Спидометр своими руками с использованием arduino и обработки приложения для Android

В этом проекте мы делаем крутой спидометр для велосипедов или любых автомобилей, используя Arduino, который передает скорость через Bluetooth в приложение Android, которое мы создали с помощью обработки. Полный проект питается от литиевого элемента 18650 и, следовательно, легко переносится вместе с вашим автомобилем. Чтобы немного оживить его, я добавил возможность зарядки вашего мобильного телефона, поскольку он отображает вашу скорость. Да, вы также можете использовать его в качестве зарядного устройства для мобильных телефонов на ходу, поскольку 18650 имеет высокую плотность заряда и его легко заряжать и разряжать.

Я проведу вас полностью с нуля до конца, спидометр можно подключить к нашему автомобилю и протестировать. Отличная особенность заключается в том, что вы можете настроить свое приложение для Android под свои нужды и добавить больше функций в соответствии со своими творческими способностями. Но если вы не хотите создавать приложение самостоятельно и просто собираете часть Arduino, не беспокойтесь, просто загрузите файл APK (читайте дальше) и установите его на свой мобильный телефон Android. Также проверьте полное видео в конце.

Итак, давайте посмотрим, какие материалы нам понадобятся для создания этого проекта, и спланируем наш бюджет. Все эти компоненты легко доступны; если у вас возникнут проблемы с покупкой любого из них, дайте мне знать в разделе комментариев.

Требования к оборудованию:

Arduino Pro Mini (5 В, 16 МГц)
Плата FTDI (для программирования mini можно также использовать UNO)
Повышающий преобразователь DC-DC с 3 В в 5 В с выходным USB-зарядным устройством
Модуль литиевой батареи TP4056
Модуль Bluetooth (HC-05 / HC-06)
Датчик Холла (US1881 / 04E)
18650 литиевая батарея
Небольшой кусок магнитов
Perf Board
Соединители Berg Stick (папа и мама)
Набор для пайки
Небольшие корпуса для установки комплекта.

Требования к программированию:

IDE Arduino
Обработка IDE с помощью Android ADK (только если вы хотите создать собственное приложение).
Windows / Mac ПК
Мобильный телефон Android.

Это может показаться горсткой компонентов и материалов, но поверьте мне, когда вы завершите этот проект, вы почувствуете, что они того стоят.

Измерение скорости с помощью датчика Холла и Arduino:

Прежде чем мы получим оборудование, дайте нам знать, как мы на самом деле собираемся измерять скорость с помощью Arduino. Есть много способов измерить скорость автомобиля с помощью Arduino, но использование датчика Холла - самый экономичный и простой способ сделать это. Датчик Холла представляет собой компонент, который определяет полярность магнита. Например, всякий раз, когда один из полюсов магнита приближается к датчику, датчик изменяет свое состояние. Доступно множество типов датчиков Холла, вы можете использовать любой из них в этом проекте, но убедитесь, что это цифровой датчик Холла.

Чтобы измерить скорость, нам нужно прикрепить небольшой кусочек магнита к колесу транспортного средства, каждый раз, когда магнит пересекает датчик Холла, он обнаруживает его и отправляет информацию на Arduino.

Arduino будет получать прерывание каждый раз при обнаружении магнита. Мы запускаем непрерывный таймер, используя функцию millis (), и вычисляем время, необходимое колесу для выполнения двух оборотов (чтобы минимизировать ошибку), используя следующие формулы:

Timetaken = millis () - время;

Как только мы узнаем затраченное время, мы можем рассчитать частоту вращения, используя следующие формулы:

об / мин = (1000 / затраченное время) * 60;

Где (1000 / timetaken) дает число оборотов в секунду (число оборотов в секунду), а оно умножается на 60, чтобы преобразовать число оборотов в секунду в число оборотов в минуту (число оборотов в минуту).

После расчета оборотов в минуту мы можем рассчитать скорость транспортного средства, используя приведенные ниже формулы, если нам известен радиус колеса.

v = радиус_колеса * об / мин * 0,37699;

Arduino после расчета скорости передает ее через модуль Bluetooth. Полный код был приведен ниже в разделе кода. Также ознакомьтесь с другими нашими проектами с использованием модуля Bluetooth HC-05 здесь.

Схема и аппаратная часть:

Полная принципиальная схема проекта представлена ниже:

Здесь аппаратная часть разделена на две части: одна - это основная плата, которая содержит все основные файлы. Другая плата состоит только из датчика Холла и резистора, который будет установлен рядом с колесом. Приступим к созданию основной платы.

