Ηλιακός αισθητήρας στάθμευσης LED: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

By More Than the SumMy youtube channel Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Σχετικά: Είμαι δάσκαλος που μερικές φορές κάνει βίντεο. Περισσότερα για περισσότερα από το άθροισμα »

Το γκαράζ μας δεν έχει πολύ βάθος και έχει ντουλάπια στο τέλος, μειώνοντας περαιτέρω το βάθος. Το αυτοκίνητο της γυναίκας μου είναι αρκετά κοντό για να χωρέσει, αλλά είναι κοντά. Έφτιαξα αυτόν τον αισθητήρα για να απλοποιήσω τη διαδικασία στάθμευσης και να διασφαλίσω ότι το αυτοκίνητο ήταν γεμάτο στο γκαράζ προτού πάει πολύ μακριά και χτυπήσει τα ντουλάπια.

Μόλις σχεδιάστηκε, αποφάσισα να το τροφοδοτήσω με ηλιακούς συλλέκτες γιατί είχα μια καλή θέση να τα τοποθετήσω και το σχέδιό μου είναι να επεκτείνω αυτό το σύστημα για να τροφοδοτήσω περισσότερα πράγματα στο γκαράζ στο μέλλον.

Δείτε αυτό το βίντεο για μια σύντομη επισκόπηση:

Προμήθειες

Τρισδιάστατα τυπωμένα περιβλήματα και διαχύτης LED

Τρισδιάστατα εκτυπωμένα κλιπ σύρματος

Arduino Nano, Breadboard και Jumper Wires

Διαχειριστής ηλιακής ενέργειας

Ηλιακούς συλλέκτες

Συγκολλήσιμο Breadboard, 2 καλώδιο σύνδεσης, 3 καλώδιο σύνδεσης, 4 σύρμα βύσμα

Λωρίδα LED (60/m) WS2812

Μπαταρίες ιόντων λιθίου 14500

Ηλεκτρικό κατσαβίδι

Αισθητήρας υπερήχων

Ταινία διπλής όψης, υγρή ηλεκτρική ταινία

Wire Stripper, συγκολλητικό σίδερο

Τρισδιάστατος εκτυπωτής

Όπλο θερμού αέρα

Βίδες M3x8mm, παξιμάδι M3

*όλοι οι σύνδεσμοι είναι σύνδεσμοι συνεργατών

Βήμα 1: Δημιουργία κυκλώματος + κώδικα

Κατεβάστε και εγκαταστήστε το σκίτσο του arduino. Βρέθηκε εδώ: Σκίτσο αισθητήρα στάθμευσης

Το κύκλωμα αποτελείται από έναν υπερηχητικό αισθητήρα, ένα arduino nano και μια λωρίδα LED με διεύθυνση WS2812B 5V. Αρχικά ανησυχούσα για τη χρήση του αισθητήρα υπερήχων επειδή η επιφάνεια του αυτοκινήτου δεν είναι επίπεδη, αλλά μετά από τις αρχικές δοκιμές, δεν φάνηκε να είναι πρόβλημα.

Συνδέστε τα παρακάτω στις καθορισμένες ακίδες arduino (ή αλλάξτε τις στον κώδικα στις γραμμές 5-7):

Λωρίδα LED -> ακίδα 8

Υπερήχων αισθητήρας Trig -> pin 12

Ultrasonic Sensor Echo -> pin 11

Για να προσαρμόσετε τον κώδικα ώστε να ταιριάζει με την εφαρμογή σας, μπορείτε να αλλάξετε τις ακόλουθες γραμμές κώδικα:

9: Αυτός είναι ο αριθμός των cm, στα οποία ανάβουν τα φώτα

10: αυτό είναι το όριο για να σας ενημερώσουμε ότι είστε κοντά

11: αυτός είναι ο αριθμός των εκατοστών που σας ενημερώνει ότι βρίσκεστε σε ασφαλή απόσταση

