5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать спидометр на велосипеде

Разновидности спидометров для велосипеда и их особенности

9 минут Автор: Михаил Скворцов 64

Частенько каждый из катающихся на велосипеде интересуется ─ до какой скорости он может разогнать свою машину. Для обычного водителя велосипеда нужно знать скорость движения ради любопытства. А спортсмену необходимо замечать пройденное расстояние, среднюю скорость, количество потраченных калорий, чтобы узнать об изменениях, происходящих в своем организме. По записанным с велосипедного спидометра результатам наблюдения можно судить об улучшении своих физических возможностей. Далее, можно более планомерно увеличивать нагрузку на мышцы. Таким образом, человек запомнив свои предыдущие показатели, стремиться их улучшить в дальнейшем. Велосипедный спидометр в профессиональных руках, так сказать, стимулирует велогонщика стать ещё сильнее и быстрее.

Но большинство любителей помотаться, поставив спидометр на велосипед, через какое-то время просто забывают о нём. Такая игрушка становиться не интересной для людей, которые не стремятся устанавливать для себя новые рекорды скорости или расстояния. Обычно, люди ради любопытства покупают самый дешёвый велоспидометр. И часто бывает так, что установив простенький прибор кое-как, да и забыв настроить его, нерадивый велосипедист при эксплуатации замечает, что показания скорости на дисплее запаздывают или вовсе не соответствуют действительности. Любой велоспидометр в неумелых руках зачастую через год использования выходит из строя и зависает на руле мертвым грузом.

Спидометров для велосипеда производится много, поэтому в продаже имеется большой выбор по внешнему виду, размерам и функциональным возможностям. Естественно, цена на непохожие друг на друга устройства значительно различается.

Механический спидометр

Объективности ради следует отметить, что существуют механические спидометры для велосипеда. Конструктивно этот прибор состоит из приводного колёсика, троса и показывающего устройства.

Колёсико должно иметь чистый контакт с покрышкой колеса для правильности снятия данных о скорости. Но и сильно придавливать его к резине не стоит, так как при этом велосипед будет подтормаживаться в движении.

Чтобы трос не порвался от перетирания, он должен быть натянут, а не закручен в петли.
Принцип работы показывающего устройства состоит в том, что оно преобразовывает передаваемое от привода вращение колеса в отклонение стрелки. Внутри устройства имеется магнитный диск, который при вращении намагничивающим притяжением бесконтактно толкает цилиндр вместе со стрелкой.

  • Не нужны батарейки;
  • Не страшны электромагнитные помехи;
  • Плавная работа.
  • Необходимо периодически смазывать;
  • Грязь на покрышке мешает их правильной работе;
  • Немного подтормаживают вращение колеса;
  • Нет возможности сохранения данных;
  • Не работают, если колеса изогнуты восьмеркой.

Механический спидометр можно поставить на шоссейник, поскольку на велосипедах этого типа чаще всего ездят по асфальтированным дорогам, где нет грязи.

Электронный велокомпьютер

Спидометр на велосипеде, прежде всего, нужен для измерения скорости движения. Однако современные электронные модели имеют такой большой набор функций, что их принято называть велокомпьютерами. Даже самые дешевые из них имеют множество функций ─ текущая скорость, средняя скорость, дистанция, общий пробег, время в пути, часы. Более дорогие велокомпьютеры имеют ещё большее количество информационных функций, а также настроек. Наиболее известные производители качественных спидометров для велосипеда ─ BBB, Cateye, Sigma, VDO.

Принцип работы электронного спидометра заключается в подсчитывании количества сигналов от датчика за фиксированный промежуток времени.

В качестве датчика чаще всего применяется герметичный контакт в корпусе. Этот геркон фиксируют на одном из перьев передней вилки, ну а если позволяет длина проводов, то и возле заднего колеса. Срабатывать датчик заставляет постоянный магнит, закрепляемый на одной из спиц колеса.

Микроконтроллер устройства запоминает время между двумя включениями датчика, поскольку для вычисления скорости движения необходимо выполнить расчёт по формуле S=C*(F*0.036)/T, в которой: S ─ искомая скорость; С ─ длина окружности колеса; F ─ тактовая частота работы процессора; T ─ время между срабатываниями датчика.

Для индикации значений применяются семисегментные жидкокристаллические индикаторы, так как у них малый ток потребления. А для подсветки используется отдельно установленный светодиод.

Длину окружности колеса (C) задаёт сам хозяин велосипеда, так как она нестандартна. Чтобы правильно настроить велокомпьютер, необходимо как можно точнее указать её значение. Поэтому рекомендуется лично замерять периметр покрышки, обмотав колесо гибкой линейкой по кругу. Также можно нанести краской поперечную риску на покрышку колеса и прокатить велосипед вперёд по прямой, а затем измерить расстояние между двумя следами, оставленными на чистой ровной поверхности.

Зная ранее приведённый принцип работы велокомпьютера, многие электромастера собирают своими руками устройства, которые к тому же успешно работают. В самоделках используются различные микроконтроллеры, например, такие как PIC16F830, ATTiny2313A, ATMEGA8, но для каждого из них нужно собрать ещё дополнительно программатор.

