Vitezometru DIY folosind arduino și procesând aplicația pentru Android

În acest proiect, realizăm un vitezometru cool pentru biciclete sau orice alt automobil prin utilizarea Arduino, care transmite viteza folosind Bluetooth către o aplicație Android pe care am creat-o folosind Procesare. Proiectul complet este alimentat de o celulă de litiu 18650 și, prin urmare, este extrem de portabil împreună cu vehiculul dumneavoastră. Pentru a-l condimenta ceva mai mult, am adăugat opțiunea de a vă încărca telefonul mobil pe măsură ce vă afișează viteza. Da, puteți utiliza acest lucru și ca bancă de alimentare pentru telefoanele mobile din mers, deoarece 18650 are o densitate mare de încărcare și poate fi încărcat și descărcat cu ușurință.

Vă voi ghida complet de la zero până la finalizare, vitezometrul poate fi conectat la vehiculul nostru și testat. Caracteristica interesantă aici este că vă puteți personaliza aplicația Android pentru personalizarea dvs. și puteți adăuga mai multe funcții în funcție de creativitatea dvs. Dar, dacă nu doriți să creați aplicația de unul singur și să construiți doar partea Arduino, atunci nu vă faceți griji, descărcați fișierul APK (citiți mai departe) și instalați-l pe telefonul dvs. mobil Android. De asemenea, verificați videoclipul complet la final.

Deci, să vedem de ce materiale am avea nevoie pentru a construi acest proiect și să ne planificăm bugetul. Toate aceste componente sunt ușor disponibile; dacă aveți probleme să cumpărați oricare dintre acestea, anunțați-mă în secțiunea de comentarii.

Cerințe hardware:

Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
Placă FTDI (pentru programarea mini puteți utiliza și UNO)
Convertor Boost de 3V la 5V DC-DC cu încărcător de ieșire USB
Modul baterie litiu TP4056
Modul Bluetooth (HC-05 / HC-06)
Senzor de efect Hall (US1881 / 04E)
18650 Lithium Cell
Bucată mică de magneți
Perf Board
Conectori Berg Sticks (masculin și feminin)
Set de lipit
Cutii mici de carcasă pentru montarea kitului.

Cerințe de programare:

IDE Arduino
Procesarea IDE cu Android ADK (Numai dacă doriți să vă codificați propria aplicație.)
PC Windows / Mac
Telefon mobil Android.

S-ar putea să arate ca o mână de componente și materiale, dar credeți-mă după ce ați finalizat acest proiect, ați simți că merită timpul.

Măsurarea vitezei utilizând senzorul Hall și Arduino:

Înainte de a pune mâna pe hardware, spuneți-ne cum vom măsura efectiv viteza folosind Arduino. Există o mulțime de modalități de măsurare a vitezei unui vehicul folosind Arduino, dar utilizarea unui senzor de hală este cel mai economic și cel mai simplu mod de a face acest lucru. Un senzor Hall este o componentă care detectează polaritatea unui magnet. De exemplu, ori de câte ori un anumit pol al magnetului este adus lângă senzor, senzorul își va schimba starea. Există multe tipuri de senzori de hală disponibili pe care îi puteți utiliza pe oricare dintre cei din acest proiect, dar asigurați-vă că este un senzor de hală digital.

Pentru a măsura viteza, trebuie să lipim o mică bucată de magnet pe roata vehiculului, de fiecare dată când magnetul traversează senzorul hol, îl va detecta și trimite informațiile către Arduino.

Arduino va primi o întrerupere de fiecare dată când magnetul este detectat. Rulăm un cronometru continuu utilizând funcția millis () și calculăm timpul necesar roții pentru a finaliza două rotații (pentru a minimiza erorile) utilizând formulele de mai jos:

Timetaken = millis () - pevtime;

Odată ce știm timpul necesar, putem calcula rpm folosind formulele de mai jos:

rpm = (1000 / temporizat) * 60;

Unde (1000 / timp) dă rps (Revoluții pe secundă) și se înmulțește cu 60 pentru a converti rps în rpm (Revoluții pe minut).

