Rychloměr pro kutily pomocí Arduina a zpracování aplikace pro Android

V tomto projektu vyrobíme Cool Speedometer pro motocykly nebo jiné automobilové vozy pomocí Arduina, které vysílá rychlost pomocí Bluetooth do aplikace pro Android, kterou jsme vytvořili pomocí Processing. Celý projekt je napájen lithiovým článkem 18650, a proto je spolu s vaším vozidlem vysoce přenosný. Abych to ještě trochu okořenil, přidal jsem možnost nabíjení vašeho mobilního telefonu, protože zobrazuje vaši rychlost. Ano, můžete jej také použít jako powerbanku pro vaše mobilní telefony na cestách, protože model 18650 má vysokou hustotu nabití a lze jej snadno nabíjet a vybíjet.

Úplně vás provedu od nuly až do dokončení, rychloměr se může připojit k našemu vozidlu a otestovat. Skvělou funkcí je, že si můžete přizpůsobit aplikaci pro Android pro své přizpůsobení a přidat další funkce podle své kreativity. Pokud si ale nechcete aplikaci sestavovat sami a pouze sestavit část Arduino, nemusíte se bát, stačí stáhnout soubor APK (číst dále) a nainstalovat do mobilního telefonu Android. Na konci také zkontrolujte celé video.

Pojďme se tedy podívat, jaké materiály bychom k sestavení tohoto projektu potřebovali, a naplánovat náš rozpočet. Všechny tyto komponenty jsou snadno dostupné; pokud máte potíže s nákupem některého z těchto, dejte mi vědět v sekci komentářů.

Hardwarové požadavky:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• FTDI deska (pro programování mini můžete také použít UNO)
• Převaděč 3V až 5V DC-DC Boost s výstupní nabíječkou USB
• Modul lithiové baterie TP4056
• Bluetooth modul (HC-05 / HC-06)
• Hallův snímač (US1881 / 04E)
• 18650 lithiový článek
• Malý kousek magnetů
• Perf Board
• Konektory Berg sticks (samec a samice)
• Pájecí souprava
• Malé krabičky pro připevnění soupravy.

Programovací požadavky:

• Arduino IDE
• Zpracování IDE s Android ADK (Pouze pokud chcete kódovat vlastní aplikaci.)
• Windows / Mac PC
• Mobilní telefon Android.

Mohlo by to vypadat jako hrstka komponentů a materiálů, ale věřte mi, že jakmile dokončíte tento projekt, budete mít pocit, že stojí za ten čas.

Měření rychlosti pomocí Hallova senzoru a Arduina:

Než se nám dostane do rukou hardware, dejte nám vědět, jak budeme ve skutečnosti měřit rychlost pomocí Arduina. Existuje mnoho způsobů, jak měřit rychlost vozidla pomocí Arduina, ale použití halového senzoru je nejekonomičtější a nejjednodušší způsob, jak to udělat. Hallův snímač je komponenta, která detekuje polaritu magnetu. Například kdykoli se jeden konkrétní pól magnetu přiblíží k senzoru, senzor změní svůj stav. Existuje mnoho typů halových senzorů, které můžete použít kterékoli z těchto v tomto projektu, ale ujistěte se, že se jedná o digitální halový senzor.

Abychom změřili rychlost, musíme nalepit malý kousek magnetu na kolo vozidla, pokaždé, když magnet překročí halový senzor, detekuje jej a odešle informace do Arduina.

Arduino obdrží přerušení pokaždé, když je detekován magnet. Spouštíme nepřetržitý časovač pomocí funkce millis () a pomocí následujících vzorců vypočítáme čas potřebný k dokončení dvou otáček kola (aby se minimalizovala chyba):

Timetaken = millis () - pevtime;

Jakmile víme, kolik času potřebujeme, můžeme vypočítat otáčky za minutu pomocí následujících vzorců:

ot./min = (1 000 / časový rozvrh) * 60;

Kde (1000 / timetaken) udává rps (otáčky za sekundu) a vynásobí se 60 k převodu rps na rpm (otáčky za minutu).

