Ταχύμετρο Diy χρησιμοποιώντας το arduino και επεξεργασία της εφαρμογής Android

Σε αυτό το έργο φτιάχνουμε ένα Cool Speedometer για ποδήλατα ή οποιαδήποτε αυτοκίνητα χρησιμοποιώντας το Arduino που μεταδίδει την ταχύτητα χρησιμοποιώντας Bluetooth σε μια εφαρμογή Android που δημιουργήσαμε χρησιμοποιώντας την Επεξεργασία. Το πλήρες έργο τροφοδοτείται από ένα κελί λιθίου 18650 και ως εκ τούτου εξαιρετικά φορητό μαζί με το όχημά σας. Για να το φτιάξω λίγο περισσότερο, έχω προσθέσει την επιλογή φόρτισης του κινητού σας τηλεφώνου καθώς εμφανίζει την ταχύτητά σας. Ναι, μπορείτε επίσης να το χρησιμοποιήσετε ως τράπεζα τροφοδοσίας για τα κινητά σας εν κινήσει, καθώς το 18650 έχει υψηλή πυκνότητα φόρτισης και μπορεί εύκολα να φορτιστεί και να αποφορτιστεί.

Θα σας καθοδηγήσω από το μηδέν μέχρι την ολοκλήρωση, το ταχύμετρο μπορεί να συνδέσει το όχημά μας και να δοκιμάσει. Το δροσερό χαρακτηριστικό εδώ είναι ότι μπορείτε να προσαρμόσετε την εφαρμογή Android για εξατομίκευση και να προσθέσετε περισσότερες λειτουργίες ανάλογα με τη δημιουργικότητά σας. Αλλά, εάν δεν θέλετε να δημιουργήσετε την εφαρμογή μόνοι σας και να δημιουργήσετε μόνο το τμήμα Arduino, τότε μην ανησυχείτε, απλώς κατεβάστε το αρχείο APK (διαβάστε παρακάτω) και εγκαταστήστε το στο κινητό σας τηλέφωνο Android. Ελέγξτε επίσης το πλήρες βίντεο στο τέλος.

Ας δούμε λοιπόν ποια υλικά θα χρειαζόμασταν για να χτίσουμε αυτό το έργο και να σχεδιάσουμε τον προϋπολογισμό μας. Όλα αυτά τα στοιχεία είναι εύκολα διαθέσιμα. αν έχετε πρόβλημα να αγοράσετε κάποιο από αυτά, ενημερώστε με στην ενότητα σχολίων.

Απαιτήσεις υλικού:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• Πίνακας FTDI (για προγραμματισμό mini μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε UNO)
• 3V σε 5V DC-DC Boost converter με φορτιστή εξόδου USB
• Ενότητα μπαταρίας λιθίου TP4056
• Ενότητα Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Αισθητήρας εφέ Hall (US1881 / 04E)
• 18650 κελί λιθίου
• Μικρό κομμάτι μαγνητών
• Πίνακας Perf
• Berg συνδετήρες ραβδιών (αρσενικό και θηλυκό)
• Σετ συγκόλλησης
• Μικρά κουτιά περιβλήματος για τοποθέτηση του κιτ.

Απαιτήσεις προγραμματισμού:

• Arduino IDE
• Επεξεργασία IDE με Android ADK (Μόνο αν θέλετε να κωδικοποιήσετε τη δική σας εφαρμογή.)
• Υπολογιστής Windows / Mac
• Κινητό τηλέφωνο Android.

Μπορεί να μοιάζει με μια χούφτα συστατικών και υλικών, αλλά πιστέψτε με όταν ολοκληρώσετε αυτό το έργο, θα αισθανόσασταν ότι αξίζει τον κόπο.

