- ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์:
- ข้อกำหนดการเขียนโปรแกรม:
- การวัดความเร็วโดยใช้ Hall Sensor และ Arduino:
- ส่วนแผนงานและฮาร์ดแวร์:
- การเขียนโปรแกรม Arduino:
- แอปพลิเคชั่นมือถือ Android สำหรับมาตรวัดความเร็ว:
- การติดตั้งชุดมาตรวัดความเร็วเข้ากับรถ:
- คำอธิบายการทำงาน:
ในโครงการนี้เราสร้าง Cool Speedometer สำหรับจักรยานหรือรถอัตโนมัติโดยใช้ Arduino ซึ่งถ่ายทอดความเร็วโดยใช้ Bluetooth ไปยังแอปพลิเคชัน Android ที่เราสร้างขึ้นโดยใช้การประมวลผล โครงการที่สมบูรณ์นี้ใช้พลังงานจากเซลล์ลิเธียม 18650 และด้วยเหตุนี้จึงพกพาได้สูงพร้อมกับรถของคุณ เพื่อเพิ่มชีวิตชีวาขึ้นอีกเล็กน้อยฉันได้เพิ่มตัวเลือกในการชาร์จโทรศัพท์มือถือของคุณเมื่อมันแสดงความเร็วของคุณ ใช่คุณยังสามารถใช้สิ่งนี้เป็นแบตสำรองสำหรับโทรศัพท์มือถือของคุณได้ทุกที่เนื่องจาก 18650 มีความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าสูงและสามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างง่ายดาย
ฉันจะแนะนำคุณอย่างสมบูรณ์ตั้งแต่เริ่มต้นจนเสร็จสิ้นเขาสามารถเชื่อมต่อกับรถของเราและทดสอบได้ คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมที่นี่คือคุณสามารถปรับแต่งแอพ Android สำหรับการปรับแต่งในแบบของคุณและเพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติมตามความคิดสร้างสรรค์ของคุณ แต่ถ้าคุณไม่ต้องการสร้างแอปด้วยตัวเองและเพียงแค่สร้างส่วน Arduino ก็ไม่ต้องกังวลเพียงดาวน์โหลดไฟล์ APK (อ่านเพิ่มเติม) และติดตั้งในโทรศัพท์มือถือ Android ของคุณ ตรวจสอบวิดีโอเต็มในตอนท้าย
มาดูกันว่าเราต้องใช้วัสดุอะไรในการสร้างโครงการนี้และวางแผนงบประมาณของเรา ส่วนประกอบทั้งหมดนี้สามารถใช้ได้อย่างง่ายดาย หากคุณมีปัญหาในการซื้อสิ่งเหล่านี้โปรดแจ้งให้เราทราบในส่วนความคิดเห็น
ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์:
- Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
- บอร์ด FTDI (สำหรับการเขียนโปรแกรมมินิคุณสามารถใช้ UNO ได้เช่นกัน)
- ตัวแปลง DC-DC Boost 3V ถึง 5V พร้อมที่ชาร์จเอาต์พุต USB
- TP4056 โมดูลแบตเตอรี่ลิเธียม
- โมดูลบลูทู ธ (HC-05 / HC-06)
- เซ็นเซอร์ Hall Effect (US1881 / 04E)
- 18650 ลิเธียมเซลล์
- แม่เหล็กชิ้นเล็ก ๆ
- คณะกรรมการ Perf
- ขั้วต่อแท่ง Berg (ชายและหญิง)
- ชุดบัดกรี
- กล่องหุ้มขนาดเล็กสำหรับติดตั้งชุด
ข้อกำหนดการเขียนโปรแกรม:
- Arduino IDE
- การประมวลผล IDE ด้วย Android ADK (เฉพาะในกรณีที่คุณต้องการโค้ดแอปของคุณเอง)
- Windows / Mac PC
