Aurinkovoimalla toimiva LED -pysäköintianturi: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

By More than the SumMy youtube channel Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Olen opettaja, joka tekee joskus videoita. Lisätietoja enemmän kuin summa »

Autotallissamme ei ole paljon syvyyttä, ja sen lopussa olevat kaapit vähentävät syvyyttä entisestään. Vaimoni auto on vain tarpeeksi lyhyt sopimaan, mutta se on lähellä. Tein tämän anturin yksinkertaistamaan pysäköintiprosessia ja varmistamaan, että auto oli täynnä autotallissa, ennen kuin menin liian pitkälle ja osuin kaappeihin.

Kun se oli suunniteltu, päätin käyttää sitä aurinkopaneeleilla, koska minulla oli hyvä paikka sijoittaa ne, ja suunnitelmani on laajentaa tätä järjestelmää niin, että se voi käyttää enemmän autotallissa tulevaisuudessa.

Katso lyhyt katsaus tästä videosta:

Tarvikkeet

3D -painetut kotelot ja LED -hajotin

3D -tulostetut lankakiinnikkeet

Arduino Nano-, Breadboard- ja Jumper -johdot

Solar Power Manager

Aurinkopaneelit

Juotettava leipälevy, 2 -johtiminen liitin, 3 -johtiminen liitin, 4 -johtiminen liitin

LED -nauha (60/m) WS2812

14500 litiumioniakkua

Sähköinen ruuvimeisseli

Ultraääni -anturi

Kaksipuolinen teippi, nestemäinen sähköteippi

Wire Stripper, Juotin

3D tulostin

Kuumailma -ase

M3x8mm ruuvit, M3 mutteri

*kaikki linkit ovat kumppanilinkkejä

Vaihe 1: Piirin + koodin rakentaminen

Lataa ja asenna arduino -luonnos. Löytyy täältä: Pysäköintianturin luonnos

Piiri koostuu ultraäänianturista, arduino -nanosta ja WS2812B 5 V: n osoitettavasta LED -nauhasta. Olin aluksi huolissani ultraäänianturin käytöstä, koska auton pinta ei ole tasainen, mutta ensimmäisen testin jälkeen se ei näyttänyt olevan ongelma.

Liitä seuraavaksi määritettyihin arduino-nastoihin (tai muuta ne rivien 5-7 koodissa):

LED -nauha -> nasta 8

Ultraäänianturin liipaisin -> nasta 12

Ultraäänianturin kaiku -> nasta 11

Jos haluat säätää koodin vastaamaan sovellustasi, voit muuttaa seuraavia koodirivejä:

9: Tämä on cm: n lukumäärä, jolta valot syttyvät

10: Tämä on kynnys ilmoittaa, että olet lähellä

11: tämä on senttimetrien lukumäärä, joka kertoo, että olet turvallisen matkan päässä

12: tällä etäisyydellä valot alkavat muuttua purppuranpunaisiksi ilmoittaen pysähtyvän

13: tällä etäisyydellä valot alkavat vilkkua ilmoittamalla, että olet liian lähellä

Muutamia muita lukuja säädettäväksi:

15: Tämä on sekunneissa odotettava luku, kun auto pysähtyy, ennen kuin valot syttyvät ja Arduino siirtyy virransäästötilaan.

17: Tämä luku edustaa etäisyyden vaihtelun määrää, joka on sallittu ennen kuin anturi rekisteröi liikkeen ja kytkeytyy takaisin päälle.

Käytin "Low Power" -kirjastoa laittaa Arduino lepotilaan, kun se ei ollut käytössä. Tämä Sparkfun -opas tarjoaa yleiskatsauksen sen toiminnasta, ja voit ladata sen täältä: Low Power Library. Huomasin, että kirjasto häiritsi sarjamonitoria, joten et voisi käyttää sitä samalla, kun sisällytit ja käytät Low Power -kirjastoa.

Vaihe 2: Piirin juottaminen

Siirrä piirikomponentit prototyyppikortille ja juotos paikoilleen. Juotos 4 -nastainen JST -liitin ultraäänianturille ja 3 -nastainen JST -liitin LED -nauhalle. Lisäsin 2 -johtimisen JST -liittimen 5 V: n ja maadoitukseen komponenttien ja arduinon virran saamiseksi ulkoisesti.

Vaihe 3: Ultraäänianturin asennus

Katkaise 4 -napainen osa naaraspuolisesta otsasta, taivuta tapit ja juotos 4 -napaiseen liittimeen, jotta voit liu'uttaa sen ultraäänianturin päälle. Maalaa nestemäisellä sähköteipillä.