Конечно же, сделать самостоятельно что-то сложное всегда приятно и похвально, но позволительно только действительно разбирающимся людям. В интернете выложено слишком много или простых схем с ошибками, либо сложных — на базе дорогостоящих дисплеев и микроконтроллеров с кучей бесполезных функций.
А если подсчитать во сколько обойдётся создание самоделки, да ещё с учетом сборки программатора, постройки корпуса, плюс потраченное время, то оказывается, что в любом случае дешевле было бы купить готовый велокомпьютер стоимостью всего лишь в 9 долларов.

В основном у большинства велокомпьютеров максимально отображаемая скорость ограничена до 99,9 км/ч, но есть модели, которые покажут скорость свыше 100 км/ч. Возможно, подобный экземпляр с тремя числами на дисплее пригодится рискованным велогонщикам, которые отважатся разогнаться до столь высокой скорости, пристроившись сзади за фурой, в так называемый воздушный мешок.

Уже давно собираются электронные спидометры размером с наручные часы. А некоторые из них одеваются прямо на руку и имеют встроенный датчик измерения пульса, то есть работают как тонометр. Но размер велокомпьютера ничего не говорит о его надёжности и функционале.

Первое на что следует обращать внимание при покупке, это корпус электронного прибора, ведь спидометр на велосипеде находится под открытым небом. Вода, дорожная пыль и прямой солнечный свет негативно сказываются на работе плохо защищенной электроники. Зачастую от дождя защищены даже самые дешевые велокомпьютеры, но в остальном они уступают более дорогим аналогам.

Типы велокомпьютеров по месту установки:

Закрепляемый на выносе руля спидометр, позволяет сохранить место на руле для других аксессуаров.

Основные требования к велосипедным спидометрам:

  1. Большой дисплей, желательно с подсветкой.
  2. Устойчивость к погодным условиям (прямой солнечный свет, дождь, снег, низкие температуры).
  3. Устойчивость к вибрации, и ударам.
  4. Надежность всех устанавливаемых компонентов (крепежная площадка велокомпьютера, геркон, магнит, подкладки, стяжки).

Беспроводной велокомпьютер

Беспроводные устройства имеют такие же функции, как и спидометры с проводами, но сигнал от их датчика передается через радиоканал. Для беспроводного датчика необходима отдельная батарейка, ведь он должен работать как радиопередатчик. Обычно двух элементов питания в датчике и в самом устройстве хватает до полугода. На велокомпьютерах с проводами одна батарейка в любом случае прослужит дольше одного года.

Чаще всего беспроводной велокомпьютер устанавливают на свой велосипед путешественники или экстремалы. Это можно объяснить тем, что в условиях, в которых они катаются, провод может быть случайно поврежден. Беспроводное устройство стоит в два раза выше, чем спидометр с проводами.

Плюсы всех электронных спидометров:

  • Отображают значения с точностью до десятых долей;
  • Сохраняют данные в памяти;
  • Не нуждаются в смазке.
  • Необходимо время от времени менять батарейки;
  • Подвержены электромагнитным помехам, таким как от работы катушки зажигания, сотового телефона, линии электропередач;
  • Показания на экране обновляются с небольшим запаздыванием.

Закрепление велокомпьютера

  1. Закрепить датчик на пере вилки или на раме с помощью электромонтажной стяжки.
  2. Плотно намотать провод вокруг пера вилки и тормозного троса.
  3. Установить крепёжную площадку на руль или вынос.
  4. Зафиксировать магнит на спице, но не стоит затягивать сильно винт, поскольку можно легко сломать корпус магнитика. Зазор между магнитом и датчиком в зоне срабатывания не должен превышать 2–3 мм.
  5. Вставить велокомпьютер в контактную площадку и проверить его работу.

Более подробно ознакомиться с установкой велоспидометра можно, просмотрев следующее видео, где в качестве примера приведено устройство марки Sigma.

Велокомпьютер своими руками на МК

После покупки нового велосипеда решил я его оснастить велокомпьютером, но китайские поделки покупать не стал по трём причинам:
1. Высокая цена
2. Отвратительное качество сборки
3. Ну, я же радиолюбитель!

И поэтому я поступил как настоящий радиолюбитель – собрал желаемый прибор самостоятельно.

В данной статье я расскажу вам, как самому собрать велокомпьютер на микроконтроллере. Данный велокомпьютер выполнен на микроконтроллере Attiny2313, в качестве дисплея использован однострочный ЖК индикатор на контроллере HD44780. Прибор умеет отображать текущую скорость, общее и промежуточное расстояния (отображаются в метрах). Общее расстояние, в отличии от промежуточного сохраняется в энергонезависимой памяти EEPROM. Схема велокомпьютера очень проста и не содержит дорогостоящих компонентов:

Дисплей подключён к микроконтроллеру по распространенному 4-х битному интерфейсу. Кнопки S1,S2,S3 (подтянуты десяти килоомными резисторами к плюсу питания) управляют прибором. Подстроечный резистор R6 регулирует контрастность дисплея. Светодиод HL1 индицирует подачу питания. В качестве динамика Ls1 можно использовать пьезоизлучатель. Транзистор VT1 – можно ставить любой биполярный n-p-n структуры, например КТ315 (я применил BC546B). Микроконтроллер Attiny2313 можно использовать с любыми буквенными индексами.

