Tự làm đồng hồ tốc độ sử dụng arduino và xử lý ứng dụng Android

Trong dự án này, chúng tôi tạo ra một Đồng hồ tốc độ tuyệt vời cho xe đạp hoặc bất kỳ ô tô nào bằng cách sử dụng Arduino phát tốc độ bằng Bluetooth tới một ứng dụng Android mà chúng tôi đã tạo bằng Xử lý. Dự án hoàn chỉnh được cung cấp bởi một pin Lithium 18650 và do đó có tính di động cao cùng với phương tiện của bạn. Để thêm gia vị một chút, tôi đã thêm tùy chọn sạc điện thoại di động của bạn khi nó hiển thị tốc độ của bạn. Có, bạn cũng có thể sử dụng nó như một bộ sạc dự phòng cho điện thoại di động của bạn khi di chuyển vì 18650 có mật độ điện tích cao và có thể dễ dàng sạc và xả.

Tôi sẽ hoàn toàn hướng dẫn bạn từ đầu cho đến khi hoàn thành, đồng hồ tốc độ anh ta có thể kết nối với xe của chúng tôi và kiểm tra. Tính năng thú vị ở đây là bạn có thể tùy chỉnh ứng dụng Android của mình để cá nhân hóa và thêm nhiều tính năng hơn theo sự sáng tạo của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn không muốn tự mình xây dựng ứng dụng và chỉ xây dựng phần Arduino thì đừng lo lắng, chỉ cần tải xuống tệp APK (đọc thêm) và cài đặt trong điện thoại di động Android của bạn. Đồng thời kiểm tra toàn bộ Video ở cuối.

Vì vậy, hãy xem những vật liệu chúng tôi sẽ cần để xây dựng dự án này và lập kế hoạch ngân sách của chúng tôi. Tất cả các thành phần này đều có sẵn dễ dàng; nếu bạn gặp khó khăn khi mua bất kỳ cái nào trong số này, hãy cho tôi biết trong phần bình luận.

Yêu cầu phần cứng:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• Bảng FTDI (để lập trình mini, bạn cũng có thể sử dụng UNO)
• Bộ chuyển đổi DC-DC Boost 3V sang 5V với bộ sạc đầu ra USB
• Mô-đun pin Lithium TP4056
• Mô-đun Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Cảm biến hiệu ứng Hall (US1881 / 04E)
• 18650 tế bào Lithium
• Miếng nam châm nhỏ
• Bảng Perf
• Đầu nối thanh Berg (Nam và Nữ)
• Bộ hàn
• Hộp bao vây nhỏ để gắn bộ.

Yêu cầu lập trình:

• Arduino IDE
• Xử lý IDE với Android ADK (Chỉ khi bạn muốn viết mã ứng dụng của riêng mình.)
• PC Windows / Mac
• Điện thoại di động Android.

Nó có thể trông giống như một số ít các thành phần và vật liệu, nhưng hãy tin tôi khi bạn hoàn thành dự án này, bạn sẽ cảm thấy chúng xứng đáng với công sức bỏ ra.

Đo tốc độ bằng Cảm biến Hall và Arduino:

Trước khi bắt tay vào phần cứng, hãy cho chúng tôi biết cách chúng tôi thực sự đo tốc độ bằng Arduino. Có rất nhiều cách để đo tốc độ của xe bằng Arduino, nhưng sử dụng cảm biến Hall là cách kinh tế nhất và dễ thực hiện nhất. Một cảm biến Hall là một thành phần có khả năng dò cực của một nam châm. Ví dụ: bất cứ khi nào một cực cụ thể của nam châm được đưa đến gần cảm biến, cảm biến sẽ thay đổi trạng thái của nó. Có nhiều loại cảm biến hội trường có sẵn, bạn có thể sử dụng bất kỳ loại nào trong số những loại trong dự án này nhưng hãy đảm bảo rằng đó là cảm biến hội trường kỹ thuật số.

Để đo tốc độ chúng ta phải dán một miếng nam châm nhỏ lên bánh xe, mỗi khi nam châm đi ngang qua cảm biến Hall nó sẽ phát hiện và gửi thông tin đến Arduino.

Một ngắt sẽ được Arduino nhận mỗi khi nam châm được phát hiện. Chúng tôi chạy bộ đếm thời gian liên tục bằng cách sử dụng hàm millis () và tính toán thời gian cần thiết để bánh xe hoàn thành hai vòng quay (để giảm thiểu sai số) bằng cách sử dụng các công thức dưới đây:

Timetaken = millis () - pevtime;

Khi chúng ta biết thời gian thực hiện, chúng ta có thể tính vòng / phút bằng cách sử dụng các công thức dưới đây:

rpm = (1000 / timetaken) * 60;

Trong đó (1000 / lần quay) cho rps (Số vòng quay trên giây) và nó được nhân với 60 để chuyển rps thành vòng / phút (Số vòng quay trên phút).

