DIY-snelheidsmeter met behulp van arduino en Android-app verwerken

In dit project maken we een coole snelheidsmeter voor fietsen of andere automobielen door Arduino te gebruiken, die de snelheid via Bluetooth uitzendt naar een Android-applicatie die we hebben gemaakt met Processing. Het complete project wordt aangedreven door een 18650 lithiumcel en is dus zeer draagbaar samen met uw voertuig. Om het wat meer pit te geven, heb ik de mogelijkheid toegevoegd om uw mobiele telefoon op te laden terwijl deze uw snelheid weergeeft. Ja, u kunt dit ook gebruiken als een powerbank voor uw mobiele telefoons onderweg, aangezien de 18650 een hoge ladingsdichtheid heeft en gemakkelijk kan worden opgeladen en ontladen.

Ik zal je volledig begeleiden vanaf het begin tot de voltooiing, de snelheidsmeter kan hij op ons voertuig aansluiten en testen. De coole functie hier is dat je je Android-app kunt aanpassen voor je personalisatie en meer functies kunt toevoegen op basis van je creativiteit. Maar als u de app niet zelf wilt bouwen en gewoon het Arduino-onderdeel wilt bouwen, hoeft u zich geen zorgen te maken, download gewoon het APK-bestand (lees verder) en installeer het op uw Android-mobiele telefoon. Bekijk ook de volledige video aan het einde.

Laten we dus eens kijken welke materialen we nodig hebben om dit project te bouwen, en ons budget plannen. Al deze componenten zijn gemakkelijk verkrijgbaar; als je problemen hebt met het kopen van een van deze, laat het me weten in het commentaargedeelte.

Hardware vereisten:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• FTDI-kaart (voor het programmeren van mini kunt u ook UNO gebruiken)
• 3V naar 5V DC-DC Boost-converter met USB-uitgangslader
• TP4056 Lithiumbatterijmodule
• Bluetooth-module (HC-05 / HC-06)
• Hall-effect sensor (US1881 / 04E)
• 18650 lithiumcel
• Klein stukje magneten
• Perf bord
• Berg sticks connectoren (mannelijk en vrouwelijk)
• Soldeerkit
• Kleine behuizingsdozen om de kit te monteren.

Programmeervereisten:

• Arduino IDE
• IDE verwerken met Android ADK (alleen als u uw eigen app wilt coderen.)
• Windows / Mac-pc
• Android mobiele telefoon.

Het lijkt misschien een handvol componenten en materialen, maar geloof me, als je dit project eenmaal hebt voltooid, zou je denken dat ze de moeite waard zijn.

Snelheid meten met Hall-sensor en Arduino:

Voordat we de hardware in handen krijgen, laat ons weten hoe we de snelheid daadwerkelijk gaan meten met Arduino. Er zijn veel manieren om de snelheid van een voertuig te meten met Arduino, maar het gebruik van een Hall-sensor is de meest economische en gemakkelijkste manier om dit te doen. Een Hall-sensor is een component die de polariteit van een magneet detecteert. Wanneer bijvoorbeeld een bepaalde pool van de magneet in de buurt van de sensor wordt gebracht, verandert de sensor van toestand. Er zijn veel soorten gangsensoren beschikbaar, u kunt ze allemaal in dit project gebruiken, maar zorg ervoor dat het een digitale gangsensor is.

Om de snelheid te meten, moeten we een klein stukje magneet op het wiel van het voertuig plakken, elke keer dat de magneet de hall-sensor passeert, zal hij deze detecteren en de informatie naar de Arduino sturen.

Elke keer dat de magneet wordt gedetecteerd, ontvangt de Arduino een interrupt. We draaien een continue timer met behulp van de millis () -functie en berekenen de tijd die het wiel nodig heeft om twee rotaties te voltooien (om fouten te minimaliseren) met behulp van de onderstaande formules:

Timetaken = millis () - pevtime;

Zodra we de benodigde tijd kennen, kunnen we het toerental berekenen met behulp van de onderstaande formules:

rpm = (1000 / dienstregeling) * 60;

Waar (1000 / timetaken) geeft de rps (omwentelingen per seconde) en het wordt vermenigvuldigd met 60 om rps om te rekenen naar rpm (omwentelingen per minuut).