Μέτρηση ταχύτητας χρησιμοποιώντας Hall Sensor και Arduino:

Πριν πάρουμε τα χέρια μας στο υλικό, ενημερώστε μας πώς θα μετρήσουμε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας το Arduino. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να μετρήσετε την ταχύτητα ενός οχήματος χρησιμοποιώντας το Arduino, αλλά η χρήση αισθητήρα αίθουσας είναι ο πιο οικονομικός και ευκολότερος τρόπος για να το κάνετε. Ο αισθητήρας Hall είναι ένα στοιχείο που ανιχνεύει την πολικότητα ενός μαγνήτη. Για παράδειγμα, όταν ένας συγκεκριμένος πόλος του μαγνήτη πλησιάζει τον αισθητήρα, ο αισθητήρας θα αλλάξει την κατάστασή του. Υπάρχουν πολλοί τύποι αισθητήρων αίθουσας που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε από αυτούς σε αυτό το έργο, αλλά βεβαιωθείτε ότι είναι ένας ψηφιακός αισθητήρας αίθουσας.

Για να μετρήσουμε την ταχύτητα πρέπει να κολλήσουμε ένα μικρό κομμάτι μαγνήτη στον τροχό του οχήματος, κάθε φορά που ο μαγνήτης διασχίζει τον αισθητήρα της αίθουσας, θα τον εντοπίσει και στέλνει τις πληροφορίες στο Arduino.

Μια διακοπή θα λαμβάνεται από το Arduino κάθε φορά που ανιχνεύεται ο μαγνήτης. Εκτελούμε ένα συνεχές χρονόμετρο χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση millis () και υπολογίζουμε τον χρόνο που απαιτείται για να ολοκληρωθεί ο τροχός δύο περιστροφές (για να ελαχιστοποιηθεί το σφάλμα) χρησιμοποιώντας τους παρακάτω τύπους:

Timetaken = millis () - pevtime;

Μόλις μάθουμε τον χρόνο που απαιτείται, μπορούμε να υπολογίσουμε τις σ.α.λ. χρησιμοποιώντας τους παρακάτω τύπους:

rpm = (1000 / timetaken) * 60;

Όπου (1000 / timetaken) δίνει το rps (περιστροφές ανά δευτερόλεπτο) και πολλαπλασιάζεται επί 60 για να μετατρέψει rps σε rpm (περιστροφές ανά λεπτό).

Μετά τον υπολογισμό των στροφών, μπορούμε να υπολογίσουμε την ταχύτητα του οχήματος χρησιμοποιώντας τους παρακάτω τύπους, υπό τον όρο ότι γνωρίζουμε την ακτίνα του τροχού.

v = radius_of_wheel * rpm * 0,37699;

Το Arduino, αφού υπολογίσει την ταχύτητα, θα το μεταδώσει χρησιμοποιώντας το Bluetooth Module. Ο πλήρης κωδικός δίνεται παρακάτω στην ενότητα Κωδικός. Δείτε επίσης τα άλλα έργα μας που περιλαμβάνουν το Bluetooth Module HC-05 εδώ.

Σχέδιο και μέρος υλικού:

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος του έργου δίνεται παρακάτω:

Εδώ, το τμήμα υλικού χωρίζεται σε δύο μέρη το ένα είναι ο κύριος πίνακας που περιέχει όλα τα κύρια αρχεία. Η άλλη πλακέτα αποτελείται απλώς από έναν αισθητήρα χώρου και μια αντίσταση που θα τοποθετηθεί κοντά στον τροχό. Ας αρχίσουμε να χτίζουμε τον κεντρικό πίνακα.