Po výpočtu otáček za minutu můžeme vypočítat rychlost vozidla pomocí níže uvedených vzorců za předpokladu, že známe poloměr kola.

v = poloměr kola * rpm * 0,37699;

Arduino po výpočtu rychlosti vysílá pomocí modulu Bluetooth. Kompletní kód byl uveden níže v části kódu. Podívejte se také na naše další projekty týkající se Bluetooth modulu HC-05.

Schematická a hardwarová část:

Kompletní obvodové schéma projektu je uvedeno níže:

Zde je hardwarová část rozdělena na dvě části, jedna je hlavní deska, která obsahuje všechny hlavní soubory. Druhá deska se skládá pouze z Hallova snímače a odporu, který bude namontován v blízkosti kola. Začněme stavět hlavní desku.

Jakmile je připojení provedeno, vyzkoušejte nastavení pomocí lithiové baterie 18650. Lithiová baterie má velmi výbušnou povahu, a proto s ní musí být zacházeno s maximální opatrností. Z tohoto důvodu používáme modul nabíjení lithiové baterie TP4056. Tento modul má ochranu proti přebití / vybití a ochranu proti přepólování. Proto lze baterii snadno nabíjet pomocí běžné nabíječky micro USB a lze ji bezpečně vybíjet, dokud nedosáhne mezních hodnot podpětí. Některé důležité podrobnosti o nabíjecím modulu TP4056 jsou uvedeny v následující tabulce.

Parametry:	Hodnota na buňku:
Pod odpojením napětí	2,4 V
Odpojení přepětí	4,2 V
Nabíjecí proud	1A
Ochrana	Ochrana proti přepětí a přepólování
IC je přítomen	TP4056 (IC nabíječky) a IC ochrany DW01
Indikační LED	Červená - Probíhá nabíjení Zelená - nabíjení dokončeno

Začněme s deskou Hallova senzoru. Tato deska obsahuje pouze dvě součásti, jednu 10K rezistor a druhou je Hallův senzor. Připojení lze provést tak, jak je znázorněno na schématech výše. Jakmile je deska připravena, připojte je pomocí propojovacích vodičů podle schémat. Jakmile je hotovo, mělo by to vypadat nějak takto.

Dalším zásadním krokem v projektu je připojení baterie 18650 ke svorkám B + a B- modulu TP4056 pomocí drátu. Protože články Li + jsou výbušné, nedoporučuje se nad nimi používat páječku. Ačkoli to lidé udělali, je to velmi riskantní a může snadno skončit ve velkém nepořádku. Snadný způsob, jak to udělat, je tedy použít magnety, jak je znázorněno níže

Jednoduše připájejte vodič k malému kousku magnetu a poté přichyťte magnety ke svorkám baterie (velmi dobře je přitahují ke svorkám), jak je uvedeno výše. K dalšímu zajištění polohy magnetu můžete použít nějaký kachní kohoutek.

Programování Arduina:

Program pro tento projekt je velmi jednoduchý. Musíme pouze vypočítat rychlost rotujícího kola pomocí přerušení vstupů Hallova snímače a vysílat vypočítanou rychlost vzduchem pomocí modulu Bluetooth. Kompletní program je uveden v sekci kódu níže a vysvětleny pomocí řádky komentářů.

Pokaždé, když halový senzor detekuje magnet, spustí přerušení. Toto přerušení funkce je volána magnet_detect () funkce . Toto je místo, kde se počítají otáčky vozidla.

Jakmile se vypočítají otáčky za minutu, rychlost kola se vypočítá ve funkci loop () . Jakmile je kód připraven, můžete jej vypustit do našeho Arduino pro mini a otestovat jeho fungování, jak je znázorněno na videu uvedeném na konci.

