Электронный спидометр своими руками

РадиоКот :: Цифровой спидометр.

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Цифровой спидометр.

Глава 1. Немного предистории, или как я люблю отечественный Автопром.

После того, как на моей машине, а машина прямо скажем почти эксклюзивная (в смысле запчасти фиг найдешь), благополучно скончался очередной спидометр, то ли седьмой, то ли восьмой, я решил замутить электронный девайс, чтоб и скорость показывал и километры щелкал.
Как обычно, начал поиск того, что уже натворили собратья по разум и коллеги по несчастью обладания данным типа авто. Пролистав не одну страницу и посетив не один форум, обнаружил что ничего подходящего для моего авто нет, либо девайс собран на PICе, у меня даже программатора нет и приходится просить друзей-знакомых, да и AVRки мне как-то роднее, либо состоит из 2х отдельных блоков, и у всех значения пробега пишутся во внутреннюю EEPROM, что не есть гут. Пораскинув мозгами, не широко так, чтобы потом можно было собрать в кучу, решился на отчаянный шаг - лепить самому. Что из этого получилось - решать вам, многоуважаемые коты.

Фото 1. Общий вид:

Фото 2. Основной блок:

Фото 3. Датчик ДСА-9 + "двигло":

Глава 2. О выборе компонентов, или "я его слепила из того, что было".

Итак, за источник сигнала о продвижении авто по тернистому пути наших автодорог был выбран ДСА-9, имеющий: 6 импульсов на 1 метр пути, выход ОК и резьбовое соединение М22 х не помню на сколько, как раз по размеру, НО можно использовать любой датчик скорости с 6имп/метр, в зависимости от авто.
С проциком было труднее. Любимой меге48 не хватало пары ног, но тут на глаза попалась старая макетка с мегой16, что ж так тому и быть. Итого: МП=ATmega16-16PI
С выбором тактовой частоты долго мучаться не пришлось, после не больших подсчетов выяснилось, что период повторения импульсов при скорости 250 км/ч составляет 2,4 мс, или 2400 тиков при тактовой частоте в 1 МГц, маловато будет, было решено использовать кварц на 8 МГц, это уже 19200 тиков процессора, а для удобства подсчета, с помощью таймера Т1, использовать "предделитель на 8".
Для отображения всего, что будет измерятся и подсчитыватся предназначены:
KingDright BA56-12GWA (можно любые с ОА) - для отображения текущей прыткости
МЭЛТ MT-08S2A-2YLG (опять же можно любой 8х2 LCD с аналогичным контроллером и тактовой не ниже 250 кГц) - для подсчета того, что будет пройдено по тем направлениям, что в России гордо именуется дорогами.
Ну и AT24C04B (наследство от той самой макетки, но можно любую из серии 24Схх), чтобы "помнить" от тех незабываемых километрах пути.

Глава 3. О самом главном, или без теории ни туды, и ни сюды.

Переходим, собственно, к методике определения скорости. Как всем известно, если автомобиль движется, то с датчика скорости поступают импульсы, если никуда не движется - то и импульсов тоже не дождетесь! И что самое поразительное - частота (или кому удобнее - период повторения) прямо пропорциональна (обратно пропорциональна, для периода повторения) скорости движения, вот тут-то, не при котах будь она упомянута, собака и порылась. Что такое частота - это количество импульсов в секунду (просто гениально, спасибо Герцу) N(в секунду)=Fп, поэтому получаем:

V=Fп/6 (м/сек) (мы же помним, что на 1 метр приходится 6 импульсов)

Но минуточку, где вы видели спидометры со шкалой "М/СЕК"? Да и ГАИшники, (ДАИшники - это чтобы для тех, кто в Украине проживает, было понятно) штрафуют за лишние км/час. Отсюда вывод - надо пересчитать, а как? Все гениальное просто: умножаем на 3600 (это столько секунд в 1 часе) и делим на 1000 (столько метров в 1 км) после сложнейших математических преобразований получаем волшебную формулу:

V=0,6*Fп (км/час) - то что доктор прописал.