Μόλις γίνει η σύνδεση, ας δοκιμάσουμε τη ρύθμιση χρησιμοποιώντας την μπαταρία λιθίου 18650. Η μπαταρία λιθίου είναι εξαιρετικά εκρηκτική στη φύση, επομένως πρέπει να αντιμετωπιστεί με εξαιρετική προσοχή. Για αυτόν τον λόγο χρησιμοποιούμε μια μονάδα φόρτισης μπαταρίας λιθίου TP4056. Αυτή η μονάδα διαθέτει προστασία έναντι φόρτισης / εκφόρτισης και προστασία αντίστροφης πολικότητας. Ως εκ τούτου, η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί εύκολα χρησιμοποιώντας έναν κανονικό φορτιστή micro USB και μπορεί να αποφορτιστεί με ασφάλεια έως ότου φτάσει στα όρια διακοπής τάσης. Ορισμένες σημαντικές λεπτομέρειες της μονάδας φόρτισης TP4056 δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Παράμετροι:	Τιμή ανά κελί:
Κάτω από διακοπή τάσης	2.4V
Υπερβολική τάση	4.2V
Φόρτιση ρεύματος	1Α
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ	Προστασία από υπέρταση και αντίστροφη πολικότητα
Το IC είναι παρόν	TP4056 (φορτιστής IC) και DW01 Protection IC
Ένδειξη LED	Κόκκινο - Φόρτιση σε εξέλιξη Πράσινο - Ολοκλήρωση φόρτισης

Τώρα, ας ξεκινήσουμε με το Hall Sensor Board. Αυτή η πλακέτα περιέχει μόνο δύο εξαρτήματα, το ένα είναι η αντίσταση 10K και το άλλο είναι ο αισθητήρας χώρου. Οι συνδέσεις μπορούν να γίνουν όπως φαίνεται στα παραπάνω σχήματα. Μόλις η πλακέτα είναι έτοιμη, συνδέστε τα χρησιμοποιώντας καλώδια jumper σύμφωνα με τα σχήματα. Μόλις ολοκληρωθεί, θα πρέπει να μοιάζει κάπως έτσι.

Ένα άλλο σημαντικό βήμα στο έργο είναι η σύνδεση της μπαταρίας 18650 με τους ακροδέκτες B + και B της μονάδας TP4056 χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο. Δεδομένου ότι τα κύτταρα Li + είναι εκρηκτικά, δεν συνιστάται η χρήση κολλητικού σιδήρου πάνω από αυτά τα κύτταρα. Αν και οι άνθρωποι το έχουν κάνει, είναι πολύ επικίνδυνο και μπορεί εύκολα να καταλήξει σε ένα μεγάλο χάος. Εξ ου και ο εύκολος τρόπος να το κάνετε είναι να χρησιμοποιήσετε μαγνήτες όπως φαίνεται παρακάτω

Απλώς κολλήστε το καλώδιο σε ένα μικρό κομμάτι μαγνήτη και μετά κολλήστε τους μαγνήτες στους ακροδέκτες της μπαταρίας (προσελκύονται πολύ καλά στους ακροδέκτες) όπως φαίνεται παραπάνω. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάποια βρύση πάπιας για να ασφαλίσετε περαιτέρω τη θέση του μαγνήτη.

Προγραμματισμός του Arduino:

Το πρόγραμμα για αυτό το έργο είναι πολύ απλό. Πρέπει απλώς να υπολογίσουμε την ταχύτητα του περιστρεφόμενου τροχού χρησιμοποιώντας τις εισόδους διακοπής του αισθητήρα αίθουσας και να μεταδώσουμε την υπολογιζόμενη ταχύτητα μέσω του αέρα χρησιμοποιώντας το Bluetooth Module. Το πλήρες πρόγραμμα δίνεται στην ενότητα Κώδικας παρακάτω και εξηγείται χρησιμοποιώντας τις γραμμές σχολίων.

Κάθε φορά που ο αισθητήρας της αίθουσας ανιχνεύει τον μαγνήτη προκαλεί διακοπή. Αυτή η διακοπή λειτουργία αυτή ονομάζεται από τον magnet_detect () λειτουργία . Αυτό είναι το μέρος όπου υπολογίζονται οι σ.α.λ. του οχήματος.

Μόλις υπολογιστεί η rpm, η ταχύτητα του τροχού υπολογίζεται στη συνάρτηση loop () . Μόλις ο κώδικας είναι έτοιμος, ας το ρίξουμε στο Arduino pro mini και να δοκιμάσουμε τη λειτουργία του όπως φαίνεται στο βίντεο που δίνεται στο τέλος.

Εφαρμογή Android για ταχύμετρο:

Η εφαρμογή Android για αυτό το έργο δημιουργείται χρησιμοποιώντας λογισμικό που ονομάζεται Processing. Εάν δεν ενδιαφέρεστε να δημιουργήσετε τη δική σας εφαρμογή Android και θέλετε απλώς να εγκαταστήσετε αυτήν που χρησιμοποιείται εδώ, μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο APK και να το εγκαταστήσετε απευθείας στο έξυπνο τηλέφωνό σας ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα.

1. Μπορείτε να κατεβάσετε απευθείας το αρχείο APK από τον παρακάτω σύνδεσμο. Αυτό το αρχείο APK δημιουργήθηκε για Android έκδοση 4.4.2 και άνω (Kitkat an παραπάνω). Εξαγάγετε το αρχείο APK από το αρχείο zip.

Εφαρμογή Android για ταχύμετρο

2. Μεταφέρετε το αρχείο.Apk από τον υπολογιστή σας στο κινητό σας τηλέφωνο.

3. Ενεργοποιήστε την εγκατάσταση εφαρμογής από Άγνωστες πηγές στις ρυθμίσεις του Android σας.

4. Εγκαταστήστε την εφαρμογή.

Εάν εγκατασταθεί επιτυχώς, θα βρείτε την εφαρμογή που ονομάζεται " Processing_code " εγκατεστημένη στο τηλέφωνό σας όπως φαίνεται παρακάτω:

Αναπτύξτε τη δική σας εφαρμογή χρησιμοποιώντας Επεξεργασία:

Είτε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το αρχείο.APK που δίνεται παραπάνω είτε να δημιουργήσετε τη δική σας εφαρμογή χρησιμοποιώντας την Επεξεργασία όπως εξηγείται εδώ. Μπορείτε να κατεβάσετε ολόκληρο τον κωδικό εφαρμογής επεξεργασίας Android από εδώ. Το πρόγραμμα είναι αυτονόητο χρησιμοποιώντας τις γραμμές σχολίων. Αλλά αν έχετε κάποιο πρόβλημα ή εάν θέλετε να τροποποιήσετε λίγο την αίτησή σας, χρησιμοποιήστε την ενότητα σχολίων και θα σας βοηθήσω.

Το πρόγραμμα android δημιουργεί σύνδεση με τη μονάδα Bluetooth κατά την εκκίνηση της εφαρμογής και λαμβάνει την ταχύτητα του οχήματος που υπολογίστηκε και μεταδόθηκε από το Arduino Pro mini. Έχω δημιουργήσει μια μικρή γραφική παράσταση για την εμφάνιση της ταχύτητας χρησιμοποιώντας ένα αναλογικό ταχύμετρο για να φαίνεται λίγο ελκυστικό. Μπορείτε να βρείτε τις δικές σας ιδέες και να τροποποιήσετε τον κώδικα για να τον εξατομικεύσετε για τις ανάγκες σας. Ελέγξτε επίσης τα άλλα Έργα επεξεργασίας για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό:

• Παιχνίδι Ping Pong χρησιμοποιώντας το Arduino
• Ραδιόφωνο FM ελεγχόμενο από έξυπνο τηλέφωνο χρησιμοποιώντας επεξεργασία.
• Σύστημα ραντάρ Arduino χρησιμοποιώντας αισθητήρα επεξεργασίας και υπερήχων

Μόλις εγκαταστήσετε την εφαρμογή στο κινητό σας τηλέφωνο, ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε το έργο μας. Αλλά δεν έχουμε τοποθετήσει ακόμα το κιτ μας σε ένα όχημα. Ας το κάνουμε.

Συναρμολόγηση του κιτ ταχύμετρου σε όχημα:

Έχω τοποθετήσει αυτό το κιτ στον διπλό κύκλο μου και το έχω δοκιμάσει και λειτουργεί σαν γοητεία. Η τοποθέτηση του κιτ αφήνεται στη δημιουργικότητά σας, μπορείτε να πάρετε το δικό σας μικρό κουτί από ένα κατάστημα και να τρυπήσετε τρύπες για τα καλώδια και τις συνδέσεις και να το τοποθετήσετε στο όχημά σας. Ένα κοινό σημαντικό πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι ο μαγνήτης πρέπει να κολλήσει στο χείλος του τροχού και ο αισθητήρας της αίθουσας να τοποθετηθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στον μαγνήτη, έτσι ώστε κάθε φορά που ο μαγνήτης διασχίζει τον αισθητήρα της αίθουσας να μπορεί να τον ανιχνεύει, η διάταξη φαίνεται παρακάτω.

Δεδομένου ότι έχω έναν εκτυπωτή 3D μαζί μου, σχεδίασα τα δικά μου περιβλήματα για να τα κάνω να φαίνονται καλά και με τρόπο που να μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί και να αποσυνδεθεί από το ποδήλατό μας για τη φόρτιση της μπαταρίας. Επομένως, εάν έχετε έναν εκτυπωτή 3D ή μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση σε έναν για να εκτυπώσετε λίγα υλικά συνεχίστε την ανάγνωση, παραλείψτε αυτό το μέρος και χρησιμοποιήστε τη δική σας δημιουργικότητα για να τοποθετήσετε αυτά τα πράγματα. Μάθετε να χρησιμοποιείτε τον εκτυπωτή 3D εδώ.

Εάν έχετε αποφασίσει να χρησιμοποιήσετε τα αρχεία σχεδίασης και να εκτυπώσετε τα περιβλήματά σας, βεβαιωθείτε ότι ο κύριος πίνακας αρωγής είναι κοντά στις παρακάτω διαστάσεις

Μπορείτε να κατεβάσετε τα πλήρη αρχεία σχεδίασης και STL για εκτύπωση 3D από εδώ. Εάν ο πίνακας είναι παρόμοιος με αυτό που έχει φτιαχτεί εδώ, μπορείτε να εκτυπώσετε απευθείας τα περιβλήματά σας 3D χρησιμοποιώντας τα δεδομένα αρχεία STL ή αλλιώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα αρχεία σχεδίασης και να το τροποποιήσετε σύμφωνα με τον πίνακα σας.

Ας ξεκινήσουμε με το τρισδιάστατο τυπωμένο μικρό περίβλημα που θα χρησιμοποιηθεί για τη μονάδα αισθητήρα αίθουσας. Εκτυπώστε το περίβλημα, τοποθετήστε το κύκλωμα σε αυτό και καλύψτε τα καλώδια σας μέσω της τρύπας που παρέχεται και στη συνέχεια στερεώστε το στο όχημά σας έτσι ώστε ο αισθητήρας της αίθουσας να βρίσκεται κοντά στον μαγνήτη όπως φαίνεται παρακάτω.

Συνιστάται να μοντελοποιήσετε την κύρια πλακέτα πριν σχεδιάσετε το περίβλημα για αυτό, ώστε να μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι ταιριάζει σωστά, γιατί πιστέψτε με θα ήταν εφιάλτης όταν εκτυπώνετε το περίβλημά σας για 6 μεγάλες ώρες και στο τέλος δεν θα ταιριάζει στον πίνακα επιδόσεων σας. Ο πίνακας μοντέλων για τον κύριο πίνακα μου perf φαίνεται παρακάτω.

Τώρα θα είναι εύκολο να σχεδιάσετε το κύριο κουτί περιβλήματος. Έχω σχεδιάσει το κύριο κουτί σε δύο αρχεία, έτσι ώστε το ένα μέρος του κουτιού να κρατά τα ηλεκτρονικά και το άλλο να είναι μόνιμα στερεωμένο στον κύκλο χρησιμοποιώντας σφιγκτήρες και μπουλόνια. Αυτά τα δύο μέρη μπορούν εύκολα να στερεωθούν για να συγκεντρωθούν για να κάνουν ένα πλήρες περίβλημα και στη συνέχεια να διαχωριστούν όταν χρειαστεί να επαναφορτίσουμε την μπαταρία λιθίου ή να εργαστούμε στα ηλεκτρονικά μας.

