Samodzielny prędkościomierz za pomocą arduino i przetwarzającej aplikacji na Androida

W tym projekcie wykonujemy Cool Speedometer dla rowerów lub innych samochodów przy użyciu Arduino, które transmituje prędkość za pomocą Bluetooth do aplikacji na Androida, którą stworzyliśmy przy użyciu Processing. Cały projekt jest zasilany przez ogniwo litowe 18650, dzięki czemu jest bardzo przenośny wraz z pojazdem. Aby trochę urozmaicić, dodałem opcję ładowania telefonu komórkowego, ponieważ wyświetla prędkość. Tak, możesz go również używać jako banku mocy do telefonów komórkowych w podróży, ponieważ 18650 ma wysoką gęstość ładowania i można go łatwo ładować i rozładowywać.

Całkowicie poprowadzę Cię od zera do zakończenia, czy prędkościomierz może podpiąć do naszego pojazdu i przetestować. Fajną funkcją jest to, że możesz dostosować aplikację na Androida do personalizacji i dodać więcej funkcji zgodnie ze swoją kreatywnością. Ale jeśli nie chcesz samodzielnie budować aplikacji i po prostu zbudować część Arduino, nie martw się, po prostu pobierz plik APK (czytaj dalej) i zainstaluj na swoim telefonie komórkowym z Androidem. Sprawdź także cały film na końcu.

Zobaczmy więc, jakich materiałów będziemy potrzebować, aby zbudować ten projekt, i zaplanujmy nasz budżet. Wszystkie te komponenty są łatwo dostępne; jeśli masz problemy z zakupem któregokolwiek z nich, daj mi znać w sekcji komentarzy.

Wymagania sprzętowe:

• Arduino Pro Mini (5 V 16 MHz)
• Płytka FTDI (do programowania mini można również użyć UNO)
• Konwerter 3 V do 5 V DC-DC Boost z ładowarką wyjściową USB
• Moduł baterii litowej TP4056
• Moduł Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Czujnik Halla (US1881 / 04E)
• 18650 ogniwo litowe
• Mały kawałek magnesów
• Płyta Perf
• Złącza Berg sticks (męskie i żeńskie)
• Zestaw do lutowania
• Małe obudowy do montażu zestawu.

Wymagania programowe:

• Arduino IDE
• Przetwarzanie IDE z Android ADK (tylko jeśli chcesz zakodować własną aplikację).
• Windows / Mac PC
• Telefon komórkowy z systemem Android.

Może to wyglądać jak garść komponentów i materiałów, ale zaufaj mi, kiedy ukończysz ten projekt, poczujesz, że są warte poświęconego czasu wysiłku.

Pomiar prędkości za pomocą czujnika Halla i Arduino:

Zanim zdobędziemy sprzęt, daj nam znać, jak właściwie będziemy mierzyć prędkość za pomocą Arduino. Istnieje wiele sposobów pomiaru prędkości pojazdu za pomocą Arduino, ale użycie czujnika Halla jest najbardziej ekonomicznym i najłatwiejszym sposobem na zrobienie tego. Hall Sensor jest komponentem, który wykrywa polaryzację magnesu. Na przykład za każdym razem, gdy jeden biegun magnesu zbliży się do czujnika, czujnik zmieni swój stan. Dostępnych jest wiele rodzajów czujników halla, z których możesz skorzystać w tym projekcie, ale upewnij się, że jest to cyfrowy czujnik halla.

Aby zmierzyć prędkość, musimy przykleić mały kawałek magnesu do koła pojazdu, za każdym razem, gdy magnes przecina czujnik Halla, wykryje go i wyśle ​​informację do Arduino.

Za każdym razem, gdy magnes zostanie wykryty, Arduino otrzyma przerwanie. Uruchamiamy ciągły licznik czasu za pomocą funkcji millis () i obliczamy czas, jaki potrzebuje koło na wykonanie dwóch obrotów (aby zminimalizować błąd), korzystając z poniższych wzorów:

Timetaken = millis () - pevtime;

Gdy już znamy czas, możemy obliczyć prędkość obrotową, korzystając z poniższych wzorów:

rpm = (1000 / czas) * 60;

Gdzie (1000 / timaken) daje obroty na sekundę (obroty na sekundę) i jest mnożone przez 60, aby zamienić obroty na obroty (obroty na minutę).

