor APK je určený pre Android verzie 4.4.2 a novšej verzie (Kitkat vyššie). Extrahujte súbor APK zo súboru zip.

Aplikácia pre Android pre rýchlomer

2. Preneste súbor.Apk z počítača do mobilného telefónu.

3. Povoľte inštaláciu nastavení z Neznámych zdrojov v nastaveniach systému Android.

4. Nainštalujte aplikáciu.

Po úspešnej inštalácii nájdete vo svojom telefóne nainštalovanú aplikáciu s názvom „ Processing_code “, ako je uvedené nižšie:

Vyvinúť svoju vlastnú aplikáciu pomocou spracovania:

Môžete použiť vyššie uvedený súbor.APK alebo si môžete vytvoriť vlastnú aplikáciu pomocou nástroja Processing, ako je vysvetlené tu. Tu si môžete stiahnuť všetok kód aplikácie Android pre spracovanie. Program je možné samy vysvetliť pomocou riadkov komentárov. Ak však máte problém alebo chcete svoju prihlášku trochu upraviť, použite sekciu komentárov a pomôžem vám.

Program pre Android nadviaže spojenie s našim modulom Bluetooth počas spustenia aplikácie a prijíma rýchlosť vozidla, ktorú vypočítal a odvysielal Arduino Pro mini. Vytvoril som malú grafiku, ktorá tiež zobrazuje rýchlosť pomocou analógového rýchlomera, aby vyzeral trochu atraktívne. Môžete prísť s vlastnými nápadmi a vylepšiť kód tak, aby ste si ho prispôsobili pre svoje potreby. Skontrolujte tiež naše ďalšie Projekty spracovania, aby ste sa o nich dozvedeli viac:

Ping Pong hra pomocou Arduina
Rádio FM riadené inteligentným telefónom pomocou spracovania.
Radarový systém Arduino využívajúci spracovanie a ultrazvukový senzor

Po nainštalovaní aplikácie do mobilného telefónu je čas vyskúšať náš projekt. Ale našu súpravu sme ešte nenamontovali na vozidlo. Poďme na to.

Montáž súpravy rýchlomera na vozidlo:

Túto súpravu som namontoval na svoj dvojkolku a otestoval ju. Funguje to ako kúzlo. Montáž súpravy je na vašej kreativite, v obchode si môžete zaobstarať vlastnú malú krabičku a vyvŕtať otvory pre drôty a prípojky a namontovať ju na svoje vozidlo. Jedna dôležitá dôležitá vec je, že magnet by mal byť prilepený k okraju kolesa a Hallov snímač by mal byť namontovaný čo najbližšie k magnetu, aby ho zakaždým, keď magnet prejde cez Hallov snímač, dokázal zistiť., usporiadanie je zobrazené nižšie.

Keďže mám pri sebe 3D tlačiareň, navrhol som si vlastné skrinky, aby vyzerali dobre a aby sa dali ľahko namontovať a odpojiť od nášho bicykla kvôli nabíjaniu batérie. Takže ak máte 3D tlačiareň alebo ak k niektorej môžete získať prístup na tlač niekoľkých materiálov, pokračujte v čítaní, inak túto časť preskočte a na pripevnenie týchto vecí použite svoju vlastnú kreativitu. Tu sa naučíte používať 3D tlačiareň.

Ak ste sa rozhodli použiť moje návrhové súbory a vytlačiť vaše škatule, potom sa uistite, že vaša hlavná doska perf je blízko nižšie uvedených rozmerov

Kompletné súbory Design a STL pre 3D tlač si môžete stiahnuť tu. Ak je doska podobná tej, ktorá sa tu vyrába, môžete svoje škatule priamo 3D tlačiť pomocou daných súborov STL, alebo môžete použiť návrhové súbory a upraviť ich podľa svojej dosky.

