چراغ دوچرخه: 5 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

هدف پروژه

طراحی و ساخت دستگاه روشنایی جلو و عقب برای دوچرخه شامل:

• چراغ روشنایی جلو.
• وجود چراغ و نشانگر جهت (چشمک زن) در عقب.

محدودیت های پروژه

• منبع تغذیه تک.
• منبع تغذیه متحرک.
• روشنایی قوی جلو و عقب.
• در نور کامل قابل مشاهده است.
• محافظت از باتری در برابر تخلیه.
• میرایی ارتعاش.
• ادغام ساده با دوچرخه
• پروژه قابل توسعه برای ویژگی های اضافی.

اصل کارکرد

با وصل کردن سیم باتری ، برق روشن می شود.

سیستم شروع می شود. چشمک زدن متناوب دو آرایه LED ظاهر می شود.

دو دکمه برای نمایش فلش چشمک زن که جهت ماتریس LED را برای چند ثانیه نشان می دهد. در همان زمان یک صدای دو رنگ از یک زنگ فعال پخش می شود.

چراغ جلو دوچرخه دارای یک سوئیچ مستقل برای روشن کردن آن است.

مرحله 1: فهرست قطعات الکترونیکی

• خازن سرامیکی 10n (2)
• خازن الکترولیتی 3 ، 3µF
• خازن الکترولیتی 1000 µF (2)
• مقاومت 1K
• مقاومت 10K (2)
• مقاومت 33K
• مقاومت 1M
• مقاومت 33M
• مدار تقویت کننده LM10
• Arduino mini Pro یا Elegoo nano V3
• پیچ و فاصله گیر پلاستیکی
• دیود زنر 2 ، 5 ولت
• ترانزیستور Mosfet BUZ21
• ماتریس led چهارگانه max7219
• تخته چاپ 30x70 میلی متر
• هدر پین

مرحله 2: فهرست لوازم جانبی برای ادغام دوچرخه

• محفظه پلاستیکی آب بندی شده برای کنترل
• دکمه فعال سازی لحظه ای (2)
• لامپ LED کابل 5 پین
• باتری 18650 1500mAh (یا ظرفیت بیشتر) (2)
• اتصالات ضد آب
• قاب پلاستیکی
• زنگ فعال
• بازتابنده یکپارچهسازی با سیستمعامل
• صفحه پلکسی گلاس برای روکش
• پیچ ، واشر ، مهره (4)
• نوارهای عایق (ضخامت های مختلف)

مرحله 3: توضیحات فنی قطعات الکترونیکی

بخش الکترونیکی شامل 3 ماژول است:

• تنظیم کننده فعلی 5V
• مدار حفاظت از تخلیه باتری
• کنترل صفحه نمایش ماتریس LED

تنظیم کننده فعلی 5V

منبع تغذیه سیستم از دو باتری 18650 به صورت سری استفاده می کند. کنترلر Arduino Pro Mini دارای ولتاژ تنظیم شده 5 ولت است که برای تغذیه آرایه LED استفاده نمی شود. در حین آزمایش ، جریان فعلی از آرایه LED متصل مستقیم به کنترل کننده باعث بی ثباتی آن شد.

تنظیم کننده MCP1700 با افت ولتاژ پایین است. فاقد رگولاتور تغذیه کننده 5 ولت ، از رگولاتور 3.3 ولت استفاده می کنم که ولتاژ خروجی آن با استفاده از دیود زنر به 5 ولت افزایش می یابد (به جای زنر می توان از دیودهای سری استفاده کرد).

مدار حفاظت از تخلیه باتری

برای افزایش طول عمر باتری ها ، توصیه می شود آنها را به طور کامل تخلیه نکنید. هنگام استفاده از ولتاژ باتری زیر 6 ولت ، منبع تغذیه را قطع می کند.

مدار LM10CN یک تقویت کننده دیفرانسیل است که دارای ولتاژ مرجع داخلی 200mV است که می توان آن را با ولتاژ باتری مقایسه کرد. برای این منظور از پل تقسیم کننده 1M-33K استفاده می شود که وقتی ولتاژ باتری 6V است ولتاژ 200mV می دهد. در این ولتاژ Mosfet BUZ21 غیرفعال می شود که منبع تغذیه مجموعه را قطع می کند.

کنترل صفحه نمایش ماتریس LED

طرح کلی ساده است و به اجزای کمی نیاز دارد. از کنترلرهای دیگر Arduino یا Elegoo (Uno R3 ، محدوده نانو ، Mega 2560 R3 و غیره …) می توان استفاده کرد.

کنترل کننده توسط دو دکمه فشاری کنترل می شود. یک مقاومت 10K و یک خازن 10nF از ولتاژهای گزاف گویی محافظت می کنند.

