Đèn xe đạp: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Mục tiêu của dự án

Thiết kế và chế tạo thiết bị chiếu sáng phía trước và phía sau cho xe đạp bao gồm:

• Đèn chiếu sáng phía trước.
• Đèn hiện diện và đèn báo hướng (nhấp nháy) ở phía sau.

Hạn chế của dự án

• Nguồn điện duy nhất.
• Nguồn điện có thể tháo rời.
• Đèn chiếu sáng trước và sau mạnh mẽ.
• Có thể nhìn thấy trong ánh sáng đầy đủ.
• Bảo vệ pin chống phóng điện.
• Giảm rung chấn.
• Tích hợp đơn giản vào xe đạp.
• Dự án có thể mở rộng cho các tính năng bổ sung.

Nguyên lý hoạt động

Nguồn được bật bằng cách cắm vào dây pin.

Hệ thống khởi động. Xuất hiện nhấp nháy xen kẽ của hai dãy đèn LED.

Hai nút nhấn để hiển thị một mũi tên nhấp nháy chỉ hướng trên ma trận LED trong vài giây. Đồng thời, một âm thanh hai âm được phát ra từ một bộ rung đang hoạt động.

Đèn trước của xe có một công tắc độc lập để bật.

Bước 1: Danh sách linh kiện điện tử

• Tụ gốm 10n (2)
• Tụ điện 3, 3µF
• Tụ điện phân 1000µF (2)
• Kháng cự 1K
• Kháng cự 10K (2)
• Kháng chiến 33K
• Kháng cự 1M
• Kháng cự 33 triệu
• Mạch khuếch đại LM10
• Arduino mini Pro hoặc Elegoo nano V3
• Vít và miếng đệm nhựa
• Điốt Zener 2, 5V
• Bóng bán dẫn Mosfet BUZ21
• Ma trận dẫn bốn cực max7219
• Bảng in 30x70mm
• Ghim tiêu đề

Bước 2: Danh sách các phụ kiện để tích hợp xe đạp

• Vỏ nhựa kín cho các điều khiển
• Nút nhấn kích hoạt ngay lập tức (2)
• Đèn Led dây cáp 5 chân
• Pin 18650 1500mAh (dung lượng trở lên) (2)
• Đầu nối chống thấm nước
• Vỏ nhựa
• Bộ rung hoạt động
• Phản xạ ngược
• Tấm thủy tinh làm bìa
• Vít, vòng đệm, đai ốc (4)
• Băng cách điện (độ dày khác nhau)

Bước 3: Mô tả kỹ thuật của phần điện tử

Phần điện tử bao gồm 3 mô-đun:

• Bộ điều chỉnh hiện tại 5V
• Mạch bảo vệ xả pin
• Kiểm soát sự hiển thị của màn hình LED ma trận

Bộ điều chỉnh hiện tại 5V

Bộ nguồn của hệ thống sử dụng hai pin 18650 mắc nối tiếp. Bộ điều khiển Arduino Pro Mini cung cấp điện áp được điều chỉnh là 5V sẽ không được sử dụng để cấp nguồn cho mảng LED. Trong các thử nghiệm, dòng điện từ dãy đèn LED được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển đã làm mất ổn định nó.

Bộ điều chỉnh là MCP1700 với điện áp rơi thấp. Không có bộ điều chỉnh cung cấp 5V, tôi sử dụng bộ điều chỉnh 3,3V có điện áp đầu ra được tăng lên 5V bằng cách sử dụng điốt Zener (thay vì Zener, người ta có thể sử dụng điốt nối tiếp).

Mạch bảo vệ xả pin

Để kéo dài tuổi thọ của pin, không nên xả hết pin. Việc lắp đặt được sử dụng sẽ cắt nguồn điện khi điện áp pin dưới 6V.

Mạch LM10CN là một bộ khuếch đại vi sai có điện áp tham chiếu bên trong 200mV có thể được so sánh với điện áp pin. Với mục đích này, một cầu chia 1M-33K được sử dụng để cung cấp điện áp 200mV khi điện áp pin là 6V. Ở điện áp này, Mosfet BUZ21 bị ngừng hoạt động, điều này sẽ cắt nguồn điện của cụm.

Điều khiển màn hình ma trận LED

Sơ đồ đơn giản và yêu cầu ít thành phần. Có thể sử dụng các bộ điều khiển khác từ Arduino hoặc Elegoo (Uno R3, dải nano, Mega 2560 R3, v.v.).

Bộ điều khiển được giám sát bởi hai nút nhấn. Một điện trở 10K và một tụ điện 10nF bảo vệ khỏi điện áp bật.

