Velocímetre de bricolatge mitjançant arduino i aplicació per a processament d'Android

En aquest projecte fabriquem un velocímetre fresc per a bicicletes o qualsevol altre motor mitjançant l’ús d’Arduino que transmet la velocitat mitjançant Bluetooth a una aplicació d’Android que hem creat amb Processing. El projecte complet funciona amb una cèl·lula de liti 18650 i, per tant, és molt portàtil juntament amb el vostre vehicle. Per condimentar-ho una mica més, he afegit l' opció de carregar el telèfon mòbil a mesura que mostra la vostra velocitat. Sí, també podeu utilitzar-lo com a banc d’alimentació per a mòbils en moviment, ja que el 18650 té una alta densitat de càrrega i es pot carregar i descarregar fàcilment.

Us guiaré completament des de zero fins a la finalització, el velocímetre es podrà connectar al nostre vehicle i provar-lo. La característica interessant aquí és que podeu personalitzar la vostra aplicació per a Android per a la vostra personalització i afegir més funcions segons la vostra creativitat. Però, si no voleu crear l’aplicació per vosaltres mateixos i simplement construir la part d’Arduino, no us preocupeu, només heu de descarregar el fitxer APK (llegiu més endavant) i instal·lar-lo al vostre telèfon mòbil Android. Consulteu també el vídeo complet al final.

Vegem, doncs, quins materials necessitaríem per construir aquest projecte i planificarem el nostre pressupost. Tots aquests components estan fàcilment disponibles; si teniu problemes per comprar-ne algun, feu-m'ho saber a la secció de comentaris.

Requisits de maquinari:

• Arduino Pro Mini (5 V 16 MHz)
• Tauler FTDI (per programar mini també podeu utilitzar UNO)
• Convertidor Boost de 3V a 5V DC-DC amb carregador de sortida USB
• Mòdul de bateria de liti TP4056
• Mòdul Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Sensor d'efecte Hall (US1881 / 04E)
• Cèl·lula de liti 18650
• Petit tros d’imants
• Perf Board
• Connectors Berg Sticks (masculí i femení)
• Kit de soldadura
• Petites caixes de tancament per muntar el kit.

Requisits de programació:

• IDE Arduino
• S'està processant l'IDE amb Android ADK (només si voleu codificar la vostra pròpia aplicació).
• PC amb Windows / Mac
• Telèfon mòbil Android.

Podria semblar un grapat de components i materials, però confieu en mi un cop hàgiu acabat aquest projecte, sentireu que val la pena dedicar-vos l’esforç.

Mesurament de la velocitat mitjançant el sensor Hall i Arduino:

Abans d’aconseguir les mans al maquinari, feu-nos saber com mesurarem la velocitat amb Arduino. Hi ha moltes maneres de mesurar la velocitat d’un vehicle mitjançant Arduino, però utilitzar un sensor de sala és la forma més econòmica i senzilla de fer-ho. Un sensor Hall és un component que detecta la polaritat d’un imant. Per exemple, quan un pol en concret de l'imant s'acosta al sensor, el sensor canviarà l'estat. Hi ha molts tipus de sensors de vestíbul disponibles que podeu utilitzar qualsevol d'aquest projecte, però assegureu-vos que sigui un sensor de vestíbul digital.

Per mesurar la velocitat hem d’enganxar un petit tros d’imant a la roda del vehicle, cada cop que l’imant creui el sensor del vestíbul, el detectarà i enviarà la informació a l’Arduino.

L’Arduino rebrà una interrupció cada vegada que es detecti l’imant. Executem un temporitzador continu mitjançant la funció millis () i calculem el temps que ha trigat la roda a completar dues rotacions (per minimitzar l’error) mitjançant les fórmules següents:

Timetaken = millis () - pevtime;

Un cop sabem el temps que necessitem, podem calcular les rpm mitjançant les fórmules següents:

rpm = (1000 / temporades) * 60;

On (1000 / temporades) es dóna el rps (revolucions per segon) i es multiplica per 60 per convertir rps a rpm (revolucions per minut).

