Czujnik parkowania LED zasilany energią słoneczną: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Przez More Than the SumMy kanał YouTubeŚledź więcej autora:

O: Jestem nauczycielem, który czasami robi filmy. Więcej o więcej niż suma »

Nasz garaż nie ma dużej głębokości, a na końcu znajdują się szafki, które dodatkowo zmniejszają głębokość. Samochód mojej żony jest na tyle krótki, że się zmieści, ale jest blisko. Zrobiłem ten czujnik, aby uprościć proces parkowania i upewnić się, że samochód zapełnia się w garażu, zanim pojedzie za daleko i uderzy w szafki.

Po zaprojektowaniu postanowiłem zasilać go panelami słonecznymi, ponieważ miałem dobre miejsce na ich umieszczenie, a moim planem jest rozbudowanie tego systemu, aby w przyszłości zasilać więcej rzeczy w garażu.

Obejrzyj ten film, aby zapoznać się z krótkim omówieniem:

Kieszonkowe dzieci

Obudowy drukowane 3D i dyfuzor LED

Drukowane w 3D klipsy do przewodów

Przewody Arduino Nano, płytki do krojenia chleba i zworki

Menedżer energii słonecznej

Panele słoneczne

Płytka do lutowania, złącze 2-przewodowe, złącze 3-przewodowe, złącze 4-przewodowe

Taśma LED (60/m) WS2812

14500 akumulatorów litowo-jonowych

Wkrętak elektryczny

Czujnik ultradźwiękowy

Taśma dwustronna, płynna taśma elektryczna

Narzędzie do ściągania izolacji, lutownica

drukarka 3d

Pistolet na gorące powietrze

Śruby M3x8mm, nakrętka M3

*wszystkie linki są linkami partnerskimi

Krok 1: Budowanie obwodu + kod

Pobierz i zainstaluj szkic arduino. Znaleziono tutaj: Szkic czujnika parkowania

Obwód składa się z czujnika ultradźwiękowego, arduino nano oraz adresowalnej taśmy LED WS2812B 5V. Początkowo obawiałem się użycia czujnika ultradźwiękowego, ponieważ powierzchnia samochodu nie jest płaska, ale po wstępnych testach nie wyglądało to na problem.

Podłącz poniższe do określonych pinów arduino (lub zmień je w kodzie w liniach 5-7):

Taśma LED -> pin 8

Czujnik ultradźwiękowy Trig -> pin 12

Echo czujnika ultradźwiękowego -> pin 11

Aby dostosować kod do swojej aplikacji, możesz zmienić następujące wiersze kodu:

9: jest to liczba cm, przy której włączają się światła

10: to jest próg informujący, że jesteś blisko

11: to liczba cm, która informuje, że jesteś w bezpiecznej odległości

12: z tej odległości światła zaczynają zmieniać kolor na fioletowy, informując o zatrzymaniu

13: z tej odległości światła zaczynają migać, informując, że jesteś zbyt blisko

Kilka innych liczb do dostosowania:

15: Jest to liczba sekund oczekiwania po zatrzymaniu samochodu, zanim zgasną światła, a Arduino przejdzie w tryb niskiego poboru mocy.

17: Ta liczba reprezentuje wielkość wahań odległości, która jest dopuszczalna, zanim czujnik zarejestruje ruch i ponownie się włączy.

Wykorzystałem bibliotekę „Low Power”, aby wprowadzić Arduino w stan uśpienia, gdy nie był używany. Ten przewodnik Sparkfun zawiera przegląd tego, jak to działa, i możesz go pobrać i zainstalować tutaj: Biblioteka o niskim poborze mocy. Odkryłem, że biblioteka kolidowała z monitorem szeregowym, więc nie można z niej korzystać, jednocześnie włączając i korzystając z biblioteki Low Power.

Krok 2: Lutowanie obwodu

Przenieś komponenty obwodu na płytkę prototypową i przylutuj na miejscu. Przylutuj 4 pinowe złącze JST do czujnika ultradźwiękowego oraz 3 pinowe złącze JST do paska LED. Dodałem 2 przewodowe złącze JST do 5V i masy w celu zewnętrznego zasilania komponentów i arduino.

Krok 3: Instalacja czujnika ultradźwiękowego

Oderwij 4-pinowy kawałek żeńskiej listwy nagłówkowej, zagnij szpilki i przylutuj do 4-pinowego złącza, aby można było wsunąć go na czujnik ultradźwiękowy. Pomaluj płynną taśmą elektryczną.