Sau khi tính toán vòng / phút, chúng ta có thể tính vận tốc của xe bằng các công thức dưới đây với điều kiện chúng ta biết bán kính của bánh xe.

v = radius_of_wheel * rpm * 0,37699;

Arduino, sau khi tính toán vận tốc, sẽ phát nó bằng Mô-đun Bluetooth. Các mã hoàn chỉnh đã được đưa ra dưới đây trong phần Mã. Ngoài ra, hãy xem các dự án khác của chúng tôi liên quan đến Mô-đun Bluetooth HC-05 tại đây.

Sơ đồ và Phần cứng:

Sơ đồ mạch hoàn chỉnh của dự án được đưa ra dưới đây:

Ở đây, phần cứng được chia thành hai phần một là bo mạch chính chứa tất cả các tập tin chính. Bo mạch còn lại chỉ bao gồm một cảm biến Hall và một điện trở sẽ được gắn gần bánh xe. Chúng ta hãy bắt đầu xây dựng bảng mạch chính.

Sau khi kết nối được thực hiện, hãy để chúng tôi kiểm tra thiết lập bằng cách sử dụng pin Lithium 18650 của chúng tôi. Pin Lithium có bản chất rất dễ nổ, do đó phải xử lý hết sức thận trọng. Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng Mô-đun sạc pin Lithium TP4056. Mô-đun này có bảo vệ sạc / xả quá mức và bảo vệ phân cực ngược. Do đó, pin có thể được sạc dễ dàng bằng bộ sạc micro USB thông thường và có thể được xả một cách an toàn cho đến khi đạt đến giới hạn điện áp bị cắt. Một số chi tiết quan trọng của mô-đun sạc TP4056 được đưa ra trong bảng bên dưới.

Thông số:	Giá trị mỗi ô:
Dưới cắt điện áp	2.4V
Quá điện áp cắt	4,2V
Hiện tại đang sạc	1A
Sự bảo vệ	Bảo vệ quá áp và ngược cực
IC's hiện tại	TP4056 (IC sạc) và IC bảo vệ DW01
Đèn LED báo hiệu	Màu đỏ- Đang sạc Màu xanh lá cây - Hoàn thành phí

Bây giờ, chúng ta hãy bắt đầu với Bảng cảm biến Hall. Bo mạch này chỉ chứa hai thành phần một là điện trở 10K và thành phần còn lại là cảm biến hội trường. Các kết nối có thể được thực hiện như trong sơ đồ trên. Khi bo mạch đã sẵn sàng, hãy kết nối chúng bằng dây nhảy theo sơ đồ. Sau khi hoàn thành, nó sẽ trông giống như thế này.

Một bước quan trọng khác trong dự án là kết nối pin 18650 với các đầu B + và B- của mô-đun TP4056 bằng dây. Vì các tế bào Li + dễ nổ nên không nên sử dụng mỏ hàn trên các tế bào này. Mặc dù mọi người đã làm điều đó, nhưng nó rất rủi ro và có thể dễ dàng kết thúc trong một mớ hỗn độn lớn. Do đó, cách dễ dàng để làm điều đó, là sử dụng nam châm như hình dưới đây

Đơn giản chỉ cần hàn dây với một miếng nam châm nhỏ và sau đó dán các nam châm vào các cực của pin (chúng rất dễ bị hút vào các cực) như hình trên. Bạn có thể sử dụng một số vòi vịt để cố định thêm vị trí của nam châm.

Lập trình Arduino:

Chương trình cho dự án này rất đơn giản. Chúng tôi chỉ phải tính toán tốc độ của bánh xe quay bằng cách sử dụng đầu vào ngắt cảm biến hội trường và phát tốc độ đã tính trên không bằng Mô-đun Bluetooth. Các chương trình hoàn chỉnh được đưa ra trong phần Mã dưới đây và giải thích bằng cách sử dụng dòng nhận xét.

Mỗi khi cảm biến Hall phát hiện nam châm, nó sẽ kích hoạt ngắt. Chức năng ngắt này được gọi bởi magnet_detect () chức năng . Đây là nơi tính toán vòng tua của xe.

Sau khi vòng / phút được tính, vận tốc của bánh xe được tính trong hàm loop () . Khi mã đã sẵn sàng, hãy kết xuất nó vào Arduino pro mini của chúng tôi và kiểm tra hoạt động của nó như được hiển thị trong Video ở cuối.