Зачем нужен внешний кварц микроконтроллеру, у которого есть свой тактовый генератор?
Наверное, у каждого из вас появился такой вопрос, и я на него постараюсь ответить. Без кварца работа устройства будет крайне не стабильна (неточность измерения, крякозяблики на дисплее и т.п.) потому, что встроенный тактовый генератор в микроконтроллере имеет большую “плавающую точку” и его частота постоянно колеблется. Если у вас нет такого кварца, не расстраивайтесь! Просто измените программу под тот кварц, который у вас есть. Впишите, в строчку $crystal= частоту своего кварца и всё будет ОК. Но на “худой конец”, если у вас нет никакого кварца, используйте встроенный тактовый генератор (пример установки фьюз-битов внизу), конечно работать будет не совсем точно и стабильно.

Читать еще:  Как настроить дисковые тормоза на велосипеде

После того как я нарисовал схему и подумал каким будет велокомпьютер, сел на свой любимый велик и поехал по городу – покупать радио детали по следующему списку:

  1. Микроконтроллер Attiny2313 1шт.
  2. Кнопки тактовые (без фиксации) 3шт.
  3. Резисторы номиналом 10 кОм 5шт.
  4. Резисторы номиналом 1 кОм 2шт.
  5. Резистор номиналом 100 Ом 1шт.
  6. Панелька под микроконтроллер DIP-20 1шт.
  7. Транзистор биполярный BC546B 1шт.
  8. Пьезоизлучатель 1шт.
  9. Кварц 4 МГц 1шт.
  10. Светодиод (синего свечения) 1щт.
  11. Построечный резистор номиналом 10 кОм 1шт.
  12. ЖК индикатор (дисплей) на контроллере HD44780 1*16 1шт.
  13. Керамические конденсаторы 18 пФ 2шт.
  14. Керамический конденсатор 0.1 мкФ 1шт.
  15. Электролитический конденсатор 100 мкФ 1шт.
  16. Штекер 2.5 1шт.
  17. Гнездо для штекера 2.5 1шт.
  18. Гнездо MiniUSB 1шт.
  19. Пластмассовый корпус 85x60x35мм 1шт.
  20. Крепёж на руль велосипеда 1шт.
  21. Кнопка с фиксацией 1шт.
  22. Геркон 1шт.

Корпус, который я купил для велокомпьютера:

Макетная плата, термоусадка, АКБ и метр провода у меня были.
Приехавши домой сразу взялся за сборку велокомпьютера. Первым делом взялся за корпус. В корпусе надо сделать прямоугольную дыру размером 15×60мм.

Возможно, вы спросите, а как ты делал такую дыру? Да очень просто! Сначала размечаем карандашом, где будем делать дырку, потом сверлилкой сверлим по контуру отверстия когда весь контур высверлили выламываем кусок пластмассы и обрабатываем всё напильником. Вот что получилось у меня:

Кстати, все остальные отверстия я делал по ходу сборки. Изнутри корпуса на дыру приклеил кусочек органического стекла, чтобы пыль и влага не попадали на дисплей.

Далее спаял плату поставил кнопки, дисплей и всё остальное. Монтаж делал на макетной плате.

Вид сзади (без крышки):

Зарядка через MiniUSB:

У меня прибор питается от аккумулятора телефона Nokia на 3.7v. Зарядка осуществляется через MiniUSB порт, подключённый прямо к аккумулятору. Возможно, вы скажете, это же не правильно! И будете правы, для этого дела есть специальные микросхемы но я таковой микрухи не нашёл и пришлось довольствоваться тем что было. Но как-никак зарядка идёт, и за два часа заряда мой аккумулятор заряжается полностью. В рабочем режиме с включенной подсветкой дисплея велокомпьютер потребляет

Установка велокомпьютера на велосипед

Чтобы считать, расстояние и скорость велоспидометру нужен, так сказать “орган восприятия”. Геркон — это и есть этот “орган”, устанавливается он на раме велосипеда рядом с колесом, на спицах колеса устанавливается магнит. Чтобы когда колесо делало полный оборот, магнит “проходил” напротив геркона и “замыкал” его, тем самым формируя импульс который нужен велокомпьютеру для расчёта расстояния и скорости. На схеме указано, где подключать геркон к прибору. Я геркон припаял на небольшой кусочек макетной платы, припаял к нему провода и усадил на него термоусадку. И закрепил это всё на раме велосипеда с помощью пластмассовых стяжек.

Пример установки магнита на спицы колеса:

Велокомпьютер я закрепил посредине руля велосипеда:

Описание устройства

При включении устройства на дисплее появляется приветствие и информация о версии и авторе, потом в левой части дисплея отображается промежуточное расстояние, а в правой скорость (главный экран).

Загрузка велокомпьютера (приветствие):

Информация о версии:

Информация об авторе:

Кнопка S1 – при нажатии сохраняется общее расстояние в энергонезависимой памяти EEPROM, в течение секунды на дисплее отображается надпись “All:” а после её общее расстояние и надпись “Save”, звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Да, да! Вы не ошиблись (смотря на фотографию выше), за несколько дней я проехал 191км! Потому что сегодня (21.08.2012), до школы осталось 11 и дабы проводить лето решил сделать “небольшую” покатушку за город.

Кнопка S2 — при нажатии обнуляется промежуточное расстояние, на дисплее отображается сообщение “Total clear!”, звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Кнопка S3 — при нажатии в течение секунды на дисплее отображается надпись “All:” а после её общее расстояние и звучит звуковой сигнал, после чего велокомпьютер возвращается к подсчёту расстояния и скорости (главный экран).