12: σε αυτή την απόσταση, τα φώτα αρχίζουν να γίνονται μωβ, ενημερώνοντάς σας να σταματήσετε

13: σε αυτή την απόσταση, τα φώτα αρχίζουν να αναβοσβήνουν, ενημερώνοντάς σας ότι είστε πολύ κοντά

Μερικοί άλλοι αριθμοί για προσαρμογή:

15: Αυτός είναι ο αριθμός σε δευτερόλεπτα για να περιμένετε αφού το αυτοκίνητο σταματήσει να κινείται πριν ανάψουν τα φώτα και το Arduino εισέλθει σε λειτουργία χαμηλής κατανάλωσης.

17: Αυτός ο αριθμός αντιπροσωπεύει την ποσότητα διακύμανσης της απόστασης που είναι επιτρεπτή πριν ο αισθητήρας καταγράψει την κίνηση και ενεργοποιηθεί ξανά.

Χρησιμοποίησα τη βιβλιοθήκη "Low Power" για να θέσω το Arduino σε κατάσταση αδράνειας όταν δεν ήταν σε χρήση. Αυτός ο οδηγός Sparkfun παρέχει μια επισκόπηση του τρόπου λειτουργίας του και μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ: Βιβλιοθήκη χαμηλής ισχύος. Αυτό που βρήκα ήταν ότι η βιβλιοθήκη παρεμβαίνει στη σειριακή οθόνη, οπότε δεν θα μπορείτε να τη χρησιμοποιήσετε ενώ συμπεριλαμβάνετε και χρησιμοποιείτε τη βιβλιοθήκη Low Power.

Βήμα 2: Συγκόλληση του κυκλώματος

Μεταφέρετε τα εξαρτήματα του κυκλώματος στην πρωτότυπη πλακέτα και συγκολλήστε στη θέση του. Κολλήστε μια υποδοχή JST 4 ακίδων για τον αισθητήρα υπερήχων και μια υποδοχή JST 3 ακίδων για τη λωρίδα LED. Πρόσθεσα ένα καλώδιο 2 καλωδίων JST σε 5V και γείωση για να τροφοδοτήσω εξωτερικά τα εξαρτήματα και το arduino.

Βήμα 3: Εγκατάσταση αισθητήρα υπερήχων

Σπάστε ένα κομμάτι 4 ακίδων της θηλυκής ταινίας κεφαλίδας, λυγίστε τις καρφίτσες και συγκολλήστε τις σε μια υποδοχή 4 ακίδων, έτσι ώστε να μπορείτε να το σύρετε στον αισθητήρα υπερήχων. Βαφή με υγρή ηλεκτρική ταινία.

Σημειώστε τις θέσεις για τον αισθητήρα και τη λωρίδα LED στο ντουλάπι όπου πρόκειται να τοποθετηθεί ο ανιχνευτής. Κολλήστε την τρισδιάστατη εκτυπωμένη βάση υπερήχων με αισθητήρα στην επιλεγμένη θέση με ταινία διπλής όψης. Τρυπήστε τρύπες στον τοίχο για να περάσετε το σύρμα.

Βήμα 4: Εγκατάσταση λωρίδας LED

Κόψτε μια λωρίδα LED σε μήκος που σας ταιριάζει. (Το δικό μου είχε μήκος 20 LED και είχε απόσταση 60 LED/m). Συγκολλήστε ένα συνδετήρα 3 ακίδων στην πλευρά εισόδου και βάψτε με υγρή ηλεκτρική ταινία.

Εάν τοποθετήσετε τις λυχνίες LED όπως είναι στον τοίχο, τα εικονοστοιχεία έχουν περιορισμένη γωνία θέασης και έτσι χάνεται πολύ φως. Μπορείτε να δείτε τη διαφορά στην παραπάνω εικόνα. Το κάλυμμα που σχεδίασα για τη διάχυση του φωτός έχει πάχος περίπου 0,5 mm, το οποίο φάνηκε να παρέχει τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ φωτεινότητας και ποσότητας διάχυσης.

