Cảm biến đỗ xe LED chạy bằng năng lượng mặt trời: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

By More Than the SumMy kênh youtubeFollow More của tác giả:

Về: Tôi là một giáo viên thỉnh thoảng làm video. Thông tin thêm về Nhiều hơn Tổng »

Nhà để xe của chúng tôi không có nhiều chiều sâu, và có tủ ở cuối càng làm giảm chiều sâu. Xe của vợ tôi vừa ngắn vừa phải, nhưng cũng gần được. Tôi đã tạo ra cảm biến này để đơn giản hóa quá trình đỗ xe và đảm bảo xe đã đầy trong ga ra trước khi đi quá xa và va vào tủ.

Sau khi nó được thiết kế, tôi quyết định cung cấp năng lượng cho nó bằng các tấm pin mặt trời vì tôi có một vị trí tốt để đặt chúng và kế hoạch của tôi là mở rộng hệ thống này để cung cấp năng lượng cho nhiều thứ hơn trong nhà để xe trong tương lai.

Xem video này để biết tổng quan ngắn gọn:

Quân nhu

Thùng loa in 3D và bộ khuếch tán đèn LED

Kẹp dây in 3D

Arduino Nano, Breadboard và Jumper Wires

Quản lý năng lượng mặt trời

Tấm năng lượng mặt trời

Bảng mạch có thể hàn, đầu nối 2 dây, đầu nối 3 dây, đầu nối 4 dây

Dải đèn LED (60 / m) WS2812

14500 pin Lithium Ion

Tuốc nơ vít điện

Thiết bị cảm biến sóng siêu âm

Băng hai mặt, Băng điện lỏng

Máy rút dây, Sắt hàn

máy in 3D

Súng hơi nóng

Vít M3x8mm, đai ốc M3

* tất cả các liên kết là liên kết liên kết

Bước 1: Xây dựng mạch + mã

Tải xuống và cài đặt bản phác thảo arduino. Tìm thấy ở đây: Phác thảo cảm biến đậu xe

Mạch bao gồm một cảm biến siêu âm, một arduino nano và một dải LED có địa chỉ WS2812B 5V. Ban đầu tôi lo ngại về việc sử dụng cảm biến siêu âm vì bề mặt của xe không bằng phẳng, nhưng sau khi thử nghiệm ban đầu, nó không có vấn đề gì.

Kết nối phần sau với các chân arduino được chỉ định (hoặc thay đổi chúng trong mã trên dòng 5-7):

Dải đèn LED -> chân 8

Trig cảm biến siêu âm -> chân 12

Tiếng vọng của cảm biến siêu âm -> chân 11

Để điều chỉnh mã cho phù hợp với ứng dụng của bạn, bạn có thể thay đổi các dòng mã sau:

9: Đây là số cm, tại đó đèn bật sáng

10: Đây là ngưỡng để cho bạn biết bạn đang ở gần

11: đây là số cm cho bạn biết bạn đang ở khoảng cách an toàn

12: Ở khoảng cách này, đèn bắt đầu chuyển sang màu tím, báo cho bạn biết để dừng lại

13: Ở khoảng cách này, đèn bắt đầu nhấp nháy, cho bạn biết rằng bạn đang ở quá gần

Một số con số khác cần điều chỉnh:

15: Đây là con số tính bằng giây để đợi sau khi ô tô dừng chuyển động trước khi đèn bật sáng và Arduino chuyển sang chế độ năng lượng thấp.

17: Con số này đại diện cho lượng dao động trong khoảng cách cho phép trước khi cảm biến ghi lại chuyển động và bật lại.

Tôi đã sử dụng thư viện "Nguồn điện thấp" để đặt Arduino ở trạng thái ngủ khi nó không được sử dụng. Hướng dẫn Sparkfun này cung cấp tổng quan về cách hoạt động và bạn có thể tải xuống bản cài đặt tại đây: Thư viện Nguồn điện Thấp. Những gì tôi nhận thấy là thư viện đã can thiệp vào màn hình nối tiếp, vì vậy bạn sẽ không thể sử dụng nó trong khi cũng bao gồm và sử dụng thư viện Nguồn điện thấp.

Bước 2: Hàn mạch

Chuyển các thành phần mạch vào bảng nguyên mẫu và hàn tại chỗ. Hàn đầu nối JST 4 chân cho cảm biến siêu âm và đầu nối JST 3 chân cho dải đèn LED. Tôi đã thêm một đầu nối JST 2 dây vào 5V và nối đất để cấp nguồn cho các thành phần và arduino bên ngoài.

Bước 3: Cài đặt cảm biến siêu âm

Bẻ đoạn 4 chân của dải tiêu đề cái, uốn cong các chân và hàn vào đầu nối 4 chân để bạn có thể trượt nó lên cảm biến siêu âm. Sơn bằng băng dính điện lỏng.