Настройка велокомпьютера

Чтобы велокомпьютер отображал правильное расстояние, и скорость он должен знать, какое расстояние проезжает велосипед за один оборот колеса (иначе прибор будет просто неправильно считать расстояние и скорость), это расстояние хранится в константе Coleso (у меня по умолчанию 2.08 метра). Для настройки велокомпьютера, измерьте длину колеса своего велосипеда в сантиметрах полученное значение переведите в метры и впишите его в константу Coleso, перекомпилируйте программу с новыми значениями и прошейте ею велокомпьютер.

Если кто это сделать не в состоянии, присылайте мне на e-mail длину своего колеса, сделаю прошивку под ваш велосипед.

Прошивка МК велокомпьютера

Прошивка для велокомпьютера находится в файлах к статье и называется t2313veloC.HEX, прошивку писал в среде BASCOM-AVR (исходник прилагается).
Пример установки фьюз-битов на внешний кварц 4МГц:

Пример установки фьюз-битов на внутренний тактовый генератор 4 МГц:

В файлах к статье есть проект данного девайса в симуляторе Proteus. Но предупреждаю, что в симуляторе прибор работает очень медленно! В протеусе разве что светодиодами мигать можно (без глюков).

Видео работы велоспидометра:

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что велокомпьютер вышел отличный и не дорогой, затраты составили 113400 бел/руб. Для примера: самый дешёвый китайский велокомпьютер стоит не менее 200000 бел/руб, который я видел. Да и вообще своё – это сделанное для себя, качественно и с любовью, а не китайское г…но, которое на следующий день после покупки сломается. Сборка своего велокомпьютера мне доставила удовольствие, а его эксплуатация доставляет мне ещё большее удовольствие.

И смотрите больше на дорогу чем на велокомпьютер, всяко бывает… И удачи вам на дороге и в электронике!

Ниже вы можете скачать исходники, прошивку, проект в Proteus


Спидометр для велосипеда своими руками

Дубликаты не найдены

написал на сайте, но повторю здесь, в надежде что автор увидит и реализует: сделать gps-маяк для велосипеда на arduino чтобы была возможность спрятать в трубах велосипеда. Это на случай угона велосипеда и можно было бы отследить его на карте.

Вместо ардуимы лучше взять esp-12e ибо с энергоэффективностью у нее получше + есть вифи. GPS трекер нельзя зашивать в металлическую трубу. Аналогично нельзя зашивать и GPRS модуль в трубу ибо чревато потерей сигнала и повышенной бесполезностью всей конструкции.

Остается всего 1 вариант. Выносить антенны от GPS/GPRS на раму. Любой угонщик у вас сразу же их оборвет.

ну есть варианты, вот например: спрятать в седле/под седлом; сделать скрытую (PCB антенну, скрытую под слой краски/пленки на раме). Я вот больше проблем вижу в том, что GPS в здании скорее всего не будет работать, а еще проблемы с питанием. А смысл в wifi?

wifi просто плюсик да и более выгодный и быстрый протокол для связи и передачи трека на телефон. Тут упор на питание. ESP отлично впадает в спячку без работы, GPRS жрет не так много с условием если передавать данные по треку раз минут эдак в 20 и только с условием что вел в движении. Т.ч. только GPS будет жрать. Я с ним не работал т.ч. судить о прожорливости модуля не могу.

PCB можно использовать что для GPS что для GPRS. GPS с активной антенной скорей всего будет в здании работать но 100% высаживать аккум будет с дикой скоростью.

Можно купить карбоновый руль или подсиделку, цена вопроса от 20 баксов

я с вами согласен, посмотрел размеры антенны. Ну хоть посмотреть как это должно выглядеть, ведь маяк можно поставить не только на велосипед, например на автомобиль, свой или проследить за чьим то автомобилем =)

да, надеюсь доберусь я и до ЖПС!

вроде бы есть готовые решения. где-то видел, но не помню где

наверняка есть, и оно скорее всего ппц какое дорогое. Ну и очень много таких наворотов легко решается с помощью ардуинки и прямых рук, что и доказывает нам автор видео на своём канале.

Вот нашел на али самый дешевый скрытный 2500+ сирена и ещё несколько прибомбасов ( http://ru.aliexpress.com/item/New-Brand-Coban-GSM-GPS-tracke. )

Не плохо, надо будет попробовать к чему-то ещё прикрутить =)

Можно на андройд установить приложение и не париться https://freesoft.ru/android/androidspidometr Оно тем более бесплатное.

К технической стороне и реализации никаких вопросов, а вот по поводу длины окружности, либо упустил либо не так понял.

Почти в начале измеряем длину окружности по краю колеса, ближе к концу устанавливаем датчик на середине колеса, может это было конечно учтено при прошивке, но езда на велосипеде под 20км/ч через лес, по мне кажется маловероятной, да и по тротуару взять 40км/ч на небольшом участке сомнения возникают.

Здравствуйте, вот вопрос, вы используете датчик холла для получения импульса. А что если использовать геркон?! энергопотребления 0,

Ура, теперь @AlexGyver в сообществе Arduino. Ну теперь мы всем покажем.

Абсолютно с вами солидарен коллега! 🙂

А почему только до 40? 🙂

иногда я сею хаос!