Začnime s 3D tlačeným malým krytom, ktorý sa použije pre modul halového senzora. Vytlačte kryt, vložte do neho elektrický obvod a zapojte vodiče do príslušného otvoru a potom ho pripevnite k vášmu vozidlu tak, aby bol Hallov senzor v blízkosti magnetu, ako je to znázornené nižšie.

Pred navrhnutím krytu sa odporúča modelovať hlavnú dosku, aby sme sa mohli ubezpečiť, že do nej správne zapadá, pretože mi verte, že by bola nočná mora, keď by ste svoju krabicu tlačili dlhých 6 hodín a nakoniec by sa do nej nezmestila do vašej dosky perf. Nižšie je uvedená modelová doska mojej hlavnej dosky perf.

Teraz bude ľahké navrhnúť hlavnú skrinku. Hlavnú skrinku som navrhol do dvoch súborov, takže jedna časť skrinky bude obsahovať elektroniku a druhá bude natrvalo pripevnená k cyklu pomocou svoriek a skrutiek. Tieto dve časti je možné ľahko pripevniť tak, aby sa zhromaždili, aby vytvorili kompletný kryt, a potom ich možno oddeliť, keď potrebujeme dobiť lítiovú batériu alebo pracovať na našej elektronike.

Len čo bude navrhnutá a vytlačená prvá časť krytu, dovoľte nám umiestniť všetky naše komponenty dovnútra, ako je to znázornené nižšie, a malo by to vyzerať asi takto..

Ako vidíte, pred krabicou sú dva otvory, jeden slúži na USB, cez ktoré môžeme nabíjať mobilný telefón. Druhý je určený pre micro USB, pomocou ktorého môžeme nabíjať našu lítiovú batériu.

Teraz si vytlačíme druhú časť hlavnej skrinky a podľa očakávania skontrolujeme, či pasuje na prvú časť.

Keď sme spokojní s časťami, môžeme namontovať druhú časť krytu pomocou svorky C a niektorých matíc a skrutiek, ako je to znázornené nižšie:

Teraz pripojme batériu k nášmu hlavnému okruhu pomocou magnetov a pásky, ako je uvedené vyššie, a udržiavajme ju trvale v bezpečí nášho krytu.

To znamená, že náš hardvér je pripravený na konečné namontovanie. Jednoducho pripojte modul halového snímača k hlavnej doske a zasuňte pohyblivé puzdro do pevného krytu a je pripravený na akciu.

Pracovné vysvetlenie:

Po skontrolovaní, či je lítiová batéria nabitá, jednoducho zapnite súpravu pomocou prepínača a otvorte aplikáciu pre Android. Ak všetko pôjde dobre, mali by ste dostať obrazovku dole a mala by ukazovať, že vaša aplikácia je pripojená k vášmu modulu Bluetooth HC-05, ako je to zobrazené nižšie. Pred otvorením aplikácie nezabudnite spárovať svoj modul Bluetooth s telefónom.

Teraz jednoducho jazdite na svojom vozidle a mali by ste si všimnúť rýchlomer ukazujúci aktuálnu rýchlosť vášho vozidla. Počas jazdy môžete mobilný telefón nabíjať aj pomocou bežného nabíjacieho kábla. Keď budete s jazdou hotoví, môžete ju z bicykla vysunúť a nabiť zo siete pomocou ľubovoľnej mobilnej nabíjačky pre chytré telefóny.

Takto teda môžete nielen merať rýchlosť svojho vozidla, ale súčasne nabíjať aj mobilný telefón. Dúfam, že sa vám projekt páčil. Do tohto projektu môžete pridať aplikáciu omnoho viac, iba vylepšením kódov. Môžete vypočítať prejdenú vzdialenosť, maximálnu a priemernú rýchlosť vašej jazdy atď. Dajte mi vedieť, ak máte nejaké otázky, prostredníctvom komentárov a rád vám pomôžem.

Celé fungovanie projektu bude ako obvykle zobrazené na videu nižšie.