Из это формулы следует гениальное (жаль, что не я первый додумался) умозаключение - если организовать "временные ворота" длительностью 0,6 сек, в которые проталкивать импульсы от датчика, на выходе получим скорость! 1 импульс - 0,6 км/час, 10 импульсов - 6 км/час, 100 импульсов - 60 км/час и т.д. Но, опять это "НО", как сказал один из главных героев любимого фильма из детства "Айболит-66" - "Нормальные герои всегда идут в обход", вот этим путем пойдем и мы, т.е. заменим в формуле Fп на Тп (оно же 1/Fп), в результате получим:

V=0,6/Тп (км/час)

Возникает законный вопрос - "ЗАЧЕМ?". Напрашивается еще одна цитата: "А я объясню!" ("Ирония судьбы, или с легким паром"). Дело в том, что как любой цифровой прибор, нашему спидометру присущи те же недостатки - погрешность. Может кто помнит, обычно пишут: "+/- 2 знака мл.разряда" (например). Так вот, чтобы уменьшить, всякие там, погрешности умные люди придумали "складывать и умножать" (шучу), накапливать и усреднять.
Теперь посмотрим, сколько нужно времени, чтобы усреднить 2 показания, ну скажем на скорости 60 км/ч.
При первом способе получается: 2 временных отрезка по 0,6 сек - итого 1,2 сек, авто при этом проедет примерно 33м. (временем выполнения сложения-деления можно пренебречь)
Второй способ нам дает: 2 интервала по 10 мс - итого 0,02 сек, авто проедет - 0,33м.
Вот поэтому в программе происходит накопление и усреднение 8-ми отсчетов скорости. Почему 8? Просто удобнее усреднять, не мне - микропроцику.
Тогда зачем я тут подробно описывал первый способ расчета? А чтоб было, вдруг кому-то понадобится!
Что? Забыл про одометр? Ну, там все просто: считаем импульсы, делим на 6 - получаем метры, потом делим на сто - сотни метров (нужны для учета суточного пробега), еще на 10 получили - км. Как вы поняли в девайсе всего два счетчика пробега: полный и суточный.
Опять же, количество счетчиков ограничено только моей фантазией (или ее отсутствием) и теми самыми 19200 тиками (по секрету скажу - тиков ушло примерно 1/3), можно конечно добавить счетчиков, прицепить часы на DS1307 и считать км за 1 час, скажем, или расстояние от работы до магазина с пивом, но зачем?

Глава 4. Описание работы, или "а оно вам надо?"

Основная часть схемы изображена на рис.1.
И так, что у нас в наличии:
таймеры: Т0, Т1, Т2 - отлично,
аппаратный TWI - пригодится,
1 свободная нога от АЦП - вполне достаточно,
есть еще ноги для организации внешних прерываний,
ну еще куча всего - оно нам не пригодится, по крайней мере в этом проекте.

Основную работу выполняет Т1, заполняет время между 2-мя нарастающими фронтами от приходящих импульсов датчика скорости, импульсами 1МГц (считать удобно: 1 импульс - 1 мкс) попутно подсчитывая их (импульсы от датчика). Работает он в режиме ICR, и использует 2-а прерывания, собственно Input Capture1 Interrupt Vector и Overflow1 Interrupt Vector, второй нужен только для расчета скоростей ниже 10 км/ч, к сожалению на таких скоростях Т1 успевает переполняться и не один раз, поэтому и переменная 3-х байтовая.
На счетчике Т2, работающем в нормальном режиме, организовано формирование интервалов времени для динамического отображения информации на 7-ми сегментных индикаторах и вывода данных на LCD (здесь все понятно, пояснить нечего).
Т0 - тоже, ничего особенного режим Fast PWM, управляет ключем регулирующим яркость свечения индикаторов. АЦП - меряет напругу на переменном резисторе R7, выравнивает результат влево, и записывает его в OCR0.
Ну что еще? Гальваническая развязка входов МК от бортовой сети авто, так проще, ключ на элементах VT5,VT6 (если кому-то больше нравятся полевики, пожалуйста - можно и на полевике) нужен только для того, чтобы процик успел записать данные по километражу в 24С04, после выключения зажигания. Забыл пояснить Vп - цепь питания постоянно находящаяся под напряжение ботовой сети , Vз - цепь питания, на которой напряжение бортовой сети появляется после включения зажигания и соответственно пропадающее после отключения оного.

