Φώτα ποδηλάτου: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Στόχος του έργου

Σχεδιασμός και κατασκευή συσκευής φωτισμού εμπρός και πίσω για ποδήλατο που περιλαμβάνει:

• Μπροστινή λάμπα φωτισμού.
• Φωτεινή ένδειξη και ένδειξη κατεύθυνσης (αναβοσβήνει) στο πίσω μέρος.

Περιορισμοί έργου

• Ενιαία παροχή ρεύματος.
• Αφαιρούμενο τροφοδοτικό.
• Ισχυρός εμπρός και πίσω φωτισμός.
• Ορατό σε πλήρες φως.
• Προστασία μπαταρίας από την αποφόρτιση.
• Απόσβεση κραδασμών.
• Απλή ενσωμάτωση στο ποδήλατο.
• Επεκτάσιμο έργο για πρόσθετες λειτουργίες.

Αρχή λειτουργίας

Η τροφοδοσία ενεργοποιείται συνδέοντας το καλώδιο της μπαταρίας.

Το σύστημα ξεκινά. Εμφανίζεται μια εναλλασσόμενη αναλαμπή δύο συστοιχιών LED.

Δύο κουμπιά για να εμφανιστεί ένα βέλος που αναβοσβήνει που δείχνει την κατεύθυνση στη μήτρα LED για μερικά δευτερόλεπτα. Ταυτόχρονα, ένας ήχος δύο τόνων εκπέμπεται από έναν ενεργό βομβητή.

Το μπροστινό φως της μοτοσυκλέτας διαθέτει ανεξάρτητο διακόπτη για να το ανάψει.

Βήμα 1: Λίστα ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

• Κεραμικός πυκνωτής 10n (2)
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 3, 3μF
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1000μF (2)
• Αντίσταση 1Κ
• Αντίσταση 10K (2)
• Αντίσταση 33Κ
• Αντίσταση 1Μ
• Αντίσταση 33Μ
• Κύκλωμα ενισχυτή LM10
• Arduino mini Pro ή Elegoo nano V3
• Βίδες και πλαστικοί αποστάτες
• Δίοδος Zener 2, 5V
• Τρανζίστορ Mosfet BUZ21
• Τετραπλή μήτρα led max7219
• Εκτυπωμένος πίνακας 30x70mm
• Κεφαλίδα καρφιτσών

Βήμα 2: Λίστα αξεσουάρ για ενσωμάτωση ποδηλάτου

• Σφραγισμένο πλαστικό περίβλημα για χειριστήρια
• Κουμπί στιγμιαίας ενεργοποίησης (2)
• Καλώδιο 5 ακίδων Led λάμπα
• Μπαταρία 18650 1500mAh (ή μεγαλύτερη χωρητικότητα) (2)
• Αδιάβροχοι σύνδεσμοι
• Πλαστική θήκη
• Ενεργός βομβητής
• Αναδρομικός ανακλαστήρας
• Πλάκα από πλεξιγκλάς για κάλυμμα
• Βίδες, ροδέλες, παξιμάδια (4)
• Μονωτικές ταινίες (διαφορετικού πάχους)

Βήμα 3: Τεχνική περιγραφή του ηλεκτρονικού εξαρτήματος

Το ηλεκτρονικό μέρος αποτελείται από 3 ενότητες:

• Τρέχων ρυθμιστής 5V
• Κύκλωμα προστασίας από την εκφόρτιση της μπαταρίας
• Ο έλεγχος της οθόνης της οθόνης μήτρας LED

Τρέχων ρυθμιστής 5V

Το τροφοδοτικό του συστήματος χρησιμοποιεί δύο μπαταρίες 18650 σε σειρά. Ο ελεγκτής Arduino Pro Mini παρέχει ρυθμιζόμενη τάση 5V, η οποία δεν θα χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία της συστοιχίας LED. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, η τρέχουσα αντλία από τη συστοιχία LED που συνδέεται απευθείας στον ελεγκτή την αποσταθεροποίησε.