Khi hệ thống khởi động, ma trận LED nhấp nháy. Nó là trạng thái mặc định. Bằng cách nhấn một trong các nút, bộ điều khiển sẽ chuyển sang “chế độ chỉ báo hướng” trong vài giây và loa mini sẽ phát ra âm thanh trong khi ma trận LED cho biết hướng.

Nhận xét:

Đèn Led được kết nối trực tiếp với nguồn điện được bảo vệ. Nó không được điều khiển bởi đơn vị Mini Pro. Các tụ điện 1000µ bảo vệ bộ điều khiển và dãy đèn LED khỏi dòng điện tăng vọt khi đèn LED được bật hoặc khỏi các biến thể dòng điện liên quan đến hoạt động của dãy đèn LED.

Việc sử dụng bộ nguồn 1500mAh cho phép hoạt động trong 3 giờ (ở mức 530mA).

Vào ban ngày không có đèn Led mức tiêu thụ là 210mA với tự chủ là 7h (nguồn cung cấp 1500mAh).

Việc sử dụng nguồn điện 5000mAh kéo dài thời gian hoạt động lên đến 10 giờ (bật đèn LED).

Bước 4: Mô tả chương trình

Chương trình này khá đơn giản và dựa trên thư viện LedControl.h. Mọi thứ có thể được tải ở đây.

Một vài gợi ý:

Cường độ của màn hình led được thực hiện thông qua biến "cường độ". Bạn có thể chọn giá trị từ 0 (thấp) đến 8 (cao).

Biến "dài" cho biết thời lượng hiển thị của các mũi tên chỉ hướng. Bằng cách nhấn một trong các nút nhấn, các mũi tên chỉ hướng sẽ được hiển thị cho thời gian được chỉ định bởi biến (trong trường hợp này là 5 giây).

Biến "flash1" cho phép hiệu ứng nhấp nháy khi không có nút nào được nhấn. Nó hỗ trợ cuộn từ trái sang phải hoặc từ phải sang trái tùy thuộc vào nút được nhấn.

Các hàm "setRow" và "setColumn" được sử dụng để tạo hiệu ứng cho màn hình. Hàm "setColumn" được sử dụng để làm nổi bật chuyển động ngang của các mũi tên.

Một còi hoạt động được kích hoạt bởi chức năng âm báo trên cổng 6. Âm thanh phát ra khác nhau tùy theo hướng. Âm thanh phát ra trong 5 giây cho phép bạn biết trạng thái của màn hình.

Chương trình chạy trong một vòng lặp. Do tải CPU cao, tốc độ hiển thị được hiển thị khi chương trình chạy. Bằng cách này, hình ảnh lưu động nhất định sẽ thu được. Độ trễ khi kết thúc vòng lặp (100 và 300 ms) cho phép tăng hoặc giảm tốc độ cuộn.

Video được thực hiện trong quá trình mô phỏng cung cấp bản xem trước của kết xuất. Để tải về tại đây.

Bước 5: Lắp ráp và gắn kết

Việc lắp ráp không gây ra bất kỳ vấn đề gì.

Bảng mạch in hỗ trợ các thành phần được gắn vào mặt sau của mô-đun LED bằng các miếng đệm.

Tất cả các dây được hàn để tránh tiếp xúc xấu.

Vỏ được đệm bằng các dải bọt tự dính. Điều này giúp tránh việc sử dụng ốc vít và cho phép bộ phận lắp ráp chịu được rung động của xe đạp.

Được thiết kế như vậy (với kết nối dây nhiều sợi), hệ thống có thể dễ dàng lắp ráp và tháo rời.

Pin nằm gọn trong túi áo khoác của tôi mà nó không rời ra. Vào buổi tối, nó sẽ được sạc lại để hoạt động trở lại vào ngày hôm sau.

Tôi có một số phiên bản cung cấp năng lượng bao gồm một với 4 pin 2000mAh (2x2). Quyền tự chủ sau đó lên đến 8 giờ. Trong trường hợp này, quá trình sạc đầy có thể kéo dài suốt đêm. Do đó, nó là hợp lý để có một số bộ pin.

Cần lưu ý rằng cường độ ánh sáng của ma trận ảnh hưởng đến điện năng tiêu thụ. Biến "cường độ" của chương trình có thể được giảm xuống để kéo dài thời gian hoạt động.

Phần kết luận

Đây là một dự án dễ dàng thực hiện với điều kiện bạn có đủ kiên nhẫn để có được vật liệu phù hợp (cáp nhiều sợi, các nút nhấn…).

Bây giờ tôi sẽ hoàn thành việc lắp ráp này với một mô-đun con quay hồi chuyển để điều chỉnh màn hình hiển thị theo gia tốc của xe đạp.