Velosipēdu gaismas: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Projekta mērķis

Velosipēda priekšējā un aizmugurējā apgaismes ierīces projektēšana un konstrukcija, kas sastāv no:

• Priekšējā apgaismojuma lampa.
• Klātbūtnes gaisma un virzienrādītājs (mirgo) aizmugurē.

Projekta ierobežojumi

• Viens barošanas avots.
• Noņemams barošanas avots.
• Spēcīgs priekšējais un aizmugurējais apgaismojums.
• Redzams pilnā apgaismojumā.
• Akumulatora aizsardzība pret izlādi.
• Vibrācijas slāpēšana.
• Vienkārša integrācija velosipēdā.
• Paplašināms projekts papildu funkcijām.

Darbības princips

Barošana tiek ieslēgta, pievienojot akumulatora vadu.

Sistēma sākas. Parādās pārmaiņus divu LED bloku mirgošana.

Divas spiedpogas, lai dažas sekundes parādītu mirgojošu bultiņu, kas norāda virzienu uz LED matricas. Tajā pašā laikā no aktīvā skaņas signāla tiek atskaņota divu toņu skaņa.

Velosipēda priekšējam lukturim ir neatkarīgs slēdzis, lai to ieslēgtu.

1. darbība: elektronisko komponentu saraksts

• Keramikas kondensators 10n (2)
• Elektrolītiskais kondensators 3, 3µF
• Elektrolītiskais kondensators 1000µF (2)
• Izturība 1K
• Izturība 10K (2)
• Izturība 33K
• Izturība 1M
• Izturība 33M
• Pastiprinātāja ķēde LM10
• Arduino mini Pro vai Elegoo nano V3
• Skrūves un plastmasas starplikas
• Zenera diode 2, 5V
• Mosfet tranzistors BUZ21
• Četrvietīga LED matrica max7219
• Iespiests dēlis 30x70mm
• Piespraust galveni

2. darbība. Velosipēdu integrācijas piederumu saraksts

• Slēgts plastmasas korpuss vadības ierīcēm
• Īslaicīga aktivizēšanas poga (2)
• 5 kontaktu kabelis LED lampa
• Akumulators 18650 1500mAh (vai lielāka ietilpība) (2)
• Ūdensnecaurlaidīgi savienotāji
• Plastmasas korpuss
• Aktīvs skaņas signāls
• Atstarotājs
• Plexiglass plāksne vākam
• Skrūves, paplāksnes, uzgriežņi (4)
• Izolācijas lentes (dažāda biezuma)

3. darbība. Elektroniskās daļas tehniskais apraksts

Elektroniskā daļa sastāv no 3 moduļiem:

• Strāvas regulators 5V
• Akumulatora izlādes aizsardzības ķēde
• LED matricas displeja displeja vadība

Strāvas regulators 5V

Sistēmas barošanas avotā tiek izmantotas divas 18650 baterijas sērijveidā. Arduino Pro Mini kontrolieris nodrošina regulētu 5 V spriegumu, kas netiks izmantots, lai barotu LED bloku. Pārbaužu laikā strāvas padeve no LED bloka, kas savienots tieši ar kontrolieri, to destabilizēja.

Regulators ir MCP1700 ar zemu sprieguma kritumu. Tā kā nav regulatora, kas piegādā 5 V spriegumu, es izmantoju 3,3 V regulatoru, kura izejas spriegums tiek palielināts līdz 5 V, izmantojot Zenera diodi (Zenera vietā var izmantot diodes virknē).

Akumulatora izlādes aizsardzības ķēde

Lai pagarinātu bateriju kalpošanas laiku, ieteicams tās pilnībā neizlādēt. Izmantotais stiprinājums pārtrauc strāvas padevi, ja akumulatora spriegums ir zem 6V.

LM10CN ķēde ir diferenciālais pastiprinātājs, kura iekšējais atskaites spriegums ir 200 mV, ko var salīdzināt ar akumulatora spriegumu. Šim nolūkam tiek izmantots 1M-33K sadalītāja tilts, kas nodrošina 200 mV spriegumu, ja akumulatora spriegums ir 6 V. Pie šī sprieguma Mosfet BUZ21 tiek deaktivizēts, kas pārtrauc iekārtas barošanu.

LED matricas displeja vadība

Shēma ir vienkārša un prasa maz sastāvdaļu. Var izmantot citus Arduino vai Elegoo kontrolierus (Uno R3, nano diapazons, Mega 2560 R3 utt.).