Ứng dụng di động Android cho Đồng hồ tốc độ:

Ứng dụng Android cho dự án này được tạo bằng phần mềm có tên là Xử lý. Nếu bạn không quan tâm đến việc tạo ứng dụng Android của riêng mình và chỉ muốn cài đặt ứng dụng được sử dụng tại đây, bạn có thể tải xuống tệp APK và cài đặt trực tiếp trong Điện thoại thông minh của mình bằng cách làm theo các bước dưới đây.

1. Bạn có thể tải xuống trực tiếp tệp APK từ liên kết bên dưới. Tệp APK này được tạo cho Android phiên bản 4.4.2 trở lên (Kitkat ở trên). Giải nén tệp APK từ tệp zip.

Ứng dụng Android cho Đồng hồ tốc độ

2. Chuyển tệp.Apk từ máy tính sang điện thoại di động của bạn.

3. Cho phép cài đặt ứng dụng từ Nguồn không xác định trong cài đặt Android của bạn.

4. Cài đặt ứng dụng.

Nếu cài đặt thành công, bạn sẽ thấy ứng dụng có tên " Processing_code " được cài đặt trên điện thoại của mình như hình dưới đây:

Phát triển Ứng dụng của riêng bạn bằng Xử lý:

Bạn có thể sử dụng tệp.APK được cung cấp ở trên hoặc bạn có thể tạo ứng dụng của riêng mình bằng Xử lý như được giải thích ở đây. Bạn có thể tải xuống tất cả mã ứng dụng Xử lý Android từ đây. Chương trình tự giải thích bằng cách sử dụng các dòng bình luận. Nhưng nếu bạn có bất kỳ vấn đề nào hoặc nếu bạn muốn ứng dụng của mình được sửa đổi một chút, vui lòng sử dụng phần bình luận và tôi sẽ giúp bạn.

Chương trình android thiết lập kết nối với mô-đun Bluetooth của chúng tôi trong quá trình khởi động ứng dụng và nhận tốc độ của phương tiện đã được Arduino Pro mini tính toán và phát sóng. Tôi đã tạo một đồ họa nhỏ cũng để hiển thị tốc độ bằng cách sử dụng đồng hồ tốc độ Analog để làm cho nó trông hấp dẫn một chút. Bạn có thể đưa ra ý tưởng của riêng mình và chỉnh sửa mã để cá nhân hóa nó theo nhu cầu của bạn. Ngoài ra, hãy xem các Dự án xử lý khác của chúng tôi để tìm hiểu thêm về nó:

• Trò chơi Ping Pong sử dụng Arduino
• Đài FM được điều khiển trên điện thoại thông minh bằng cách sử dụng Xử lý.
• Hệ thống rađa Arduino sử dụng cảm biến xử lý và siêu âm

Sau khi bạn đã cài đặt ứng dụng vào điện thoại di động của mình, đã đến lúc thử nghiệm dự án của chúng tôi. Nhưng chúng tôi vẫn chưa gắn bộ dụng cụ của mình lên xe. Hãy làm nó.

Gắn bộ công tơ mét vào xe:

Tôi đã gắn bộ dụng cụ này theo chu kỳ hai lần của mình và thử nghiệm nó, và nó hoạt động như một sự quyến rũ. Việc lắp bộ phụ kiện là tùy thuộc vào sự sáng tạo của bạn, bạn có thể lấy hộp nhỏ của riêng mình từ cửa hàng và khoan lỗ cho dây và kết nối và gắn nó vào xe của bạn. Một điều quan trọng cần lưu ý là nam châm phải được dán vào vành bánh xe và cảm biến Hall phải được gắn càng gần nam châm càng tốt để mỗi khi nam châm đi qua cảm biến Hall, nó sẽ có thể phát hiện ra., sự sắp xếp được hiển thị bên dưới.

Vì tôi có máy in 3D bên mình nên tôi đã tự thiết kế vỏ ngoài của mình để làm cho chúng trông đẹp và theo cách có thể dễ dàng gắn và ngắt kết nối khỏi xe đạp của chúng tôi để sạc pin. Vì vậy, nếu bạn có một máy in 3D hoặc nếu bạn có thể truy cập vào một máy in để in một vài tài liệu, hãy tiếp tục đọc, nếu không, hãy bỏ qua phần này và sử dụng sự sáng tạo của riêng bạn để gắn những thứ này. Tìm hiểu cách sử dụng máy in 3D tại đây.

Nếu bạn đã quyết định sử dụng các tệp thiết kế của tôi và in thùng loa của mình thì hãy đảm bảo bảng điều khiển chính của bạn gần với các kích thước bên dưới

Các tệp Thiết kế và STL hoàn chỉnh để in 3D có thể được tải xuống từ đây. Nếu bảng tương tự như những gì được làm ở đây thì bạn có thể in 3D trực tiếp thùng loa của mình bằng các tệp STL đã cho hoặc nếu không, bạn có thể sử dụng tệp Thiết kế và sửa đổi nó theo bảng của bạn.

