Światła rowerowe: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Cel projektu

Projekt i wykonanie przedniego i tylnego urządzenia oświetleniowego do roweru składającego się z:

• Lampa oświetlenia przedniego.
• Światło obecności i kierunkowskaz (migający) z tyłu.

Ograniczenia Projektu

• Pojedynczy zasilacz.
• Zdejmowany zasilacz.
• Mocne oświetlenie przednie i tylne.
• Widoczne w pełnym świetle.
• Ochrona baterii przed rozładowaniem.
• Tłumienie drgań.
• Prosta integracja z rowerem.
• Rozszerzalny projekt o dodatkowe funkcje.

Zasada działania

Zasilanie włącza się, podłączając przewód akumulatora.

System się uruchamia. Pojawia się naprzemienne miganie dwóch tablic LED.

Dwa przyciski do wyświetlania przez kilka sekund migającej strzałki wskazującej kierunek na matrycy LED. Jednocześnie z aktywnego brzęczyka emitowany jest dwutonowy dźwięk.

Przednie światło roweru posiada niezależny włącznik do jego włączania.

Krok 1: Lista komponentów elektronicznych

• Kondensator ceramiczny 10n (2)
• Kondensator elektrolityczny 3, 3µF
• Kondensator elektrolityczny 1000µF (2)
• Odporność 1K
• Odporność 10K (2)
• Odporność 33K
• Odporność 1M
• Odporność 33M
• Obwód wzmacniacza LM10
• Arduino mini Pro lub Elegoo nano V3
• Śruby i podkładki plastikowe
• Dioda Zenera 2,5V
• Tranzystor mosfet BUZ21
• Poczwórna matryca led max7219
• Płyta drukowana 30x70mm
• Nagłówek pinów

Krok 2: Lista akcesoriów do integracji roweru

• Uszczelniona plastikowa obudowa elementów sterujących
• Przycisk chwilowej aktywacji(2)
• 5-pinowy kabel Lampa Led
• Bateria 18650 1500mAh (lub większa pojemność)(2)
• Wodoodporne złącza
• Plastikowa obudowa
• Aktywny brzęczyk
• Retroreflektor
• Płytka z pleksi do osłony
• Śruby, podkładki, nakrętki (4)
• Taśmy izolacyjne (różne grubości)

Krok 3: Opis techniczny części elektronicznej

Część elektroniczna składa się z 3 modułów:

• Regulator prądu 5V
• Obwód zabezpieczający przed rozładowaniem akumulatora
• Sterowanie wyświetlaniem wyświetlacza matrycowego LED

Regulator prądu 5V

Zasilanie systemu wykorzystuje szeregowo dwie baterie 18650. Kontroler Arduino Pro Mini dostarcza regulowane napięcie 5 V, które nie będzie używane do zasilania macierzy LED. Podczas testów pobór prądu z matrycy LED podłączonej bezpośrednio do kontrolera destabilizował go.

Regulator to MCP1700 o niskim spadku napięcia. Nie mając regulatora podającego 5V, używam regulatora 3,3V, którego napięcie wyjściowe jest podnoszone do 5V za pomocą diody Zenera (zamiast Zenera można zastosować diody szeregowo).

Obwód zabezpieczający przed rozładowaniem akumulatora

Aby przedłużyć żywotność baterii, zaleca się nie rozładowywać ich całkowicie. Zastosowane mocowanie odcina zasilanie, gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 6V.

Obwód LM10CN jest wzmacniaczem różnicowym, którego wewnętrzne napięcie odniesienia wynosi 200mV, które można porównać z napięciem akumulatora. W tym celu stosowany jest mostek dzielnika 1M-33K, który daje napięcie 200mV przy napięciu akumulatora 6V. Przy tym napięciu Mosfet BUZ21 jest dezaktywowany, co odcina zasilanie zespołu.

Sterowanie wyświetlaczem matrycowym LED

Schemat jest prosty i wymaga kilku elementów. Można użyć innych kontrolerów Arduino lub Elegoo (Uno R3, zakres nano, Mega 2560 R3, itp.).

Kontroler jest monitorowany za pomocą dwóch przycisków. Rezystor 10K i kondensator 10nF chronią przed napięciami odbiciowymi.

