เซ็นเซอร์จอดรถ LED พลังงานแสงอาทิตย์: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

By More Than the SumMy ช่อง youtube ติดตาม เพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

เกี่ยวกับ: ฉันเป็นครูที่บางครั้งทำวิดีโอ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับมากกว่าผลรวม »

โรงรถของเรามีความลึกไม่มาก และมีตู้ที่ส่วนท้ายซึ่งช่วยลดความลึกได้อีก รถของภรรยาผมสั้นพอที่จะใส่ได้ แต่ก็ใกล้แล้ว ฉันสร้างเซ็นเซอร์นี้เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการจอดรถ และเพื่อให้แน่ใจว่ารถเต็มในโรงรถก่อนที่จะไปไกลเกินไปและชนตู้

เมื่อได้รับการออกแบบแล้ว ฉันตัดสินใจที่จะใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์เพราะฉันมีจุดที่ดีที่จะติดตั้ง และแผนของฉันคือการขยายระบบนี้เพื่อให้พลังงานแก่สิ่งต่างๆ ในโรงรถในอนาคต

ดูวิดีโอนี้สำหรับภาพรวมโดยย่อ:

เสบียง

ตัวเครื่องพิมพ์ 3 มิติและตัวกระจายแสง LED

กิ๊บหนีบกระดาษพิมพ์ลาย 3 มิติ

Arduino Nano, Breadboard และสายจัมเปอร์

ผู้จัดการพลังงานแสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์

เขียงหั่นขนมแบบบัดกรี, คอนเนคเตอร์ 2 สาย, คอนเนคเตอร์ 3 สาย, คอนเนคเตอร์ 4 สาย

แถบ LED (60/ม.) WS2812

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 14500

ไขควงไฟฟ้า

อัลตราโซนิกเซนเซอร์

เทปสองหน้า เทปไฟฟ้าเหลว

คีมปอกสายไฟ หัวแร้ง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ

ปืนลมร้อน

สกรู M3x8mm, น็อต M3

*ลิงค์ทั้งหมดเป็นลิงค์พันธมิตร

ขั้นตอนที่ 1: สร้างวงจร + รหัส

ดาวน์โหลดและติดตั้งภาพร่าง Arduino พบได้ที่นี่: Parking Sensor Sketch

วงจรประกอบด้วยเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก Arduino nano และแถบ LED ที่กำหนดแอดเดรสได้ WS2812B 5V ตอนแรกฉันกังวลเรื่องการใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพราะพื้นผิวของรถไม่เรียบ แต่หลังจากการทดสอบครั้งแรก ก็ดูเหมือนจะไม่มีปัญหา

เชื่อมต่อสิ่งต่อไปนี้กับหมุด Arduino ที่ระบุ (หรือเปลี่ยนในรหัสในบรรทัดที่ 5-7):

แถบ LED -> ขา 8

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก Trig -> พิน 12

อัลตราโซนิกเซนเซอร์ Echo -> พิน 11

ในการปรับรหัสให้ตรงกับแอปพลิเคชันของคุณ คุณสามารถเปลี่ยนบรรทัดของรหัสต่อไปนี้:

9: นี่คือจำนวนซม. ที่ไฟเปิดขึ้น

10: นี่คือเกณฑ์ที่จะแจ้งให้คุณทราบว่าคุณใกล้แล้ว

11: นี่คือจำนวนซม. ที่แจ้งให้คุณทราบว่าคุณอยู่ห่างไกลออกไป

12: ในระยะนี้ ไฟเริ่มเปลี่ยนเป็นสีม่วง บอกให้รู้ว่าหยุด

13: ในระยะนี้ไฟเริ่มกะพริบ แสดงว่าคุณอยู่ใกล้เกินไป

ตัวเลขอื่น ๆ ที่จะปรับ:

15: นี่คือตัวเลขในหน่วยวินาทีที่จะรอหลังจากที่รถหยุดเคลื่อนที่ก่อนที่ไฟจะดับและ Arduino จะเข้าสู่โหมดพลังงานต่ำ

17: ตัวเลขนี้แสดงถึงปริมาณความผันผวนของระยะทางที่อนุญาตก่อนที่เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและเปิดขึ้นอีกครั้ง

