Svjetla za bicikle: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Cilj projekta

Dizajn i izrada prednjeg i stražnjeg svjetlosnog uređaja za bicikl koji se sastoji od:

• Lampa za prednje osvetljenje.
• Svjetlo prisutnosti i pokazivač smjera (treperi) na stražnjoj strani.

Ograničenja projekta

• Pojedinačno napajanje.
• Uklonjivo napajanje.
• Snažno prednje i stražnje osvjetljenje.
• Vidljivo pri punom svetlu.
• Zaštita baterije od pražnjenja.
• Prigušivanje vibracija.
• Jednostavna integracija u bicikl.
• Proširivi projekt za dodatne mogućnosti.

Princip rada

Napajanje se uključuje uključivanjem kabela baterije.

Sistem se pokreće. Pojavljuje se naizmjenično bljeskanje dva LED niza.

Dva tastera za prikaz trepćuće strelice koja pokazuje smer na LED matrici na nekoliko sekundi. U isto vrijeme iz aktivnog zujalice emitira se dvotonski zvuk.

Prednje svjetlo bicikla ima nezavisni prekidač za uključivanje.

Korak 1: Lista elektronskih komponenti

• Keramički kondenzator 10n (2)
• Elektrolitički kondenzator 3, 3µF
• Elektrolitski kondenzator 1000µF (2)
• Otpor 1K
• Otpor 10K (2)
• Otpor 33K
• Otpor 1M
• Otpor 33M
• Krug pojačala LM10
• Arduino mini Pro ili Elegoo nano V3
• Vijci i plastični odstojnici
• Zener dioda 2, 5V
• Mosfet tranzistor BUZ21
• Četverostruka LED matrica max7219
• Štampana ploča 30x70mm
• Pin header

Korak 2: Lista dodatne opreme za integraciju bicikla

• Zapečaćeno plastično kućište za komande
• Tipka za trenutnu aktivaciju (2)
• 5-pinski kabel Led lampa
• Baterija 18650 1500mAh (ili veći kapacitet) (2)
• Vodootporni konektori
• Plastično kućište
• Aktivni zujalica
• Retro-reflektor
• Ploča od pleksiglasa za poklopac
• Vijci, podloške, matice (4)
• Izolacijske trake (različite debljine)

Korak 3: Tehnički opis elektroničkog dijela

Elektronički dio sastoji se od 3 modula:

• Regulator struje 5V
• Krug zaštite od pražnjenja baterije
• Upravljanje prikazom LED matričnog ekrana

Regulator struje 5V

Napajanje sistema koristi dvije 18650 baterija u seriji. Arduino Pro Mini kontroler isporučuje regulirani napon od 5V koji se neće koristiti za napajanje LED niza. Tokom ispitivanja, struja koja se vuče iz LED polja spojenog direktno na kontroler ga je destabilizirala.

Regulator je MCP1700 s niskim padom napona. Pošto nemam regulator koji napaja 5V, koristim regulator od 3.3V čiji se izlazni napon povećava na 5V pomoću Zener diode (umjesto Zenera mogu se koristiti serijski diode).

Krug zaštite od pražnjenja baterije

Kako biste produžili vijek trajanja baterija, preporučljivo je ne isprazniti ih u potpunosti. Korištena montaža prekida napajanje kada je napon baterije ispod 6V.

LM10CN kolo je diferencijalno pojačalo koje ima interni referentni napon od 200mV koji se može uporediti sa naponom baterije. U tu svrhu koristi se pregradni most 1M-33K koji daje napon od 200mV kada je napon baterije 6V. Na ovom naponu Mosfet BUZ21 se deaktivira što prekida napajanje sklopa.

Upravljanje LED matričnim ekranom

Shema je jednostavna i zahtijeva nekoliko komponenti. Mogu se koristiti i drugi kontroleri iz Arduina ili Elegoo -a (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3 itd.).