После того, как соединение будет установлено, давайте протестируем настройку, используя нашу литиевую батарею 18650. Литиевый аккумулятор очень взрывоопасен, поэтому с ним нужно обращаться с особой осторожностью. По этой причине мы используем модуль зарядки литиевой батареи TP4056. Этот модуль имеет защиту от перезарядки / разрядки и защиту от обратной полярности. Следовательно, аккумулятор можно легко заряжать с помощью обычного зарядного устройства micro USB и безопасно разряжать, пока он не достигнет пределов отсечки пониженного напряжения. Некоторые важные детали зарядного модуля TP4056 приведены в таблице ниже.

Параметры:	Значение на ячейку:
Отключение по напряжению	2,4 В
Отключение перенапряжения	4,2 В
Зарядный ток	1А
Защита	Защита от перенапряжения и обратной полярности
Настоящее IC	TP4056 (ИС зарядного устройства) и ИС защиты DW01
Индикационные светодиоды	Красный - идет зарядка Зеленый - зарядка завершена

Теперь давайте начнем с платы датчика Холла. Эта плата содержит только два компонента: резистор 10 кОм и датчик Холла. Подключения можно выполнить, как показано на схемах выше. Когда плата будет готова, подключите их с помощью перемычек в соответствии со схемами. Как только это будет сделано, это должно выглядеть примерно так.

Еще один важный шаг в проекте - подключение аккумулятора 18650 к клеммам B + и B- модуля TP4056 с помощью провода. Поскольку Li + -элементы взрывоопасны, не рекомендуется использовать паяльник поверх этих элементов. Хотя люди это сделали, это очень рискованно и легко может закончиться большим беспорядком. Следовательно, самый простой способ сделать это - использовать магниты, как показано ниже.

Просто припаяйте провод к небольшому кусочку магнита, а затем приклейте магниты к клеммам батареи (они очень хорошо притягиваются к клеммам), как показано выше. Вы можете использовать утиный метчик, чтобы закрепить положение магнита.

Программирование Arduino:

Программа для этого проекта очень проста. Нам просто нужно рассчитать скорость вращения колеса с помощью входов прерывания датчика Холла и передать вычисленную скорость по воздуху с помощью модуля Bluetooth. Полная программа приведена в разделе коды ниже и объяснена с помощью строки комментариев.

Каждый раз, когда датчик Холла обнаруживает магнит, он вызывает прерывание. Это прерывание функция вызывается magnet_detect () функции . Это место, где рассчитываются обороты автомобиля.

После вычисления числа оборотов в минуту скорость колеса вычисляется в функции loop () . Когда код будет готов, давайте сбросим его в нашу Arduino pro mini и протестируем его работу, как показано в видео, приведенном в конце.

Мобильное приложение Android для спидометра:

Приложение Android для этого проекта создано с использованием программного обеспечения под названием Processing. Если вы не заинтересованы в создании собственного приложения для Android и хотите просто установить то, которое используется здесь, вы можете загрузить файл APK и установить его прямо на свой смартфон, выполнив следующие действия.

1. Вы можете напрямую скачать APK-файл по ссылке ниже. Этот APK-файл создан для Android версии 4.4.2 и выше (Kitkat и выше). Извлеките файл APK из zip-файла.

Android-приложение для спидометра

2. Перенесите файл.Apk со своего компьютера на мобильный телефон.

3. Включите установку приложения из неизвестных источников в настройках вашего андроида.

4. Установите приложение.

В случае успешной установки на вашем телефоне будет установлено приложение с именем « Код_обработки », как показано ниже:

Разработайте собственное приложение с помощью обработки:

Вы можете либо использовать файл.APK, указанный выше, либо создать собственное приложение с помощью обработки, как описано здесь. Вы можете скачать весь код приложения Processing для Android отсюда. Программа поясняется сама с помощью строк комментариев. Но если у вас возникли проблемы или вы хотите немного изменить свое приложение, используйте раздел комментариев, и я помогу вам.

Программа Android устанавливает соединение с нашим модулем Bluetooth во время запуска приложения и получает скорость транспортного средства, которая была рассчитана и передана Arduino Pro mini. Я создал небольшую графику также для отображения скорости с помощью аналогового спидометра, чтобы она выглядела немного привлекательно. Вы можете придумывать свои собственные идеи и настраивать код, чтобы настроить его под свои нужды. Также ознакомьтесь с другими нашими проектами обработки, чтобы узнать об этом больше:

Игра в пинг-понг с использованием Arduino
FM-радио, управляемое смартфоном, с использованием обработки.
Радиолокационная система Arduino с использованием обработки и ультразвукового датчика

После того, как вы установили приложение на свой мобильный телефон, самое время протестировать наш проект. Но мы еще не установили наш комплект на автомобиль. Давай сделаем это.