ฉันใช้ไลบรารี "Low Power" เพื่อให้ Arduino อยู่ในสถานะสลีปเมื่อไม่ได้ใช้งาน คู่มือ Sparkfun นี้ให้ภาพรวมเกี่ยวกับวิธีการทำงาน และคุณสามารถดาวน์โหลดการติดตั้งได้ที่นี่: Low Power Library สิ่งที่ฉันพบคือไลบรารี่รบกวนการมอนิเตอร์แบบอนุกรม ดังนั้นคุณจะไม่สามารถใช้งานได้ในขณะที่รวมและใช้งานไลบรารีพลังงานต่ำ

ขั้นตอนที่ 2: การบัดกรีวงจร

โอนส่วนประกอบวงจรไปยังบอร์ดต้นแบบและประสานเข้าที่ บัดกรีขั้วต่อ JST 4 ขาสำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก และขั้วต่อ JST 3 ขาสำหรับแถบ LED ฉันเพิ่มตัวเชื่อมต่อ JST 2 สายเข้ากับ 5V และกราวด์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับส่วนประกอบและ Arduino จากภายนอก

ขั้นตอนที่ 3: การติดตั้ง Ultrasonic Sensor

แยกชิ้นส่วน 4 พินของแถบส่วนหัวของตัวเมีย งอหมุด และบัดกรีเป็นขั้วต่อ 4 พิน เพื่อให้คุณสามารถเลื่อนไปบนเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก ทาสีด้วยเทปไฟฟ้าเหลว

ทำเครื่องหมายตำแหน่งสำหรับเซ็นเซอร์และแถบ LED บนตู้ที่จะติดตั้งเครื่องตรวจจับ ติดเทปติดเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกที่พิมพ์ 3 มิติไปยังตำแหน่งที่เลือกด้วยเทปสองหน้า เจาะรูที่ผนังเพื่อป้อนลวดผ่าน

ขั้นตอนที่ 4: การติดตั้ง LED Strip

ตัดแถบ LED ให้มีความยาวที่เหมาะกับคุณ (ของฉันยาว 20 LED และเว้นระยะที่ 60 LEDs/m) บัดกรีขั้วต่อ 3 พินเข้ากับด้านอินพุต และทาสีด้วยเทปไฟฟ้าเหลว

หากคุณวางไฟ LED ตามที่อยู่บนผนัง พิกเซลจะมีมุมมองที่จำกัด และทำให้แสงจำนวนมากสูญเสียไป คุณสามารถเห็นความแตกต่างในภาพด้านบน ฝาครอบที่ฉันออกแบบให้กระจายแสงมีความหนาประมาณ 0.5 มม. ซึ่งดูเหมือนว่าจะให้ความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความสว่างและปริมาณการแพร่กระจาย

เลือกจุดที่คุณต้องการวาง LED ตามหลักการแล้วควรวางให้อยู่กึ่งกลางด้านหน้าคนขับใกล้กับระดับสายตาจากที่นั่งคนขับ เสียบส่วนหลังทั้งสองของที่ยึดเข้าด้วยกัน เลื่อนแถบ LED เข้าที่ยึด ลอกกาวออกจากด้านหลังของแถบ LED แล้วกดเข้าที่ เลื่อนฝาครอบเข้ากับที่ยึด และใช้เทปสองหน้าเพื่อยึดกับตำแหน่งที่คุณเลือก

หมายเหตุ: ภาพสเก็ตช์ถูกตั้งโปรแกรมไว้สำหรับ LED 20 ดวง ดังนั้นหากคุณใช้จำนวนอื่น อย่าลืมเปลี่ยนตัวเลขในบรรทัดที่ 5 เพื่อให้สอดคล้องกับค่านั้น หากคุณใช้ LED จำนวนคี่ จะถูกตั้งค่าเพื่อให้ยังคงทำงานได้ตามที่คาดไว้

ขั้นตอนที่ 5: ติดตั้ง Arduino และเชื่อมต่อทั้งหมด

ใช้สกรูและน็อต M3 สองตัวเพื่อติดเขียงหั่นขนมที่บัดกรีได้เข้ากับตัวเครื่อง เลื่อนตัวเชื่อมต่อผ่านช่องเปิดที่ด้านข้าง และขันฝาให้เข้าที่

เลือกจุดที่สะดวกในการติดตั้งกล่องหุ้มใกล้กับ LED และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก และเพิ่มสกรูเพื่อให้คุณสามารถแขวนไว้กับที่โดยใช้ตัวยึดรูกุญแจ ฉันวางไว้ข้างๆ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกโดยตรง เพื่อจะได้ไม่ต้องต่อสายไฟ 4 เส้นสำหรับเซ็นเซอร์

