Svjetla za bicikle: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Cilj projekta

Dizajn i izrada prednjeg i stražnjeg svjetlosnog uređaja za bicikl koji se sastoji od:

• Svjetiljka za prednje osvjetljenje.
• Svjetlo prisutnosti i pokazivač smjera (treperi) na stražnjoj strani.

Ograničenja projekta

• Pojedinačno napajanje.
• Izmjenjivo napajanje.
• Snažno prednje i stražnje osvjetljenje.
• Vidljivo pri punom svjetlu.
• Zaštita baterije od pražnjenja.
• Prigušivanje vibracija.
• Jednostavna integracija u bicikl.
• Proširivi projekt za dodatne značajke.

Princip rada

Napajanje se uključuje uključivanjem kabela baterije.

Pokreće se sustav. Pojavljuje se naizmjenično bljeskanje dva LED niza.

Dva gumba za prikaz trepćuće strelice koja pokazuje smjer na LED matrici nekoliko sekundi. Istodobno se iz aktivnog zujalice emitira dvotonski zvuk.

Prednje svjetlo bicikla ima nezavisni prekidač za uključivanje.

Korak 1: Popis elektroničkih komponenti

• Keramički kondenzator 10n (2)
• Elektrolitski kondenzator 3, 3µF
• Elektrolitski kondenzator 1000µF (2)
• Otpor 1K
• Otpor 10K (2)
• Otpor 33K
• Otpor 1M
• Otpor 33M
• Krug pojačala LM10
• Arduino mini Pro ili Elegoo nano V3
• Vijci i plastični odstojnici
• Zener dioda 2, 5V
• Mosfet tranzistor BUZ21
• Četverostruka LED matrica max7219
• Tiskana ploča 30x70mm
• Pin zaglavlje

Korak 2: Popis dodatne opreme za integraciju bicikla

• Zatvoreno plastično kućište za kontrole
• Tipka za trenutnu aktivaciju (2)
• 5-polni kabel Led svjetiljka
• Baterija 18650 1500mAh (ili veći kapacitet) (2)
• Vodootporni priključci
• Plastično kućište
• Aktivni zujalica
• Retro-reflektor
• Ploča od pleksiglasa za poklopac
• Vijci, podloške, matice (4)
• Izolacijske trake (različite debljine)

Korak 3: Tehnički opis elektroničkog dijela

Elektronički dio sastoji se od 3 modula:

• Regulator struje 5V
• Krug zaštite od pražnjenja baterije
• Upravljanje prikazom LED matričnog zaslona

Regulator struje 5V

Napajanje sustava koristi dvije 18650 baterije u seriji. Arduino Pro Mini kontroler daje regulirani napon od 5V koji se neće koristiti za napajanje LED niza. Tijekom ispitivanja, napajanje strujom iz LED polja povezanog izravno s kontrolerom destabiliziralo ga je.

Regulator je MCP1700 s niskim padom napona. Pošto nemam regulator koji opskrbljuje 5V, koristim regulator od 3.3V čiji se izlazni napon povećava na 5V korištenjem Zener diode (umjesto Zenera mogu se koristiti serijski diode).

Krug zaštite od pražnjenja baterije

Kako biste produžili vijek trajanja baterija, preporučljivo je ne isprazniti ih u potpunosti. Korištena montaža prekida napajanje kada je napon baterije ispod 6V.

Krug LM10CN je diferencijalno pojačalo koje ima unutarnji referentni napon od 200mV koji se može usporediti s naponom baterije. U tu se svrhu koristi razdjelni most 1M-33K koji daje napon od 200mV kada je napon baterije 6V. Na ovom naponu isključuje se Mosfet BUZ21 koji prekida napajanje sklopa.

Upravljanje LED matričnim zaslonom

Shema je jednostavna i zahtijeva nekoliko komponenti. Mogu se koristiti i drugi kontroleri iz Arduina ili Elegoo -a (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3 itd.).

