Světla na kole: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Cíl projektu

Návrh a konstrukce předního a zadního osvětlovacího zařízení pro jízdní kolo zahrnující:

• Přední osvětlení.
• Kontrolka přítomnosti a směrová světla (bliká) vzadu.

Omezení projektu

• Jediný napájecí zdroj.
• Vyjímatelný napájecí zdroj.
• Výkonné přední a zadní osvětlení.
• Viditelné za plného světla.
• Ochrana baterie před vybitím.
• Tlumení vibrací.
• Jednoduchá integrace do kola.
• Rozšiřitelný projekt pro další funkce.

Princip činnosti

Napájení se zapíná zapojením kabelu baterie.

Systém se spustí. Objeví se střídavé blikání dvou LED diod.

Dvě tlačítka zobrazují na několik sekund blikající šipku indikující směr na matici LED. Současně je z aktivního bzučáku vydáván dvoubarevný zvuk.

Přední světlo motocyklu má nezávislý spínač, který jej zapíná.

Krok 1: Seznam elektronických součástek

• Keramický kondenzátor 10n (2)
• Elekrolytický kondenzátor 3, 3 µF
• Elekrolytický kondenzátor 1000 µF (2)
• Odpor 1K
• Odpor 10K (2)
• Odpor 33K
• Odpor 1M
• Odpor 33M
• Obvod zesilovače LM10
• Arduino mini Pro nebo Elegoo nano V3
• Šrouby a plastové rozpěrky
• Zenerova dioda 2, 5V
• Mosfetový tranzistor BUZ21
• Čtyřnásobná LED matice max7219
• Deska s plošnými spoji 30x70 mm
• Pin záhlaví

Krok 2: Seznam příslušenství pro integraci kol

• Utěsněné plastové pouzdro pro ovládání
• Krátké aktivační tlačítko (2)
• 5kolíkový kabel LED lampa
• Baterie 18650 1 500 mAh (nebo větší kapacita) (2)
• Vodotěsné konektory
• Plastový obal
• Aktivní bzučák
• Odrazka
• Plexisklová deska na kryt
• Šrouby, podložky, matice (4)
• Izolační pásky (různé tloušťky)

Krok 3: Technický popis elektronické části

Elektronická část se skládá ze 3 modulů:

• Regulátor proudu 5V
• Obvod ochrany proti vybití baterie
• Ovládání displeje LED maticového displeje

Regulátor proudu 5V

Napájení systému využívá dvě baterie 18650 v sérii. Ovladač Arduino Pro Mini dodává regulované napětí 5 V, které nebude použito k napájení pole LED. Během testů jej odběr proudu z pole LED připojeného přímo k regulátoru destabilizoval.

Regulátor je MCP1700 s nízkým poklesem napětí. Protože nemám regulátor dodávající 5 V, používám regulátor 3,3 V, jehož výstupní napětí se pomocí Zenerovy diody zvýší na 5 V (místo Zenerova lze použít diody v sérii).

Obvod ochrany proti vybití baterie

Aby se prodloužila životnost baterií, doporučujeme je zcela nevybíjet. Použité upevnění přeruší napájení, když je napětí baterie nižší než 6V.

Obvod LM10CN je diferenciální zesilovač s vnitřním referenčním napětím 200 mV, které lze porovnat s napětím baterie. K tomuto účelu se používá dělicí můstek 1M-33K, který dává napětí 200mV, když je napětí baterie 6V. Při tomto napětí je Mosfet BUZ21 deaktivován, což přeruší napájení sestavy.

Ovládání LED maticového displeje

Schéma je jednoduché a vyžaduje několik komponent. Lze použít i jiné ovladače Arduino nebo Elegoo (Uno R3, nano range, Mega 2560 R3 atd.).

Ovladač je monitorován dvěma tlačítky. Rezistor 10K a kondenzátor 10nF chrání před odrazem.

Při spuštění systému LED matice bliká. Je to výchozí stav. Stisknutím jednoho z tlačítek se ovladač na několik sekund přepne do „režimu indikátoru směru“a mini reproduktor vydá zvuk, zatímco LED dioda indikuje směr.

Poznámky:

LED lampa je přímo připojena k chráněnému zdroji energie. Není ovládán jednotkou Mini Pro. Kondenzátory 1 000 µ chrání řadič a pole LED před proudovými rázy při zapnutí žárovky LED nebo před změnami proudu souvisejícími s provozem pole LED.

Použití 1500mAh napájecího zdroje umožňuje provoz 3 hodiny (při 530mA).

Během dne bez LED lampy je spotřeba 210mA s autonomií 7h (napájení 1500mAh).

Použití napájecího zdroje 5 000 mAh prodlouží provoz na 10 hodin (svítí LED dioda).

Krok 4: Popis programu

Program je poměrně jednoduchý a je založen na knihovně LedControl.h. Zde lze načíst vše.

Několik rad:

Intenzita zobrazení LED se provádí pomocí proměnné „intens“. Můžete si vybrat hodnotu mezi 0 (nízká) a 8 (vysoká).

Proměnná „long“udává dobu trvání zobrazení směrových šipek. Stisknutím jednoho z tlačítek se šipky směru zobrazí po dobu indikovanou proměnnou (v tomto případě 5 sekund).

Proměnná „blink1“umožňuje efekt mrknutí, když není stisknuto žádné tlačítko. Podporuje posouvání zleva doprava nebo zprava doleva v závislosti na stisknutém tlačítku.

Funkce „setRow“a „setColumn“slouží k tomu, aby se zobrazení projevilo. Funkce „setColumn“slouží ke zdůraznění bočního pohybu šipek.

Aktivní bzučák je aktivován funkcí tónu na portu 6. Vydávaný zvuk se liší v závislosti na směru. Zvuk vydávaný během 5 sekund vám umožní zjistit stav displeje.

Program běží ve smyčce. Vzhledem k vysokému zatížení procesoru se při běhu programu zobrazuje rychlost zobrazení. Tímto způsobem se získá určitá vizuální tekutost. Zpoždění konce smyčky (100 a 300 ms) umožňuje zrychlení nebo zpomalení rychlosti posouvání.

Video vytvořené během makety poskytuje náhled vykreslení. Ke stažení zde.

Krok 5: Montáž a montáž

Sestava nepředstavuje žádný problém.

Deska s plošnými spoji podporující součásti je připevněna k zadní části modulu LED pomocí rozpěr.

Všechny vodiče jsou připájeny, aby se zabránilo špatným kontaktům.

Pouzdro je polstrováno samolepicími pěnovými pásy. Tím se zabrání použití šroubů a sestava odolá vibracím kola.

Takto navržený (s vícežilovým drátovým připojením) lze systém snadno sestavit a rozebrat.

Baterie se vejde do kapsy mé bundy, kterou neopustí. Večer bude dobíjen, aby byl další den opět v provozu.

Mám několik verzí napájecího zdroje, včetně jednoho se 4 bateriemi 2000mAh (2x2). Autonomie pak trvá až 8 hodin. V tomto případě může úplné nabití trvat celou noc. Je tedy rozumné mít několik sad baterií.

Je třeba poznamenat, že intenzita světla matice ovlivňuje spotřebu energie. Proměnnou "intens" programu lze zkrátit, aby se prodloužil provoz.

Závěr

Je to snadný projekt, pokud máte trpělivost sehnat správný materiál (vícežilový kabel, tlačítka…).

Tuto sestavu nyní doplním modulem gyroskopu, abych přizpůsobil displej podle zrychlení kola.