Kontrolieris tiek kontrolēts ar divām spiedpogām. 10K rezistors un 10nF kondensators pasargā no sprieguma.

Sistēmas palaišanas laikā mirgo LED matrica. Tas ir noklusējuma stāvoklis. Nospiežot vienu no pogām, kontrolieris uz dažām sekundēm pārslēgsies “virziena indikatora režīmā”, un mini skaļrunis izdos skaņu, kamēr LED matrica norāda virzienu.

Piezīmes:

LED lampa ir tieši pievienota aizsargātajam barošanas avotam. To nekontrolē Mini Pro iekārta. 1000µ kondensatori aizsargā kontrolieri un LED bloku no strāvas pārsprieguma, kad tiek ieslēgta LED lampa, vai no strāvas izmaiņām, kas saistītas ar LED masīva darbību.

1500mAh barošanas avota izmantošana ļauj darboties 3 stundas (pie 530mA).

Dienas laikā bez LED lampas patēriņš ir 210mA ar autonomiju 7h (barošanas avots 1500mAh).

5000 mAh barošanas avota izmantošana pagarina darbību līdz 10 stundām (iedegas LED lampiņa).

4. solis: programmas apraksts

Programma ir diezgan vienkārša, un tās pamatā ir LedControl.h bibliotēka. Šeit visu var ielādēt.

Daži padomi:

LED displeja intensitāte tiek veikta, izmantojot mainīgo "intens". Jūs varat izvēlēties vērtību no 0 (zems) līdz 8 (augsts).

Mainīgais "garais" norāda virziena bultiņu rādīšanas ilgumu. Nospiežot vienu no spiedpogām, virziena bultiņas tiks parādītas uz mainīgā norādīto laiku (šajā gadījumā 5 sekundes).

Mainīgais "blink1" ļauj mirgot, ja netiek nospiesta neviena poga. Tas atbalsta ritināšanu no kreisās uz labo vai no labās uz kreiso atkarībā no nospiestās pogas.

Funkcijas "setRow" un "setColumn" tiek izmantotas, lai parādītu displeju. Funkcija "setColumn" tiek izmantota, lai akcentētu bultu sānu kustību.

Aktīvo skaņas signālu aktivizē 6. porta signālu funkcija. Izstarotā skaņa atšķiras atkarībā no virziena. 5 sekunžu laikā izdotā skaņa ļauj uzzināt displeja statusu.

Programma darbojas cilpā. Lielās CPU slodzes dēļ programmas darbības laikā tiek parādīts displeja ātrums. Tādā veidā tiek iegūta noteikta vizuālā plūstamība. Cilpas beigu aizkave (100 un 300 ms) ļauj paātrināt vai palēnināt ritināšanas ātrumu.

Maketēšanas laikā uzņemtais video sniedz priekšskatījumu par renderēšanu. Lai lejupielādētu šeit.

5. solis: montāža un montāža

Montāža nerada nekādas problēmas.

Drukātās shēmas plates, kas atbalsta komponentus, ir piestiprinātas LED moduļa aizmugurē ar starplikām.

Visi vadi ir pielodēti, lai izvairītos no sliktiem kontaktiem.

Korpuss ir polsterēts ar pašlīmējošām putu sloksnēm. Tas ļauj izvairīties no skrūvju izmantošanas un ļauj montāžai izturēt velosipēda vibrācijas.

Šādi izstrādāts (ar daudzpavedienu vadu savienojumu) sistēmu var viegli salikt un izjaukt.

Baterija ietilpst manas jakas kabatā, ka tā neatstāj. Vakarā tas tiks uzlādēts, lai nākamajā dienā atkal darbotos.

Man ir vairākas barošanas avota versijas, ieskaitot vienu ar 4 2000mAh (2x2) baterijām. Pēc tam autonomija ilgst līdz 8 stundām. Šajā gadījumā pilnīga uzlāde var ilgt visu nakti. Tādējādi ir saprātīgi izmantot vairākus bateriju komplektus.

Jāatzīmē, ka matricas gaismas intensitāte ietekmē enerģijas patēriņu. Programmas "intens" mainīgo var samazināt, lai pagarinātu darbību.

Secinājums

Tas ir vienkāršs projekts, ja jums ir pacietība, lai iegūtu pareizo materiālu (daudzpavedienu kabelis, spiedpogas …).

Tagad es pabeigšu šo montāžu ar žiroskopa moduli, lai pielāgotu displeju atbilstoši velosipēda paātrinājumam.