Ο ρυθμιστής είναι ένα MCP1700 με πτώση χαμηλής τάσης. Χωρίς ρυθμιστή που τροφοδοτεί 5V, χρησιμοποιώ ρυθμιστή 3.3V του οποίου η τάση εξόδου αυξάνεται στα 5V χρησιμοποιώντας μια δίοδο Zener (αντί του Zener μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει διόδους σε σειρά).

Κύκλωμα προστασίας από την εκφόρτιση της μπαταρίας

Για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής των μπαταριών, είναι σκόπιμο να μην τις αποφορτίσετε εντελώς. Η τοποθέτηση που χρησιμοποιείται διακόπτει την παροχή ρεύματος όταν η τάση της μπαταρίας είναι κάτω από 6V.

Το κύκλωμα LM10CN είναι ένας διαφορικός ενισχυτής που έχει εσωτερική τάση αναφοράς 200mV που μπορεί να συγκριθεί με την τάση της μπαταρίας. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται μια διαχωριστική γέφυρα 1M-33K η οποία δίνει τάση 200mV όταν η τάση της μπαταρίας είναι 6V. Σε αυτήν την τάση απενεργοποιείται το Mosfet BUZ21, το οποίο διακόπτει την τροφοδοσία του συγκροτήματος.

Ο έλεγχος της οθόνης μήτρας LED

Το σχήμα είναι απλό και απαιτεί λίγα στοιχεία. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν άλλα χειριστήρια από Arduino ή Elegoo (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3, κλπ …).

Ο ελεγκτής παρακολουθείται με δύο κουμπιά. Μια αντίσταση 10Κ και ένας πυκνωτής 10nF προστατεύουν από τάσεις αναπήδησης.

Κατά την εκκίνηση του συστήματος η μήτρα LED αναβοσβήνει. Είναι η προεπιλεγμένη κατάσταση. Πιέζοντας ένα από τα κουμπιά, ο ελεγκτής θα μεταβεί στη λειτουργία ένδειξης κατεύθυνσης για μερικά δευτερόλεπτα και το μίνι ηχείο θα εκπέμπει έναν ήχο ενώ η μήτρα LED υποδεικνύει την κατεύθυνση.

Παρατηρήσεις:

Η λυχνία Led συνδέεται απευθείας με την προστατευμένη πηγή τροφοδοσίας. Δεν ελέγχεται από τη μονάδα Mini Pro. Οι πυκνωτές 1000μ προστατεύουν τον ελεγκτή και τη συστοιχία LED από υπερτάσεις ρεύματος όταν η λυχνία LED είναι αναμμένη ή από παραλλαγές ρεύματος που σχετίζονται με τη λειτουργία της συστοιχίας LED.

Η χρήση τροφοδοτικού 1500mAh επιτρέπει τη λειτουργία 3 ωρών (στα 530mA).

Κατά τη διάρκεια της ημέρας χωρίς τη λάμπα Led η κατανάλωση είναι 210mA με αυτονομία 7h (τροφοδοσία 1500mAh).

Η χρήση τροφοδοτικού 5000mAh επεκτείνει τη λειτουργία σε 10 ώρες (αναμμένη λυχνία LED).

Βήμα 4: Περιγραφή προγράμματος

Το πρόγραμμα είναι αρκετά απλό και βασίζεται στη βιβλιοθήκη LedControl.h. Όλα μπορούν να φορτωθούν εδώ.

Μερικές συμβουλές:

Η ένταση της προβολής led γίνεται μέσω της μεταβλητής "intens". Μπορείτε να επιλέξετε μια τιμή μεταξύ 0 (χαμηλή) και 8 (υψηλή).