Després de calcular la rpm podem calcular la velocitat del vehicle mitjançant les fórmules següents, sempre que coneguem el radi de la roda.

v = radi_de_roda * rpm * 0,3799;

L’Arduino, després de calcular la velocitat, l’emetrà mitjançant el mòdul Bluetooth. A continuació, es mostra el codi complet a la secció Codi. Consulteu també els nostres altres projectes relacionats amb el mòdul Bluetooth HC-05 aquí.

Part esquemàtica i de maquinari:

A continuació es mostra el diagrama de circuits complet del projecte:

Aquí, la part del maquinari es divideix en dues parts; una és la placa principal que conté tots els fitxers principals. L’altra placa consisteix només en un sensor de sala i una resistència que es muntarà a prop de la roda. Comencem a construir el tauler principal.

Un cop feta la connexió, provem la configuració mitjançant la nostra bateria de liti 18650. La bateria de liti té una naturalesa altament explosiva i, per tant, s’ha de manipular amb molta precaució. És per aquest motiu que fem servir un mòdul de càrrega de bateria de liti TP4056. Aquest mòdul té protecció contra càrrega / descàrrega i protecció contra polaritat inversa. Per tant, la bateria es pot carregar fàcilment mitjançant un carregador micro USB normal i es pot descarregar de forma segura fins que arriba als límits de tall de baixa tensió. A la taula següent es detallen alguns detalls importants del mòdul de càrrega TP4056.

Paràmetres:	Valor per cel·la:
Sota el límit de tensió	2,4V
Tall de sobretensió	4,2V
Corrent de càrrega	1A
Protecció	Protecció contra sobretensió i polaritat inversa
IC's present	TP4056 (IC de carregador) i IC de protecció DW01
Indicadors LED	Vermell: càrrega en curs Verd: càrrega completa

Ara, comencem per la placa del sensor Hall. Aquesta placa només conté dos components, un que és la resistència de 10K i l’altre és el sensor de sala. Les connexions es poden fer tal com es mostra als esquemes anteriors. Un cop la placa estigui llesta, connecteu-los mitjançant cables de pont segons els esquemes. Un cop s'hagi fet, hauria de ser semblant a això.

Un altre pas crucial del projecte és connectar la bateria 18650 als terminals B + i B- del mòdul TP4056 mitjançant un cable. Com que les cèl·lules Li + són explosives, no es recomana utilitzar un soldador sobre aquestes cèl·lules. Tot i que la gent ho ha fet, és molt arriscat i pot acabar fàcilment en un gran embolic. Per tant, la manera més senzilla de fer-ho és fer servir imants com es mostra a continuació

Simplement soldeu el filferro amb un petit tros d’imant i, a continuació, enganxeu els imants als terminals de la bateria (els atrauen molt bé els terminals), tal com es mostra més amunt. Podeu utilitzar una aixeta d’ànec per assegurar encara més la posició de l’imant.

Programació de l'Arduino:

El programa d’aquest projecte és molt senzill. Només hem de calcular la velocitat de rotació de la roda mitjançant les entrades d’interrupció del sensor de sala i transmetre la velocitat calculada per aire mitjançant el mòdul Bluetooth. El programa complet es dóna a la secció Codi següent i s’explica mitjançant les línies de comentaris.

Cada vegada que el sensor de sala detecta l’imant provoca una interrupció. Aquesta funció d'interrupció s'anomena mitjançant la funció magnet_detect () . Aquest és el lloc on es calcula la rpm del vehicle.

Un cop calculat el rpm, la velocitat de la roda es calcula en la funció loop () . Un cop llest el codi, deixeu-lo al nostre Arduino pro mini i proveu el seu funcionament tal com es mostra al vídeo que apareix al final.