но делаешь это умиротворённо)

«Динамо» + вольтметр + GPS (для прорисовки табло) = точный спидометр

Если у тебя есть GPS, то не понятно зачем нужны все остальные приблуды. При помощи GPS скорость отлично засекать. Тем более, что какой нибудь NEO-6m не говоря уже о более старший собрятьсях можно разогнать до 10 Гц.

GPS сейчас есть в любом смартфоне — один раз промаркировал шкалу и всё. Ну а с NEO конечно будет ещё точнее.

Как обычно интересный проект и новичкам будет очень полезен.

Читать еще:  Велосипед royal baby little swan

З.Ы. спасибо что выложили к нам в сообщество 🙂 Всяко приятно когда инфа по одной теме лежит в одном месте 🙂

@AlexGyver , собрал хронограф, но есть проблема: переменные резисторы уже скрутил на минимум, но на одном не могу опустить показания датчика ниже 600, а на втором вообще 1024 и не меняется(кажется, я второй фототранзистор убил)

да, кажется пациент мёртв. При идеально вклеенных датчиках нужен резистор 15 кОм, исходите из этого))

странно, оба мертвы или есть шанс, что криво вклеил?

у первого криво вклеил, а второй скорее всего труп

На этой базе можно запилить ручной, измеритель расстояния. (электронная рулетка). подобный

у меня очень давно такой есть в планах, буду делать из ПП труб, но сначала сделаю сварочник для ПП труб.

что дисплей показывает? у меня на работе нет звука

Почем лук на базаре.

у меня — расстояние, а в версии прошивки только с дисплеем — и то и то, переключается кнопочкой

поставь диномамашину на колесо чтобы спидометр питать

Хм. удален комментарий про что это уже было.

как было, видело вообще опубликовано пару часов назад))

О сообществе

Arduino — одна из самых распространенных платформ для обучения программированию и создания прототипов электронных устройств.

Raspberry Pi — это миниатюрный компьютер «на ладони». Его размеры — всего лишь с кредитную карту, при этом возможности его применения ограничены практически только фантазией пользователя.

Это сообщество является местом, где Вы можете как поделиться, так и познакомиться с различными проектами и устройствами, создаваемыми на этих платформах, а так же самостоятельно погрузиться в мир программирования, благодаря постоянному пополнению обучающих видео и статей.

У нас всегда приветствуется активное участие в жизни сообщества и помощь соратникам 😉

В нашем сообществе запрещается:

• Добавлять посты не относящиеся к тематике сообщества, либо не несущие какой-либо полезной нагрузки (флуд)

• Задавать очевидные вопросы в виде постов, не воспользовавшись перед этим поиском

Цифровой спидометр для велосипеда

Для велосипедиста в процессе движения важно знать скорость велосипеда и пройденный путь. Определение длины велопробега довольно просто решается с помощью механического прибора, серийно выпускаемого промыш­ленностью и устанавливаемого на одну из вилок колеса. Механический указатель скорости велосипеда не получил широкого применения.

Принципиальная схема и временные диаграммы ра­боты цифрового велоспидометра приведены соответ­ственно на рис. 1 и 2.

На микросхемах DD1.1 и DD1.2 собран генератор импульсов с периодом следования около 20 мкс. После­довательность этих сигналов усиливает и одновре­менно инвертирует транзистор VT1, в коллекторной нагрузке которого включен светодиод VD1 типа АЛ107Б. Импульсы светового излучения на длине волны около 1 мкм принимает фотодиод V D2 типа ФД-9, включенный между входами операционного усилителя DA1. Соотно­шением резисторов R4 и R5 устанавливают необходи­мую чувствительность фотоприемной схемы. Tранзистор VT2 согласует выход усилителя DA1 с требуемым вход­ным потенциалом КМОП микросхем. Конденсатор C2 не пропускает постоянную составляющую на базу тран­зистора VT2. Tриггеры DD3.1 и DD3.2 непрерывно следят за состоянием между входом и выходом оптопары. В исходном состоянии, когда спица не закрывает све­товое излучение, триггер DD3.1 по S-входу устанавли­вается в единичное состояние, а триггер DD3.2 по R-входу — в нулевое. Tриггер DD5.1 делит частоту с генера­тора на микросхемах DD1.1 и DD1.2 на два. Как только спица велосипеда закрывает световое излучение, импуль­сы с выхода триггера DD5.1 по синхровходу С сбрасы­вают в нуль триггер DD3.1. Если через два последующих такта не приходит сигнал с фотодиода, то триггер DD3.2 устанавливается в единицу, тем самым формируя фронт + 1 для суммирования количества спиц. Одновременно по входу R блокируется в нуль триггер DD5.1, запрещая прохождение сигналов со входа оптопары. В таком со­стоянии схема находится несколько секунд, пока спица закрывает световой поток. Длительность времени пролета спицы определяется скоростью велосипеда и толщиной спицы. Когда открывается световой поток, срабатывает фотодиод VD1, и все триггеры по входам R и S уста­навливаются в исходное состояние. Tриггер DD5.1 необ­ходим для ликвидации «дребезга» схемы при входе спицы в полосу светового излучения. Микросхемы DD1.5 и DD1.6 совместно с конденсатором СЗ и резисторами R8 и R9 образуют генератор импульсов, во время действия которых суммируется количество спиц за определенный промежуток времени (tсч= 100-200 мс). Резистором R8 плавно регулируется длительность интервала счета.