Для эстетов на выводах PC3, PC4 организован вывод скорости до 200км/ч с дискретностью 2,5км/ч на линейку светодиодов (рис.3), всего-то: 10 - 74ALS164, 81- светодиод (один светится постоянно изображая "0км/ч), но это на любителя (кто надумает лепить сие безобразие - не забудьте поменять источник питании на более мощный, а если и яркость регулировать захотите - то и транзистор на ШИМе.)

Питается все это безобразие от преобразователя (рис.2) на МС33063А, заменять на, что-то типа 7805, не рекомендую. Девайс кушает около 0,2А и на 7805 будет рассеиваться мощность около (14,5В-5В)*0,2А = 1,9Вт, многовато, греться будет как "собака", плюс еще тепловой режим под панелью авто, без радиатора не обойтись.

Эпилог.

Вот в принципе и все. Работка скромненькая, но я честно старался.
Не пинайте слишком сильно - в конкурсе участвую первый раз, да и "писатель" я начинающий.
С надеждой на вашу благосклонность.

Файлы:
Прошивка МК.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Спидометр

DIY с использованием приложения Arduino and Processing Android

В этом проекте мы создаем крутой спидометр для велосипедов или любых автомобилей с использованием Arduino, который передает скорость по Bluetooth в приложение Android, которое мы создали с помощью обработки. Весь проект рассчитан на питание от литиевой батареи 18650 и, следовательно, очень компактен вместе с вашим автомобилем. Чтобы немного оживить его, я добавил опцию зарядки вашего мобильного телефона, поскольку он отображает вашу скорость. Да, вы также можете использовать его в качестве источника питания для мобильных телефонов, так как 18650 обладает высокой плотностью заряда и может легко заряжаться и разряжаться.

Я буду полностью вести вас с нуля до завершения, спидометр может он подключить к нашему автомобилю и проверить. Крутая функция здесь заключается в том, что вы можете настроить свое приложение для Android под свою персонализацию и добавить больше функций в соответствии с вашим творческим потенциалом. Но, если вы не хотите создавать приложение самостоятельно и просто собирать часть Arduino, не беспокойтесь, просто скачайте APK-файл (читайте дальше) и установите его на свой мобильный телефон Android. Также проверьте полное видео в конце.

Итак, давайте посмотрим, какие материалы нам понадобятся для создания этого проекта, и спланируем наш бюджет. Все эти компоненты легко доступны; если у вас возникли проблемы с покупкой любого из них, дайте мне знать в разделе комментариев.

Требования к оборудованию:

• Arduino Pro Mini (5 В 16 МГц)
Плата FTDI
• (для программирования mini вы также можете использовать UNO)
• Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный 3 В 5 В с зарядным устройством USB
• TP4056 Литиевый аккумулятор Модуль
• Bluetooth-модуль (HC-05 / HC-06)
• Датчик Холла (US1881 / 04E)
• 18650 Литиевая батарея
• маленький кусочек магнитов
• Perf Board
• Штекеры Berg (мужские и женские)
• Комплект для пайки
• Маленькие коробки для установки комплекта.

Требования к программированию:

• Arduino IDE
• Обработка IDE с помощью Android ADK (только если вы хотите написать собственное приложение).
• Windows / Mac PC
• Android Мобильный телефон.

Это может выглядеть как горстка компонентов и материалов, но, поверьте мне, как только вы завершите этот проект, вы почувствуете, что они стоят потраченного времени.