După calcularea rpm, putem calcula viteza vehiculului folosind formulele de mai jos, cu condiția să cunoaștem raza roții.

v = radius_of_wheel * rpm * 0.37699;

Arduino, după calcularea vitezei, îl va difuza folosind modulul Bluetooth. Codul complet a fost prezentată mai jos în secțiunea Cod. Verificați aici și celelalte proiecte care implică modulul Bluetooth HC-05.

Partea schematică și hardware:

Schema completă a circuitului proiectului este prezentată mai jos:

Aici, partea hardware este împărțită în două părți, una este placa principală care conține toate fișierele principale. Cealaltă placă constă doar dintr-un senzor de hol și un rezistor care va fi montat lângă roată. Să începem să construim placa principală.

Odată ce conexiunea este realizată, să testăm setarea folosind bateria 18650 litiu. Bateria cu litiu are o natură extrem de explozivă, prin urmare trebuie manipulată cu precauție extremă. Din acest motiv, folosim un modul de încărcare a bateriei cu litiu TP4056. Acest modul are protecție împotriva încărcării / descărcării și protecție împotriva polarității inverse. Prin urmare, bateria poate fi încărcată cu ușurință folosind un încărcător micro USB normal și poate fi descărcată în siguranță până când atinge limitele de întrerupere sub tensiune. Unele detalii importante ale modulului de încărcare TP4056 sunt date în tabelul de mai jos.

Parametri:	Valoare per celulă:
Sub întrerupere a tensiunii	2.4V
Supratensiune întrerupere	4.2V
Curent de încărcare	1A
Protecţie	Protecție la supratensiune și polaritate inversă
IC este prezent	TP4056 (IC încărcător) și IC de protecție DW01
Indicatoare LED	Roșu- Încărcare în curs Verde - Încărcare completă

Acum, să începem cu placa senzorului Hall. Această placă conține doar două componente, una cu rezistența de 10K, iar cealaltă este senzorul de hol. Conexiunile pot fi realizate așa cum se arată în schemele de mai sus. Odată ce placa este gata, conectați-le folosind fire jumper conform schemei. Odată ce ați terminat, ar trebui să arate așa ceva.

Un alt pas crucial în proiect este conectarea bateriei 18650 la terminalele B + și B- ale modulului TP4056 folosind un fir. Deoarece celulele Li + sunt explozive, nu este recomandat să folosiți un fier de lipit peste aceste celule. Deși oamenii au făcut-o, este foarte riscant și poate ajunge cu ușurință într-o mare mizerie. Prin urmare, modul ușor de a face acest lucru este să folosiți magneți așa cum se arată mai jos

Pur și simplu lipiți firul pe o bucată mică de magnet și apoi lipiți magneții de bornele bateriei (acestea sunt atrase foarte bine de borne) așa cum se arată mai sus. S-ar putea să utilizați niște robinet de rață pentru a asigura în continuare poziția magnetului.

Programarea Arduino:

Programul pentru acest proiect este foarte simplu. Trebuie doar să calculăm viteza roții rotative utilizând intrările de întrerupere ale senzorului de hol și să difuzăm viteza calculată prin aer folosind modulul Bluetooth. Programul complet este dat în secțiunea Cod de mai jos și explicat folosind liniile de comentarii.

De fiecare dată când senzorul de cameră detectează magnetul, declanșează o întrerupere. Această funcție este numită întrerupere de magnet_detect () funcția . Acesta este locul în care se calculează rpm-ul vehiculului.

Odată ce rpm-ul este calculat, viteza roții este calculată în funcția loop () . Odată ce codul este gata, permiteți-l să îl aruncați pe Arduino pro mini și să-l testați funcționarea așa cum se arată în videoclipul prezentat la final.