Na het berekenen van het toerental kunnen we de snelheid van het voertuig berekenen met behulp van de onderstaande formules, op voorwaarde dat we de straal van het wiel kennen.

v = radius_of_wheel * rpm * 0,37699;

De Arduino zal, na het berekenen van de snelheid, deze uitzenden met behulp van de Bluetooth-module. De volledige code wordt hieronder gegeven in de sectie Code. Bekijk hier ook onze andere projecten met Bluetooth Module HC-05.

Schema's en hardware-onderdeel:

Het volledige schakelschema van het project wordt hieronder gegeven:

Hier is het hardware-gedeelte opgesplitst in twee delen, een is het moederbord dat alle hoofdbestanden bevat. Het andere bord bestaat alleen uit een Hall-sensor en een weerstand die bij het wiel wordt gemonteerd. Laten we beginnen met het bouwen van het moederbord.

Zodra de verbinding is gemaakt, kunnen we de installatie testen met behulp van onze 18650 lithiumbatterij. Lithiumbatterijen zijn zeer explosief van aard en moeten daarom met uiterste voorzichtigheid worden gehanteerd. Daarom gebruiken we een TP4056-oplaadmodule voor lithiumbatterijen. Deze module heeft bescherming tegen overladen / ontladen en bescherming tegen omgekeerde polariteit. Daarom kan de batterij eenvoudig worden opgeladen met een normale micro-USB-oplader en veilig worden ontladen totdat de onderspanningsgrenzen zijn bereikt. Enkele belangrijke details van de TP4056-oplaadmodule worden gegeven in de onderstaande tabel.

Parameters:	Waarde per cel:
Onder spanning afgesneden	2,4V
Overspanningsuitschakeling	4.2V
Laadstroom	1A
Bescherming	Bescherming tegen overspanning en omgekeerde polariteit
IC is aanwezig	TP4056 (oplader IC) en DW01 Protection IC
Indicatie-LED's	Rood - Bezig met opladen Groen - opladen voltooid

Laten we nu beginnen met het Hall Sensor Board. Dit bord bevat slechts twee componenten, de 10K-weerstand en de andere is de Hall-sensor. De aansluitingen kunnen worden gemaakt zoals weergegeven in het bovenstaande schema. Zodra het bord klaar is, verbindt u ze met behulp van jumperdraden volgens het schema. Als het klaar is, zou het er ongeveer zo uit moeten zien.

Een andere cruciale stap in het project is het verbinden van de 18650-batterij met de B + en B- terminals van de TP4056-module met behulp van een draad. Aangezien Li + -cellen explosief zijn, wordt het ten zeerste afgeraden om een ​​soldeerbout over deze cellen te gebruiken. Hoewel mensen het hebben gedaan, is het zeer riskant en kan het gemakkelijk in een grote puinhoop terechtkomen. Daarom is de gemakkelijke manier om dit te doen het gebruik van magneten zoals hieronder weergegeven

Gewoon soldeer de draad een stukje magneet en plak de magneten op de klemmen van de batterij (ze aangetrokken klemmen goed) zoals hierboven weergegeven. U kunt een eendenkraan gebruiken om de positie van de magneet verder vast te zetten.

Programmeren van de Arduino:

Het programma voor dit project is heel eenvoudig. We hoeven alleen maar de snelheid van het draaiende wiel te berekenen met behulp van de onderbrekingsingangen van de Hall-sensor en de berekende snelheid via de ether uit te zenden met behulp van de Bluetooth-module. Het volledige programma wordt gegeven in de sectie Code hieronder en uitgelegd aan de hand van de commentaarregels.

Elke keer dat de Hall-sensor de magneet detecteert, wordt er een onderbreking geactiveerd. Deze interruptfunctie wordt aangeroepen door de functie magnet_detect () . Dit is de plaats waar het toerental van het voertuig wordt berekend.

Zodra het toerental is berekend, wordt de snelheid van het wiel berekend in de functie lus () . Zodra de code klaar is, kunnen we deze naar onze Arduino pro mini dumpen en de werking testen, zoals weergegeven in de video aan het einde.