Po obliczeniu obrotów możemy obliczyć prędkość pojazdu korzystając z poniższych wzorów pod warunkiem, że znamy promień koła.

v = promień_koła * obr / min * 0,37699;

Arduino po obliczeniu prędkości nada ją za pomocą modułu Bluetooth. Kompletny kod został podany poniżej w sekcji kodu. Sprawdź również nasze inne projekty dotyczące modułu Bluetooth HC-05 tutaj.

Schematy i część sprzętowa:

Pełny schemat obwodu projektu przedstawiono poniżej:

Tutaj część sprzętowa jest podzielona na dwie części, jedna jest płytą główną, która zawiera wszystkie główne pliki. Druga płytka składa się tylko z czujnika Halla i rezystora, który zostanie zamontowany w pobliżu koła. Zacznijmy budowę płyty głównej.

Po nawiązaniu połączenia przetestujmy konfigurację za pomocą naszej baterii litowej 18650. Bateria litowa ma charakter silnie wybuchowy, dlatego należy obchodzić się z nią z najwyższą ostrożnością. Z tego powodu używamy modułu ładowania baterii litowej TP4056. Ten moduł ma zabezpieczenie przed nadmiernym ładowaniem / rozładowaniem i odwrotną polaryzacją. W związku z tym akumulator można łatwo ładować za pomocą zwykłej ładowarki micro USB i bezpiecznie rozładowywać, aż osiągnie granice odcięcia pod napięciem. Niektóre ważne szczegóły dotyczące modułu ładowania TP4056 podano w poniższej tabeli.

Parametry:	Wartość na komórkę:
Odcięcie pod napięciem	2,4 V.
Odcięcie nadnapięciowe	4,2V
Prąd ładowania	1A
Ochrona	Ochrona przed przepięciami i odwrotną polaryzacją
Obecny IC	TP4056 (układ scalony ładowarki) i układ ochrony DW01
Wskaźniki LED	Czerwony - Trwa ładowanie Zielony - ładowanie zakończone

Teraz zacznijmy od płytki czujnika Halla. Ta płytka zawiera tylko dwa elementy, jeden to rezystor 10K, a drugi to czujnik halla. Połączenia można wykonać zgodnie z powyższymi schematami. Gdy płytka będzie gotowa, podłącz je za pomocą przewodów połączeniowych zgodnie ze schematami. Po zakończeniu powinno wyglądać mniej więcej tak.

Kolejnym ważnym krokiem w projekcie jest podłączenie za pomocą przewodu akumulatora 18650 do zacisków B + i B- modułu TP4056. Ponieważ ogniwa Li + są wybuchowe, zdecydowanie nie zaleca się stosowania lutownicy na tych ogniwach. Chociaż ludzie to zrobili, jest to bardzo ryzykowne i łatwo może skończyć się wielkim bałaganem. Stąd najłatwiejszym sposobem na to jest użycie magnesów, jak pokazano poniżej

Wystarczy przylutować przewód do małego kawałka magnesu, a następnie przykleić magnesy do zacisków akumulatora (bardzo dobrze przyciągają się do zacisków), jak pokazano powyżej. Możesz użyć kranika, aby dodatkowo zabezpieczyć pozycję magnesu.

Programowanie Arduino:

Program tego projektu jest bardzo prosty. Musimy tylko obliczyć prędkość obracającego się koła za pomocą sygnałów wejściowych przerwania czujnika halla i nadać obliczoną prędkość bezprzewodowo za pomocą modułu Bluetooth. Kompletny program jest podany w sekcji kodu poniżej i wyjaśnione za pomocą linii komentarz.

Za każdym razem, gdy czujnik Halla wykryje magnes, wyzwala przerwanie. To przerwanie funkcja jest wywoływana przez magnet_detect () funkcji . To miejsce, w którym obliczana jest prędkość obrotowa pojazdu.

Po obliczeniu obrotów, prędkość koła jest obliczana w funkcji loop () . Gdy kod będzie gotowy, wrzućmy go do naszego Arduino pro mini i przetestujmy jego działanie, jak pokazano na wideo podanym na końcu.