Hãy để chúng tôi bắt đầu với bao vây nhỏ được in 3D sẽ được sử dụng cho mô-đun cảm biến hội trường. In vỏ bọc, đặt mạch điện vào đó và khai thác dây điện của bạn qua lỗ được cung cấp và sau đó gắn nó vào xe của bạn để cảm biến hội trường ở gần nam châm như hình dưới đây.

Bạn nên tạo mẫu cho bo mạch chính trước khi thiết kế vỏ bọc cho nó để chúng tôi có thể đảm bảo rằng nó vừa khít, vì tin tôi đi sẽ là cơn ác mộng khi bạn in bao vây của mình trong 6 giờ và cuối cùng nó sẽ không vừa vào bảng hiệu suất của bạn. Bảng mô hình cho bảng điều khiển chính của tôi được hiển thị bên dưới.

Bây giờ sẽ dễ dàng để thiết kế hộp bao vây chính. Tôi đã thiết kế hộp chính trong hai tệp, để một phần của hộp sẽ giữ các thiết bị điện tử và phần kia sẽ được cố định vĩnh viễn vào chu trình bằng kẹp và bu lông. Hai bộ phận này có thể dễ dàng cố định để tập hợp lại để tạo thành một vỏ máy hoàn chỉnh và sau đó được tách ra khi chúng ta cần sạc lại pin lithium hoặc thao tác trên thiết bị điện tử của mình.

Sau khi phần đầu tiên của bao vây được thiết kế và in, hãy đặt tất cả các thành phần của chúng tôi vào bên trong như hình dưới đây và nó sẽ trông giống như thế này..

Như bạn có thể thấy, có hai lỗ ở phía trước của hộp, một lỗ được sử dụng cho USB để chúng ta có thể sạc điện thoại di động của mình. Loại còn lại dành cho micro USB sử dụng mà chúng ta có thể sạc pin lithium của mình.

Bây giờ chúng ta hãy in phần thứ hai của vỏ chính và kiểm tra xem nó có khớp với phần đầu tiên như mong đợi hay không.

Khi chúng tôi hài lòng với các bộ phận, chúng tôi có thể lắp phần thứ hai của vỏ bọc bằng kẹp C và một số đai ốc và bu lông như hình dưới đây:

Bây giờ chúng ta hãy kết nối pin với mạch chính của chúng ta bằng cách sử dụng nam châm và băng keo như đã thảo luận ở trên và giữ nó an toàn vĩnh viễn bên trong vỏ của chúng ta.

Đó là phần cứng của chúng tôi đã sẵn sàng cho lần lắp cuối cùng. Chỉ cần kết nối mô-đun cảm biến hội trường với bo mạch chính và trượt vỏ bọc có thể di chuyển vào vỏ cố định và nó đã sẵn sàng hoạt động.

Giải thích làm việc:

Sau khi đảm bảo rằng pin lithium của bạn đã được sạc đầy, chỉ cần bật bộ dụng cụ bằng cách sử dụng công tắc bật tắt và mở ứng dụng Android của bạn. Nếu mọi thứ suôn sẻ, bạn sẽ nhận được màn hình bên dưới và nó sẽ hiển thị rằng ứng dụng của bạn đã kết nối với mô-đun Bluetooth HC-05 của bạn như hình dưới đây. Hãy nhớ ghép nối mô-đun Bluetooth của bạn với điện thoại trước khi mở ứng dụng.

Bây giờ chỉ cần đi xe của bạn và bạn sẽ thấy đồng hồ tốc độ hiển thị tốc độ hiện tại của xe bạn. Bạn cũng có thể sạc điện thoại di động khi đang đi bằng cáp sạc thông thường. Khi bạn đã hoàn thành chuyến đi của mình, bạn có thể trượt khỏi hộp khỏi chu trình và sạc nó từ nguồn điện AC bằng cách sử dụng bất kỳ bộ sạc di động của điện thoại thông minh nào.

Vì vậy, bằng cách này, bạn không chỉ có thể đo tốc độ của xe của bạn mà còn có thể sạc điện thoại di động cùng một lúc. Hy vọng, bạn thích dự án. Bạn có thể thêm ứng dụng nhiều tính năng hơn vào dự án này, chỉ bằng cách điều chỉnh các mã. Bạn có thể tính toán khoảng cách được bao phủ bởi chuyến đi của bạn, đỉnh và tốc độ trung bình của chuyến đi của bạn, v.v. Hãy cho tôi biết nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào thông qua các nhận xét và tôi sẽ sẵn lòng giúp bạn.

Như thường lệ, toàn bộ hoạt động của Dự án sẽ được hiển thị trong video dưới đây.