Mobilní aplikace Android pro rychloměr:

Aplikace pro Android pro tento projekt se vyrábí pomocí softwaru s názvem Processing. Pokud nemáte zájem o vytváření své vlastní aplikace pro Android a chcete si nainstalovat tu použitou aplikaci, můžete si stáhnout soubor APK a nainstalovat jej přímo do svého chytrého telefonu podle následujících kroků.

1. Soubor APK si můžete přímo stáhnout z níže uvedeného odkazu. Tento soubor APK je vytvořen pro Android verze 4.4.2 a vyšší (Kitkat a výše). Extrahujte soubor APK ze souboru zip.

Aplikace pro Android pro rychloměr

2. Přeneste soubor.Apk z počítače do mobilního telefonu.

3. Povolte instalaci aplikace z neznámých zdrojů v nastavení systému Android.

4. Nainstalujte aplikaci.

Pokud bude úspěšně nainstalována, najdete v telefonu nainstalovanou aplikaci s názvem „ Processing_code “, jak je uvedeno níže:

Vyvinout vlastní aplikaci pomocí Zpracování:

Buď můžete použít výše uvedený soubor.APK, nebo si můžete vytvořit vlastní aplikaci pomocí Zpracování, jak je vysvětleno zde. Zde si můžete stáhnout celý kód aplikace pro Android. Program lze vysvětlit pomocí řádků komentářů. Pokud ale máte nějaký problém nebo chcete svou aplikaci trochu upravit, použijte sekci komentářů a já vám pomůžu.

Program pro Android naváže spojení s naším modulem Bluetooth během spouštění aplikace a přijímá rychlost vozidla, která byla vypočítána a vysílána Arduino Pro mini. Vytvořil jsem malou grafiku také pro zobrazení rychlosti pomocí analogového rychloměru, aby vypadal trochu atraktivně. Můžete přijít se svými vlastními nápady a vylepšit kód tak, aby byl přizpůsoben vašim potřebám. Podívejte se také na naše další Projekty zpracování, abyste se o nich dozvěděli více:

• Ping Pong hra pomocí Arduina
• Rádio FM ovládané chytrým telefonem pomocí zpracování.
• Radarový systém Arduino využívající zpracování a ultrazvukový senzor

Jakmile si nainstalujete aplikaci do svého mobilního telefonu, je čas otestovat náš projekt. Ale naši soupravu jsme ještě nenamontovali na vozidlo. Pojďme na to.

Montáž soupravy rychloměru na vozidlo:

Nainstaloval jsem tuto soupravu na můj bi-cyklus a otestoval ji, a funguje to jako kouzlo. Montáž sady je ponechána na vaší kreativitě, můžete si koupit vlastní malou krabičku z obchodu a vyvrtat otvory pro vodiče a připojení a namontovat ji na vaše vozidlo. Jedna společná důležitá věc, kterou je třeba si uvědomit, je, že magnet by měl být přilepený k ráfku kola a Hallovo čidlo by mělo být namontováno co nejblíže k magnetu, takže pokaždé, když magnet překročí Hallovo čidlo, mělo by to být schopné detekovat, uspořádání je uvedeno níže.

Vzhledem k tomu, že mám u sebe 3D tiskárnu, navrhl jsem si vlastní skříně, aby vypadaly dobře a aby je bylo možné snadno namontovat a odpojit od našeho kola pro nabíjení baterie. Takže pokud máte 3D tiskárnu nebo pokud k ní můžete získat přístup k tisku několika materiálů, pokračujte ve čtení, jinak tuto část přeskočte a použijte svou vlastní kreativitu k připojení těchto věcí. Zde se naučíte používat 3D tiskárnu.

Pokud jste se rozhodli použít moje návrhové soubory a vytisknout vaše krabičky, ujistěte se, že vaše hlavní deska se blíží níže uvedeným rozměrům

Kompletní soubory Design a STL pro 3D tisk si můžete stáhnout zde. Pokud je deska podobná tomu, co je zde vyrobeno, můžete přímo vytisknout své skříně pomocí daných souborů STL, nebo můžete použít návrhové soubory a upravit je podle vaší desky.

