ไฟจักรยาน: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

วัตถุประสงค์ของโครงการ

การออกแบบและสร้างอุปกรณ์ให้แสงสว่างด้านหน้าและด้านหลังสำหรับจักรยานประกอบด้วย:

• ไฟหน้า.
• ไฟแสดงสถานะและไฟแสดงทิศทาง (กะพริบ) ที่ด้านหลัง

ข้อจำกัดของโครงการ

• แหล่งจ่ายไฟเดียว
• แหล่งจ่ายไฟที่ถอดออกได้
• ไฟหน้าและไฟท้ายทรงพลัง
• มองเห็นได้เต็มแสง
• การป้องกันแบตเตอรี่จากการคายประจุ
• ลดแรงสั่นสะเทือน
• รวมเข้ากับจักรยานอย่างง่าย
• โครงการที่ขยายได้สำหรับคุณสมบัติเพิ่มเติม

หลักการทำงาน

เปิดเครื่องโดยเสียบสายแบตเตอรี่

ระบบเริ่มทำงาน การกะพริบสลับกันของอาร์เรย์ LED สองดวงปรากฏขึ้น

ปุ่มกดสองปุ่มเพื่อแสดงลูกศรกะพริบเพื่อระบุทิศทางบนเมทริกซ์ LED เป็นเวลาสองสามวินาที ในเวลาเดียวกัน เสียงทูโทนจะออกมาจากออดที่ทำงานอยู่

ไฟหน้าของจักรยานยนต์มีสวิตช์เปิดปิดอิสระ

ขั้นตอนที่ 1: รายการส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

• ตัวเก็บประจุเซรามิก 10n (2)
• ตัวเก็บประจุไฟฟ้า 3, 3µF
• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ 1000µF (2)
• แนวต้าน 1K
• ความต้านทาน 10K (2)
• แนวต้าน 33K
• แนวต้าน 1M
• แนวต้าน 33M
• วงจรขยายเสียง LM10
• Arduino mini Pro หรือ Elegoo nano V3
• สกรูและตัวเว้นระยะพลาสติก
• ซีเนอร์ไดโอด 2, 5V
• ทรานซิสเตอร์มอสเฟต BUZ21
• เมทริกซ์นำสี่เท่า max7219
• กระดานพิมพ์ 30x70mm
• หัวเข็ม

ขั้นตอนที่ 2: รายการอุปกรณ์เสริมสำหรับการรวมจักรยาน

• ตัวเรือนพลาสติกปิดผนึกสำหรับการควบคุม
• ปุ่มกดเปิดใช้งานชั่วขณะ(2)
• สายไฟ 5 พิน หลอดไฟ LED
• แบตเตอรี่ 18650 1500mAh (ความจุหรือมากกว่า)(2)
• ขั้วต่อกันน้ำ
• กล่องพลาสติก
• กริ่งที่ใช้งานอยู่
• Retro-สะท้อนแสง
• แผ่นลูกแก้วสำหรับครอบ
• สกรู แหวนรอง น็อต (4)
• เทปฉนวน (ความหนาต่างๆ)

ขั้นตอนที่ 3: คำอธิบายทางเทคนิคของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วย 3 โมดูล:

• ตัวควบคุมกระแสไฟ 5V
• วงจรป้องกันการคายประจุแบตเตอรี่
• การควบคุมการแสดงผลของจอแสดงผล LED matrix

ตัวควบคุมกระแสไฟ 5V

แหล่งจ่ายไฟของระบบใช้แบตเตอรี่ 18650 สองก้อนในซีรีย์ คอนโทรลเลอร์ Arduino Pro Mini ให้แรงดันไฟฟ้า 5V ที่ควบคุม ซึ่งจะไม่ใช้จ่ายไฟให้กับอาร์เรย์ LED ในระหว่างการทดสอบ การดึงกระแสไฟจากอาร์เรย์ LED ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับคอนโทรลเลอร์ทำให้ไม่เสถียร