Aplicació mòbil Android per a velocímetre:

L'aplicació Android per a aquest projecte es fa mitjançant un programari anomenat Processament. Si no us interessa crear la vostra pròpia aplicació per a Android i només voleu instal·lar-la aquí, podeu descarregar el fitxer APK i instal·lar-lo directament al telèfon intel·ligent seguint els passos següents.

1. Podeu baixar directament el fitxer APK des de l'enllaç següent. Aquest fitxer APK està dissenyat per a la versió d'Android 4.4.2 i posteriors (Kitkat an above). Extraieu el fitxer APK del fitxer zip.

Aplicació d'Android per a velocímetre

2. Transferiu el fitxer.Apk des del vostre ordinador al vostre telèfon mòbil.

3. Activeu la instal·lació de l'aplicació de fonts desconegudes a la configuració d'Android.

4. Instal·leu l'aplicació.

Si s’instal·la correctament, trobareu l’aplicació anomenada “ Processing_code ” instal·lada al telèfon, tal com es mostra a continuació:

Desenvolupeu la vostra pròpia aplicació mitjançant Processament:

Podeu utilitzar el fitxer.APK indicat anteriorment o bé podeu crear la vostra pròpia aplicació mitjançant Processament, tal com s’explica aquí. Podeu descarregar tot el codi de l'aplicació de Processament d'Android des d'aquí. El programa s’explica per si mateix mitjançant les línies de comentaris. Però si teniu algun problema o si voleu modificar una mica la vostra sol·licitud, utilitzeu la secció de comentaris i us ajudaré.

El programa per a Android estableix una connexió amb el nostre mòdul Bluetooth durant l’inici de l’aplicació i rep la velocitat del vehicle que va ser calculada i emesa per l’Arduino Pro mini. També he creat un petit gràfic per mostrar la velocitat amb un velocímetre analògic per fer que sembli una mica atractiu. Podeu arribar a les vostres idees i modificar el codi per personalitzar-lo segons les vostres necessitats. Consulteu també els nostres altres projectes de processament per obtenir més informació:

• Joc de Ping Pong amb Arduino
• Ràdio FM controlada per telèfon intel·ligent mitjançant el processament.
• Sistema de radar Arduino amb processador i sensor ultrasònic

Un cop instal·lada l’aplicació al telèfon mòbil, és hora de provar el nostre projecte. Però encara no hem muntat el nostre kit en un vehicle. Fem-ho.

Muntatge del kit de velocímetre a un vehicle:

He muntat aquest kit sobre el meu bicicle i ho he provat i funciona com un encant. El muntatge del kit queda a la vostra creativitat, podeu obtenir la vostra caixa petita des d’una botiga i practicar forats per als cables i les connexions i muntar-la al vostre vehicle. Una cosa important comú a tenir en compte és que l’imant s’ha d’enganxar a la vora de la roda i que el sensor de passadís s’ha de muntar el més a prop possible de l’imant de manera que cada vegada que l’imant creui el sensor de passadís ha de ser capaç de detectar-lo., la disposició es mostra a continuació.

Com que tinc una impressora 3D amb mi, vaig dissenyar els meus propis gabinets perquè quedessin bé i de manera que es puguin muntar i desconnectar fàcilment de la nostra bicicleta per carregar la bateria. Per tant, si teniu una impressora 3D o podeu accedir-hi per imprimir alguns materials, continueu llegint, en cas contrari, salteu aquesta part i utilitzeu la vostra pròpia creativitat per muntar aquestes coses. Apreneu a fer servir la impressora 3D aquí.

Si heu decidit utilitzar els meus fitxers de disseny i imprimir els vostres recintes, assegureu-vos que la vostra placa principal de perfecció estigui a prop de les dimensions següents

Podeu descarregar els fitxers de disseny i STL complets per a la impressió 3D des d’aquí. Si el tauler és similar al que es fa aquí, podeu imprimir directament en 3D els vostres recintes mitjançant els fitxers STL donats o bé podeu utilitzar els fitxers de disseny i modificar-los segons el vostre tauler.