- โทรศัพท์มือถือ Android
อาจดูเหมือนส่วนประกอบและวัสดุจำนวนหนึ่ง แต่เชื่อฉันเถอะว่าเมื่อคุณทำโครงการนี้เสร็จแล้วคุณจะรู้สึกว่าคุ้มค่ากับเวลาที่ทุ่มเทลงไป
การวัดความเร็วโดยใช้ Hall Sensor และ Arduino:
ก่อนที่เราจะลงมือฮาร์ดแวร์โปรดแจ้งให้เราทราบว่าเราจะวัดความเร็วโดยใช้ Arduino อย่างไร มีหลายวิธีในการวัดความเร็วของยานพาหนะโดยใช้ Arduino แต่การใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นวิธีที่ประหยัดและง่ายที่สุดในการทำ ฮอลล์เซนเซอร์เป็นส่วนประกอบที่ตรวจจับขั้วของแม่เหล็กที่ ตัวอย่างเช่นเมื่อใดก็ตามที่นำขั้วใดขั้วหนึ่งของแม่เหล็กเข้าใกล้เซ็นเซอร์เซ็นเซอร์จะเปลี่ยนสถานะ มีหลายประเภทของเซ็นเซอร์ฮอลล์ที่มีอยู่ที่คุณสามารถใช้หนึ่งในผู้ที่อยู่ในโครงการนี้มี แต่ให้แน่ใจว่ามันเป็นเซ็นเซอร์ห้องโถงดิจิตอล
ในการวัดความเร็วเราต้องติดแม่เหล็กชิ้นเล็ก ๆ เข้ากับล้อของรถทุกครั้งที่แม่เหล็กผ่านเซ็นเซอร์ห้องโถงมันจะตรวจจับและส่งข้อมูลไปยัง Arduino
Arduino จะได้รับการขัดจังหวะทุกครั้งที่ตรวจพบแม่เหล็ก เราเรียกใช้ตัวจับเวลาแบบต่อเนื่องโดยใช้ฟังก์ชัน millis () และคำนวณเวลาที่วงล้อจะหมุนสองรอบให้สมบูรณ์ (เพื่อลดข้อผิดพลาด) โดยใช้สูตรด้านล่าง
Timetaken = มิลลิวินาที () - pevtime;
เมื่อเราทราบเวลาที่ใช้แล้วเราสามารถคำนวณรอบต่อนาทีได้โดยใช้สูตรด้านล่าง:
รอบต่อนาที = (1,000 / เวลาถ่าย) * 60;
โดยที่ (1,000 / ตารางเวลา) ให้ rps (รอบต่อวินาที) และคูณด้วย 60 เพื่อแปลง rps เป็นรอบต่อนาที (รอบต่อนาที)
หลังจากคำนวณรอบต่อนาทีแล้วเราสามารถคำนวณความเร็วของรถได้โดยใช้สูตรด้านล่างนี้หากเราทราบรัศมีของล้อ
v = radius_of_wheel * รอบต่อนาที * 0.37699;
Arduino หลังจากคำนวณความเร็วแล้วจะออกอากาศโดยใช้โมดูลบลูทู ธ รหัสที่สมบูรณ์ได้รับด้านล่างในส่วนรหัสตรวจสอบโครงการอื่น ๆ ของเราที่เกี่ยวข้องกับโมดูลบลูทู ธ HC-05 ได้ที่นี่
ส่วนแผนงานและฮาร์ดแวร์:
แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์ของโครงการมีดังต่อไปนี้:
ที่นี่ส่วนของฮาร์ดแวร์แบ่งออกเป็นสองส่วนส่วนหนึ่งคือกระดานหลักซึ่งมีไฟล์หลักทั้งหมด บอร์ดอื่นประกอบด้วยเซ็นเซอร์ฮอลล์และตัวต้านทานซึ่งจะติดตั้งใกล้กับล้อ ขอให้เราเริ่มต้นสร้างกระดานหลัก