ตัวควบคุมคือ MCP1700 ที่มีแรงดันไฟฟ้าตกต่ำ ไม่มีเรกูเลเตอร์ที่จ่ายไฟ 5V ฉันใช้ตัวควบคุม 3.3V ที่มีแรงดันเอาต์พุตเพิ่มขึ้นเป็น 5V โดยใช้ซีเนอร์ไดโอด (แทนที่จะซีเนอร์สามารถใช้ไดโอดแบบอนุกรมได้)

วงจรป้องกันการคายประจุแบตเตอรี่

เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ขอแนะนำไม่ให้คายประจุจนหมด การติดตั้งที่ใช้จะตัดแหล่งจ่ายไฟเมื่อแรงดันแบตเตอรี่ต่ำกว่า 6V

วงจร LM10CN เป็นแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่มีแรงดันอ้างอิงภายใน 200mV ซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้กับแรงดันแบตเตอรี่ เพื่อจุดประสงค์นี้ใช้สะพานแบ่ง 1M-33K ซึ่งให้แรงดันไฟฟ้า 200mV เมื่อแรงดันแบตเตอรี่เป็น 6V ที่แรงดันไฟฟ้านี้ Mosfet BUZ21 จะถูกปิดใช้งานซึ่งจะตัดแหล่งจ่ายไฟของชุดประกอบ

การควบคุมการแสดงเมทริกซ์ LED

แผนผังนั้นเรียบง่ายและต้องการส่วนประกอบเพียงเล็กน้อย สามารถใช้คอนโทรลเลอร์อื่นจาก Arduino หรือ Elegoo (Uno R3, ช่วงนาโน, Mega 2560 R3 ฯลฯ…) ได้

ตัวควบคุมถูกตรวจสอบโดยปุ่มกดสองปุ่ม ตัวต้านทาน 10K และตัวเก็บประจุ 10nF ป้องกันแรงดันไฟสะท้อน

เมื่อระบบเริ่มทำงาน เมทริกซ์ LED จะกะพริบ เป็นสถานะเริ่มต้น เมื่อกดปุ่มใดปุ่มหนึ่ง ตัวควบคุมจะเปลี่ยนเป็น "โหมดแสดงทิศทาง" เป็นเวลาสองสามวินาที และลำโพงขนาดเล็กจะส่งเสียงในขณะที่เมทริกซ์ LED ระบุทิศทาง

หมายเหตุ:

หลอดไฟ LED เชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งพลังงานที่ได้รับการป้องกัน มันไม่ได้ถูกควบคุมโดยหน่วย Mini Pro ตัวเก็บประจุ 1000µ ปกป้องตัวควบคุมและอาร์เรย์ LED จากกระแสไฟกระชากเมื่อเปิดหลอดไฟ LED หรือจากรูปแบบปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของอาร์เรย์ LED

การใช้แหล่งจ่ายไฟ 1500mAh ช่วยให้ใช้งานได้ 3 ชั่วโมง (ที่ 530mA)

ในระหว่างวันโดยไม่มีหลอดไฟ LED ปริมาณการใช้คือ 210mA โดยมีอิสระ 7 ชม. (แหล่งจ่ายไฟ 1500mAh)

การใช้แหล่งจ่ายไฟขนาด 5000mAh จะช่วยยืดเวลาการทำงานเป็น 10 ชั่วโมง (เปิดหลอดไฟ LED)

ขั้นตอนที่ 4: คำอธิบายโปรแกรม

โปรแกรมนี้ค่อนข้างเรียบง่ายและอิงตามไลบรารี LedControl.h สามารถโหลดทุกอย่างได้ที่นี่

คำแนะนำเล็กน้อย:

ความเข้มของไฟ LED แสดงผ่านตัวแปร "ความเข้ม" คุณสามารถเลือกค่าระหว่าง 0 (ต่ำ) ถึง 8 (สูง)