Επιλέξτε το σημείο που θέλετε να τοποθετήσετε τα LED. Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να βρίσκονται στο κέντρο μπροστά από τον οδηγό, κοντά στο επίπεδο των ματιών από τη θέση του οδηγού. Τοποθετήστε τα δύο πίσω κομμάτια της θήκης μαζί, σύρετε τη λωρίδα LED στη βάση, αφαιρέστε την κόλλα από το πίσω μέρος της λωρίδας LED και πιέστε στη θέση της. Σύρετε τα καλύμματα στο στήριγμα και χρησιμοποιήστε ταινία διπλής όψης για να τοποθετήσετε τη θέση που έχετε επιλέξει.

Σημείωση: το σκίτσο είναι προγραμματισμένο για 20 LED, οπότε αν χρησιμοποιείτε διαφορετική ποσότητα, θυμηθείτε να αλλάξετε τον αριθμό στη γραμμή 5 για να το αντικατοπτρίζει. Εάν χρησιμοποιείτε μονό αριθμό LED, είναι ρυθμισμένο έτσι ώστε να εξακολουθεί να λειτουργεί όπως αναμενόταν.

Βήμα 5: Εγκατάσταση του Arduino και σύνδεση όλων αυτών

Χρησιμοποιήστε δύο βίδες και παξιμάδια Μ3 για να στερεώσετε την κολλητή σανίδα στο περίβλημα, σύρετε τους συνδετήρες μέσα από τα ανοίγματα στο πλάι και βιδώστε το καπάκι στη θέση του.

Επιλέξτε ένα βολικό σημείο για να στερεώσετε το περίβλημα κοντά στις λυχνίες LED και τον αισθητήρα υπερήχων και προσθέστε μια βίδα, ώστε να μπορείτε να το κρεμάσετε στη θέση του χρησιμοποιώντας τη βάση της κλειδαρότρυπας. Τοποθέτησα ακριβώς δίπλα στον αισθητήρα υπερήχων, έτσι ώστε να αποφύγω να χρειαστεί να κάνω μια επέκταση τεσσάρων καλωδίων για τον αισθητήρα.

Συνδέστε τον αισθητήρα και τη λυχνία LED. Χρησιμοποιήστε τρισδιάστατα στηρίγματα σύρματος για να βοηθήσετε στη διαχείριση καλωδίων και να αποτρέψετε τα καλώδια να μπορούν να κινούνται πολύ.

Βήμα 6: Προσθήκη ηλιακών συλλεκτών

Αποφάσισα να προσθέσω ηλιακή ενέργεια σε αυτό το έργο, έτσι ώστε να μην χρειάζεται να ανησυχώ για τις μπαταρίες και έτσι δεν το έχω συνεχώς συνδεδεμένο στον τοίχο. Το ηλιακό σύστημα είναι αρθρωτό, οπότε σκοπεύω να κάνω περισσότερα έργα γκαράζ που θα αντλήσουν ενέργεια από αυτό και μπορώ να βελτιώσω τους ηλιακούς συλλέκτες ή τον ελεγκτή φόρτισης και την μπαταρία, όπως απαιτείται.

Ο διαχειριστής ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο απαιτεί ελάχιστη τάση 6v και ισχύ τουλάχιστον 5W για τη φόρτιση της μπαταρίας. Το δύσκολο για τα μικρά ηλιακά έργα είναι ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρειάζονται τουλάχιστον 1 amp ρεύμα για να φορτιστούν. Σε αυτήν την περίπτωση, είχα δύο πάνελ 5v που βαθμολογήθηκαν στα 0,5 Α το καθένα. Επειδή ο διαχειριστής ισχύος χρειάζεται τουλάχιστον 6v, τα πάνελ πρέπει να είναι ενσύρματα σε σειρά, προσθέτοντας μαζί την τάση τους. Σε αυτή τη διάταξη, το ρεύμα παραμένει στα 0,5Α, αλλά επειδή η ισχύς που παρέχεται από τα συνδυασμένα πάνελ είναι 5W, όταν ο ελεγκτής φόρτισης ρίξει την τάση, θα έχει αρκετό ρεύμα για να φορτίσει την μπαταρία.

