DIY hastighetsmåler ved hjelp av arduino og behandling av Android-app

I dette prosjektet lager vi et kult hastighetsmåler for sykler eller andre biler ved hjelp av Arduino som kringkaster hastigheten ved hjelp av Bluetooth til et Android-program som vi opprettet ved hjelp av Processing. Hele prosjektet er drevet av en 18650 litiumcelle og dermed svært bærbar sammen med bilen din. For å krydre det litt mer, har jeg lagt til muligheten for å lade mobiltelefonen din ettersom den viser hastigheten din. Ja, du kan også bruke dette som en kraftbank for mobilene dine mens du er på farten, da 18650 har høy ladetetthet og lett kan lades og lades ut.

Jeg vil fullstendig veilede deg fra bunnen av til ferdigstillelse. Speedometer kan han kobles til kjøretøyet vårt og testet. Den kule funksjonen her er at du kan tilpasse Android-appen din for personlig tilpasning og legge til flere funksjoner i henhold til kreativiteten din. Men hvis du ikke vil bygge appen alene og bare bygge Arduino-delen, er det ingen grunn til å bekymre deg, bare last ned APK-filen (les videre) og installer på din Android-mobiltelefon. Sjekk også hele videoen på slutten.

Så la oss se hvilke materialer vi trenger for å bygge dette prosjektet, og planlegge budsjettet vårt. Alle disse komponentene er lett tilgjengelige; Hvis du har problemer med å kjøpe noen av disse, gi meg beskjed i kommentarfeltet.

Maskinvarekrav:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• FTDI-kort (for programmering av mini kan du også bruke UNO)
• 3V til 5V DC-DC Boost-omformer med USB-utgangslader
• TP4056 litiumbatterimodul
• Bluetooth-modul (HC-05 / HC-06)
• Hall-effekt sensor (US1881 / 04E)
• 18650 Litiumcelle
• Lite magneter
• Perf Board
• Berg stikker kontakter (mann og kvinne)
• Loddesett
• Små kapslingsbokser for montering av settet.

Programmeringskrav:

• Arduino IDE
• Behandler IDE med Android ADK (bare hvis du vil kode din egen app.)
• Windows / Mac PC
• Android mobiltelefon.

Det kan se ut som en håndfull komponenter og materialer, men stol på meg når du har fullført dette prosjektet, vil du føle at de er verdt tiden det er.

Måle hastighet ved bruk av Hall Sensor og Arduino:

Før vi får tak i maskinvaren, la oss få vite hvordan vi faktisk skal måle hastigheten ved hjelp av Arduino. Det er mange måter å måle hastigheten på et kjøretøy ved hjelp av Arduino, men å bruke en hallsensor er den mest økonomiske og enkleste måten å gjøre det på. En hallsensor er en komponent som oppdager polariteten til en magnet. For eksempel når en bestemt magnetpol føres nær sensoren, vil sensoren endre tilstanden. Det er mange typer hallsensorer tilgjengelig, du kan bruke en av dem i dette prosjektet, men sørg for at det er en digital hallsensor.

For å måle hastigheten må vi stikke et lite stykke magnet på hjulet på kjøretøyet, hver gang magneten krysser hallsensoren, vil den oppdage den og sende informasjonen til Arduino.

Et avbrudd vil mottas av Arduino hver gang magneten oppdages. Vi kjører en kontinuerlig timer ved hjelp av millis () -funksjonen og beregner tiden det tar for hjulet å fullføre to rotasjoner (for å minimere feil) ved å bruke formlene nedenfor:

Timetaken = millis () - pevtime;

Når vi vet tiden det tar, kan vi beregne rpm ved å bruke formlene nedenfor:

rpm = (1000 / tidsplan) * 60;

Hvor (1000 / timetaken) gir rps (revolusjoner per sekund) og det multipliseres med 60 for å konvertere rps til rpm (revolusjoner per minutt).

Etter å ha beregnet turtallet kan vi beregne kjøretøyets hastighet ved hjelp av formlene nedenfor, forutsatt at vi kjenner hjulets radius.

v = radius_hjul * o / min * 0,37699;

Etter å ha beregnet hastigheten vil Arduino kringkaste den ved hjelp av Bluetooth-modulen. Den komplette koden er gitt nedenfor i delen Kode. Sjekk også våre andre prosjekter som involverer Bluetooth-modul HC-05 her.

Del av skjema og maskinvare:

Det komplette kretsskjemaet for prosjektet er gitt nedenfor:

Her er maskinvaredelen delt i to deler, den ene er hovedkortet som inneholder alle hovedfilene. Det andre kortet består bare av en hallsensor og en motstand som skal monteres nær rattet. La oss begynne å bygge hovedkortet.

