Svetlá na bicykel: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Cieľ projektu

Návrh a konštrukcia predného a zadného osvetľovacieho zariadenia pre bicykel, ktoré pozostávajú z:

• Svetlo predného osvetlenia.
• Indikátor prítomnosti a smerový indikátor (blikajúci) vzadu.

Obmedzenia projektu

• Jediný napájací zdroj.
• Odnímateľný napájací zdroj.
• Výkonné predné a zadné osvetlenie.
• Viditeľné za plného svetla.
• Ochrana batérie pred vybitím.
• Tlmenie vibrácií.
• Jednoduchá integrácia do bicykla.
• Rozbaliteľný projekt pre ďalšie funkcie.

Princíp činnosti

Napájanie sa zapína zapojením kábla batérie.

Systém sa spustí. Zobrazí sa striedavé blikanie dvoch polí LED.

Dve tlačidlá zobrazia na niekoľko sekúnd blikajúcu šípku indikujúcu smer na matici LED. Z aktívneho bzučiaka zároveň vydáva dvojtónový zvuk.

Predné svetlo bicykla má nezávislý vypínač, ktorý ho zapína.

Krok 1: Zoznam elektronických súčiastok

• Keramický kondenzátor 10n (2)
• Elektrolytický kondenzátor 3, 3 µF
• Elektrolytický kondenzátor 1000 µF (2)
• Odpor 1K
• Odpor 10K (2)
• Odpor 33K
• Odpor 1M
• Odpor 33M
• Obvod zosilňovača LM10
• Arduino mini Pro alebo Elegoo nano V3
• Skrutky a plastové rozpery
• Zenerova dióda 2, 5V
• Mosfet tranzistor BUZ21
• Štvornásobná matica LED max7219
• Doska s plošnými spojmi 30 x 70 mm
• Hlavička špendlíka

Krok 2: Zoznam príslušenstva pre integráciu bicyklov

• Utesnené plastové puzdro na ovládanie
• Krátke aktivačné tlačidlo (2)
• 5-pólový kábel LED žiarovka
• Batéria 18650 1 500 mAh (alebo väčšia kapacita) (2)
• Vodotesné konektory
• Plastové puzdro
• Aktívny bzučiak
• Odrazka
• Plexisklová doska na kryt
• Skrutky, podložky, matice (4)
• Izolačné pásky (rôznej hrúbky)

Krok 3: Technický popis elektronickej časti

Elektronická časť sa skladá z 3 modulov:

• Regulátor prúdu 5V
• Obvod ochrany proti vybitiu batérie
• Ovládanie displeja LED maticového displeja

Regulátor prúdu 5V

Napájanie systému používa dve batérie 18650 v sérii. Ovládač Arduino Pro Mini dodáva regulované napätie 5 V, ktoré sa nebude používať na napájanie sústavy LED. Počas testov ho odber destabilizoval prúdový odber z poľa LED pripojeného priamo k regulátoru.

Regulátor je MCP1700 s nízkym poklesom napätia. Keďže nemám regulátor napájajúci 5 V, používam regulátor 3,3 V, ktorého výstupné napätie sa zvýši na 5 V pomocou Zenerovej diódy (namiesto Zenera je možné použiť diódy v sérii).

Obvod ochrany proti vybitiu batérie

Aby sa predĺžila životnosť batérií, odporúča sa ich úplne nevybiť. Použité upevnenie preruší napájanie, keď je napätie batérie nižšie ako 6V.

Obvod LM10CN je diferenciálny zosilňovač s vnútorným referenčným napätím 200 mV, ktoré je možné porovnať s napätím batérie. Na tento účel sa používa deliaci mostík 1M-33K, ktorý dáva napätie 200mV, keď je napätie batérie 6V. Pri tomto napätí sa Mosfet BUZ21 deaktivuje, čo preruší napájanie zostavy.

Ovládanie LED maticového displeja

Schéma je jednoduchá a vyžaduje niekoľko komponentov. Je možné použiť aj iné ovládače Arduino alebo Elegoo (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3, atď …).

Ovládač je monitorovaný dvoma tlačidlami. Rezistor 10K a kondenzátor 10nF chránia pred nárazovým napätím.