Android mobiele applicatie voor snelheidsmeter:

De Android-applicatie voor dit project is gemaakt met behulp van software genaamd Processing. Als u niet geïnteresseerd bent in het maken van uw eigen Android-applicatie en u wilt gewoon de hier gebruikte Android-applicatie installeren, dan kunt u het APK-bestand downloaden en direct op uw smartphone installeren door de onderstaande stappen te volgen.

1. U kunt het APK-bestand rechtstreeks downloaden via de onderstaande link. Dit APK-bestand is gemaakt voor Android-versie 4.4.2 en hoger (Kitkat en hoger). Pak het APK-bestand uit het zip-bestand uit.

Android-applicatie voor snelheidsmeter

2. Breng het.Apk-bestand over van uw computer naar uw mobiele telefoon.

3. Schakel het installeren van de applicatie van onbekende bronnen in je Android-instellingen in.

4. Installeer de applicatie.

Als de installatie is gelukt, vindt u de applicatie met de naam " Processing_code " op uw telefoon geïnstalleerd, zoals hieronder weergegeven:

Ontwikkel uw eigen applicatie met behulp van Processing:

U kunt het.APK-bestand hierboven gebruiken of u kunt uw eigen app bouwen met Processing, zoals hier wordt uitgelegd. U kunt hier de volledige Android-applicatiecode van Processing downloaden. Het programma legt zichzelf uit met behulp van de commentaarregels. Maar als je een probleem hebt of als je je sollicitatie een beetje wilt laten aanpassen, gebruik dan het commentaargedeelte en ik zal je helpen.

Het Android-programma maakt tijdens het opstarten van de applicatie verbinding met onze Bluetooth-module en ontvangt de snelheid van het voertuig die werd berekend en uitgezonden door de Arduino Pro mini. Ik heb ook een kleine afbeelding gemaakt om de snelheid weer te geven met behulp van een analoge snelheidsmeter om het er een beetje aantrekkelijk uit te laten zien. U kunt uw eigen ideeën bedenken en de code aanpassen om deze aan uw behoeften aan te passen. Bekijk ook onze andere verwerkingsprojecten voor meer informatie:

• Pingpongspel met Arduino
• Slimme telefoongestuurde FM-radio met behulp van verwerking.
• Arduino-radarsysteem met behulp van verwerking en ultrasone sensor

Nadat u de applicatie op uw mobiele telefoon heeft geïnstalleerd, is het tijd om ons project te testen. Maar we hebben onze kit nog niet op een voertuig gemonteerd. Laten we het doen.

De snelheidsmeterkit op een voertuig monteren:

Ik heb deze kit over mijn fiets gemonteerd en getest, en het werkt als een zonnetje. Het monteren van de kit wordt aan uw creativiteit overgelaten, u kunt uw eigen kleine doos uit een winkel halen en gaten boren voor de draden en aansluitingen en deze op uw voertuig monteren. Een veelvoorkomend belangrijk ding om op te merken is dat de magneet aan de rand van het wiel moet worden geplakt en dat de Hall-sensor zo dicht mogelijk bij de magneet moet worden gemonteerd, zodat elke keer dat de magneet de Hall-sensor passeert, deze deze moet kunnen detecteren is de opstelling hieronder weergegeven.

Omdat ik een 3D-printer bij me heb, heb ik mijn eigen behuizingen ontworpen om ze er goed uit te laten zien en op een manier dat ze gemakkelijk kunnen worden gemonteerd en losgekoppeld van onze fiets om de batterij op te laden. Dus als je een 3D-printer hebt of als je er toegang toe kunt krijgen om een ​​paar materialen af ​​te drukken, lees dan verder, sla anders dit deel over en gebruik je eigen creativiteit om deze dingen te monteren. Leer hier om de 3D-printer te gebruiken.

Als je hebt besloten om mijn ontwerpbestanden te gebruiken en je bijlagen af ​​te drukken, zorg er dan voor dat je hoofdprintplaat de onderstaande afmetingen benadert

De volledige ontwerp- en STL-bestanden voor 3D-printen kunnen hier worden gedownload. Als het bord vergelijkbaar is met wat hier is gemaakt, kunt u uw bijlagen direct 3D afdrukken met behulp van de opgegeven STL-bestanden of u kunt de ontwerpbestanden gebruiken en deze aanpassen aan uw bord.