ตัวแปร "long" ระบุระยะเวลาในการแสดงลูกศรบอกทิศทาง เมื่อกดปุ่มใดปุ่มหนึ่ง ลูกศรทิศทางจะปรากฏขึ้นตามเวลาที่ระบุโดยตัวแปร (ในกรณีนี้คือ 5 วินาที)

ตัวแปร "blink1" ให้เอฟเฟกต์กะพริบเมื่อไม่ได้กดปุ่ม รองรับการเลื่อนจากซ้ายไปขวาหรือจากขวาไปซ้าย ขึ้นอยู่กับปุ่มที่กด

ฟังก์ชัน "setRow" และ "setColumn" ถูกใช้เพื่อให้มีผลกับการแสดงผล ฟังก์ชัน "setColumn" ใช้เพื่อเน้นการเคลื่อนไหวด้านข้างของลูกศร

ออดที่เปิดใช้งานจะถูกเปิดใช้งานโดยฟังก์ชั่นโทนเสียงบนพอร์ต 6 เสียงที่ปล่อยออกมาจะแตกต่างกันไปตามทิศทาง เสียงที่ปล่อยออกมาในช่วง 5 วินาทีช่วยให้คุณทราบสถานะของการแสดงผล

โปรแกรมทำงานแบบวนซ้ำ เนื่องจากโหลด CPU สูง ความเร็วในการแสดงผลจะแสดงเมื่อโปรแกรมทำงาน ด้วยวิธีนี้จะได้รับความลื่นไหลของภาพ การหน่วงเวลาสิ้นสุดการวนซ้ำ (100 และ 300 ms) ช่วยให้เลื่อนความเร็วหรือช้าลงได้

วิดีโอที่สร้างขึ้นในระหว่างการจำลองจะแสดงตัวอย่างการเรนเดอร์ เพื่อดาวน์โหลดที่นี่

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบและติดตั้ง

การประกอบไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ

แผงวงจรพิมพ์ที่รองรับส่วนประกอบนั้นติดอยู่ที่ด้านหลังของโมดูล LED พร้อมตัวเว้นวรรค

สายไฟทั้งหมดถูกบัดกรีเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสที่ไม่ดี

ตัวเรือนบุด้วยแถบโฟมแบบมีกาวในตัว เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้สกรูและช่วยให้การประกอบสามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนของจักรยานได้

ดังนั้นการออกแบบ (ด้วยการเชื่อมต่อสายไฟแบบหลายเกลียว) ระบบจึงสามารถประกอบและถอดประกอบได้ง่าย

แบตเตอรีพอดีในกระเป๋าเสื้อแจ็กเก็ตของฉันมันไม่ทิ้ง ในตอนเย็นจะมีการชาร์จไฟเพื่อเปิดใช้งานอีกครั้งในวันถัดไป

ฉันมีแหล่งจ่ายไฟหลายรุ่นรวมถึงรุ่นที่มีแบตเตอรี่ 4 ก้อนขนาด 2000mAh (2x2) เอกราชจากนั้นก็ผ่านไปถึง 8 ชั่วโมง ในกรณีนี้ การชาร์จจนเต็มสามารถอยู่ได้ตลอดทั้งคืน ดังนั้นจึงควรที่จะมีแบตเตอรี่หลายชุด

ควรสังเกตว่าความเข้มแสงของเมทริกซ์ส่งผลต่อการใช้พลังงาน ตัวแปร "เข้มข้น" ของโปรแกรมสามารถลดลงเพื่อยืดอายุการใช้งานได้

บทสรุป

เป็นโครงการที่ง่ายในการดำเนินการหากคุณมีความอดทนเพื่อให้ได้วัสดุที่เหมาะสม (สายเคเบิลแบบหลายเกลียว ปุ่มกด…)

ตอนนี้ฉันจะประกอบโมดูลไจโรสโคปให้เสร็จสมบูรณ์เพื่อปรับการแสดงผลตามอัตราเร่งของจักรยาน