Đánh dấu các vị trí cho cảm biến và dải đèn LED trên tủ nơi đầu báo sẽ được gắn. Băng giá treo cảm biến siêu âm in 3d vào vị trí đã chọn bằng băng dính hai mặt. Khoan lỗ vào tường để luồn dây điện qua.

Bước 4: Cài đặt dải LED

Cắt dải đèn LED theo chiều dài phù hợp với bạn. (Của tôi dài 20 đèn LED, và được đặt cách nhau ở 60 đèn LED / m). Hàn đầu nối 3 chân vào phía đầu vào và sơn bằng băng dính điện lỏng.

Nếu bạn đặt các đèn LED như trên tường, các điểm ảnh có góc nhìn hạn chế và do đó, rất nhiều ánh sáng bị lãng phí. Bạn có thể thấy sự khác biệt trong hình trên. Tấm phủ tôi thiết kế để khuếch tán ánh sáng có độ dày khoảng 0,5mm, dường như cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa độ sáng và lượng khuếch tán.

Chọn vị trí bạn muốn đặt đèn LED. Tốt nhất, chúng nên được đặt chính giữa phía trước người lái xe, gần ngang tầm mắt từ ghế lái xe. Khe cắm hai miếng mặt sau của giá đỡ với nhau, trượt dải đèn LED vào giá đỡ, loại bỏ chất kết dính ở mặt sau dải đèn LED và ấn vào vị trí. Trượt các nắp lên giá đỡ và sử dụng băng dính hai mặt để gắn vào vị trí bạn đã chọn.

Lưu ý: bản phác thảo được lập trình cho 20 đèn LED, vì vậy nếu bạn sử dụng số lượng khác, hãy nhớ thay đổi số trên dòng 5 để phản ánh điều đó. Nếu bạn sử dụng một số lượng lẻ đèn LED, nó được thiết lập để nó vẫn hoạt động như mong đợi.

Bước 5: Cài đặt Arduino và kết nối tất cả

Sử dụng hai vít và đai ốc M3 để gắn bảng mạch hàn có thể hàn vào vỏ, trượt các đầu nối qua các lỗ ở bên cạnh và vặn nắp vào vị trí.

Chọn một vị trí thuận tiện để gắn vỏ máy gần đèn LED và cảm biến siêu âm, đồng thời thêm vít để bạn có thể treo nó vào vị trí bằng cách sử dụng giá đỡ lỗ khóa. Tôi đặt trực tiếp bên cạnh cảm biến siêu âm để có thể tránh phải nối thêm bốn dây cho cảm biến.

Gắn cảm biến và đèn LED. Sử dụng giá đỡ dây in 3d để giúp quản lý dây và ngăn dây có thể di chuyển quá nhiều.

Bước 6: Thêm các tấm năng lượng mặt trời

Tôi quyết định thêm năng lượng mặt trời vào dự án này để không phải lo lắng về pin, và vì vậy tôi không phải cắm nó liên tục vào tường. Hệ thống năng lượng mặt trời được thiết lập theo mô-đun, vì vậy tôi dự định thực hiện nhiều dự án nhà để xe hơn sẽ lấy điện từ nó và tôi có thể cải tiến các tấm pin mặt trời hoặc bộ điều khiển sạc và pin nếu cần.

Trình quản lý năng lượng mặt trời được sử dụng trong dự án này yêu cầu điện áp tối thiểu là 6v và công suất ít nhất là 5W để sạc pin. Điều khó khăn đối với các dự án năng lượng mặt trời nhỏ là pin lithium ion cần dòng điện ít nhất 1 amp để sạc. Trong trường hợp này, tôi có hai tấm 5v được đánh giá ở 0,5 A. Mỗi tấm. Bởi vì bộ quản lý điện cần ít nhất 6v, các bảng phải được đấu nối tiếp, cộng điện áp của chúng lại với nhau. Trong cách sắp xếp này, dòng điện vẫn ở mức 0,5A, nhưng do công suất được cung cấp bởi các tấm kết hợp là 5W, khi bộ điều khiển sạc giảm điện áp, nó sẽ có đủ dòng điện để sạc pin.

Lưu ý: điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời dao động đáng kể trong ngày và sẽ đạt đỉnh ở các giá trị cao hơn điện áp danh định. Vì lý do này, bạn không muốn kết nối Arduino hoặc pin trực tiếp với bảng điều khiển.

Sử dụng dây để hàn các tấm nối tiếp và thêm đầu nối JST 2 chân để bạn có thể dễ dàng kết nối và ngắt kết nối chúng khỏi bộ quản lý nguồn. Tìm một bề mặt phẳng có nhiều ánh nắng mặt trời để lắp các tấm. Đối với tôi, tôi có một chỗ mà tôi có thể dễ dàng băng chúng xuống bằng băng dính hai mặt. Tôi làm sạch bề mặt trước, sau đó dán các tấm xuống. Việc giữ có vẻ đủ mạnh, nhưng thời gian sẽ trả lời liệu điều này có đủ để chống lại một số cơn gió mạnh mà chúng ta gặp phải ở đây hay không. Tôi đã sử dụng dây buộc zip để giữ dây ở vị trí khi nó đưa trở lại nhà để xe.