Aplicație mobilă Android pentru vitezometru:

Aplicația Android pentru acest proiect este realizată utilizând software-ul numit Procesare. Dacă nu sunteți interesat să creați propria aplicație Android și doriți să instalați doar cea utilizată aici, puteți descărca fișierul APK și îl puteți instala direct în telefonul inteligent urmând pașii de mai jos.

1. Puteți descărca direct fișierul APK de pe linkul de mai jos. Acest fișier APK este creat pentru versiunea Android 4.4.2 și versiunile ulterioare (Kitkat an above). Extrageți fișierul APK din fișierul zip.

Aplicație Android pentru vitezometru

2. Transferați fișierul.Apk de pe computer pe telefonul mobil.

3. Activați instalarea aplicației din surse necunoscute în setările Android.

4. Instalați aplicația.

Dacă este instalat cu succes, veți găsi aplicația numită „ Processing_code ” instalată pe telefonul dvs. așa cum se arată mai jos:

Dezvoltă-ți propria aplicație folosind Procesare:

Fie puteți utiliza fișierul.APK dat mai sus, fie vă puteți crea propria aplicație folosind Procesare, așa cum este explicat aici. Puteți descărca toate codurile aplicației de procesare Android de aici. Programul se auto-explică folosind liniile de comentarii. Dar dacă aveți vreo problemă sau dacă doriți ca aplicația dvs. să fie modificată puțin, folosiți secțiunea de comentarii și vă voi ajuta.

Programul Android stabilește o conexiune cu modulul nostru Bluetooth în timpul pornirii aplicației și primește viteza vehiculului care a fost calculată și transmisă de Arduino Pro mini. Am creat o mică grafică, de asemenea, pentru a afișa viteza folosind un vitezometru analogic, pentru a face să pară puțin atractiv. Puteți veni cu propriile idei și puteți modifica codul pentru a-l personaliza în funcție de nevoile dvs. Verificați și celelalte proiecte de procesare pentru a afla mai multe despre aceasta:

Joc de Ping Pong folosind Arduino
Radio FM controlat prin telefon inteligent folosind Procesare.
Sistem de radar Arduino folosind procesare și senzor cu ultrasunete

Odată ce ați instalat aplicația pe telefonul mobil, este timpul să testați proiectul nostru. Dar încă nu ne-am montat kitul pe un vehicul. S-o facem.

Montarea kitului vitezometrului pe un vehicul:

Am montat acest kit peste bi-ciclu și l-am testat și funcționează ca un farmec. Montarea kitului este lăsată la îndemâna dvs., puteți obține propria cutie mică dintr-un magazin și găuriți firele și conexiunile și o puteți monta pe vehiculul dvs. Un lucru important comun de reținut este că magnetul ar trebui să fie lipit de janta roții și senzorul de hol ar trebui să fie montat cât mai aproape posibil de magnet, astfel încât de fiecare dată când magnetul traversează senzorul de hol să fie capabil să îl detecteze., aranjamentul este prezentat mai jos.

Din moment ce am o imprimantă 3D cu mine, mi-am proiectat propriile carcase pentru a le face să arate bine și să poată fi ușor montate și deconectate de la bicicleta noastră pentru încărcarea bateriei. Deci, dacă aveți o imprimantă 3D sau dacă puteți obține acces la una pentru a imprima câteva materiale continuați să citiți, altfel săriți peste această parte și folosiți-vă propria creativitate pentru a monta aceste lucruri. Învață să utilizezi imprimanta 3D aici.

Dacă ați decis să utilizați fișierele mele de proiectare și să imprimați carcasele, asigurați-vă că placa principală de perfecționare este aproape de dimensiunile de mai jos

Fișierele complete de proiectare și STL pentru imprimarea 3D pot fi descărcate de aici. Dacă placa este similară cu cea realizată aici, puteți imprima direct carcasele 3D folosind fișierele STL date sau altfel puteți utiliza fișierele Design și le puteți modifica în funcție de placa dvs.