Przy starcie systemu matryca LED miga. Jest to stan domyślny. Po naciśnięciu jednego z przycisków kontroler przełączy się na kilka sekund w „tryb kierunkowskazów”, a mini głośnik wyda dźwięk, a matryca LED będzie wskazywać kierunek.

Uwagi:

Lampa Led jest bezpośrednio podłączona do chronionego źródła zasilania. Nie jest kontrolowany przez jednostkę Mini Pro. Kondensatory 1000µ chronią sterownik i matrycę LED przed przepięciami prądowymi, gdy lampa LED jest włączona lub przed zmianami prądu związanymi z działaniem matrycy LED.

Zastosowanie zasilacza 1500mAh pozwala na pracę przez 3 godziny (przy 530mA).

W dzień bez lampy Led pobór wynosi 210mA przy autonomii 7h (zasilanie 1500mAh).

Zastosowanie zasilacza o pojemności 5000mAh wydłuża działanie do 10 godzin (włączona lampka LED).

Krok 4: Opis programu

Program jest dość prosty i bazuje na bibliotece LedControl.h. Tutaj można załadować wszystko.

Kilka wskazówek:

Intensywność wyświetlania diod odbywa się poprzez zmienną „intens”. Możesz wybrać wartość od 0 (niska) do 8 (wysoka).

Zmienna „długa” wskazuje czas wyświetlania strzałek kierunku. Naciśnięcie jednego z przycisków spowoduje wyświetlenie strzałek kierunku przez czas wskazany przez zmienną (w tym przypadku 5 sekund).

Zmienna „blink1” umożliwia efekt mrugania, gdy żaden przycisk nie jest wciśnięty. Obsługuje przewijanie od lewej do prawej lub od prawej do lewej w zależności od naciśniętego przycisku.

Funkcje "setRow" i "setColumn" są używane do nadania efektu na wyświetlaczu. Funkcja „setColumn” służy do podkreślenia bocznego ruchu strzałek.

Aktywny brzęczyk jest aktywowany przez funkcję tonu na porcie 6. Emitowany dźwięk jest różny w zależności od kierunku. Dźwięk emitowany w ciągu 5 sekund pozwala poznać stan wyświetlacza.

Program działa w pętli. Ze względu na duże obciążenie procesora prędkość wyświetlania jest pokazywana podczas działania programu. W ten sposób uzyskuje się pewną płynność wizualną. Opóźnienie końca pętli (100 i 300 ms) umożliwia przyspieszenie lub spowolnienie przewijania.

Wideo wykonane podczas makiety daje podgląd renderowania. Do pobrania tutaj.

Krok 5: Montaż i montaż

Montaż nie sprawia żadnego problemu.

Płytka drukowana podtrzymująca komponenty jest przymocowana z tyłu modułu LED za pomocą przekładek.

Wszystkie przewody są lutowane, aby uniknąć złych styków.

Obudowa jest wyściełana samoprzylepnymi paskami pianki. Pozwala to uniknąć użycia śrub i pozwala montażowi wytrzymać wibracje roweru.

W ten sposób zaprojektowany (z połączeniem wielożyłowym) system można łatwo montować i demontować.

Bateria mieści się w kieszeni mojej kurtki, której nie zostawia. Wieczorem zostanie ponownie naładowany, aby móc ponownie działać następnego dnia.

Posiadam kilka wersji zasilacza, w tym jedną z 4 bateriami 2000mAh (2x2). Autonomia mija wtedy do 8 godzin. W takim przypadku pełne ładowanie może trwać całą noc. Dlatego rozsądne jest posiadanie kilku zestawów baterii.

Należy zauważyć, że natężenie światła matrycy wpływa na zużycie energii. Zmienna "intens" programu może zostać zredukowana do przedłużenia działania.

Wniosek

Jest to łatwy projekt do wykonania, pod warunkiem, że masz cierpliwość, aby uzyskać odpowiedni materiał (kabel wielożyłowy, przyciski…).

Teraz uzupełnię ten montaż o moduł żyroskopowy, aby dostosować wyświetlacz do przyspieszenia roweru.