Измерение скорости с использованием датчика Холла и Arduino:

Прежде чем мы получим в свое распоряжение аппаратное обеспечение, дайте нам знать, как мы на самом деле будем измерять скорость с помощью Arduino.Существует множество способов измерения скорости автомобиля с помощью Arduino, но использование датчика Холла является наиболее экономичным и простым способом сделать это. Датчик Холла - это компонент, который определяет полярность магнита. Например, всякий раз, когда один конкретный полюс магнита приближается к датчику, датчик меняет свое состояние. Существует много типов датчиков Холла, которые вы можете использовать в этом проекте, но убедитесь, что это цифровой датчик Холла .

Чтобы измерить скорость, мы должны наклеить маленький кусочек магнита на колесо автомобиля, каждый раз, когда магнит пересекает датчик холла, он обнаруживает его и отправляет информацию в Arduino.

Прерывание будет приниматься Arduino при каждом обнаружении магнита. Мы запускаем непрерывный таймер с помощью функции millis () и рассчитываем время, необходимое колесу для выполнения двух оборотов (чтобы минимизировать ошибку), используя следующие формулы:

 Timetaken = millis () - pevtime; 

Как только мы узнаем, сколько времени прошло, мы можем рассчитать обороты, используя следующие формулы:

 об / мин = (1000 / время) * 60; 

Где (1000 / timetaken) дает число оборотов в минуту (оборотов в секунду), и оно умножается на 60, чтобы преобразовать число оборотов в минуту в об / мин (оборотов в минуту).

После расчета оборотов мы можем рассчитать скорость транспортного средства, используя приведенные ниже формулы, при условии, что мы знаем радиус колеса.

 v = радиус_колеса * об / мин * 0,37699; 

Arduino, после расчета скорости, передаст ее с помощью модуля Bluetooth. Полный код приведен ниже в разделе «Код ». Также ознакомьтесь с другими нашими проектами, связанными с модулем Bluetooth HC-05 здесь.

Схематическая и аппаратная часть:

Полная принципиальная схема проекта приведена ниже:

Здесь аппаратная часть разделена на две части, одна из которых является основной платой, которая содержит все основные файлы.Другая плата состоит только из датчика Холла и резистора, который будет установлен возле колеса. Давайте начнем строить главную плату .

После установления соединения давайте проверим настройку с помощью нашей 18650 литиевой батареи . Литиевая батарея очень взрывоопасна по своей природе, поэтому обращаться с ней следует с особой осторожностью. Именно по этой причине мы используем TP4056 Модуль зарядки литиевых батарей . Этот модуль имеет защиту от перезарядки / разрядки и защиту от обратной полярности.Следовательно, батарею можно легко заряжать с помощью обычного зарядного устройства micro USB и безопасно разряжать, пока она не достигнет пределов отключения при пониженном напряжении. Некоторые важные детали зарядного модуля TP4056 приведены в таблице ниже.

Параметры:	Значение на ячейку:
Отсечка пониженного напряжения	2,4 В
Отключение по перенапряжению	4.2 В
Зарядный ток	1A
Защита	Защита от перенапряжения и обратной полярности
Подарок микросхемы	TP4056 (IC зарядного устройства) и DW01 Protection IC
Светодиодные индикаторы	Red- Идет зарядка Грин - заряд завершен

Теперь давайте начнем с платы датчика Холла .Эта плата содержит только два компонента: резистор 10К, а другой - датчик Холла. Соединения могут быть выполнены, как показано на схеме выше. Как только плата готова, подключите их с помощью перемычек согласно схеме. Как только это будет сделано, это должно выглядеть примерно так.

Другим важным шагом в проекте является , соединяющий батарею 18650 с клеммами B + и B- модуля TP4056 с помощью провода. Поскольку Li + элементы являются взрывоопасными, настоятельно не рекомендуется использовать паяльник над этими элементами.Хотя люди сделали это, это очень рискованно и может легко привести к большому беспорядку. Следовательно, самый простой способ сделать это - использовать магниты, как показано ниже

Просто припаяйте провод к маленькому куску магнита, а затем приклейте магниты к клеммам батареи (они очень хорошо притягиваются к клеммам), как показано выше. Вы можете использовать утки, чтобы закрепить положение магнита.