Merkitse paikat anturille ja LED -nauhalle kaappiin, johon ilmaisin asennetaan. Teippaa 3D -tulostettu ultraäänianturikiinnike valittuun paikkaan kaksipuolisella teipillä. Poraa reiät seinään langan syöttämiseksi.

Vaihe 4: LED -nauhan asentaminen

Leikkaa LED -nauha sopivan pituiseksi. (Omani oli 20 LEDiä pitkä ja oli 60 LEDin/m etäisyydellä). Juotos 3 -napainen liitin tulopuolelle ja maalaa nestemäisellä sähköteipillä.

Jos asetat LED -valot seinälle, pikselien katselukulma on rajallinen, joten suuri osa valosta menee hukkaan. Näet eron yllä olevasta kuvasta. Valon hajottamiseen suunnitellun kannen paksuus on noin 0,5 mm, mikä näytti tarjoavan optimaalisen tasapainon kirkkauden ja diffuusion määrän välillä.

Valitse paikka, johon haluat sijoittaa LEDit. Ihannetapauksessa niiden tulisi olla keskellä kuljettajan edessä, lähellä silmätasoa kuljettajan istuimelta. Työnnä pidikkeen kaksi takaosaa yhteen, työnnä LED -nauha pidikkeeseen, poista liima LED -nauhan takaa ja paina paikalleen. Liu'uta kannet pidikkeeseen ja kiinnitä kaksipuolisella teipillä valitsemaasi paikkaan.

Huomautus: luonnos on ohjelmoitu 20 LEDille, joten jos käytät eri määrää, muista muuttaa rivin 5 numero vastaamaan sitä. Jos käytät paritonta määrää LED -valoja, se on asetettu niin, että se toimii edelleen odotetulla tavalla.

Vaihe 5: Arduinon asentaminen ja sen yhdistäminen

Kiinnitä juotettava leipälauta koteloon kahdella M3 -ruuvilla ja mutterilla, liu'uta liittimet sivussa olevien aukkojen läpi ja kierrä kansi paikalleen.

Valitse sopiva paikka kiinnittää kotelo LED -valojen ja ultraäänianturin lähelle ja lisää ruuvi, jotta voit ripustaa sen paikalleen avaimenreikäkiinnikkeellä. Asetin suoraan ultraääni -anturin viereen, jotta voisin välttää anturin nelijohtimisen jatkeen tekemisen.

Kiinnitä anturi ja LED. Käytä 3D -tulostettuja lankakiinnikkeitä, jotka auttavat langanhallinnassa ja estävät johtojen liikkumisen liikaa.

Vaihe 6: Aurinkopaneelien lisääminen

Päätin lisätä aurinkoenergiaa tähän projektiin, jotta minun ei tarvitsisi huolehtia paristoista, joten minulla ei ollut sitä jatkuvasti seinässä. Aurinkokenno on modulaarinen, joten aion tehdä lisää autotallihankkeita, jotka saavat siitä virtaa, ja voin parantaa aurinkopaneeleja tai latausohjainta ja akkua tarpeen mukaan.

Tässä projektissa käytettävä aurinkovoimanhallinta vaatii vähintään 6 voltin jännitteen ja vähintään 5 watin tehon akun lataamiseksi. Pienissä aurinkoenergiaprojekteissa on hankalaa, että litiumioniakut tarvitsevat vähintään 1 ampeerin virran ladatakseen. Tässä tapauksessa minulla oli kaksi 5 V: n paneelia, jotka oli mitoitettu 0,5 A: lle. Koska virranhallinta tarvitsee vähintään 6 V: n, paneelit on kytkettävä sarjaan, jolloin niiden jännite lisätään. Tässä järjestelyssä virta pysyy 0,5A: ssa, mutta koska yhdistettyjen paneelien antama teho on 5W, kun latausohjain laskee jännitteen, sillä on riittävästi virtaa akun lataamiseen.

Huomautus: aurinkopaneelin jännite vaihtelee merkittävästi koko päivän ajan ja saavuttaa huippunsa arvolla, joka on korkeampi kuin nimellisjännite. Tästä syystä et halua kytkeä Arduinoa tai akkua suoraan paneeliin.