Σημείωση: Η τάση του ηλιακού συλλέκτη κυμαίνεται σημαντικά κατά τη διάρκεια της ημέρας και θα κορυφωθεί σε τιμές υψηλότερες από την ονομαστική τάση. Για το λόγο αυτό δεν θέλετε να συνδέσετε ένα Arduino ή μια μπαταρία απευθείας στον πίνακα.

Χρησιμοποιήστε σύρμα για συγκόλληση των πάνελ σε σειρά και προσθέστε μια υποδοχή JST 2 ακίδων, ώστε να μπορείτε εύκολα να τα συνδέσετε και να τα αποσυνδέσετε από τον διαχειριστή ενέργειας. Βρείτε μια επίπεδη επιφάνεια που παίρνει πολύ ήλιο για να τοποθετήσετε τα πάνελ. Για μένα, είχα ένα σημείο όπου μπορούσα εύκολα να τα κολλήσω χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης. Καθάρισα πρώτα την επιφάνεια και μετά κόλλησα τα πάνελ. Το κράτημα φαίνεται αρκετά ισχυρό, αλλά ο χρόνος θα δείξει αν αυτό είναι αρκετό για να αντέξει μερικούς από τους ισχυρούς ανέμους που έχουμε εδώ. Χρησιμοποίησα φερμουάρ για να κρατήσω το σύρμα στη θέση του καθώς τροφοδοτείται ξανά στο γκαράζ.

Πολλές ηλεκτρικές γεννήτριες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως φορτίο όταν εφαρμόζεται τάση σε αυτές. Στην περίπτωση μικροφώνου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηχείο. Μια γεννήτρια μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως κινητήρας. Ένα LED μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της παρουσίας φωτός. Εάν εφαρμοστεί μια τάση σε ένα ηλιακό πάνελ, θα αντλήσει ρεύμα και πιστεύω ότι θα εκπέμπει φως (δεν είμαι σίγουρος σε ποια συχνότητα). Σε μια τέτοια περίπτωση, μια δίοδος αποκλεισμού πρέπει να εγκατασταθεί κάπου στο κύκλωμα για να αποτρέψει την εκκένωση της μπαταρίας από τον ηλιακό πίνακα όταν δεν υπάρχει ηλιακό φως. Υπέθεσα ότι το κύκλωμα του διαχειριστή ισχύος το είχε ενσωματωμένο, αλλά μετά από λίγες μέρες βροχής, η μπαταρία είχε αδειάσει εντελώς.

Χρησιμοποίησα μια δίοδο που βρήκα ξαπλωμένη και την κόλλησα στο τέλος του καλωδίου που θα συνδεόταν με τον ακροδέκτη 5V στον ελεγκτή φόρτισης. Εάν κολλήσετε στο ίδιο σημείο, το άκρο της διόδου με τη ζώνη πρέπει να δείχνει προς τον ελεγκτή φόρτισης και μακριά από τον θετικό ακροδέκτη του ηλιακού συλλέκτη. Αυτό θα εμποδίσει τη διαρροή ρεύματος πίσω στον πίνακα. Χρησιμοποίησα έναν συνδετήρα καλωδίων συγκόλλησης για τη συγκόλληση θερμότητας για να το κολλήσω στη θέση του, επειδή εγκατέστησα το δικό μου αφού είχα το σύστημα στη θέση του.