Aplikacja mobilna na Androida dla prędkościomierza:

Aplikacja na Androida dla tego projektu jest tworzona za pomocą oprogramowania o nazwie Processing. Jeśli nie jesteś zainteresowany tworzeniem własnej aplikacji na Androida i chciałbyś po prostu zainstalować tę używaną tutaj, możesz pobrać plik APK i zainstalować go bezpośrednio na swoim smartfonie, wykonując poniższe czynności.

1. Możesz bezpośrednio pobrać plik APK z poniższego linku. Ten plik APK jest przeznaczony dla systemu Android w wersji 4.4.2 i nowszych (Kitkat i nowszych). Wyodrębnij plik APK z pliku zip.

Aplikacja na Androida do prędkościomierza

2. Przenieś plik.Apk z komputera do telefonu komórkowego.

3. Włącz instalację aplikacji z nieznanych źródeł w ustawieniach Androida.

4. Zainstaluj aplikację.

Po pomyślnym zainstalowaniu w telefonie zostanie zainstalowana aplikacja o nazwie „ Kod_procesowania ”, jak pokazano poniżej:

Stwórz własną aplikację przy użyciu przetwarzania:

Możesz użyć pliku.APK podanego powyżej lub możesz zbudować własną aplikację przy użyciu przetwarzania, jak wyjaśniono tutaj. Cały kod aplikacji Processing Android można pobrać stąd. Program wyjaśnia się samemu za pomocą linii komentarzy. Ale jeśli masz jakiś problem lub chcesz trochę zmodyfikować swoją aplikację, skorzystaj z sekcji komentarzy, a ja ci pomogę.

Program na Androida nawiązuje połączenie z naszym modułem Bluetooth podczas uruchamiania aplikacji i odbiera obliczoną i nadaną przez Arduino Pro mini prędkość pojazdu. Stworzyłem małą grafikę również do wyświetlania prędkości za pomocą analogowego prędkościomierza, aby wyglądała nieco atrakcyjnie. Możesz wymyślić własne pomysły i dostosować kod, aby dostosować go do swoich potrzeb. Sprawdź również nasze inne projekty przetwarzania, aby dowiedzieć się więcej na ten temat:

• Gra w ping ponga wykorzystująca Arduino
• Radio FM sterowane smartfonem za pomocą przetwarzania.
• System radarowy Arduino wykorzystujący przetwarzanie i czujnik ultradźwiękowy

Po zainstalowaniu aplikacji na telefonie komórkowym czas na przetestowanie naszego projektu. Ale nie zamontowaliśmy jeszcze naszego zestawu do pojazdu. Zróbmy to.

Montaż zestawu prędkościomierza w pojeździe:

Zamontowałem ten zestaw na moim dwocyklu i przetestowałem go i działa jak urok. Montaż zestawu pozostawiasz swojej kreatywności, możesz otrzymać własne małe pudełko ze sklepu i wywiercić otwory na przewody i połączenia i zamontować je w pojeździe. Jedną z ważnych ważnych rzeczy, na które należy zwrócić uwagę, jest to, że magnes należy przykleić do obręczy koła, a czujnik halla powinien być zamontowany jak najbliżej magnesu, aby za każdym razem, gdy magnes przecinał czujnik halla, był w stanie go wykryć układ pokazano poniżej.

Ponieważ mam ze sobą drukarkę 3D, zaprojektowałem własne obudowy tak, aby wyglądały dobrze oraz aby można je było łatwo zamontować i odłączyć od naszego roweru w celu naładowania akumulatora. Jeśli więc masz drukarkę 3D lub możesz uzyskać dostęp do takiej, aby wydrukować kilka materiałów, czytaj dalej, w przeciwnym razie pomiń tę część i użyj własnej kreatywności, aby zamontować te rzeczy. Dowiedz się, jak korzystać z drukarki 3D tutaj.