Следует отметить, что у различных типов велосипеда интервал счета также различен. Он определяется в зави­симости от радиуса колес, количества спиц и других параметров. Поэтому величина tсч, для каждого велоси­педа устанавливается экспериментально. Cхема вело­спидометра непрерывно определяет скорость велосипеда с периодом 8tсч (от 1 до 1,5 с), в результате чего можно оперативно следить за изменением скорости на опреде­ленных участках пути: с горы, при ускорении или тор­можении. Причем на время t индикаторы погашены, а на время tинд = 7tсч индицируется сумма количества спиц, которая и определит скорость велосипеда в еди­ницах измерения км/ч за данный промежуток времени.

Погрешность измерения зависит от стабильности ин­тервала (и при изменении уровня питающего напря­жения и температуры окружающей среды и не превы­шает 3…5%.

Схема счета и индикации работает следующим об­разом.

Tактовые сигналы с генератора на микросхемах DD1.5 и DD1.б поступают на триггеры DD4.1 и DD4.2, которые делят исходную частоту на четыре. При по­ступлении с выхода микросхемы DD4.2 фронта восьмого импульса цепочка микросхем DD1.3, DD2.3 и DD2.4 формирует короткий сигнал для сброса в нуль по уста­новочным R-входам триггера DD5.2 и цифровых инди­каторов DD6 и DD7. Сигнал логического 0 с инверсного выхода микросхемы DD5.2 гасит индикацию по входу Г DD6 на время tсч. Одновременно импульс логической 1 с прямого выхода микросхемы DD5.2 разрешает на время гсч проход сигналов суммирования +1 с микро­схемы DD2.2.

В состав индикатора DD7 входит внутренний деся­тичный счетчик, который суммирует эти сигналы. При по­ступлении на счетчик DD7 десятого импульса на выхо­де Р формируется сигнал переноса, который поступает на индикатор DD6. Первым последующим тактом с ге­нератора триггер DD5.2 переходит в нулевое состояние, в результате чего запрещается счет импульсов и высвечивается сумма количества спиц на время 7tсч. Далее цикл повторяется вновь. Резисторы R11 и R12 умень­шают яркость свечения индикаторов, сокращая потреб­ляемую мощность от источника питания. Велоспидометр включается в работу кнопкой SB1. В первый такт изме­рения (около 1 с) за счет переходных процессов воз­можно неверное определение скорости велосипеда, после чего каждую секунду высвечивается точное значение скорости до выключения питания.

Наладку спидометра

начинают с проверки осцилло­графом работы генератора на микросхемах DD1.1 и DD1.2. на коллекторе транзистора VT1 должна быть по­следовательность импульсов с периодом следования около 20 мкс. Далее размещают светодиод и фотодиод друг против друга на расстоянии 1…2 см и проверяют наличие импульсов на выходе операционного усилителя DA1. Резисторами R4 и R5 устанавливают такую чув­ствительность фотоприемной схемы, при которой еще со­храняются сигналы на коллекторе транзистора VT2 при увеличении расстояния между светодиодом и фотодиодом до 4…5 см. Проверяют исходное состояние триг­геров DD5.1, DD3.1 и DD3.2 согласно временным диа­граммам рис. 2. Затем налаживают схему индикации и счета. Длительность импульсов на выводе 13 микро­схемы DD5.2 должна плавно регулироваться резисто­ром R8 в пределах от 100 до 200 мс. Подается напря­жение +9 В на входы Г индикаторов DD6 и DD7 и на вывод 5 микросхемы DD2.2, а входы R индикаторов DD6 и DD7 заземляют. Если между светодиодом и фото­диодом поместить предмет толщиной со спицу велоси­педа, то на индикаторах должна прибавиться единица. После этого следует восстановить схему согласно рис. 1. Калибровку схемы производят в процессе движения резистором R8.

О заменах деталей.

Вместо фотодиода ФД-9 можно использовать фотодиоды ФД-10, ФД-5, ФД26К, ФД27К, ФД265А, но тогда уменьшится чувствительность схемы, которую можно увеличить изменением резисто­ров R4 и R5. Возможно использование светодиодов АЛ107А, АЛ107Б, АЛ115А, АЛ115Б, АЛ118А, АЛ118Б, а также операционных усилителей К140УД1Б. Микро­схемы серии К564 можно заменить серией К561, которая более критична к уровню питающего напряжения и исполнена в другом пластмассовом корпусе. Подстроечный резистор R8 типа СП3- 16а, однако лучше приме­нять резисторы с фиксатором ручки потенциометра, так как в процессе езды возможны толчки и смешение движка резистора. Тип разъемов XI—Х5 можно выбрать по своему усмотрению, но для обеспечения надежности лучше использовать разъемы с резьбовым соединением.

Конструкция и установка схемы.

Вид печатной платы велоспидометра представлен на рис. 3 и 4. Она изго­товлена из двустороннего стеклотекстолита и установ­лена вместе с источником питания GB1 в специальный герметичный корпус с разъемами XI—Х5.

На рис. 5 показана плата индикаторов, которая крепится либо на торцевой части коробки, либо на руле велосипеда и соединяется с основной схемой гибкими проводниками. Возможные варианты установки рабочих элементов схемы на велосипеде представлены на рис. 6 и 7.