Pri štarte systému bliká LED dióda. Je to predvolený stav. Stlačením jedného z tlačidiel sa ovládač na niekoľko sekúnd prepne do „režimu smerových svetiel“a mini reproduktor vydá zvuk, zatiaľ čo matica LED indikuje smer.

Poznámky:

LED lampa je priamo pripojená k chránenému zdroju energie. Nie je ovládaný jednotkou Mini Pro. Kondenzátory 1 000 µ chránia regulátor a sústavu LED pred prepätím pri zapnutí žiarovky LED alebo pred zmenami prúdu súvisiacimi s prevádzkou sústavy LED.

Použitie 1500mAh napájacieho zdroja umožňuje prevádzku 3 hodiny (pri 530mA).

Cez deň bez LED žiarovky je spotreba 210mA s autonómiou 7h (napájanie 1500mAh).

Použitie napájacieho zdroja 5 000 mAh predlžuje prevádzku na 10 hodín (LED žiarovka svieti).

Krok 4: Popis programu

Program je pomerne jednoduchý a je založený na knižnici LedControl.h. Tu je možné načítať všetko.

Niekoľko rád:

Intenzita zobrazenia LED sa vykonáva pomocou premennej „intenzity“. Môžete si vybrať hodnotu od 0 (nízka) do 8 (vysoká).

Premenná „long“označuje trvanie zobrazenia smerových šípok. Stlačením jedného z tlačidiel sa smerové šípky zobrazia na dobu uvedenú premennou (v tomto prípade 5 sekúnd).

Premenná „blink1“umožňuje efekt žmurkania, pokiaľ nestlačíte žiadne tlačidlo. Podporuje posúvanie zľava doprava alebo sprava doľava v závislosti od stlačeného tlačidla.

Na aktiváciu displeja sa používajú funkcie „setRow“a „setColumn“. Na zvýraznenie priečneho pohybu šípok slúži funkcia „setColumn“.

Aktívny bzučiak je aktivovaný funkciou tónu na porte 6. Vydávaný zvuk sa líši v závislosti od smeru. Zvuk vydaný počas 5 sekúnd vám umožní zistiť stav displeja.

Program beží v slučke. Vzhľadom na vysoké zaťaženie procesora sa pri spustení programu zobrazuje rýchlosť zobrazenia. Týmto spôsobom sa získa určitá vizuálna tekutosť. Oneskorenie konca slučky (100 a 300 ms) umožňuje zrýchlenie alebo spomalenie rýchlosti posúvania.

Video vytvorené počas makety poskytuje ukážku vykresľovania. Na stiahnutie tu.

Krok 5: Montáž a montáž

Montáž nespôsobuje žiadny problém.

Doska s plošnými spojmi, ktorá nesie súčiastky, je pripevnená k zadnej časti modulu LED pomocou rozperiek.

Všetky vodiče sú spájkované, aby sa zabránilo zlým kontaktom.

Puzdro je polstrované samolepiacimi penovými pásikmi. Vyhnete sa tým použitiu skrutiek a zostava odolá vibráciám bicykla.

Takto navrhnutý (s viacžilovým drôtovým pripojením) systém možno ľahko zostaviť a rozobrať.

Batéria sa mi zmestí do vrecka bundy, ktoré neopúšťa. Večer bude dobíjaný, aby bol nasledujúci deň opäť v prevádzke.

Mám niekoľko verzií napájacieho zdroja vrátane jedného so 4 batériami 2 000 mAh (2 x 2). Autonómia potom trvá až 8 hodín. V takom prípade môže úplné nabitie trvať celú noc. Je preto rozumné mať niekoľko sád batérií.

Je potrebné poznamenať, že intenzita svetla matice ovplyvňuje spotrebu energie. Premennú „intenzity“programu je možné znížiť, aby sa predĺžila prevádzka.

Záver

Je to jednoduchý projekt, ktorý máte za predpokladu, že máte trpezlivosť so správnym materiálom (viacžilový kábel, tlačidlá …).

Túto zostavu teraz doplním o modul gyroskopu, aby som prispôsobil zobrazenie podľa zrýchlenia bicykla.