Μόλις σχεδιαστεί και εκτυπωθεί το πρώτο μέρος του περιβλήματος, αφήστε όλα τα συστατικά μας μέσα όπως φαίνεται παρακάτω και θα πρέπει να μοιάζει με αυτό..

Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν δύο ανοίγματα μπροστά από το κουτί, ένα χρησιμοποιείται για το USB μέσω του οποίου μπορούμε να φορτίσουμε το κινητό μας τηλέφωνο. Το άλλο αφορά το micro USB με το οποίο μπορούμε να φορτίσουμε την μπαταρία λιθίου μας.

Τώρα ας εκτυπώσουμε το δεύτερο μέρος του κύριου περιβλήματος και ελέγξτε αν ταιριάζει στο πρώτο μέρος όπως αναμενόταν.

Μόλις είμαστε ικανοποιημένοι με τα εξαρτήματα, μπορούμε να τοποθετήσουμε το δεύτερο μέρος του περιβλήματος χρησιμοποιώντας ένα σφιγκτήρα C και μερικά παξιμάδια και μπουλόνια όπως φαίνεται παρακάτω:

Τώρα ας συνδέσουμε την μπαταρία στο κύριο κύκλωμα μας χρησιμοποιώντας μαγνήτες και ταινία όπως αναφέρθηκε παραπάνω και να τη διατηρήσουμε μόνιμα ασφαλή μέσα στο περίβλημά μας.

Αυτό είναι ότι το υλικό μας είναι έτοιμο για την τελική τοποθέτηση. Απλά συνδέστε τη μονάδα αισθητήρα αίθουσας με την κύρια πλακέτα και σύρετε το κινητό περίβλημα στο σταθερό περίβλημα και είναι έτοιμο για δράση.

Επεξήγηση εργασίας:

Αφού βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία λιθίου σας έχει φορτιστεί, απλώς ενεργοποιήστε το κιτ χρησιμοποιώντας το διακόπτη εναλλαγής και ανοίξτε την εφαρμογή σας Android. Εάν όλα πάνε καλά, θα πρέπει να εμφανιστεί η παρακάτω οθόνη και θα πρέπει να εμφανίζεται ότι η εφαρμογή σας έχει συνδεθεί με τη μονάδα Bluetooth HC-05, όπως φαίνεται παρακάτω. Μην ξεχάσετε να συνδέσετε τη μονάδα Bluetooth με το τηλέφωνο πριν ανοίξετε την εφαρμογή.

Τώρα απλώς οδηγήστε το όχημά σας και θα πρέπει να παρατηρήσετε το ταχύμετρο που δείχνει την τρέχουσα ταχύτητα του οχήματός σας. Μπορείτε επίσης να φορτίσετε το κινητό σας τηλέφωνο ενώ οδηγείτε χρησιμοποιώντας ένα κανονικό καλώδιο φορτιστή. Μόλις τελειώσετε με τη βόλτα σας, μπορείτε να βγείτε από το κουτί από τον κύκλο και να το φορτίσετε από το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιώντας οποιονδήποτε κινητό φορτιστή κινητού τηλεφώνου.

Με αυτόν τον τρόπο, όχι μόνο μπορείτε να μετρήσετε την ταχύτητα του οχήματός σας, αλλά και να φορτίσετε το κινητό ταυτόχρονα. Ελπίζω να απολαύσατε το έργο. Μπορείτε να προσθέσετε μια εφαρμογή πολύ περισσότερη δυνατότητα σε αυτό το έργο, απλά τροποποιώντας τους κωδικούς. Μπορείτε να υπολογίσετε την απόσταση που καλύπτεται από τη βόλτα σας, την κορυφή και τη μέση ταχύτητα της διαδρομής σας κ.λπ. Ενημερώστε με αν έχετε τυχόν απορίες μέσω των σχολίων και θα χαρώ να σας βοηθήσω.

Ως συνήθως, ολόκληρη η εργασία του Έργου θα εμφανίζεται στο παρακάτω βίντεο.