Să începem cu carcasa mică tipărită 3D care va fi utilizată pentru modulul senzorului de hol. Imprimați carcasa, plasați circuitul în ea și cablați-vă firele prin orificiul furnizat și apoi montați-l pe vehicul, astfel încât senzorul de hol să fie lângă magnet, așa cum se arată mai jos.

Este recomandat să modelați placa principală înainte de a proiecta carcasa pentru a ne asigura că se potrivește corect, deoarece credeți-mă că ar fi un coșmar atunci când imprimați carcasa timp de 6 ore lungi și, în cele din urmă, nu se va potrivi în tabloul tău de perfecționare. Plăcuța pentru tabloul meu principal de perfecționare este prezentată mai jos.

Acum va fi ușor să proiectați cutia principală a incintei. Am proiectat cutia principală în două fișiere, astfel încât o parte a cutiei să conțină componentele electronice și cealaltă să fie fixată permanent la ciclu folosind cleme și șuruburi. Aceste două părți pot fi fixate cu ușurință pentru a se aduna pentru a face o carcasă completă și apoi pot fi separate atunci când trebuie să ne reîncărcăm bateria cu litiu sau să lucrăm la electronica noastră.

Odată ce prima parte a carcasei este proiectată și tipărită, permite plasarea tuturor componentelor noastre în interior, așa cum se arată mai jos și ar trebui să arate cam așa.

După cum puteți vedea, există două deschideri în fața cutiei, una este utilizată pentru USB prin care ne putem încărca telefonul mobil. Celălalt este pentru micro USB cu ajutorul căruia putem încărca bateria cu litiu.

Acum permiteți-ne să imprimăm a doua parte a carcasei principale și să verificăm dacă se potrivește cu prima parte așa cum era de așteptat.

Odată ce suntem mulțumiți de piese, putem monta a doua parte a carcasei folosind o clemă C și niște piulițe și șuruburi, după cum se arată mai jos:

Acum, permiteți-ne să conectăm bateria la circuitul nostru principal folosind magneți și bandă, așa cum s-a discutat mai sus și să o păstrăm permanent în siguranță în incinta noastră.

Acesta este hardware-ul nostru gata pentru montarea finală. Pur și simplu conectați modulul senzorului de hol cu placa principală și glisați carcasa mobilă în carcasa fixă și este gata de acțiune.

Explicație de lucru:

După ce vă asigurați că bateria cu litiu este încărcată, pur și simplu porniți kitul utilizând comutatorul și deschideți aplicația Android. Dacă totul merge bine, ar trebui să obțineți ecranul de mai jos și ar trebui să afișeze faptul că aplicația dvs. s-a conectat la modulul dvs. Bluetooth HC-05, așa cum se arată mai jos. Nu uitați să asociați modulul Bluetooth cu telefonul înainte de a deschide aplicația.

Acum pur și simplu mergeți cu vehiculul și ar trebui să observați vitezometrul care arată viteza curentă a vehiculului dumneavoastră. De asemenea, vă puteți încărca telefonul mobil în timp ce călătoriți utilizând un cablu normal de încărcător. Odată ce ați terminat călătoria, puteți să alunecați de pe cutie din ciclu și să o încărcați de la rețeaua de curent alternativ utilizând orice încărcător de telefon inteligent.

Așadar, nu numai că puteți măsura viteza vehiculului dvs., dar puteți încărca și dispozitivul mobil în același timp. Sper că v-a plăcut proiectul. Puteți adăuga aplicație mult mai multe funcții la acest proiect, doar modificând codurile. Puteți calcula distanța parcursă de călătorie, vârful și viteza medie a călătoriei, etc. Anunțați-mă dacă aveți întrebări prin comentarii și voi fi bucuros să vă ajut.

Ca de obicei, întreaga funcționare a proiectului va fi prezentată în videoclipul de mai jos.