Comencem per la petita caixa impresa en 3D que s'utilitzarà per al mòdul del sensor de sala. Imprimiu el recinte, col·loqueu-hi el circuit i aprofiteu els cables mitjançant el forat proporcionat i, a continuació, monteu-lo al vehicle de manera que el sensor de la sala estigui a prop de l'imant, tal com es mostra a continuació.

Es recomana modelar la placa principal abans de dissenyar -la perquè puguem assegurar-nos que s’adapta correctament, perquè confieu en mi, seria un malson si imprimiu el vostre recinte durant 6 llargues hores i al final no s’adaptarà al vostre tauler de perf. A continuació es mostra el tauler model del meu tauler principal de perf.

Ara serà fàcil dissenyar la caixa principal del recinte. He dissenyat la caixa principal en dos fitxers, de manera que una part de la caixa conté l'electrònica i l'altra es fixa permanentment al cicle mitjançant pinces i pinces. Aquestes dues parts es poden fixar fàcilment per reunir-se per fer un recinte complet i separar-les quan necessitem recarregar la nostra bateria de liti o treballar amb la nostra electrònica.

Un cop dissenyada i impresa la primera part del recinte, deixem tots els nostres components a l'interior tal com es mostra a continuació i hauria de tenir una aparença així.

Com podeu veure, hi ha dues obertures davant de la caixa, una s'utilitza per a l'USB a través del qual podem carregar el nostre telèfon mòbil. L'altra és per al micro USB mitjançant el qual podem carregar la nostra bateria de liti.

Ara imprimim la segona part del recinte principal i comprovem si s’adapta a la primera part com s’esperava.

Un cop estiguem satisfets amb les peces, podem muntar la segona part del recinte amb una pinça en C i unes femelles i cargols, tal i com es mostra a continuació:

Ara connectem la bateria al nostre circuit principal mitjançant imants i cinta com es va esmentar anteriorment i mantenim-la permanentment segura dins del nostre recinte.

És a dir, el nostre maquinari està preparat per al muntatge final. Simplement connecteu el mòdul del sensor de passadís amb la placa principal i feu lliscar el tancament mòbil a la carcassa fixa i estarà llest per a l'acció.

Explicació de treball:

Després d'assegurar-vos que la bateria de liti està carregada, simplement engegueu el kit mitjançant l'interruptor de palanca i obriu l'aplicació d'Android. Si tot va bé, hauríeu d'obtenir la pantalla següent i mostrarà que l'aplicació s'ha connectat al mòdul Bluetooth HC-05, tal com es mostra a continuació. Recordeu que heu d’aparellar el mòdul Bluetooth amb el telèfon abans d’obrir l’aplicació.

Ara, simplement, conduïu el vostre vehicle i hauríeu de notar que el velocímetre mostra la velocitat actual del vostre vehicle. També podeu carregar el telèfon mòbil mentre conduïu mitjançant un cable de carregador normal. Un cop hàgiu acabat el viatge, podeu sortir de la caixa del cicle i carregar-la de la xarxa de CA mitjançant qualsevol carregador de telèfon mòbil intel·ligent.

Així doncs, no només podeu mesurar la velocitat del vostre vehicle, sinó que també podeu carregar el mòbil al mateix temps. Espero que us hagi agradat el projecte. Podeu afegir l'aplicació a moltes més funcions d'aquest projecte, només ajustant els codis. Podeu calcular la distància recorreguda pel vostre recorregut, la velocitat màxima i la velocitat mitjana del recorregut, etc. Feu-me saber si teniu dubtes a través dels comentaris i estaré encantat d'ajudar-vos.

Com és habitual, el funcionament complet del projecte es mostrarà al vídeo següent.