Käytä johtoja paneelien sarjajuottamiseen ja lisää 2 -nastainen JST -liitin, jotta voit helposti liittää ja irrottaa ne virranhallinnasta. Etsi tasainen pinta, joka saa paljon aurinkoa paneelien kiinnittämiseen. Minulla oli paikka, jossa voisin helposti teipata ne kaksipuolisella teipillä. Puhdistin ensin pinnan ja teipasin paneelit. Pitovoima vaikuttaa riittävän vahvalta, mutta aika näyttää, riittääkö tämä kestämään joitain voimakkaita tuulia, joita saamme täällä. Käytin vetoketjuja pitämään lanka paikallaan, kun se syöttää takaisin autotalliin.

Monia sähkögeneraattoreita voidaan käyttää myös kuormana, kun niihin syötetään jännitettä. Jos kyseessä on mikrofoni, sitä voidaan käyttää kaiuttimena. Generaattori voi toimia myös moottorina. LED -valolla voidaan mitata valon läsnäolo. Jos aurinkopaneeliin kohdistetaan jännite, se vetää virtaa, ja uskon, että se säteilee valoa (en ole varma, mikä taajuus). Tällaisessa tapauksessa suojadiodi on asennettava jonnekin piiriin, jotta aurinkopaneeli ei tyhjennä akkua, kun auringonvaloa ei ole. Oletin, että virranhallintapiirissä oli tämä sisäänrakennettu, mutta muutaman päivän sateen jälkeen akku oli täysin tyhjä.

Käytin diodia, jonka löysin makaamassa, ja juotin sen johdon päähän, joka yhdistäisi lataussäätimen 5V -liittimeen. Jos juotat samaan paikkaan, diodin pään ja nauhan tulee osoittaa lataussäädintä kohti ja pois aurinkopaneelin positiivisesta liittimestä. Tämä estää virran vuotamisen takaisin paneeliin. Juotin sen paikalleen kutistekalvonjuotosliittimellä, koska asensin omani sen jälkeen, kun järjestelmä oli paikoillaan.

Vaihe 7: Solar Power Managerin lisääminen

Virranhallinnalla on vaihtoehtoja liittää naarashyppyjohtimilla tai USB -kaapeleilla. Kumpikaan niistä ei ole erityisen kätevä sillä etäisyydellä, jonka halusin viedä johdon, joten juotin sen sijaan johdot levyn alapuolelle, johon 5v- ja maadoitusliittimet liitettiin.

Kiinnitä kaksi 5 -nastaista Wago -vipumutteria koteloon kaksipuolisella teipillä. Tämä mahdollistaa virranhallinnan useille laitteille. Se pystyy tuottamaan jopa 1 A virran 5 V: n jännitteellä, joten jos tulevat sovelluksesi vaativat enemmän virtaa, sinun kannattaa tutustua muihin virranhallintajärjestelmiin.

Virranhallinnan takana on sarja kytkimiä, joiden avulla voit asettaa aurinkopaneelien likimääräisen jännitteen, joten vaihda se vastaamaan käyttämääsi aurinkokennoa. Minun tapauksessani asetin sen 9v: ksi, koska sarjajärjestelyn paneelit on luokiteltu 10v: ksi.

Virranhallintalaitteessa on esteet, joten poista kaksi niistä ja kierrä virranhallinta koteloon käyttämällä reikiä M3x8 -ruuveilla. Vie johdot, jotka on juotettu 5 volttiin ja maadoitettu pohjassa olevan reiän läpi, ja kiinnitä ne Wago -vipumuttereihin.

Etsi hyvä paikka virranhallinnalle ja lisää ruuvi seinään. Käytä kotelon avaimenreikää ripustaaksesi sen paikalleen. Vie johto Arduinosta virranhallintaan ja kiinnitä paikalleen 5 V: n ja maadoitettujen Wago -liittimien avulla. Ole erittäin varovainen, ettet kiinnitä sitä taaksepäin, Arduino -levyissä on joitain suojauksia, mutta voit mahdollisesti paistaa omasi täällä, jos kytket 5 V: n nastan taaksepäin. Käytä lankakiinnikkeitä pitääksesi lanka paikallaan seinää pitkin.

Tee sama aurinkopaneelista tulevalla johdolla. Muista irrottaa aurinkopaneelit ennen kuin liität johdot virransäätimen tuloon, jotta et vahingossa oikosulje niitä tai vahingoita levyä.

Kun olet valmis, kiinnitä kansi koteloon, kytke akun kytkin päälle ja kytke aurinkopaneelit uudelleen.

Vaihe 8: Testaa se

Ensimmäinen palkinto LED -nauhan nopeushaasteessa