Laten we beginnen met de 3D-geprinte kleine behuizing die zal worden gebruikt voor de Hall-sensormodule. Druk de behuizing af, plaats het circuit erin en zet uw draden vast door het daarvoor bestemde gat en monteer het vervolgens op uw voertuig zodat de Hall-sensor zich in de buurt van de magneet bevindt, zoals hieronder weergegeven.

Het wordt aanbevolen om het moederbord te modelleren voordat u de behuizing ervoor ontwerpt, zodat we ervoor kunnen zorgen dat het goed past, want geloof me, het zou een nachtmerrie zijn als u uw behuizing gedurende 6 lange uren afdrukt en uiteindelijk niet past in je prestatiebord. Het modelbord voor mijn belangrijkste prestatiebord wordt hieronder weergegeven.

Nu is het eenvoudig om de hoofdbehuizingsdoos te ontwerpen. Ik heb de hoofddoos in twee mappen ontworpen, zodat het ene deel van de doos de elektronica bevat en het andere permanent aan de fiets wordt bevestigd met klemmen en bouten. Deze twee onderdelen kunnen eenvoudig worden vastgemaakt om een ​​complete behuizing te maken en vervolgens worden gescheiden wanneer we onze lithiumbatterij moeten opladen of aan onze elektronica moeten werken.

Zodra het eerste deel van de behuizing is ontworpen en bedrukt, kunnen we al onze componenten erin plaatsen zoals hieronder weergegeven en het zou er ongeveer zo uit moeten zien.

Zoals je kunt zien zijn er twee openingen voor de doos, een wordt gebruikt voor de USB waarmee we onze mobiele telefoon kunnen opladen. De andere is voor de micro-USB waarmee we onze lithiumbatterij kunnen opladen.

Laten we nu het tweede deel van de hoofdbehuizing afdrukken en controleren of het zoals verwacht in het eerste deel past.

Als we tevreden zijn met de onderdelen, kunnen we het tweede deel van de behuizing monteren met behulp van een C-klem en enkele moeren en bouten, zoals hieronder weergegeven:

Laten we nu de batterij met behulp van magneten en tape op ons hoofdcircuit aansluiten, zoals hierboven besproken, en deze permanent veilig in onze behuizing bewaren.

Dat is het, onze hardware is klaar voor de definitieve montage. Verbind eenvoudig de Hall-sensormodule met het moederbord en schuif de beweegbare behuizing in de vaste behuizing en hij is klaar voor actie.

Werkende uitleg:

Nadat u ervoor heeft gezorgd dat uw lithiumbatterij is opgeladen, schakelt u de kit eenvoudig in met de tuimelschakelaar en opent u uw Android-applicatie. Als alles goed gaat, zou u het onderstaande scherm moeten krijgen en het zou moeten weergeven dat uw app verbinding heeft gemaakt met uw Bluetooth-module HC-05, zoals hieronder weergegeven. Vergeet niet om uw Bluetooth-module met uw telefoon te koppelen voordat u de applicatie opent.

Rijd nu gewoon met uw voertuig en u zou de snelheidsmeter moeten zien die de huidige snelheid van uw voertuig weergeeft. U kunt uw mobiele telefoon ook tijdens het rijden opladen met een normale oplaadkabel. Als u klaar bent met uw rit, kunt u de bak van de fiets halen en deze opladen via het lichtnet met behulp van een mobiele oplader voor smartphones.

Zo meet u niet alleen de snelheid van uw voertuig, maar laadt u tegelijkertijd de Mobile op. Hoop, je hebt genoten van het project. U kunt een app veel meer functies aan dit project toevoegen, gewoon door de codes aan te passen. U kunt de afgelegde afstand van uw rit berekenen, de topsnelheid en de gemiddelde snelheid van uw rit enz. Laat het me weten als u katernen heeft via de opmerkingen en ik help u graag verder.

Zoals gewoonlijk wordt de hele werking van het project in de onderstaande video getoond.