Jeśli zdecydowałeś się użyć moich plików projektowych i wydrukować swoje obudowy, upewnij się, że Twoja główna płyta perf jest zbliżona do poniższych wymiarów

Pełne pliki projektu i STL do druku 3D można pobrać tutaj. Jeśli tablica jest podobna do tej, która została tutaj wykonana, możesz bezpośrednio wydrukować swoje obudowy w 3D przy użyciu podanych plików STL lub możesz użyć plików projektowych i zmodyfikować je zgodnie z tablicą.

Zacznijmy od wydrukowanej w 3D małej obudowy, która zostanie wykorzystana do modułu czujnika halla. Wydrukuj obudowę, umieść w niej obwód i okabluj przewody przez dostarczony otwór, a następnie zamontuj ją w pojeździe tak, aby czujnik halla był blisko magnesu, jak pokazano poniżej.

Zaleca się wymodelowanie płyty głównej przed zaprojektowaniem dla niej obudowy, abyśmy mogli upewnić się, że pasuje do niej prawidłowo, ponieważ uwierz mi, to byłby koszmar, gdy drukujesz swoją obudowę przez 6 długich godzin i ostatecznie nie będzie pasować do swojej tablicy perf. Tablica modelowa dla mojej głównej płyty perf jest pokazana poniżej.

Teraz łatwo będzie zaprojektować główną obudowę. Zaprojektowałem puszkę główną w dwóch plikach tak, aby jedna część puszki utrzymywała elektronikę a druga była na stałe przymocowana do cyklu za pomocą zacisków i śrub. Te dwie części można łatwo przymocować, aby stworzyć kompletną obudowę, a następnie rozdzielić, gdy musimy naładować naszą baterię litową lub popracować nad naszą elektroniką.

Po zaprojektowaniu i wydrukowaniu pierwszej części obudowy umieść wszystkie komponenty wewnątrz, jak pokazano poniżej i powinno wyglądać mniej więcej tak.

Jak widać przed pudełkiem znajdują się dwa otwory, jeden służy do podłączenia USB, przez które możemy ładować nasz telefon komórkowy. Drugi to micro USB, za pomocą którego możemy ładować naszą baterię litową.

Teraz wydrukujmy drugą część głównej obudowy i sprawdźmy, czy pasuje do pierwszej części zgodnie z oczekiwaniami.

Gdy już jesteśmy zadowoleni z części, możemy zamontować drugą część obudowy za pomocą zacisku C oraz kilku nakrętek i śrub, jak pokazano poniżej:

Teraz podłączmy baterię do naszego głównego obwodu za pomocą magnesów i taśmy, jak omówiono powyżej, i utrzymujmy ją na stałe w naszej obudowie.

Czyli nasz sprzęt jest gotowy do ostatecznego montażu. Wystarczy podłączyć moduł czujnika Halla do płyty głównej i wsunąć ruchomą obudowę w obudowę stałą i jest gotowy do działania.

Objaśnienie robocze:

Po upewnieniu się, że bateria litowa jest naładowana, po prostu włącz zestaw za pomocą przełącznika i otwórz aplikację na Androida. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, powinieneś zobaczyć poniższy ekran, na którym powinien pojawić się komunikat, że Twoja aplikacja połączyła się z modułem Bluetooth HC-05, jak pokazano poniżej. Pamiętaj o sparowaniu modułu Bluetooth z telefonem przed otwarciem aplikacji.

Teraz po prostu jedź swoim pojazdem i powinieneś zauważyć prędkościomierz pokazujący aktualną prędkość Twojego pojazdu. Możesz także ładować telefon komórkowy podczas jazdy za pomocą zwykłego kabla do ładowania. Po zakończeniu jazdy możesz wysunąć pudełko z roweru i naładować je z sieci prądu przemiennego za pomocą dowolnej ładowarki do smartfona.

W ten sposób możesz nie tylko zmierzyć prędkość swojego pojazdu, ale jednocześnie ładować telefon komórkowy. Mam nadzieję, że podobał Ci się projekt. Możesz dodać aplikację o wiele więcej funkcji do tego projektu, po prostu poprawiając kody. Możesz obliczyć odległość przebytą przez jazdę, maksymalną i średnią prędkość jazdy itp. Daj mi znać, jeśli masz jakieś pytania, korzystając z komentarzy, a chętnie Ci pomogę.

Jak zwykle cała praca nad Projektem zostanie pokazana na poniższym filmie.