Программирование Arduino:

Программа для этого проекта очень проста.Нам просто нужно рассчитать скорость вращения колеса с помощью входов прерывания датчика Холла и транслировать рассчитанную скорость по воздуху с помощью модуля Bluetooth. Полная программа приведена в разделе «Код» ниже и объяснена с помощью строк комментариев.

Каждый раз, когда датчик Холла обнаруживает магнит, он вызывает прерывание. Эта функция прерывания вызывается функцией magnet_detect () . Это место, где рассчитывается частота вращения автомобиля.

После того, как скорость вращения вычислена, скорость колеса вычисляется в функции loop () . Как только код будет готов, давайте выбросим его в наш Arduino pro mini и протестируем его работу, как показано в видео, приведенном в конце.

Android-мобильное приложение для спидометра:

Приложение Android для этого проекта сделано с использованием программного обеспечения под названием Обработка. Если вы не заинтересованы в создании своего собственного приложения для Android и хотели бы просто установить используемое здесь приложение, вы можете загрузить APK-файл и установить его непосредственно в свой смартфон, выполнив следующие действия.

1. Вы можете напрямую загрузить APK-файл по ссылке ниже. Этот APK-файл создан для Android версии 4.4.2 и выше (Kitkat a выше). Извлеките файл APK из zip-файла.

Android-приложение для спидометра

2. Перенесите файл .Apk со своего компьютера на мобильный телефон.

3. Включите установку приложения из неизвестных источников в настройках Android.

4. Установите приложение.

В случае успешной установки на вашем телефоне будет установлено приложение с именем « Processing_code », как показано ниже:

Разработайте свое собственное приложение, используя обработку:

Либо вы можете использовать.APK файл приведен выше, или вы можете создать собственное приложение, используя Processing, как описано здесь. Вы можете скачать весь код приложения Processing Android здесь. Программа самоочевидна с использованием строк комментариев. Но если у вас есть какие-либо проблемы или вы хотите немного изменить свое приложение, пожалуйста, используйте раздел комментариев, и я помогу вам.

Программа Android устанавливает соединение с нашим модулем Bluetooth во время запуска приложения и получает скорость транспортного средства, которая была рассчитана и передана Arduino Pro mini.Я также создал небольшую графику для отображения скорости с помощью аналогового спидометра, чтобы он выглядел немного привлекательно. Вы можете придумать свои собственные идеи и настроить код, чтобы персонализировать его для своих нужд. Также ознакомьтесь с другими нашими проектами обработки, чтобы узнать больше об этом:

После того, как вы установили приложение на свой мобильный телефон, пришло время протестировать наш проект. Но мы еще не установили наш комплект на автомобиль. Давай сделаем это.

Установка комплекта спидометра на автомобиль:

Я установил этот комплект поверх своего бицикла и проверил его, и он работает как шарм.Монтаж комплекта остается на ваше усмотрение, вы можете получить свою собственную небольшую коробку из магазина и просверлить отверстия для проводов и соединений и установить его на свой автомобиль. Одна общая важная вещь, на которую следует обратить внимание: магнит должен быть прикреплен к ободу колеса, а датчик Холла должен быть установлен как можно ближе к магниту, чтобы каждый раз, когда магнит пересекает датчик Холла, он мог его обнаружить. , расположение показано ниже.

Поскольку у меня есть 3D-принтер, я спроектировал свои собственные корпуса, чтобы они выглядели хорошо, и чтобы его можно было легко устанавливать и отключать от нашего велосипеда для зарядки аккумулятора. Итак, если у вас есть 3D-принтер или вы можете получить доступ к нему, чтобы распечатать несколько материалов, продолжайте чтение, иначе пропустите эту часть и используйте свой творческий подход для монтажа этих вещей. Научитесь пользоваться 3D принтером здесь.