เมื่อทำการเชื่อมต่อให้เราทดสอบชุดขึ้นโดยใช้ของเรา18650 แบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่ลิเธียมมีลักษณะที่ระเบิดได้สูงดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง มันเป็นเพราะเหตุนี้ทำไมเราใช้โมดูลการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม TP4056 โมดูลนี้มีการป้องกันการชาร์จ / การคายประจุและการป้องกันกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ ดังนั้นจึงสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดายโดยใช้เครื่องชาร์จไมโคร USB ปกติและสามารถปล่อยออกมาอย่างปลอดภัยจนกว่าจะถึงขีด จำกัด การตัดแรงดันไฟฟ้า รายละเอียดที่สำคัญบางประการของโมดูลชาร์จ TP4056 มีอยู่ในตารางด้านล่าง
พารามิเตอร์: |
มูลค่าต่อเซลล์: |
ภายใต้การตัดแรงดันไฟฟ้า |
2.4V |
แรงดันไฟฟ้าเกินตัด |
4.2V |
กำลังชาร์จปัจจุบัน |
1A |
การป้องกัน |
แรงดันเกินและการป้องกันขั้วย้อนกลับ |
ปัจจุบันของ IC |
TP4056 (IC เครื่องชาร์จ) และ IC ป้องกัน DW01 |
ไฟ LED แสดงสถานะ |
สีแดง - กำลังชาร์จ สีเขียว - ชาร์จเสร็จสมบูรณ์ |
ตอนนี้ให้เราเริ่มต้นด้วยเซนเซอร์คณะฮอลล์บอร์ดนี้มีส่วนประกอบสองอย่างหนึ่งคือตัวต้านทาน 10K และอีกตัวคือเซ็นเซอร์ฮอลล์ การเชื่อมต่อสามารถทำได้ตามที่แสดงในแผนผังด้านบน เมื่อบอร์ดพร้อมแล้วให้เชื่อมต่อโดยใช้สายจัมเปอร์ตามแผนผัง เมื่อเสร็จแล้วควรมีลักษณะดังนี้
อีกขั้นตอนที่สำคัญในโครงการนี้คือการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ 18650 เข้ากับขั้ว B + และ B ของโมดูล TP4056โดยใช้สายไฟ เนื่องจากเซลล์ Li + สามารถระเบิดได้จึงไม่แนะนำให้ใช้หัวแร้งทับเซลล์เหล่านี้ แม้ว่าจะมีคนทำไปแล้ว แต่ก็มีความเสี่ยงสูงและสามารถจบลงด้วยความยุ่งเหยิงได้ง่าย ดังนั้นวิธีง่ายๆในการทำคือใช้แม่เหล็กดังที่แสดงด้านล่าง
เพียงแค่บัดกรีลวดเข้ากับแม่เหล็กชิ้นเล็ก ๆ แล้วติดแม่เหล็กเข้ากับขั้วของแบตเตอรี่ (พวกมันจะดึงดูดขั้วได้เป็นอย่างดี) ดังที่แสดงไว้ด้านบน คุณอาจใช้ปากเป็ดแตะเพื่อยึดตำแหน่งของแม่เหล็กเพิ่มเติม
การเขียนโปรแกรม Arduino:
โปรแกรมสำหรับโครงการนี้ง่ายมาก เราต้องคำนวณความเร็วของล้อหมุนโดยใช้อินพุทขัดจังหวะเซ็นเซอร์ฮอลล์และถ่ายทอดความเร็วที่คำนวณได้ผ่านอากาศโดยใช้โมดูลบลูทู ธ โปรแกรมที่สมบูรณ์จะได้รับในส่วนของรหัสด้านล่างและอธิบายโดยใช้เส้นแสดงความคิดเห็น
ทุกครั้งที่เซ็นเซอร์ฮอลล์ตรวจจับแม่เหล็กมันจะทำให้เกิดการขัดจังหวะ ฟังก์ชั่นการขัดจังหวะถูกเรียกโดย magnet_detect () ฟังก์ชั่น นี่คือตำแหน่งที่คำนวณรอบต่อนาทีของรถ
เมื่อคำนวณรอบต่อนาทีแล้วความเร็วของล้อจะถูกคำนวณในฟังก์ชัน loop () เมื่อรหัสพร้อมแล้วให้ถ่ายโอนข้อมูลไปยัง Arduino pro mini ของเราและทดสอบการทำงานตามที่แสดงในวิดีโอที่ให้ไว้ในตอนท้าย
แอปพลิเคชั่นมือถือ Android สำหรับมาตรวัดความเร็ว:
แอปพลิเคชัน Android สำหรับโครงการนี้สร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์ที่เรียกว่าการประมวลผล หากคุณไม่สนใจที่จะสร้างแอปพลิเคชัน Android ของคุณเองและต้องการเพียงแค่ติดตั้งแอปพลิเคชันที่ใช้ที่นี่คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ APK และติดตั้งลงใน Smart Phone ของคุณได้โดยตรงโดยทำตามขั้นตอนด้านล่าง
1. คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ APKได้โดยตรง จากลิงค์ด้านล่าง ไฟล์ APK นี้สร้างขึ้นสำหรับ Android เวอร์ชัน 4.4.2 ขึ้นไป (Kitkat ด้านบน) แตกไฟล์ APK จากไฟล์ zip
แอปพลิเคชั่น Android สำหรับมาตรวัดความเร็ว
2. โอนไฟล์. apk จากคอมพิวเตอร์ไปยังโทรศัพท์มือถือของคุณ
3. เปิดใช้งานการติดตั้งแอปพลิเคชันจากแหล่งที่ไม่รู้จักในการตั้งค่า Android ของคุณ
4. ติดตั้งแอปพลิเคชัน
หากติดตั้งสำเร็จคุณจะพบแอปพลิเคชันชื่อ“ Processing_code ” ติดตั้งอยู่ในโทรศัพท์ของคุณดังที่แสดงด้านล่าง
พัฒนาแอปพลิเคชันของคุณเองโดยใช้การประมวลผล:
คุณสามารถใช้ไฟล์. APK ที่ให้ไว้ด้านบนหรือคุณสามารถสร้างแอปของคุณเองโดยใช้การประมวลผลตามที่อธิบายไว้ที่นี่ คุณสามารถดาวน์โหลดโค้ดแอปพลิเคชัน Processing Android ทั้งหมดได้จากที่นี่ โปรแกรมอธิบายด้วยตนเองโดยใช้บรรทัดความคิดเห็น แต่ถ้าคุณมีปัญหาใด ๆ หรือต้องการแก้ไขแอปพลิเคชันของคุณเล็กน้อยโปรดใช้ส่วนความคิดเห็นและเราจะช่วยคุณ
โปรแกรม Android สร้างการเชื่อมต่อกับโมดูลบลูทู ธ ของเราระหว่างการเริ่มต้นแอปพลิเคชันและรับความเร็วของยานพาหนะซึ่งคำนวณและออกอากาศโดย Arduino Pro mini ฉันได้สร้างกราฟิกขนาดเล็กเพื่อแสดงความเร็วโดยใช้มาตรวัดความเร็วแบบอนาล็อกเพื่อให้ดูน่าสนใจ คุณสามารถคิดไอเดียของคุณเองและปรับแต่งโค้ดเพื่อปรับแต่งตามความต้องการของคุณ ตรวจสอบโปรเจ็กต์การประมวลผลอื่น ๆ ของเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม:
- เกม Ping Pong โดยใช้ Arduino
- สมาร์ทโฟนควบคุมวิทยุ FM โดยใช้การประมวลผล
- ระบบเรดาร์ Arduino โดยใช้การประมวลผลและเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก
เมื่อคุณติดตั้งแอปพลิเคชันลงในโทรศัพท์มือถือของคุณแล้วก็ได้เวลาทดสอบโครงการของเรา แต่เรายังไม่ได้ติดตั้งชุดของเราเข้ากับยานพาหนะ ลงมือทำกันเลย
การติดตั้งชุดมาตรวัดความเร็วเข้ากับรถ:
ฉันติดตั้งชุดนี้ผ่านวงจรสองรอบและทดสอบแล้วและมันก็ใช้งานได้เหมือนมีเสน่ห์ การติดตั้งชุดอุปกรณ์ถือเป็นความคิดสร้างสรรค์ของคุณคุณสามารถซื้อกล่องเล็ก ๆ ของคุณเองจากร้านค้าและเจาะรูสำหรับสายไฟและการเชื่อมต่อและติดตั้งเข้ากับรถของคุณ สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งที่ควรทราบคือแม่เหล็กควรติดอยู่ที่ขอบล้อและควรติดตั้งเซ็นเซอร์ฮอลล์ให้ใกล้กับแม่เหล็กมากที่สุดเพื่อที่ทุกครั้งที่แม่เหล็กจะข้ามเซ็นเซอร์ฮอลล์ก็ควรจะตรวจจับได้ การจัดเรียงดังแสดงด้านล่าง
เนื่องจากฉันมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติอยู่กับฉันฉันจึงออกแบบกล่องหุ้มของตัวเองเพื่อให้ดูดีและสามารถติดตั้งและถอดออกจากจักรยานของเราเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นหากคุณมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติหรือหากคุณสามารถเข้าถึงเครื่องพิมพ์สามมิติเพื่อพิมพ์วัสดุไม่กี่ชิ้นให้อ่านต่อไปให้ข้ามส่วนนี้และใช้ความคิดสร้างสรรค์ของคุณเองในการติดตั้งสิ่งเหล่านี้ เรียนรู้การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่นี่
หากคุณตัดสินใจที่จะใช้ไฟล์การออกแบบของฉันและพิมพ์กล่องหุ้มของคุณตรวจสอบให้แน่ใจว่าบอร์ด perf หลักของคุณอยู่ใกล้กับขนาดด้านล่าง
สามารถดาวน์โหลดไฟล์ Design และ STL ที่สมบูรณ์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติได้จากที่นี่ หากบอร์ดมีลักษณะคล้ายกับสิ่งที่สร้างขึ้นที่นี่คุณสามารถพิมพ์ 3 มิติได้โดยตรงโดยใช้ไฟล์ STL ที่กำหนดหรือมิฉะนั้นคุณสามารถใช้ไฟล์ออกแบบและแก้ไขตามบอร์ดของคุณ
ขอให้เราเริ่มต้นด้วยกรงขนาดเล็กพิมพ์ 3D ซึ่งจะใช้สำหรับโมดูลเซ็นเซอร์ห้องโถง พิมพ์ตัวเครื่องวางวงจรเข้าไปแล้วมัดสายไฟของคุณผ่านรูที่ให้มาแล้วติดเข้ากับรถของคุณเพื่อให้เซ็นเซอร์ฮอลล์อยู่ใกล้แม่เหล็กดังที่แสดงด้านล่าง
ขอแนะนำให้สร้างแบบจำลองแผงวงจรหลักก่อนที่จะออกแบบกล่องหุ้มเพื่อให้แน่ใจว่าพอดีกับที่เหมาะสมเพราะเชื่อฉันเถอะว่ามันจะเป็นฝันร้ายเมื่อคุณพิมพ์กล่องหุ้มเป็นเวลานาน 6 ชั่วโมงและท้ายที่สุดมันจะไม่พอดี ลงในบอร์ดสมบูรณ์แบบของคุณ บอร์ดรุ่นสำหรับบอร์ด perf หลักของฉันแสดงอยู่ด้านล่าง
ตอนนี้มันจะง่ายต่อการออกแบบหลักกล่องสิ่งที่แนบมาฉันได้ออกแบบกล่องหลักเป็นสองไฟล์เพื่อให้ส่วนหนึ่งของกล่องเก็บอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอีกส่วนหนึ่งจะได้รับการแก้ไขอย่างถาวรกับวงจรโดยใช้ที่หนีบและสลักเกลียว ชิ้นส่วนทั้งสองนี้สามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายเพื่อรวบรวมเพื่อสร้างกล่องหุ้มที่สมบูรณ์จากนั้นจึงแยกออกจากกันเมื่อเราต้องการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมหรือทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรา
เมื่อออกแบบและพิมพ์ส่วนแรกของกล่องหุ้มแล้วให้วางส่วนประกอบทั้งหมดของเราไว้ด้านในตามที่แสดงด้านล่างและควรมีลักษณะดังนี้..