Читать еще:  Ребенок ездит на велосипеде

В первом ва­рианте корпус со схемой, индикаторами, источником питания крепится под рулем велосипеда. Светодиод и фотодиод устанавливаются на передней вилке, а кнопка В1 — на руле. Во втором варианте оптопара крепится на заднем колесе, схема с источником питания — под сиденьем, а индикаторы с кнопкой — на руле. Можно положить корпус со схемой просто в кобуру для ключей. Тип крепления элементов к раме каждый радиолюбитель может выбрать по своему усмотрению в зависимости от размеров, конструкции вилок и типа велосипеда.

С.Гудов. В помощь радиолюбителю №107, 1990г.

Спидометр для велосипеда на основе Ардуино

В этом уроке мы создадим своими руками простой спидометр для велосипеда на основе микроконтроллера Ардуино. Идея состоит в том, чтобы измерить угловую скорость колеса велосипеда. Таким образом, зная диаметр и математическую легенду Пи (3.14) можно рассчитать скорость. Также, зная количество раз, которое провернулось колесо, можно легко узнать пройденное расстояние. В качестве дополнительного бонуса мы решили добавить световой индикатор на велосипед, — задача состояла в том, когда включить стоп-сигнал.

Шаг 1. Держатель

Для этого проекта очень важно иметь сильный и стабильный держатель нашего Ардуино спидометра. Смысл в том, что велосипед может пострадать от сильного импульса, когда он попадает в дыру или когда вы решаете повеселиться и взять вел в тяжелые условия езды. Кроме того, наши входные данные фиксируется, когда магнит на колесе пересекает датчик эффекта Холла на опоре.

Если все одновременно пойдет не так, Arduino покажет скорость высокоскоростного поезда. Кроме того, вы не захотите, чтобы ваш лучший друг Ардуино упал на дороге только потому, что вы решили быть ленивым и использовать для держателя очень дешевые материалы.

Поэтому, чтобы соблюсти все нюансы безопасности, мы решил использовать алюминиевые ленты, так как их можно легко разрезать и просверлить, они устойчивы к коррозии и довольно дешевы, что всегда хорошо для поделок своими руками. Мы также использовали некоторые гайки (с шайбами) и болты, чтобы закрепить держатель на раме, так как всё должно быть надежно закреплено на раме.

Еще одной важной частью является то, что электроника нашего спидометра Ардуино должна быть должным образом изолирована от опор, если они сделаны из какого-либо металла. Горячий клей, который мы использовали, работал отлично, он также поглощал и смягчал удары, что было хорошо для довольно хрупкого дисплея.

Шаг 2. Датчик и магнит

Измерение и входные данные проекта основаны на этой части. Идея состоит в том, чтобы поместить магнит на велосипедное колесо и добавить датчик эффекта Холла на раму так, чтобы каждый раз, когда магнит пересекал датчик, Arduino знал, что оборот завершен и он может рассчитать скорость и расстояние.

Используемый здесь датчик — классический датчик с эффектом Холла А3144. Этот датчик понижает свою выходную мощность, когда конкретный полюс направлен в правильной ориентации. Ориентация очень важна, так как внешний полюс не повлияет на выход.

Выше несколько фото, показывающих правильную ориентацию. Также для датчика эффекта Холла требуется нагрузочный резистор 10 кОм, но в этом проекте заменен на нагрузочные резисторы 20 кОм в Arduino.

Тщательное размещение магнита очень важно. Если поместить его немного дальше, это может привести к непоследовательному чтению или отсутствию оборотов, а если расположить его очень близко, магнит может дотронуться до датчика, что не очень желательно.

Шаг 3. Дисплей

Этот дисплей теоретически необязателен, но вам нужно что-то, чтобы отображать скорость и расстояние в реальном времени. Думать об использовании ноутбука совершенно абсурдно. Мы использовали 0,96-дюймовый OLED-дисплей с I2C в качестве протокола связи между ведомым и ведущим устройствами.

Изображения выше показывают три режима, между которыми автоматически переключается Arduino.

  1. «Start» в правом нижнем углу — это когда Arduino только начал работу и успешно загрузился.
  2. Скорость в км/ч. Этот режим отображается только тогда, когда велосипед находится в движении, и автоматически отключается после его остановки.
  3. Последний, с метрами в качестве единиц, очевидно, — расстояние, которое прошел вел. Как только вел останавливается, Arudino переключается на отображение расстояния в течение 3 секунд.

Эта система не идеальна. Он на мгновение отображает пройденное расстояние, даже когда байк находится в движении. Может это не идеально, но это достаточно мило.

Шаг 4. Источник питания

Проект, будучи немного громоздким, не всегда может иметь под рукой розетку для зарядки. Поэтому из-за лени было решено просто использовать блок питания в качестве источника питания и использовать мини-USB-кабель для подключения питания USB от блока питания к Arduino Nano.

Но вы должны тщательно выбрать powerbank. Важно иметь правильную геометрию, чтобы ее можно было легко установить. Также источник питания должен быть немного тупым. Дело в том, что для экономии энергии powerbank предназначен для отключения выхода, если потребление тока не превышает определенного порогового значения.