Når forbindelsen er opprettet, la oss teste oppsettet ved hjelp av vårt 18650 litiumbatteri. Litiumbatteri er ekstremt eksplosivt og må derfor håndteres med ekstrem forsiktighet. Det er av denne grunn hvorfor vi bruker en TP4056 litiumbatteriladningsmodul. Denne modulen har overladnings- / utladningsbeskyttelse og omvendt polaritetsbeskyttelse. Derfor kan batteriet lett lades ved hjelp av en vanlig mikro-USB-lader og kan tømmes trygt til det når grenseverdiene for underspenning. Noen viktige detaljer i TP4056-lademodulen er gitt i tabellen nedenfor.

Parametere:	Verdi per celle:
Under spenningsavbrudd	2.4V
Overspenning Cut-off	4.2V
Ladestrøm	1A
Beskyttelse	Overspenning og omvendt polaritetsbeskyttelse
IC er til stede	TP4056 (lader IC) og DW01 Protection IC
Indikasjons-LED-er	Rød- Pågår Grønn - Ladning fullført

La oss starte med Hall Sensor Board. Dette kortet inneholder bare to komponenter, den ene er 10K-motstanden og den andre er hallsensoren. Tilkoblingene kan gjøres som vist i skjemaene ovenfor. Når brettet er klart, kobler du dem til ved hjelp av jumperledninger i henhold til skjemaene. Når det er gjort, skal det se ut som dette.

Et annet viktig skritt i prosjektet er å koble 18650 batteriet til B + og B- terminalene på TP4056-modulen ved hjelp av en ledning. Siden Li + -celler er eksplosive, anbefales det sterkt ikke å bruke loddejern over disse cellene. Selv om folk har gjort det, er det veldig risikabelt og kan lett havne i et stort rot. Derfor er den enkle måten å gjøre det på, å bruke magneter som vist nedenfor

Det er bare å lodde ledningen til et lite stykke magnet og deretter feste magnetene til polene på batteriet (de tiltrekkes veldig godt av terminalene) som vist ovenfor. Du kan bruke en andekran for å sikre posisjonen til magneten ytterligere.

Programmering av Arduino:

Programmet for dette prosjektet er veldig enkelt. Vi må bare beregne hastigheten på det roterende hjulet ved å bruke hallsensoravbruddsinngangene og kringkaste den beregnede hastigheten over luften ved hjelp av Bluetooth-modul. Det komplette programmet er gitt i kodeseksjonen nedenfor og forklart ved hjelp av kommentarlinjene.

Hver gang hallsensoren oppdager magneten, utløser den et avbrudd. Denne avbrytelsesfunksjonen kalles magnet_detect () -funksjonen . Dette er stedet der kjøretøyets turtall beregnes.

Når turtallet er beregnet, beregnes hjulets hastighet i loop () -funksjonen. Når koden er klar, kan vi dumpe den til Arduino pro mini og teste den fungerer som vist i videoen gitt på slutten.

Android-mobilapplikasjon for hastighetsmåler:

Android-applikasjonen for dette prosjektet er laget med programvare kalt Processing. Hvis du ikke er interessert i å lage din egen Android-applikasjon og bare vil installere den som brukes her, kan du laste ned APK-filen og installere den direkte på smarttelefonen ved å følge trinnene nedenfor.

1. Du kan laste ned APK-filen direkte fra lenken nedenfor. Denne APK-filen er laget for Android versjon 4.4.2 og nyere (Kitkat og over). Pakk ut APK-filen fra zip-filen.

Android-applikasjon for hastighetsmåler

2. Overfør.Apk-filen fra datamaskinen din til mobiltelefonen.

3. Aktiver installering av applikasjon fra ukjente kilder i Android-innstillingene.

4. Installer applikasjonen.

Hvis den er vellykket installert, finner du applikasjonen kalt “ Processing_code ” installert på telefonen din som vist nedenfor:

Utvikle din egen applikasjon ved hjelp av prosessering:

Enten kan du bruke.APK-filen som er gitt ovenfor, eller du kan bygge din egen app ved å bruke Processing som forklart her. Du kan laste ned all prosesseringskoden for Android herfra. Programmet forklares selv ved hjelp av kommentarlinjene. Men hvis du har noen problemer, eller hvis du vil få søknaden din endret litt, vennligst bruk kommentarseksjonen, så hjelper jeg deg.

Android-programmet oppretter en forbindelse med Bluetooth-modulen vår under oppstart av applikasjonen og mottar hastigheten på kjøretøyet som ble beregnet og kringkastet av Arduino Pro mini. Jeg har laget en liten grafikk også for å vise hastigheten ved hjelp av et Analog hastighetsmåler for å få det til å se litt attraktivt ut. Du kan komme med dine egne ideer og tilpasse koden for å tilpasse den etter dine behov. Sjekk også våre andre behandlingsprosjekter for å lære mer om det:

• Ping Pong-spill med Arduino
• Smarttelefonkontrollert FM-radio ved bruk av prosessering.
• Arduino Radar System ved hjelp av prosessering og ultralydssensor

Når du har installert applikasjonen på mobiltelefonen, er det på tide å teste prosjektet vårt. Men vi har ennå ikke montert settet vårt på et kjøretøy ennå. La oss gjøre det.