Zaznacz lokalizacje czujnika i paska LED na szafce, w której czujnik ma być zamontowany. Przyklej wydrukowany w 3D uchwyt czujnika ultradźwiękowego w wybrane miejsce taśmą dwustronną. Wywierć otwory w ścianie, aby przeprowadzić przez nie drut.

Krok 4: Instalacja taśmy LED

Przytnij taśmę LED do odpowiedniej długości. (Mój miał 20 diod LED i był rozmieszczony co 60 diod/m). Przylutuj 3-pinowe złącze do strony wejściowej i pomaluj płynną taśmą elektryczną.

Jeśli umieścisz diody LED tak, jak na ścianie, piksele mają ograniczony kąt widzenia, a więc dużo światła zostanie zmarnowane. Różnicę widać na powyższym obrazku. Zaprojektowana przeze mnie osłona rozpraszająca światło ma grubość około 0,5 mm, co wydaje się zapewniać optymalną równowagę między jasnością a stopniem rozproszenia.

Wybierz miejsce, w którym chcesz umieścić diody LED. Najlepiej byłoby, gdyby znajdowały się pośrodku przed kierowcą, blisko poziomu jego oczu z siedzenia kierowcy. Połącz ze sobą dwie tylne części uchwytu, wsuń pasek LED do uchwytu, usuń klej z tyłu paska LED i wciśnij na miejsce. Wsuń osłony na uchwyt i użyj taśmy dwustronnej, aby zamontować w wybranym miejscu.

Uwaga: szkic jest zaprogramowany na 20 diod, więc jeśli użyjesz innej ilości, pamiętaj, aby zmienić liczbę w wierszu 5, aby to odzwierciedlić. Jeśli używasz nieparzystej liczby diod LED, jest ona skonfigurowana tak, aby nadal działała zgodnie z oczekiwaniami.

Krok 5: Instalacja Arduino i podłączenie wszystkiego

Użyj dwóch śrub i nakrętek M3, aby przymocować płytkę stykową do lutowania do obudowy, wsuń złącza przez otwory z boku i przykręć pokrywę na miejsce.

Wybierz dogodne miejsce do zamocowania obudowy w pobliżu diod LED i czujnika ultradźwiękowego, a następnie dodaj śrubę, aby można było ją zawiesić na miejscu za pomocą uchwytu z dziurką od klucza. Umieściłem go bezpośrednio obok czujnika ultradźwiękowego, aby uniknąć konieczności przedłużania czujnika czterema przewodami.

Podłącz czujnik i diodę LED. Użyj wydrukowanych w 3D wsporników do przewodów, aby pomóc w zarządzaniu przewodami i zapobiec zbyt dużemu przesuwaniu się przewodów.

Krok 6: Dodawanie paneli słonecznych

Postanowiłem dodać do tego projektu energię słoneczną, żebym nie musiał martwić się o baterie i żebym nie miał go ciągle podłączonego do ściany. Układ słoneczny jest modułowy, więc planuję wykonać więcej projektów garażowych, które będą czerpać z niego energię, i mogę w razie potrzeby ulepszyć panele słoneczne lub kontroler ładowania i akumulator.

Zastosowany w tym projekcie menedżer energii słonecznej wymaga minimalnego napięcia 6V i mocy co najmniej 5W do ładowania akumulatora. Trudną rzeczą w przypadku małych projektów solarnych jest to, że akumulatory litowo-jonowe potrzebują do ładowania co najmniej 1 ampera prądu. W tym przypadku miałem dwa panele 5v, które zostały ocenione na 0,5 A każdy. Ponieważ menedżer zasilania potrzebuje co najmniej 6V, panele muszą być połączone szeregowo, sumując ich napięcie. W tym układzie prąd utrzymuje się na poziomie 0,5A, ale ponieważ moc dostarczana przez połączone panele wynosi 5W, gdy kontroler ładowania obniży napięcie, będzie miał prąd wystarczający do naładowania akumulatora.

Uwaga: napięcie panelu słonecznego ulega znacznym wahaniom w ciągu dnia i osiąga szczyt przy wartościach wyższych niż napięcie znamionowe. Z tego powodu nie chcesz podłączać Arduino lub baterii bezpośrednio do panelu.