ติดเซ็นเซอร์และไฟ LED ใช้ตัวยึดลวดที่พิมพ์ 3 มิติเพื่อช่วยในการจัดการสายไฟ และเพื่อป้องกันไม่ให้สายไฟเคลื่อนที่มากเกินไป

ขั้นตอนที่ 6: การเพิ่มแผงโซลาร์เซลล์

ฉันตัดสินใจเพิ่มพลังงานแสงอาทิตย์ให้กับโครงการนี้ เพื่อที่ฉันจะได้ไม่ต้องกังวลเรื่องแบตเตอรี่ ดังนั้นฉันจึงไม่ได้เสียบปลั๊กไฟเข้ากับผนังตลอดเวลา การตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแบบโมดูลาร์ ดังนั้นฉันจึงวางแผนที่จะทำโครงการโรงรถเพิ่มเติมที่จะดึงพลังงานจากมัน และฉันสามารถปรับปรุงแผงโซลาร์เซลล์หรือตัวควบคุมการชาร์จและแบตเตอรี่ได้ตามต้องการ

ตัวจัดการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ในโครงการนี้ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ 6v และกำลังไฟอย่างน้อย 5W เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ สิ่งที่ยุ่งยากเกี่ยวกับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องการกระแสไฟอย่างน้อย 1 แอมป์เพื่อชาร์จ ในกรณีนี้ ฉันมีแผง 5v สองแผงที่ได้รับการจัดอันดับที่ 0.5 A ต่อแผง เนื่องจากตัวจัดการพลังงานต้องการอย่างน้อย 6v แผงจึงต้องต่อสายเป็นอนุกรม โดยเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเข้าด้วยกัน ในการจัดเรียงนี้ กระแสไฟจะอยู่ที่ 0.5A แต่เนื่องจากพลังงานจากแผงรวมคือ 5W เมื่อตัวควบคุมการประจุลดแรงดันไฟฟ้าลง จะมีกระแสไฟเพียงพอที่จะชาร์จแบตเตอรี่

หมายเหตุ: แรงดันไฟฟ้าแผงโซลาร์เซลล์ผันผวนอย่างมากตลอดทั้งวัน และจะมีค่าสูงสุดที่ค่าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ด้วยเหตุนี้ คุณจึงไม่ต้องการเชื่อมต่อ Arduino หรือแบตเตอรี่กับแผงควบคุมโดยตรง

ใช้ลวดบัดกรีแผงเป็นชุด และเพิ่มขั้วต่อ JST 2 ขา เพื่อให้คุณสามารถเชื่อมต่อและถอดออกจากตัวจัดการพลังงานได้อย่างง่ายดาย หาพื้นผิวเรียบที่ได้รับแสงแดดมากเพื่อติดตั้งแผง สำหรับฉัน ฉันมีจุดที่สามารถติดเทปโดยใช้เทปกาวสองหน้าได้อย่างง่ายดาย ฉันทำความสะอาดพื้นผิวก่อนแล้วจึงแปะแผ่นปิดลง การยึดเกาะดูเหมือนแข็งแรงเพียงพอ แต่เวลาจะบอกว่านี่เพียงพอสำหรับรับลมแรงที่พัดมาบริเวณนี้หรือไม่ ฉันใช้สายรัดซิปเพื่อยึดลวดเข้าที่ขณะดึงกลับเข้าไปในโรงรถ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจำนวนมากยังสามารถใช้เป็นโหลดเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านั้น ในกรณีของไมโครโฟนสามารถใช้เป็นลำโพงได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังสามารถทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ได้ สามารถใช้ LED เพื่อวัดการปรากฏตัวของแสงได้ หากแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแผงโซลาร์เซลล์ มันจะดึงกระแสไฟและฉันเชื่อว่ามันจะเปล่งแสงออกมา (ไม่แน่ใจว่าความถี่ใด) ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องติดตั้งบล็อคกิ้งไดโอดในวงจรเพื่อป้องกันไม่ให้แผงโซลาร์เซลล์หมดแบตเตอรี่เมื่อไม่มีแสงแดดส่องถึง ฉันคิดว่าวงจรจัดการพลังงานมีวงจรนี้อยู่ แต่หลังจากฝนตกสองสามวัน แบตเตอรี่ก็หมดเกลี้ยง