در شروع سیستم ماتریس LED چشمک می زند. حالت پیش فرض است. با فشار دادن یکی از دکمه ها ، کنترل کننده برای چند ثانیه به "حالت نشانگر جهت" تغییر حالت می دهد و بلندگوی کوچک صدایی را منتشر می کند در حالی که ماتریس LED جهت را نشان می دهد.

ملاحظات:

لامپ Led مستقیماً به منبع تغذیه محافظت شده وصل می شود. این دستگاه توسط واحد Mini Pro کنترل نمی شود. هنگام روشن شدن لامپ LED یا تغییرات فعلی مربوط به عملکرد آرایه LED ، خازنهای 1000μ کنترل کننده و آرایه LED را از افزایش جریان محافظت می کند.

استفاده از منبع تغذیه 1500 میلی آمپر ساعتی به شما امکان می دهد 3 ساعت (در 530 میلی آمپر) کار کنید.

در طول روز بدون لامپ Led مصرف 210mA با خودمختاری 7h (منبع تغذیه 1500mAh) است.

استفاده از منبع تغذیه 5000 میلی آمپر ساعتی کار را تا 10 ساعت افزایش می دهد (چراغ LED روشن است).

مرحله 4: توضیحات برنامه

این برنامه بسیار ساده است و بر اساس کتابخانه LedControl.h طراحی شده است. همه چیز را می توان در اینجا بارگذاری کرد.

چند نکته:

شدت نمایش led ها از طریق متغیر "intens" انجام می شود. می توانید مقداری بین 0 (پایین) و 8 (بالا) را انتخاب کنید.

متغیر "طولانی" مدت زمان نمایش پیکان جهت را نشان می دهد. با فشار دادن یکی از دکمه های فشار ، پیکان های جهت جهت زمان مشخص شده توسط متغیر (در این حالت 5 ثانیه) نمایش داده می شود.

متغیر "چشمک زدن 1" هنگامی که هیچ دکمه ای فشار داده نمی شود ، امکان چشمک زدن را می دهد. بسته به دکمه فشرده از پیمایش چپ به راست یا راست به چپ پشتیبانی می کند.

برای جلوه دادن به صفحه نمایش از توابع "setRow" و "setColumn" استفاده می شود. تابع "setColumn" برای تأکید بر حرکت جانبی فلش ها استفاده می شود.

یک زنگ فعال با عملکرد تن در پورت 6 فعال می شود. بسته به جهت صدا پخش می شود. صدای ساطع شده در طول 5 ثانیه به شما امکان می دهد از وضعیت صفحه نمایش مطلع شوید.

برنامه بصورت حلقه ای اجرا می شود. به دلیل بار زیاد CPU ، سرعت نمایش با اجرای برنامه نشان داده می شود. به این ترتیب ، سیالیت بصری خاصی به دست می آید. تاخیر پایان حلقه (100 و 300 میلی ثانیه) اجازه می دهد تا سرعت پیمایش شتاب گرفته یا کند شود.

ویدئوی تهیه شده در طی ماکت ، پیش نمایشی از رندر را ارائه می دهد. برای بارگیری اینجا.

مرحله 5: مونتاژ و نصب

مونتاژ هیچ مشکلی ایجاد نمی کند.

برد مدار چاپی که قطعات را پشتیبانی می کند ، با فاصله دهنده ها به پشت ماژول LED متصل شده است.

همه سیم ها لحیم می شوند تا از تماس های بد جلوگیری شود.

محفظه با نوارهای فوم چسبناک پوشانده شده است. این امر از استفاده از پیچ جلوگیری می کند و به مجموعه اجازه می دهد تا در برابر ارتعاشات دوچرخه مقاومت کند.

به این ترتیب (با اتصال سیم چند رشته ای) سیستم را می توان به راحتی مونتاژ و جدا کرد.

باتری در جیب کاپشن من جا می شود که از آن خارج نمی شود. عصرها دوباره شارژ می شود تا روز بعد دوباره فعال شود.

من چندین نسخه منبع تغذیه دارم از جمله یکی با 4 باتری 2000 میلی آمپر ساعتی (2x2). سپس خودمختاری تا 8 ساعت طول می کشد. در این حالت شارژ کامل می تواند تمام شب ادامه داشته باشد. بنابراین داشتن چندین مجموعه باتری منطقی است.

لازم به ذکر است که شدت نور ماتریس بر توان مصرفی تأثیر می گذارد. متغیر "شدت" برنامه را می توان برای طولانی شدن کار کاهش داد.

نتیجه

انجام این پروژه آسان است به شرطی که حوصله دریافت مواد مناسب را داشته باشید (کابل چند رشته ای ، دکمه های فشار …).

من اکنون این مجموعه را با یک ماژول ژیروسکوپ تکمیل می کنم تا صفحه نمایش را با توجه به شتاب دوچرخه تنظیم کنم.