Если вы решили использовать мои файлы дизайна и распечатать свои вложения, убедитесь, что ваша основная перфорированная плата близка к указанным ниже размерам.

Полные файлы Design и STL для 3D-печати можно скачать здесь. Если плата похожа на то, что было сделано здесь, то вы можете напрямую 3D-распечатать свои корпуса, используя данные файлы STL, или вы можете использовать файлы Design и изменить его в соответствии с вашей платой.

Давайте начнем с небольшого корпуса с 3D-печатью, который будет использоваться для модуля датчика Холла . Распечатайте корпус, вставьте в него цепь и подключите провода через предусмотренное отверстие, а затем установите его на своем автомобиле так, чтобы датчик Холла находился рядом с магнитом, как показано ниже.

Рекомендуется смоделировать основную плату, прежде чем разрабатывать корпус для нее, чтобы мы могли убедиться, что она правильно вписывается, потому что, поверьте мне, это будет кошмар, когда вы распечатаете свой корпус в течение 6 долгих часов и в итоге он выиграет не вписывается в вашу доску для серфингаМодельная доска для моей основной доски показана ниже.

Теперь будет легко спроектировать основной корпус . Я спроектировал основную коробку в двух файлах, так что одна часть коробки будет содержать электронику, а другая будет постоянно прикреплена к циклу с помощью зажимов и болтов. Эти две части можно легко закрепить, чтобы собрать в единый корпус, а затем разделить, когда нам потребуется перезарядить литиевую батарею или поработать над электроникой.

Как только первая часть корпуса спроектирована и напечатана, давайте поместим все наши компоненты внутрь, как показано ниже, и она должна выглядеть примерно так:

Как видите, перед коробкой есть два отверстия, одно используется для USB, через который мы можем заряжать наш мобильный телефон. Другой для микро USB, с помощью которого мы можем зарядить нашу литиевую батарею.

Теперь давайте распечатаем вторую часть основного корпуса и проверим, соответствует ли он первой части, как ожидалось.

После того, как мы удовлетворены деталями, мы можем смонтировать вторую часть корпуса, используя C-образный зажим и несколько гаек и болтов, как показано ниже:

Теперь давайте подключим аккумулятор к нашей основной цепи с помощью магнитов и ленты, как обсуждалось выше, и обеспечим постоянную безопасность внутри нашего корпуса.

На этом наше оборудование готово к окончательному монтажу. Просто подключите модуль датчика Холла к основной плате и вставьте подвижный корпус в фиксированный корпус, и он готов к работе.

Рабочее объяснение:

Убедившись, что литиевая батарея заряжена, просто включите комплект с помощью тумблера и откройте приложение Android. Если все идет хорошо, вы должны получить приведенный ниже экран, на котором должно отображаться, что ваше приложение подключено к вашему модулю Bluetooth HC-05, как показано ниже. Не забудьте подключить модуль Bluetooth к телефону перед открытием приложения.

Теперь просто покатайтесь на своем автомобиле, и вы должны заметить спидометр, показывающий текущую скорость вашего автомобиля.Вы также можете зарядить свой мобильный телефон во время езды с помощью обычного зарядного кабеля. Закончив поездку, вы можете соскользнуть с коробки и зарядить ее от сети переменного тока, используя любое зарядное устройство для смартфона.

Таким образом, вы можете не только измерять скорость вашего автомобиля, но и одновременно заряжать мобильный . Надеюсь, вам понравился проект. Вы можете добавить приложение намного больше возможностей в этот проект, просто изменив коды. Вы можете рассчитать расстояние, пройденное вашей поездкой, вершину и среднюю скорость вашей поездки и т. Д.Дайте мне знать, если у вас есть какие-либо вопросы через комментарии, и я буду рад помочь вам.

Как обычно вся работа Проекта будет показана в видео ниже .

,[an error occurred while processing the directive]