Začněme s 3D tištěnou malou skříní, která bude použita pro modul halového senzoru. Vytiskněte kryt, vložte do něj obvod a svlékněte vodiče do příslušného otvoru a poté jej připevněte k vozidlu tak, aby byl halový senzor poblíž magnetu, jak je znázorněno níže.

Před návrhem skříně pro ni se doporučuje modelovat hlavní desku, abychom se mohli ujistit, že do ní správně zapadá, protože věřte, že by to byla noční můra, kdybyste si skříň vytiskli na 6 dlouhých hodin a nakonec by se nevejde do svého představení. Níže je uvedena modelová deska mé hlavní desky perf.

Nyní bude snadné navrhnout hlavní skříň. Navrhl jsem hlavní box ve dvou pilnících, takže jedna část boxu bude držet elektroniku a druhá bude trvale připevněna k cyklu pomocí svorek a šroubů. Tyto dvě části lze snadno připevnit, aby se shromáždily, aby vytvořily kompletní kryt, a poté je oddělit, když potřebujeme dobít lithiovou baterii nebo pracovat na naší elektronice.

Jakmile je první část skříně navržena a vytištěna, můžete umístit všechny naše komponenty dovnitř, jak je znázorněno níže, a mělo by to vypadat nějak takto.

Jak vidíte, před krabicí jsou dva otvory, jeden se používá pro USB, přes které můžeme nabíjet náš mobilní telefon. Druhý je pro micro USB, pomocí kterého můžeme nabíjet naši lithiovou baterii.

Nyní si vytiskneme druhou část hlavní skříně a podle očekávání zkontrolujeme, zda odpovídá první části.

Jakmile jsme s díly spokojeni, můžeme namontovat druhou část krytu pomocí svorky C a několika matic a šroubů, jak je znázorněno níže:

Nyní připojme baterii k našemu hlavnímu obvodu pomocí magnetů a pásky, jak je popsáno výše, a udržujeme ji trvale v bezpečí uvnitř našeho krytu.

To je tím, že náš hardware je připraven na finální montáž. Jednoduše připojte modul halového senzoru k základní desce a zasuňte pohyblivé pouzdro do pevného krytu a je připraven k akci.

Pracovní vysvětlení:

Poté, co se ujistíte, že je lithiová baterie nabitá, jednoduše zapněte soupravu pomocí přepínače a otevřete aplikaci pro Android. Pokud vše půjde dobře, měli byste dostat obrazovku níže a měla by zobrazovat, že se vaše aplikace připojila k vašemu modulu Bluetooth HC-05, jak je znázorněno níže. Nezapomeňte před spuštěním aplikace spárovat svůj modul Bluetooth s telefonem.

Nyní jednoduše jeďte na svém vozidle a měli byste si všimnout rychloměru zobrazujícího aktuální rychlost vašeho vozidla. Mobilní telefon můžete během jízdy nabíjet také pomocí běžného nabíjecího kabelu. Až budete s jízdou hotovi, můžete ji vyjmout z cyklu a nabít ze sítě pomocí jakékoli mobilní nabíječky chytrého telefonu.

Takto tedy můžete nejen měřit rychlost svého vozidla, ale současně nabíjet i mobilní zařízení. Doufám, že se vám projekt líbil. Aplikaci můžete do tohoto projektu přidat mnohem více, pouhým vyladěním kódů. Můžete vypočítat vzdálenost ujetou vaší jízdou, maximální a průměrnou rychlost vaší jízdy atd. Dejte mi vědět, pokud máte nějaké dotazy, prostřednictvím komentářů a rád vám pomůžu.

Celé fungování projektu bude jako obvykle zobrazeno ve videu níže.