Установка комплекта спидометра на автомобиль:

Я установил этот комплект на свой бицикл и протестировал его, и он отлично работает. Установка комплекта оставлена на ваше усмотрение, вы можете получить свою небольшую коробку в магазине, просверлить отверстия для проводов и соединений и установить ее на свой автомобиль. Одна общая важная вещь, на которую следует обратить внимание, заключается в том, что магнит должен быть прикреплен к ободу колеса, а датчик Холла должен быть установлен как можно ближе к магниту, чтобы каждый раз, когда магнит пересекает датчик Холла, он мог его обнаружить., расположение показано ниже.

Поскольку у меня с собой 3D-принтер, я разработал свои собственные корпуса, чтобы они хорошо выглядели и так, чтобы его можно было легко установить и отсоединить от нашего велосипеда для зарядки аккумулятора. Так что, если у вас есть 3D-принтер или вы можете получить доступ к одному из них для печати нескольких материалов, продолжайте читать, иначе пропустите эту часть и используйте свое собственное творчество, чтобы установить эти вещи. Научитесь пользоваться 3D-принтером здесь.

Если вы решили использовать мои файлы дизайна и распечатать свои корпуса, убедитесь, что ваша основная перфокарта близка к размерам, указанным ниже.

Полную версию файла Design и STL для 3D-печати можно скачать здесь. Если плата похожа на то, что сделано здесь, вы можете напрямую распечатать свои корпуса в 3D, используя указанные файлы STL, или же вы можете использовать файлы дизайна и изменить их в соответствии с вашей платой.

Начнем с небольшого корпуса, напечатанного на 3D-принтере, который будет использоваться для модуля датчика Холла. Распечатайте корпус, поместите в него схему и проложите провода через предусмотренное отверстие, а затем установите его на свой автомобиль, чтобы датчик Холла находился рядом с магнитом, как показано ниже.

Рекомендуется смоделировать основную плату перед проектированием корпуса для нее, чтобы мы могли убедиться, что она подходит правильно, потому что поверьте мне, это будет кошмар, если вы распечатаете корпус в течение 6 долгих часов, и в конце концов он не поместится в вашу перфокарту. Типовая плата для моей основной рабочей платы показана ниже.

Теперь будет легко спроектировать основную коробку корпуса. Я спроектировал основную коробку в виде двух файлов, так что одна часть коробки будет удерживать электронику, а другая будет постоянно прикреплена к циклу с помощью зажимов и болтов. Эти две части можно легко соединить и собрать в единый корпус, а затем разделить, когда нам нужно перезарядить литиевую батарею или поработать с нашей электроникой.

После того, как первая часть корпуса будет спроектирована и напечатана, давайте разместим все наши компоненты внутри, как показано ниже, и это должно выглядеть примерно так…

Как видите, перед коробкой есть два отверстия, одно используется для USB, через которое мы можем заряжать наш мобильный телефон. Другой - для микро-USB, с помощью которого мы можем заряжать нашу литиевую батарею.

Теперь давайте напечатаем вторую часть основного корпуса и проверим, подходит ли она первой части, как ожидалось.

Когда мы будем удовлетворены деталями, мы можем установить вторую часть корпуса, используя С-образный зажим и несколько гаек и болтов, как показано ниже:

Теперь давайте подключим батарею к нашей основной цепи с помощью магнитов и ленты, как обсуждалось выше, и сохраним ее в надежном месте внутри нашего корпуса.

На этом наша фурнитура готова к окончательному монтажу. Просто подключите модуль датчика Холла к основной плате и вставьте подвижный корпус в фиксированный корпус, и он будет готов к работе.

Рабочее объяснение:

Убедившись, что литиевая батарея заряжена, просто включите комплект с помощью тумблера и откройте приложение Android. Если все пойдет хорошо, вы должны увидеть экран, показанный ниже, и на нем должно быть показано, что ваше приложение подключено к модулю Bluetooth HC-05, как показано ниже. Не забудьте подключить модуль Bluetooth к телефону перед открытием приложения.

Теперь просто катайтесь на своем автомобиле, и вы должны заметить, что спидометр показывает текущую скорость вашего автомобиля. Вы также можете заряжать мобильный телефон во время езды с помощью обычного зарядного кабеля. Когда вы закончите поездку, вы можете снять коробку с велосипеда и зарядить ее от сети переменного тока с помощью любого зарядного устройства для смартфона.

Таким образом, вы можете не только измерять скорость вашего автомобиля, но и одновременно заряжать мобильный телефон. Надеюсь, вам понравился проект. Вы можете добавить приложение в этот проект, просто изменив коды. Вы можете рассчитать расстояние, пройденное вашей поездкой, максимальную и среднюю скорость вашей поездки и т. Д. Дайте мне знать, если у вас есть какие-либо вопросы в комментариях, и я буду рад вам помочь.

Как обычно, вся работа Проекта будет показана на видео ниже.