Скорее всего это пороговое значение составляет не менее 200-300 мА. Наша схема будет иметь максимальное потребление тока не более 20 мА. Таким образом, обычный банк питания отключит выход. Это может привести вас к мысли, что в вашей цепи есть какая-то неисправность. Этот конкретный банк питания на фото выше работает с таким небольшим током.

Шаг 5. Стоп-сигнал (опционально)

В качестве дополнительной функции было решено добавить стоп-сигнал. Вопрос был в том, как определить, когда начался процесс торможения.

Если мы тормозим, велосипед замедляется. Это означает, что если мы рассчитываем ускорение и если оно оказывается отрицательным, можно включить стоп-сигналы. Это, однако, означает, что свет включится, даже если мы просто перестанем крутить педали.

Также мы не добавили транзистор в световую цепь, что абсолютно рекомендуется. Если кто-то сделает этот проект и правильно интегрирует эту часть, мы бы были более чем рады увидеть её и добавили бы картинки сюда. Ток мы получаем напрямую от цифрового контакта 2 Arduino Nano.

Шаг 6. Код проекта

Скачать или скопировать код для спидометра Ардуино вы можете ниже:

Цифровой спидометр на Ардуино для автомобиля или мотоцикла и электронный одометр своими руками

В инструкции будет рассказано, как сделать цифровой спидометр для своего велосипеда. Да, это то же самое, что мы используем в автомобилях и мотоциклах, но он будет очень дешевым.

У собранного своими руками электронного спидометра будет три режима:

  • Спидометр (определение скорости) и одометр (пройденная дистанция)
  • Задача 1 – проехать 32 км (20 миль)
  • Задача 2 – достичь скорости 30 кмч

Спидометр собран на Ардуино, так что нет предела вашему воображению.

Шаг 1: Как всё работает

Принцип работы проекта прост, но для сборки его нужно понимать. В самом простом понимании, он состоит из Геркона или магнитного выключателя, установленного на раму велосипеда и еще одного магнита, установленного на спицу колеса.

Так как колесо вращается, то магнит активизирует выключатель при каждом обороте. Сигнал поступает на Ардуино, который считает количество оборотов и по ним определяет покрытую дистанцию (нужно будет сначала указать диаметр вашего колеса). Также Ардуино следит за временем и вычисляет скорость. Данные выводятся на дисплей, где они отображаются в милях в час (или в километрах, если доработать формулу).

Шаг 2: Необходимые материалы

Проект недорогой и может обойтись вам в 300-700 рублей. Сборка потребует от вас некоторые умения в пайке.
Материалы для сборки:

  1. Плата Ардуино – если вы возьмёте Ардуино Про Мини, то для программирования вам также понадобятся Ардуино Уно или адаптер usb-ttl (как программировать Ардуино Про Мини через Ардуино Уно) или используйте Ардуино Микро или Ардуино Уно.
  2. Дисплей Ардуино 16×2
  3. 3.7805 voltage regulator (increases the control over the contrast no major difference -optional)
  4. 2x выключателя для задней подсветки (опционально)
  5. Резистор на 220 Ом
  6. Потенциометр на 10k Ом
  7. Джамперы мамы и папы, если вы хотите, чтобы Геркон был съемным
  8. Геркон
  9. Провода
  10. Мгновенный переключатель, чтобы менять режимы
  11. Конденсатор 0.1uf чтобы уменьшить дибаунс кнопки
  12. Резистор 10k Ом

Список необходимого инструмента:

  1. Паяльник
  2. Припой
  3. Корпус
  4. Что-то наподобие дремеля, чтобы прорезать в корпусе отверстия для установки электроники и дисплея
  5. Горячий клей или что-то подобное для закрепления компонентов на местах.

Шаг 3: Код

Перед тем, как мы перейдём к электронике, будет неплохо загрузить код, чтобы вы не испытывали конфуз, метаясь между неправильно подключенными проводами. Загрузите код на Ардуино, перед этим не забыв указать диаметр колеса вашего велосипеда.

Шаг 4: Электроника

Схема соединения компонентов приложена выше, но я также напишу её отдельно.

LCD -ARDUINO

  • 1 — GND
  • 2 VCC
  • 3 VIPER PIN на потенциометре (концы на vcc и gnd, а центр на пин 3 дисплея)
  • 4 13
  • 5 gnd
  • 6 12
  • 7 —
  • 8 —
  • 9 —
  • 10 —
  • 11 11
  • 12 10
  • 13 9
  • 14 8
  • 15 VCC
  • 16 GND
  • Резистор на 220 Ом соединяем между пином 2 Ардуино и землёй
  • Мгновенный переключатель соединяется с пином 2 и vcc
  • Конденсатор на 0.1 uf помещаем между двумя клемами выключателя, чтобы уменьшить дибаунс
  • Геркон на vcc и A0
  • Резистор между A0 и gnd

После соединения всех компонентов можно запитать девайс и проверить, что всё работает.

Шаг 5: Корпус

Корпус можно сделать из пластика или дерева, он должен быть прочным и в нём должно быть достаточно пространства.
После установки переключателей, экрана, кнопки и хедеров проверьте девайс на работоспособность. Постарайтесь сделать устройство водонепроницаемым, ведь оно окажется в самых худших для работы условиях.

Шаг 6: Тестирование и устранение неполадок

Запитайте устройство от батарейки 9V и проверьте все три режима. Поднесите магнит близко к Геркону и скорость с дистанцией должны начать увеличиваться.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector