Kolesne luči: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Cilj projekta

Oblikovanje in izdelava sprednje in zadnje svetlobne naprave za kolo, ki obsega:

• Sprednja svetilka.
• Luč za prisotnost in smernik (utripa) na zadnji strani.

Omejitve projekta

• Enojno napajanje.
• Odstranljiv napajalnik.
• Zmogljiva sprednja in zadnja luč.
• Vidno pri polni svetlobi.
• Zaščita baterije pred praznjenjem.
• Dušenje vibracij.
• Enostavna integracija v kolo.
• Razširljiv projekt za dodatne funkcije.

Načelo delovanja

Napajanje se vklopi z vtikanjem akumulatorskega kabla.

Sistem se zažene. Pojavi se izmenično utripanje dveh LED nizov.

Dva gumba za prikaz utripajoče puščice, ki za nekaj sekund prikaže smer na matriki LED. Hkrati se iz aktivnega brenčalnika oddaja dvotonski zvok.

Sprednja luč kolesa ima neodvisno stikalo za vklop.

1. korak: Seznam elektronskih komponent

• Keramični kondenzator 10n (2)
• Elektrolitski kondenzator 3, 3µF
• Elektrolitski kondenzator 1000 µF (2)
• Odpornost 1K
• Odpornost 10K (2)
• Odpornost 33K
• Odpornost 1M
• Odpornost 33M
• Ojačevalno vezje LM10
• Arduino mini Pro ali Elegoo nano V3
• Vijaki in distančniki iz plastike
• Zener dioda 2, 5V
• Mosfetov tranzistor BUZ21
• Štirikratna LED matrika max7219
• Tiskana plošča 30x70 mm
• Pin header

2. korak: Seznam dodatne opreme za integracijo koles

• Zaprto plastično ohišje za krmiljenje
• Gumb za trenutno aktivacijo (2)
• 5-polni kabel Led svetilka
• Baterija 18650 1500mAh (ali več zmogljivosti) (2)
• Vodotesni priključki
• Plastično ohišje
• Aktivni zvočni signal
• Odsevni reflektor
• Plošča iz pleksi stekla za pokrov
• Vijaki, podložke, matice (4)
• Izolacijski trakovi (različne debeline)

3. korak: Tehnični opis elektronskega dela

Elektronski del je sestavljen iz treh modulov:

• Regulator toka 5V
• Zaščitni tokokrog za praznjenje akumulatorja
• Upravljanje prikaza matričnega LED zaslona

Regulator toka 5V

Napajanje sistema uporablja dve zaporedni bateriji 18650. Krmilnik Arduino Pro Mini oddaja regulirano napetost 5V, ki se ne bo uporabljala za napajanje LED nizov. Med preskusi ga je destabiliziral tok toka iz matrike LED, priključene neposredno na krmilnik.

Regulator je MCP1700 z nizkim padcem napetosti. Ker nimam regulatorja, ki napaja 5V, uporabljam regulator 3.3V, katerega izhodna napetost se z Zener diodo poveča na 5V (namesto Zenerja se lahko uporabljajo zaporedno diode).

Zaščitni tokokrog za praznjenje akumulatorja

Za podaljšanje življenjske dobe baterij je priporočljivo, da jih ne izpraznite v celoti. Uporabljena montaža prekine napajanje, ko je napetost akumulatorja pod 6V.

Vezje LM10CN je diferencialni ojačevalnik z notranjo referenčno napetostjo 200mV, ki jo lahko primerjamo z napetostjo akumulatorja. V ta namen se uporablja razdelilni most 1M-33K, ki daje napetost 200mV, ko je napetost akumulatorja 6V. Pri tej napetosti se Mosfet BUZ21 deaktivira, kar prekine napajanje sklopa.

Upravljanje matričnega zaslona LED

Shema je preprosta in zahteva nekaj komponent. Uporabite lahko druge krmilnike Arduino ali Elegoo (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3 itd.).

Krmilnik krmilimo z dvema gumboma. 10K upor in 10nF kondenzator ščitita pred odbojno napetostjo.

Pri zagonu sistema LED matrika utripa. To je privzeto stanje. S pritiskom na enega od gumbov se krmilnik za nekaj sekund preklopi v način "smerne smernice", mini zvočnik pa bo oddajal zvok, medtem ko LED matrika označuje smer.

Opombe:

Led svetilka je neposredno priključena na zaščiteni vir napajanja. Ne upravlja enota Mini Pro. 1000µ kondenzatorji ščitijo krmilnik in LED diodo pred prenapetostmi toka, ko je LED svetilka vklopljena, ali pred spremembami toka, povezanimi z delovanjem LED matrike.

Uporaba napajalnika 1500mAh omogoča delovanje 3 ure (pri 530mA).

Čez dan brez LED svetilke je poraba 210 mA z avtonomijo 7 ur (napajanje 1500 mAh).

Uporaba napajalnika 5000 mAh podaljša delovanje na 10 ur (prižgana LED lučka).

4. korak: Opis programa

Program je precej preprost in temelji na knjižnici LedControl.h. Tukaj je mogoče naložiti vse.

Nekaj namigov:

Intenzivnost prikaza LED se izvede s spremenljivko "intenziteta". Izberete lahko vrednost med 0 (nizko) in 8 (visoko).

Spremenljivka "long" označuje trajanje prikaza puščic smeri. S pritiskom na enega od gumbov se puščice za smer prikažejo za čas, ki ga označuje spremenljivka (v tem primeru 5 sekund).

Spremenljivka "blink1" omogoča učinek utripanja, če ne pritisnete nobenega gumba. Podpira pomikanje od leve proti desni ali od desne proti levi, odvisno od pritisnjenega gumba.

Funkcije "setRow" in "setColumn" se uporabljajo za prikaz zaslona. Funkcija "setColumn" se uporablja za poudarjanje stranskega premikanja puščic.

Tonska funkcija na vratih 6 aktivira zvočni signal. Zvok, ki se oddaja, je odvisen od smeri. Zvok, ki ga oddate v 5 sekundah, vam omogoča, da ugotovite stanje zaslona.

Program deluje v zanki. Zaradi velike obremenitve procesorja se prikaže hitrost prikaza med izvajanjem programa. Na ta način se doseže določena vizualna pretočnost. Zamuda ob koncu zanke (100 in 300 ms) omogoča pospešitev ali upočasnitev hitrosti drsenja.

Videoposnetek, posnet med maketo, daje predogled upodabljanja. Za prenos tukaj.

5. korak: Montaža in montaža

Montaža ne povzroča težav.

Tiskano vezje, ki podpira komponente, je pritrjeno na zadnjo stran LED modula z distančniki.

Vse žice so spajkane, da se izognete slabim stikom.

Ohišje je oblazinjeno s samolepilnimi trakovi iz pene. S tem se izognete uporabi vijakov in omogočite, da sklop prenese vibracije kolesa.

Tako oblikovan (z večžično povezavo) sistem je mogoče enostavno sestaviti in razstaviti.

Baterija se prilega v žep moje jakne, da ne zapusti. Zvečer se bo ponovno napolnil, da bo naslednji dan spet deloval.

Imam več različic napajanja, vključno z eno s 4 baterijami po 2000mAh (2x2). Avtonomija nato traja do 8 ur. V tem primeru lahko popolno polnjenje traja celo noč. Zato je smiselno imeti več kompletov baterij.

Treba je opozoriti, da svetlobna jakost matrike vpliva na porabo energije. Spremenljivko "intenziteta" programa lahko zmanjšate, da podaljšate delovanje.

Zaključek

Projekt je enostaven za izvedbo, če imate potrpljenje, da dobite pravi material (večžilni kabel, gumbi …).

Zdaj bom dokončal ta sklop z modulom žiroskopa, da prilagodim zaslon glede na pospešek kolesa.