Kontroler se kontroliše pomoću dva tastera. Otpornik od 10K i kondenzator od 10 nF štite od napona odskoka.

Pri pokretanju sistema LED matrica treperi. To je zadano stanje. Pritiskom na jedno od dugmadi kontroler će se na nekoliko sekundi prebaciti u „način rada pokazivača smjera“, a mini zvučnik će emitirati zvuk, dok LED matrica pokazuje smjer.

Napomene:

Led lampa je direktno povezana sa zaštićenim izvorom napajanja. Ne kontrolira ga Mini Pro jedinica. Kondenzatori od 1000µ štite kontroler i LED diodu od prenapona struje pri uključivanju LED lampe ili od varijacija struje u vezi s radom LED polja.

Korištenje napajanja od 1500mAh omogućava rad od 3 sata (na 530mA).

Tokom dana bez Led lampe potrošnja je 210mA sa autonomijom od 7h (napajanje 1500mAh).

Korištenje napajanja od 5000mAh produžuje rad na 10 sati (LED lampica uključena).

Korak 4: Opis programa

Program je prilično jednostavan i zasnovan je na biblioteci LedControl.h. Ovdje se sve može učitati.

Nekoliko savjeta:

Intenzitet prikaza LED dioda vrši se pomoću varijable "intenzitet". Možete izabrati vrijednost između 0 (niska) i 8 (visoka).

Varijabla "long" označava trajanje prikaza strelica smjera. Pritiskom na jedno od tastera, strelice za smer će biti prikazane tokom vremena koje označava promenljiva (u ovom slučaju 5 sekundi).

Varijabla "blink1" omogućava efekat treptanja kada se ne pritisne nijedno dugme. Podržava pomicanje slijeva na desno ili zdesna na lijevo ovisno o pritisnutom gumbu.

Funkcije "setRow" i "setColumn" koriste se za postizanje učinka prikaza. Funkcija "setColumn" koristi se za naglašavanje bočnog pomicanja strelica.

Aktivni zvučni signal aktivira se tonskom funkcijom na priključku 6. Zvuk se razlikuje ovisno o smjeru. Zvuk koji se emituje tokom 5 sekundi omogućava vam da znate status ekrana.

Program radi u petlji. Zbog velikog opterećenja procesora, brzina prikaza se prikazuje dok program radi. Na ovaj način postiže se određena vizualna fluidnost. Odgoda kraja petlje (100 i 300 ms) omogućava ubrzanje ili usporavanje brzine pomicanja.

Video zapis napravljen tokom makete daje pregled prikaza. Za preuzimanje ovdje.

Korak 5: Montaža i montaža

Montaža ne predstavlja nikakav problem.

Štampana ploča koja podržava komponente pričvršćena je na stražnju stranu LED modula odstojnicima.

Sve žice su lemljene kako bi se izbjegli loši kontakti.

Kućište je obloženo samoljepljivim trakama od pjene. Time se izbjegava uporaba vijaka i omogućuje montaži da podnese vibracije bicikla.

Ovako dizajniran (s višežilnom žičanom vezom) sistem se može lako sastaviti i rastaviti.

Baterija staje u džep moje jakne koju ne ostavlja. U večernjim satima će se ponovo napuniti kako bi sutradan ponovo bio u funkciji.

Imam nekoliko verzija napajanja, uključujući jedno sa 4 baterije od 2000mAh (2x2). Autonomija tada prolazi do 8 sati. U tom slučaju potpuno punjenje može trajati cijelu noć. Stoga je razumno imati nekoliko kompleta baterija.

Treba napomenuti da intenzitet svjetla matrice utječe na potrošnju energije. Varijabla programa "intenzitet" može se smanjiti kako bi se produžio rad.

Zaključak

To je jednostavan projekt za izvesti pod uslovom da imate strpljenja da nabavite pravi materijal (višežilni kabel, tipke …).

Sada ću dovršiti ovaj sklop s modulom žiroskopa kako bih prilagodio prikaz prema ubrzanju bicikla.