Regulator se nadzire s dvije tipke. 10K otpornik i kondenzator od 10nF štite od napona odskoka.

Pri pokretanju sustava LED matrica treperi. To je zadano stanje. Pritiskom na jednu od tipki upravljač će se na nekoliko sekundi prebaciti u "način rada pokazivača smjera", a mini zvučnik će emitirati zvuk, dok LED matrica pokazuje smjer.

Opaske:

Led žarulja je izravno spojena na zaštićeni izvor napajanja. Jedinicom Mini Pro ne upravlja. Kondenzatori od 1000µ štite kontroler i LED diodu od strujnih udara pri uključivanju LED svjetiljke ili od varijacija struje u vezi s radom LED polja.

Korištenje napajanja od 1500mAh omogućuje rad od 3 sata (na 530mA).

Tijekom dana bez Led žarulje potrošnja je 210mA uz autonomiju od 7h (napajanje 1500mAh).

Korištenje napajanja od 5000 mAh produžuje rad na 10 sati (LED lampica uključena).

Korak 4: Opis programa

Program je prilično jednostavan i temelji se na knjižnici LedControl.h. Ovdje se sve može učitati.

Nekoliko savjeta:

Intenzitet prikaza LED dioda vrši se pomoću varijable "intenzitet". Možete odabrati vrijednost između 0 (niska) i 8 (visoka).

Varijabla "long" označava trajanje prikaza strelica smjera. Pritiskom na jednu od tipki, strelice smjera će se prikazati za vrijeme koje označava varijabla (u ovom slučaju 5 sekundi).

Varijabla "blink1" dopušta učinak treptanja kada se ne pritisne nijedna tipka. Podržava pomicanje slijeva nadesno ili zdesna ulijevo ovisno o pritisnutom gumbu.

Za postizanje učinka na zaslonu koriste se funkcije "setRow" i "setColumn". Funkcija "setColumn" koristi se za naglašavanje bočnog pomicanja strelica.

Zvučni signal aktivira se pomoću tonske funkcije na priključku 6. Zvuk se razlikuje ovisno o smjeru. Zvuk koji se emitira tijekom 5 sekundi omogućuje vam da znate status zaslona.

Program radi u petlji. Zbog velikog opterećenja procesora, brzina prikaza prikazuje se tijekom rada programa. Na taj način dobiva se određena vizualna fluidnost. Odgoda kraja petlje (100 i 300 ms) omogućuje ubrzanje ili usporavanje brzine pomicanja.

Video zapis napravljen tijekom makete daje pregled prikaza. Za preuzimanje ovdje.

Korak 5: Montaža i montaža

Montaža ne predstavlja nikakav problem.

Tiskana ploča koja podržava komponente pričvršćena je na stražnju stranu LED modula s odstojnicima.

Sve žice su lemljene kako bi se izbjegli loši kontakti.

Kućište je obloženo samoljepljivim trakama od pjene. Time se izbjegava uporaba vijaka i omogućuje montaži da podnese vibracije bicikla.

Tako projektiran (s višežilnom žičanom vezom) sustav se može lako sastaviti i rastaviti.

Baterija stane u džep moje jakne koju ne ostavlja. Navečer će se ponovno napuniti kako bi sutradan ponovno bio u funkciji.

Imam nekoliko verzija napajanja uključujući jednu sa 4 baterije od 2000mAh (2x2). Autonomija tada prolazi do 8 sati. U tom slučaju potpuno punjenje može trajati cijelu noć. Stoga je razumno imati nekoliko setova baterija.

Valja napomenuti da intenzitet svjetla matrice utječe na potrošnju energije. Varijabla "intenziteta" programa može se smanjiti kako bi se produžio rad.

Zaključak

To je jednostavan projekt za izvesti pod uslovom da imate strpljenja nabaviti pravi materijal (višežilni kabel, tipke …).

Sada ću dovršiti ovaj sklop s modulom žiroskopa kako bih prilagodio zaslon prema ubrzanju bicikla.