Βήμα 7: Προσθήκη διαχειριστή ηλιακής ενέργειας

Ο διαχειριστής ενέργειας έχει επιλογές για σύνδεση με θηλυκά καλώδια βραχυκυκλωτήρων ή καλώδια USB. Κανένα από αυτά δεν είναι ιδιαίτερα βολικό για την απόσταση που ήθελα να τρέξω το καλώδιο, έτσι αντίθετα, κόλλησα σύρματα στην κάτω πλευρά του πίνακα όπου ήταν συνδεδεμένοι οι πείροι 5v και γείωσης.

Συνδέστε δύο παξιμάδια μοχλού Wago 5 πείρων στο περίβλημα χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης. Αυτό θα επιτρέψει την τροφοδοσία πολλών συσκευών από αυτόν τον διαχειριστή ενέργειας. Είναι ικανό να εξάγει ρεύμα έως 1Α σε 5V, οπότε εάν οι μελλοντικές εφαρμογές σας απαιτούν περισσότερο ρεύμα από αυτό, θα πρέπει να εξερευνήσετε χρησιμοποιώντας άλλους διαχειριστές ισχύος.

Στο πίσω μέρος του διαχειριστή ενέργειας, υπάρχει μια σειρά διακοπτών, έτσι ώστε να μπορείτε να ρυθμίσετε την κατά προσέγγιση τάση των ηλιακών σας συλλεκτών, οπότε αλλάξτε την ώστε να ταιριάζει με την ηλιακή εγκατάσταση που χρησιμοποιείτε. Στην περίπτωσή μου, το έθεσα στα 9v, καθώς τα πάνελ στη διάταξη της σειράς βαθμολογούνται ως 10v.

Ο διαχειριστής ισχύος έρχεται με αναστολές, οπότε αφαιρέστε δύο από αυτές και χρησιμοποιήστε αυτές τις τρύπες για να βιδώσετε τον διαχειριστή ισχύος στο περίβλημα χρησιμοποιώντας βίδες M3x8. Τροφοδοτήστε τα καλώδια που είναι συγκολλημένα σε 5v και γειώνονται μέσω της οπής στο κάτω μέρος και στερεώστε τα στα παξιμάδια του μοχλού Wago.

Βρείτε ένα καλό σημείο για τον διαχειριστή ενέργειας και προσθέστε μια βίδα στον τοίχο. Χρησιμοποιήστε την κλειδαρότρυπα στο περίβλημα για να την κρεμάσετε στη θέση της. Τρέξτε το καλώδιο από το Arduino στον διαχειριστή ισχύος και στερεώστε το στη θέση του χρησιμοποιώντας τους συνδέσμους 5v και γείωσης Wago. Να είστε πολύ προσεκτικοί για να μην το τοποθετήσετε προς τα πίσω, οι σανίδες Arduino διαθέτουν κάποιες προστασίες, αλλά θα μπορούσατε ενδεχομένως να τηγανίσετε τη δική σας εδώ εάν συνδέσετε αντίστροφα τον πείρο 5v. Χρησιμοποιήστε βάσεις σύρματος για να διατηρήσετε το σύρμα στη θέση του κατά μήκος του τοίχου.

Κάντε το ίδιο με το καλώδιο που προέρχεται από τον ηλιακό πίνακα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αποσυνδέσει τους ηλιακούς συλλέκτες πριν συνδέσετε τα καλώδια στην είσοδο του ελεγκτή τροφοδοσίας, ώστε να μην τα βραχυκυκλώσετε κατά λάθος ή να προκαλέσετε ζημιά στην πλακέτα.

Όταν τελειώσετε, συνδέστε το κάλυμμα στο περίβλημα, ανοίξτε το διακόπτη της μπαταρίας και επανασυνδέστε τους ηλιακούς συλλέκτες.

Βήμα 8: Δοκιμάστε το

Πρώτο βραβείο στο LED Strip Speed Challenge