Nhiều máy phát điện cũng có thể được sử dụng như một tải khi một điện áp được đặt vào chúng. Trong trường hợp của một micrô, nó có thể được sử dụng như một loa. Máy phát điện cũng có thể hoạt động như một động cơ. Một đèn LED có thể được sử dụng để đo sự hiện diện của ánh sáng. Nếu một điện áp được đặt vào một tấm pin mặt trời, nó sẽ tạo ra dòng điện, và tôi tin rằng nó sẽ phát ra ánh sáng (không rõ là tần số nào). Trong trường hợp như thế này, một diode chặn cần được lắp đặt ở đâu đó trong mạch điện để ngăn tấm pin năng lượng mặt trời tiêu hao pin khi không có ánh sáng mặt trời. Tôi cho rằng mạch quản lý năng lượng đã được tích hợp sẵn cái này, nhưng sau một vài ngày mưa, pin đã cạn kiệt hoàn toàn.

Tôi đã sử dụng một diode mà tôi tìm thấy nằm xung quanh và hàn nó vào đầu dây sẽ kết nối với đầu cuối 5V trên bộ điều khiển sạc. Nếu bạn hàn vào cùng một vị trí, phần cuối của diode có dải phải hướng về phía bộ điều khiển sạc và cách xa cực dương của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Điều này sẽ chặn dòng điện rò rỉ trở lại bảng điều khiển. Tôi đã sử dụng đầu nối dây hàn co nhiệt để hàn nó vào vị trí, bởi vì tôi đang lắp đặt đầu nối của tôi sau khi tôi đã lắp đặt hệ thống vào vị trí.

Bước 7: Thêm Trình quản lý năng lượng mặt trời

Bộ quản lý nguồn có các tùy chọn để kết nối bằng dây jumper cái hoặc cáp USB. Không cái nào trong số đó đặc biệt thuận tiện cho khoảng cách tôi muốn chạy dây, vì vậy thay vào đó, tôi hàn dây vào mặt dưới của bo mạch nơi kết nối chân 5v và chân nối đất.

Gắn hai đai ốc cần gạt Wago 5 chân vào vỏ bằng băng dính hai mặt. Điều này sẽ cho phép cấp nguồn cho nhiều thiết bị từ trình quản lý năng lượng này. Nó có khả năng tạo ra dòng điện lên đến 1A ở 5V, vì vậy nếu các ứng dụng trong tương lai của bạn sẽ yêu cầu dòng điện nhiều hơn thế, bạn nên khám phá bằng cách sử dụng các bộ quản lý điện năng khác.

Ở mặt sau của trình quản lý điện, có một loạt công tắc để bạn có thể đặt điện áp gần đúng của các tấm pin mặt trời của mình, vì vậy, hãy chuyển nó để phù hợp với thiết lập năng lượng mặt trời mà bạn đang sử dụng. Trong trường hợp của tôi, tôi đặt nó thành 9v, vì các bảng trong sắp xếp loạt được đánh giá là 10v.

Bộ quản lý nguồn đi kèm với các đế, vì vậy hãy tháo hai trong số chúng và sử dụng các lỗ đó để vặn bộ quản lý nguồn vào vỏ bằng vít M3x8. Đưa các dây được hàn đến 5v và nối đất qua lỗ ở phía dưới, và kẹp chúng vào các đai ốc của đòn bẩy Wago.

Tìm một vị trí tốt cho bộ quản lý điện và thêm một con vít vào tường. Sử dụng lỗ khóa trên vỏ để treo nó vào vị trí. Chạy dây từ Arduino đến trình quản lý nguồn và kẹp vào vị trí bằng cách sử dụng các đầu nối Wago 5v và nối đất. Hãy hết sức cẩn thận để không gắn ngược, bảng Arduino đi kèm với một số biện pháp bảo vệ, nhưng bạn có thể có khả năng làm hỏng mạch của bạn ở đây nếu bạn đấu dây ngược chân 5v. Sử dụng giá treo dây để giữ dây cố định dọc theo tường.

Làm tương tự với dây đến từ tấm pin năng lượng mặt trời. Đảm bảo ngắt kết nối các tấm pin mặt trời trước khi bạn gắn dây vào đầu vào trên bộ điều khiển nguồn, để bạn không vô tình làm ngắn chúng hoặc làm hỏng bảng.

Khi hoàn tất, hãy gắn nắp vào vỏ, bật công tắc cho pin và kết nối lại các tấm pin mặt trời.

Bước 8: Thử nghiệm

Giải nhất trong Thử thách tốc độ dải đèn LED