Polkupyörän valot: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Hankkeen tavoite

Polkupyörän etu- ja takavalolaitteen suunnittelu ja rakenne, joka sisältää:

• Etuvalon lamppu.
• Läsnäolovalo ja suuntavalo (vilkkuu) takana.

Projektin rajoitukset

• Yksi virtalähde.
• Irrotettava virtalähde.
• Tehokas etu- ja takavalo.
• Näkyy täydessä valossa.
• Akun suoja purkautumiselta.
• Tärinänvaimennus.
• Yksinkertainen integrointi pyörään.
• Laajennettava projekti lisäominaisuuksia varten.

Toimintaperiaate

Virta kytketään päälle kytkemällä akkujohto pistorasiaan.

Järjestelmä käynnistyy. Kaksi LED -ryhmää vilkkuu vuorotellen.

Kahdella painikkeella vilkkuva nuoli näyttää LED -matriisin suunnan muutaman sekunnin ajan. Samaan aikaan aktiivisesta summerista kuuluu kaksisävyinen ääni.

Pyörän etuvalossa on itsenäinen kytkin sen sytyttämiseksi.

Vaihe 1: Elektronisten komponenttien luettelo

• Keraaminen kondensaattori 10n (2)
• Elektrolyyttikondensaattori 3, 3µF
• Elektrolyyttikondensaattori 1000µF (2)
• Vastus 1K
• Vastus 10K (2)
• Vastus 33K
• Vastus 1M
• Vastus 33M
• Vahvistinpiiri LM10
• Arduino mini Pro tai Elegoo nano V3
• Ruuvit ja muoviset välikappaleet
• Zener -diodi 2, 5V
• Mosfet -transistori BUZ21
• Nelinkertainen led -matriisi max7219
• Painettu levy 30x70mm
• Kiinnitä otsikko

Vaihe 2: Luettelo lisävarusteista pyörän integrointiin

• Suljettu muovikotelo säätimille
• Hetkellinen aktivointipainike (2)
• 5-nastainen kaapeli Led-lamppu
• Akku 18650 1500 mAh (tai enemmän kapasiteettia) (2)
• Vedenpitävät liittimet
• Muovikotelo
• Aktiivinen summeri
• Heijastin
• Plexiglass -levy kanteen
• Ruuvit, aluslaatat, mutterit (4)
• Eristysteipit (eripaksuiset)

Vaihe 3: Elektronisen osan tekninen kuvaus

Elektroninen osa koostuu 3 moduulista:

• Virtasäädin 5V
• Akun purkautumissuojapiiri
• LED -matriisinäytön näytön ohjaus

Virtasäädin 5V

Järjestelmän virtalähde käyttää kahta 18650 paristoa sarjassa. Arduino Pro Mini -ohjain tarjoaa säädetyn 5 V: n jännitteen, jota ei käytetä LED -järjestelmän virran syöttämiseen. Testien aikana suoraan säätimeen liitetystä LED -ryhmästä tuleva virranotto epävakautti sen.

Säädin on MCP1700, jossa on matala jännitehäviö. Minulla ei ole säädintä, joka syöttää 5 V: ta, käytän 3,3 V: n säädintä, jonka lähtöjännite nostetaan 5 V: iin käyttämällä Zener -diodia (Zenerin sijasta voidaan käyttää sarjoja).

Akun purkautumissuojapiiri

Paristojen käyttöiän pidentämiseksi on suositeltavaa olla tyhjentämättä niitä kokonaan. Käytetty kiinnitys katkaisee virransyötön, kun akun jännite on alle 6 V.

LM10CN -piiri on differentiaalivahvistin, jonka sisäinen vertailujännite on 200 mV, jota voidaan verrata akun jännitteeseen. Tätä tarkoitusta varten käytetään 1M-33K jakosiltaa, joka antaa 200 mV jännitteen, kun akun jännite on 6 V. Tällä jännitteellä Mosfet BUZ21 kytketään pois päältä, mikä katkaisee kokoonpanon virransyötön.

LED -matriisinäytön ohjaus

Kaavio on yksinkertainen ja vaatii vain vähän komponentteja. Muita Arduinon tai Elegoon ohjaimia (Uno R3, nano -alue, Mega 2560 R3 jne.) Voidaan käyttää.