ฉันใช้ไดโอดที่พบอยู่รอบๆ และบัดกรีไปที่ปลายสายที่จะเชื่อมต่อกับขั้ว 5V บนตัวควบคุมการชาร์จ หากคุณบัดกรีในที่เดียวกัน จุดสิ้นสุดของไดโอดที่มีแถบความถี่ควรชี้ไปที่ตัวควบคุมการชาร์จ และอยู่ห่างจากขั้วบวกของแผงโซลาร์เซลล์ สิ่งนี้จะป้องกันกระแสรั่วไหลกลับเข้าสู่แผง ฉันใช้ขั้วต่อลวดบัดกรีหดด้วยความร้อนเพื่อบัดกรีให้เข้าที่ เพราะฉันติดตั้งของฉันหลังจากที่วางระบบแล้ว

ขั้นตอนที่ 7: การเพิ่ม Solar Power Manager

ตัวจัดการพลังงานมีตัวเลือกในการเชื่อมต่อโดยใช้สายจัมเปอร์ตัวเมียหรือสาย USB ไม่มีสิ่งใดสะดวกเป็นพิเศษสำหรับระยะทางที่ฉันต้องการเรียกใช้ลวด ดังนั้นฉันจึงบัดกรีสายไฟที่ด้านล่างของบอร์ดที่เชื่อมต่อ 5v และพินกราวด์

ติดน็อตคันโยก Wago 5 พินสองตัวเข้ากับตัวเครื่องโดยใช้เทปกาวสองหน้า ซึ่งจะช่วยให้เปิดเครื่องได้หลายเครื่องจากตัวจัดการพลังงานนี้ มันสามารถให้กระแสไฟสูงถึง 1A ที่ 5V ดังนั้นหากแอพพลิเคชั่นในอนาคตของคุณต้องการกระแสมากกว่านั้น คุณควรสำรวจโดยใช้ตัวจัดการพลังงานอื่น ๆ

ที่ด้านหลังของตัวจัดการพลังงาน มีชุดสวิตช์อยู่หลายชุด เพื่อให้คุณสามารถตั้งค่าแรงดันไฟโดยประมาณของแผงโซลาร์เซลล์ของคุณได้ ดังนั้นให้สลับสวิตช์เพื่อให้ตรงกับการตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่คุณใช้อยู่ ในกรณีของฉัน ฉันตั้งค่าเป็น 9v เนื่องจากพาเนลในการจัดเรียงซีรีย์ได้รับการจัดอันดับเป็น 10v

ตัวจัดการพลังงานมาพร้อมกับขาตั้ง ดังนั้นให้ถอดสองตัวออก และใช้รูเหล่านั้นเพื่อขันตัวจัดการพลังงานเข้ากับตัวเครื่องโดยใช้สกรู M3x8 ป้อนสายไฟที่บัดกรีที่ 5v และกราวด์ผ่านรูที่ด้านล่าง แล้วหนีบเข้ากับน็อตคันโยก Wago

หาจุดที่เหมาะสมสำหรับตัวจัดการพลังงาน และเพิ่มสกรูเข้ากับผนัง ใช้รูกุญแจบนตัวเครื่องเพื่อแขวนเข้าที่ ต่อสายไฟจาก Arduino ไปยังตัวจัดการพลังงาน และยึดเข้าที่โดยใช้ขั้วต่อ Wago 5v และกราวด์ ระวังอย่าติดกลับด้าน บอร์ด Arduino มีการป้องกันบางอย่าง แต่คุณสามารถทอดของคุณที่นี่ได้หากคุณต่อพิน 5v กลับด้าน ใช้ที่ยึดลวดเพื่อยึดลวดเข้ากับผนัง

ทำเช่นเดียวกันกับสายไฟที่มาจากแผงโซลาร์เซลล์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ถอดแผงโซลาร์เซลล์ออกก่อนที่คุณจะต่อสายไฟเข้ากับอินพุตบนตัวควบคุมพลังงาน เพื่อไม่ให้ไฟฟ้าลัดวงจรหรือทำให้บอร์ดเสียหาย

เมื่อเสร็จแล้ว ให้ติดฝาครอบเข้ากับตัวเครื่อง เปิดสวิตช์แบตเตอรี่ และเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์กลับเข้าไปใหม่

ขั้นตอนที่ 8: ทดสอบเลย

รางวัลชนะเลิศ การแข่งขัน LED Strip Speed Challenge