อย่างที่คุณเห็นมีช่องเปิดอยู่สองช่องด้านหน้ากล่องช่องหนึ่งใช้สำหรับ USB ซึ่งเราสามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือของเราได้ อีกอันใช้สำหรับ micro USB ที่ใช้ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมของเรา
ตอนนี้ให้เราพิมพ์ส่วนที่สองของกล่องหุ้มหลักและตรวจสอบว่าพอดีกับส่วนแรกตามที่คาดไว้หรือไม่
เมื่อพอใจกับชิ้นส่วนแล้วเราสามารถติดตั้งส่วนที่สองของโครงโดยใช้ C-clamp และน็อตและสลักเกลียวดังที่แสดงด้านล่าง:
ตอนนี้ให้เราเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับวงจรหลักของเราโดยใช้แม่เหล็กและเทปตามที่กล่าวไว้ข้างต้นและเก็บไว้ในตู้ของเราอย่างถาวร
นั่นคือฮาร์ดแวร์ของเราพร้อมสำหรับการติดตั้งขั้นสุดท้ายแล้ว เพียงแค่เชื่อมต่อโมดูลเซ็นเซอร์ห้องโถงกับแผงวงจรหลักแล้วเลื่อนกล่องที่เคลื่อนย้ายได้เข้าไปในกล่องหุ้มคงที่และพร้อมสำหรับการดำเนินการ
คำอธิบายการทำงาน:
หลังจากแน่ใจว่าชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมของคุณแล้วเพียงแค่เปิดชุดโดยใช้สวิตช์สลับและเปิดแอปพลิเคชัน Android ของคุณ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดีคุณจะได้รับหน้าจอด้านล่างและควรแสดงว่าแอปของคุณเชื่อมต่อกับโมดูลบลูทู ธ HC-05 ตามที่แสดงด้านล่าง อย่าลืมจับคู่โมดูลบลูทู ธ กับโทรศัพท์ก่อนเปิดแอปพลิเคชัน
ตอนนี้เพียงแค่ขี่รถของคุณและคุณควรสังเกตมาตรวัดความเร็วที่แสดงความเร็วปัจจุบันของรถของคุณ คุณยังสามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือขณะขี่ได้โดยใช้สายชาร์จปกติ เมื่อคุณขี่เสร็จแล้วคุณสามารถเลื่อนออกจากกล่องจากรอบและชาร์จไฟจากไฟ AC โดยใช้ที่ชาร์จมือถือสมาร์ทโฟน
ดังนั้นวิธีนี้คุณจึงไม่เพียง แต่วัดความเร็วรถของคุณเท่านั้น แต่ยังชาร์จมือถือได้ในเวลาเดียวกันอีกด้วย หวังว่าคุณจะสนุกกับโครงการนี้ คุณสามารถเพิ่มคุณสมบัติอื่น ๆ ให้กับโครงการนี้ได้มากขึ้นเพียงแค่ปรับรหัส คุณสามารถคำนวณระยะทางที่ครอบคลุมโดยรถของคุณความเร็วสูงสุดและความเร็วเฉลี่ยในการขับขี่ของคุณเป็นต้นโปรดแจ้งให้เราทราบหากคุณมีข้อสงสัยใด ๆ ผ่านทางความคิดเห็นเรายินดีที่จะช่วยเหลือคุณ
ตามปกติทั้งการทำงานของโครงการจะได้รับการแสดงในวิดีโอด้านล่าง