Użyj przewodu, aby przylutować panele szeregowo i dodaj 2-pinowe złącze JST, aby łatwo łączyć i odłączać je od menedżera zasilania. Aby zamontować panele, znajdź płaską powierzchnię, na której jest dużo słońca. Dla mnie miałem miejsce, w którym mogłem je łatwo przykleić taśmą dwustronną. Najpierw wyczyściłem powierzchnię, a następnie przykleiłem panele taśmą. Twierdza wydaje się wystarczająco silna, ale czas pokaże, czy wystarczy, aby wytrzymać niektóre z silnych wiatrów, które tu krążymy. Użyłem opasek na suwak, aby utrzymać drut na miejscu, gdy wraca do garażu.

Wiele generatorów elektrycznych może być również używanych jako obciążenie, gdy zostanie do nich przyłożone napięcie. W przypadku mikrofonu może służyć jako głośnik. Generator może również pełnić funkcję silnika. Do pomiaru obecności światła można użyć diody LED. Jeśli do panelu słonecznego zostanie przyłożone napięcie, będzie on pobierał prąd i wierzę, że będzie emitował światło (nie jestem pewien, jaka częstotliwość). W takim przypadku dioda blokująca musi być zainstalowana gdzieś w obwodzie, aby zapobiec rozładowywaniu baterii przez panel słoneczny, gdy nie ma światła słonecznego. Założyłem, że obwód menedżera zasilania ma to wbudowane, ale po kilku dniach deszczu bateria została całkowicie rozładowana.

Użyłem diody, którą znalazłem leżącą dookoła, i przylutowałem ją do końca przewodu, który łączyłby się z zaciskiem 5V na kontrolerze ładowania. Jeśli lutujesz w to samo miejsce, koniec diody z opaską powinien być skierowany w stronę kontrolera ładowania, a nie od bieguna dodatniego panelu słonecznego. Zablokuje to przepływ prądu z powrotem do panelu. Użyłem złącza przewodu lutowniczego termokurczliwego, aby go przylutować, ponieważ instalowałem mój po tym, jak miałem system na miejscu.

Krok 7: Dodawanie menedżera energii słonecznej

Menedżer zasilania ma opcje połączenia za pomocą żeńskich przewodów połączeniowych lub kabli USB. Żadna z nich nie jest szczególnie dogodna dla odległości, na której chciałem poprowadzić przewód, więc zamiast tego przylutowałem przewody do spodu płytki, gdzie były podłączone piny 5V i uziemienia.

Przymocuj dwie 5-pinowe nakrętki dźwigni Wago do obudowy za pomocą taśmy dwustronnej. Umożliwi to zasilanie wielu urządzeń z tego menedżera zasilania. Jest w stanie wyprowadzić prąd o natężeniu do 1 A przy napięciu 5 V, więc jeśli przyszłe aplikacje będą wymagały większego prądu, należy skorzystać z innych menedżerów zasilania.

Z tyłu menedżera zasilania znajduje się szereg przełączników, dzięki którym możesz ustawić przybliżone napięcie paneli słonecznych, więc przełącz je, aby dopasować zestaw słoneczny, którego używasz. W moim przypadku ustawiłem ją na 9v, gdyż panele w układzie szeregowym są oceniane na 10v.

Menedżer zasilania jest wyposażony w elementy dystansowe, więc usuń dwa z nich i użyj tych otworów, aby przykręcić menedżera zasilania do obudowy za pomocą śrub M3x8. Przeprowadź przewody, które są przylutowane do 5 V i uziemione przez otwór na dole i przypnij je do nakrętek dźwigni Wago.

Znajdź dobre miejsce dla menedżera zasilania i dodaj śrubę do ściany. Użyj dziurki od klucza na obudowie, aby zawiesić ją na miejscu. Poprowadź przewód z Arduino do menedżera zasilania i przypnij go za pomocą złączy 5 V i uziemienia Wago. Uważaj, aby nie przymocować go do tyłu, płyty Arduino mają pewne zabezpieczenia, ale możesz potencjalnie smażyć tutaj, jeśli podłączysz pin 5v w odwrotnej kolejności. Użyj uchwytów do drutu, aby utrzymać drut na swoim miejscu wzdłuż ściany.

Zrób to samo z przewodem wychodzącym z panelu słonecznego. Pamiętaj, aby odłączyć panele słoneczne przed podłączeniem przewodów do wejścia na kontrolerze mocy, aby przypadkowo ich nie zwierać lub uszkodzić płytki.

Po zakończeniu przymocuj pokrywę do obudowy, włącz przełącznik akumulatora i ponownie podłącz panele słoneczne.

Krok 8: Testowanie

Pierwsza nagroda w konkursie LED Strip Speed Challenge