Ohjainta valvotaan kahdella painikkeella. 10K vastus ja 10nF kondensaattori suojaavat pomppimisjännitteiltä.

Järjestelmän käynnistyksen yhteydessä LED -matriisi vilkkuu. Se on oletustila. Painamalla yhtä painikkeista ohjain vaihtaa "suuntavalotustilaan" muutamaksi sekunniksi ja minikaiutin antaa äänen, kun LED -matriisi osoittaa suunnan.

Huomautukset:

Led -lamppu on kytketty suoraan suojattuun virtalähteeseen. Sitä ei ohjaa Mini Pro -yksikkö. 1000µ: n kondensaattorit suojaavat ohjainta ja LED -ryhmää virtapiikeiltä, kun LED -lamppu kytketään päälle, tai LED -ryhmän toimintaan liittyviltä virran vaihteluilta.

1500 mAh: n virtalähteen käyttö mahdollistaa 3 tunnin käytön (530 mA).

Päivän aikana ilman LED -lamppua kulutus on 210 mA ja autonomia 7 tuntia (virtalähde 1500 mAh).

5000 mAh: n virtalähteen käyttö pidentää toimintaa 10 tuntiin (LED -valo palaa).

Vaihe 4: Ohjelman kuvaus

Ohjelma on melko yksinkertainen ja perustuu LedControl.h -kirjastoon. Kaikki voidaan ladata täältä.

Muutama vinkki:

LED -näytön voimakkuus tehdään muuttujan "intens" kautta. Voit valita arvon 0 (matala) - 8 (korkea).

"Pitkä" -muuttuja osoittaa suuntanuolien näytön keston. Painamalla yhtä painikkeista suuntanuolet näytetään muuttujan osoittaman ajan (tässä tapauksessa 5 sekuntia).

Muuttuja "blink1" sallii vilkkua, kun mitään painiketta ei paineta. Se tukee vasemmalta oikealle tai oikealta vasemmalle vieritystä painikkeen mukaan.

Toimintoja "setRow" ja "setColumn" käytetään vaikuttamaan näyttöön. Toimintoa "setColumn" käytetään korostamaan nuolten sivuttaisliikettä.

Aktiivinen summeri aktivoidaan portin 6 äänitoiminnolla. Ääni kuuluu eri tavalla suunnasta riippuen. 5 sekunnin aikana lähetetyn äänen avulla voit tietää näytön tilan.

Ohjelma toimii silmukassa. Suorittimen suuren kuormituksen vuoksi näytön nopeus näytetään ohjelman edetessä. Tällä tavalla saadaan tietty visuaalinen juoksevuus. Silmukan lopetusviive (100 ja 300 ms) mahdollistaa vieritysnopeuden nopeuttamisen tai hidastamisen.

Mallin aikana tehty video antaa esikatselun renderöinnistä. Lataa tästä.

Vaihe 5: Asennus ja asennus

Kokoonpano ei aiheuta ongelmia.

Komponentteja tukeva painettu piirilevy on kiinnitetty LED -moduulin takaosaan välikappaleilla.

Kaikki johdot on juotettu, jotta vältetään huonot kontaktit.

Kotelo on pehmustettu itseliimautuvilla vaahtomuovinauhoilla. Tämä välttää ruuvien käytön ja sallii kokoonpanon kestää pyörän tärinää.

Näin suunniteltu (monisäikeisellä johdinliitännällä) järjestelmä voidaan helposti koota ja purkaa.

Akku mahtuu takkini taskuun, joten se ei jätä. Illalla se ladataan uudelleen toimintakuntoon seuraavana päivänä.

Minulla on useita versioita virtalähteestä, mukaan lukien yksi, jossa on 4 2000 mAh: n (2x2) akkua. Autonomia kestää tällöin jopa 8 tuntia. Täydellinen lataus voi tällöin kestää koko yön. On siis järkevää käyttää useita paristoja.

On huomattava, että matriisin valovoima vaikuttaa virrankulutukseen. Ohjelman "intens" muuttujaa voidaan pienentää toiminnan pidentämiseksi.

Johtopäätös

Se on helppo toteuttaa, jos sinulla on kärsivällisyyttä saada oikea materiaali (monisäikeinen kaapeli, painikkeet…).

Viimeistelen tämän kokoonpanon gyroskooppimoduulilla, jotta näyttö voidaan mukauttaa pyörän kiihtyvyyden mukaan.