Montering av hastighetsmålersettet til et kjøretøy:

Jeg har montert dette settet over min syklus og testet det, og det fungerer som en sjarm. Montering av settet er overlatt til kreativiteten din, du kan hente din egen lille eske fra en butikk og bore hull til ledningene og tilkoblingene og montere den på kjøretøyet ditt. En vanlig viktig ting å merke seg er at magneten skal sitte fast på felgen på hjulet, og hallføleren skal monteres så nær magneten som mulig, slik at hver gang magneten krysser hallføleren, skal den kunne oppdage den. er arrangementet vist nedenfor.

Siden jeg har en 3D-skriver med meg, designet jeg mine egne kabinetter for å få dem til å se bra ut og på en slik måte at den enkelt kan monteres og kobles fra sykkelen vår for å lade batteriet. Så hvis du har en 3D-skriver eller hvis du kan få tilgang til en for å skrive ut få materialer, fortsett å lese, ellers hopper du over denne delen og bruker din egen kreativitet til å montere disse tingene. Lær å bruke 3D-skriver her.

Hvis du har bestemt deg for å bruke designfilene mine og skrive ut kabinettene dine, må du sørge for at hovedperfektkortet er i nærheten av dimensjonene nedenfor

Hele design- og STL-filene for 3D-utskrift kan lastes ned herfra. Hvis tavlen ligner på det som er laget her, kan du direkte 3D skrive ut kabinettene dine ved hjelp av de gitte STL-filene, ellers kan du bruke Design-filene og endre det i henhold til tavlen.

La oss starte med det 3D-trykte lille kabinettet som skal brukes til hallsensormodulen. Skriv ut kabinettet, plasser kretsen i det, og bruk ledningene dine gjennom hullet, og monter det deretter på kjøretøyet slik at hallføleren er nær magneten, som vist nedenfor.

Det anbefales å modellere hovedkortet før du utformer kabinettet for det, slik at vi kan sørge for at det passer riktig, for stol på meg, det vil være mareritt når du skriver ut kabinettet i 6 lange timer, og til slutt vil det ikke passe inn i perf-brettet ditt. Modellbrettet for mitt viktigste perfbrett er vist nedenfor.

Nå vil det være enkelt å designe hovedkapslingsboksen. Jeg har designet hovedboksen i to filer, slik at den ene delen av boksen vil holde elektronikken og den andre vil bli permanent festet til syklusen ved hjelp av klemmer og bolter. Disse to delene kan enkelt festes for å samles for å lage et komplett kabinett og deretter skilles når vi trenger å lade opp litiumbatteriet eller jobbe med elektronikken.

Når den første delen av skapet er designet og skrevet ut, kan du plassere alle komponentene våre som vist nedenfor, og det skal se ut som dette.

Som du ser er det to åpninger foran esken, den ene brukes til USB-en som vi kan lade mobiltelefonen vår gjennom. Den andre er for mikro-USB som vi kan lade litiumbatteriet med.

La oss nå skrive ut den andre delen av hovedkapslingen og sjekke om den passer som den første delen.

Når vi er fornøyde med delene, kan vi montere den andre delen av kabinettet ved hjelp av en C-klemme og noen muttere og bolter som vist nedenfor:

La oss nå koble batteriet til hovedkretsen vår ved hjelp av magneter og tape som beskrevet ovenfor, og holde det permanent trygt inne i kabinettet.

Det er det maskinvaren vår er klar for endelig montering. Bare koble hall-sensormodulen til hovedkortet og skyv den bevegelige kapslingen inn i det faste kabinettet, så er den klar til handling.

Arbeidsforklaring:

Når du har forsikret deg om at litiumbatteriet er ladet opp, slår du bare på settet ved å bruke vippebryteren og åpne Android-applikasjonen. Hvis alt går bra, bør du få opp skjermen nedenfor, og den skal vise at appen din har koblet til Bluetooth-modulen HC-05 som vist nedenfor. Husk å koble Bluetooth-modulen din med telefonen før du åpner applikasjonen.

Nå er det bare å kjøre bilen din, og du bør legge merke til at hastighetsmåleren viser gjeldende hastighet på bilen din. Du kan også lade mobiltelefonen mens du sykler ved hjelp av en vanlig ladekabel. Når du er ferdig med turen, kan du skyve av boksen fra syklusen og lade den fra strømnettet ved hjelp av hvilken som helst smarttelefonlader.

Så dette, du kan ikke bare måle hastigheten på bilen din, men også lade mobilen samtidig. Håper, du likte prosjektet. Du kan legge til app mye mer funksjon til dette prosjektet, bare ved å justere kodene. Du kan beregne avstanden dekket av turen din, toppen og gjennomsnittshastigheten på turen osv. Gi meg beskjed hvis du har spørsmål ved kommentarene, så hjelper jeg deg gjerne.

Som vanlig vil hele arbeidet med prosjektet bli vist i videoen nedenfor.