Η μεταβλητή "μακριά" υποδεικνύει τη διάρκεια της εμφάνισης των βέλων κατεύθυνσης. Πατώντας ένα από τα κουμπιά, τα βέλη κατεύθυνσης θα εμφανιστούν για το χρόνο που υποδεικνύει η μεταβλητή (στην περίπτωση αυτή 5 δευτερόλεπτα).

Η μεταβλητή "blink1" επιτρέπει το εφέ αναλαμπής όταν δεν πατάτε κανένα κουμπί. Υποστηρίζει κύλιση από αριστερά προς τα δεξιά ή από δεξιά προς τα αριστερά, ανάλογα με το πατημένο κουμπί.

Οι λειτουργίες "setRow" και "setColumn" χρησιμοποιούνται για να δώσουν αποτέλεσμα στην οθόνη. Η συνάρτηση "setColumn" χρησιμοποιείται για να τονίσει την πλευρική κίνηση των βέλων.

Ένας ενεργός βομβητής ενεργοποιείται με τη λειτουργία τόνου στη θύρα 6. Ο ήχος που εκπέμπεται διαφέρει ανάλογα με την κατεύθυνση. Ο ήχος που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια των 5 δευτερολέπτων σας επιτρέπει να γνωρίζετε την κατάσταση της οθόνης.

Το πρόγραμμα τρέχει σε βρόχο. Λόγω του υψηλού φορτίου της CPU, η ταχύτητα εμφάνισης εμφανίζεται καθώς εκτελείται το πρόγραμμα. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται μια ορισμένη οπτική ρευστότητα. Η καθυστέρηση λήξης του βρόχου (100 και 300 ms) επιτρέπει την επιτάχυνση ή επιβράδυνση της ταχύτητας κύλισης.

Το βίντεο που έγινε κατά τη διάρκεια της μακέτας παρέχει μια προεπισκόπηση της απόδοσης. Για λήψη εδώ.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση και τοποθέτηση

Η συναρμολόγηση δεν δημιουργεί κανένα πρόβλημα.

Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που υποστηρίζει τα εξαρτήματα είναι προσαρτημένη στο πίσω μέρος της μονάδας LED με αποστάτες.

Όλα τα καλώδια είναι συγκολλημένα για να αποφευχθούν κακές επαφές.

Το περίβλημα είναι γεμάτο με αυτοκόλλητες λωρίδες αφρού. Αυτό αποφεύγει τη χρήση βιδών και επιτρέπει στο συγκρότημα να αντέχει τους κραδασμούς του ποδηλάτου.

Σχεδιασμένο έτσι (με τη σύνδεση καλωδίων πολλών κλώνων) το σύστημα μπορεί εύκολα να συναρμολογηθεί και να αποσυναρμολογηθεί.

Η μπαταρία χωράει στην τσέπη του μπουφάν μου που δεν αφήνει. Το βράδυ θα επαναφορτιστεί για να λειτουργήσει ξανά την επόμενη μέρα.

Έχω διάφορες εκδόσεις τροφοδοσίας, συμπεριλαμβανομένης μιας με 4 μπαταρίες 2000mAh (2x2). Η αυτονομία περνά στη συνέχεια έως και 8 ώρες. Σε αυτήν την περίπτωση, η πλήρης φόρτιση μπορεί να διαρκέσει όλη τη νύχτα. Είναι συνεπώς συνετό να έχουμε πολλές σειρές μπαταριών.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η ένταση φωτός της μήτρας επηρεάζει την κατανάλωση ενέργειας. Η μεταβλητή "ένταση" του προγράμματος μπορεί να μειωθεί για να παρατείνει τη λειτουργία.

συμπέρασμα

Είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί υπό την προϋπόθεση ότι έχετε την υπομονή να αποκτήσετε το σωστό υλικό (καλώδιο πολλών κλώνων, κουμπιά…).

Τώρα θα ολοκληρώσω αυτήν τη συναρμολόγηση με μια μονάδα γυροσκοπίου για να προσαρμόσω την οθόνη ανάλογα με την επιτάχυνση του ποδηλάτου.