Bảng điều khiển xe đạp điện (EBike) và Màn hình pin: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án này là một mạch Arduino theo dõi điện áp và dòng điện của pin bằng mô-đun ACS 712. Các phép đo được giao tiếp qua Bluetooth với mô-đun HC-05 tới thiết bị Android. Về cơ bản, bạn quấn lại kết nối âm giữa bộ điều khiển và pin để đi qua mô-đun ACS712.

Ứng dụng Android hiển thị trạng thái pin cũng như tốc độ hiện tại và khoảng cách đã di chuyển từ Android GPS

Android có thể được gắn vào xe đạp trong một túi chống thời tiết. Mạch Arduino được gắn cố định trong hộp chống thời tiết trên xe đạp gần pin.

Mã Android và Arduino có sẵn trên github. (https://github.com/edj2001/BikeDashArduino và

github.com/edj2001/BikeDashAndroid. Bạn cũng sẽ cần các thư viện https://github.com/edj2001/AndroidBl BluetoothLibrar… và

Có các phiên bản thương mại của các sản phẩm tương tự nếu điều này nhiều hơn khả năng của bạn. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy chúng bằng googling "đồng hồ đo bluetooth 36v watt". Nếu bạn nhìn vào một số hình ảnh, bạn sẽ thấy Arduino Pro Mini, bộ nguồn DC-DC và mô-đun HC-05 (hoặc -06) ở mặt sau.

Nếu bạn từng thắc mắc mình còn bao nhiêu pin, còn pin còn bao nhiêu nữa, hoặc bạn có cần đạp hoặc giảm ga để đi đến đâu thì đây chính là thứ bạn cần.

Một lợi thế tiềm năng khác là bạn có thể quyết định tháo máy tính xe đạp khỏi ghi đông, giải phóng một số không gian, mặc dù bây giờ điện thoại của bạn sẽ được gắn trên xe đạp của bạn.

Như mọi khi, thông tin này được cung cấp nguyên trạng không có bảo hành dưới bất kỳ hình thức nào, rõ ràng hay ngụ ý. Bạn chịu trách nhiệm cho bất kỳ điều gì bạn làm với thông tin này. Tôi sẽ không chịu trách nhiệm hoặc chịu trách nhiệm dưới bất kỳ hình thức nào đối với bất kỳ thiệt hại nào. Xem phần tuyên bố từ chối trách nhiệm trong Điều khoản dịch vụ.

Bước 1: Cập nhật có thể hướng dẫn

PeterB476 cho tôi thấy rằng tôi đã bỏ qua bước khởi tạo Arduino EPROM, vì vậy tôi đã thêm bước đó vào hướng dẫn.

Tôi cũng đã thêm 2 phiên bản mới của ứng dụng vào bước sau. Chúng chưa được kiểm tra kỹ lưỡng nhưng bạn có thể thử.

Bước 2: Cài đặt ứng dụng Android

Sẽ không có ích gì khi tiếp tục phần còn lại của dự án này nếu ứng dụng Android không hoạt động trên thiết bị của bạn. Các bản phát hành từ github có apk Android đính kèm. Tệp apk cũng được đính kèm ở đây. Đảm bảo rằng ít nhất phần GPS của ứng dụng hoạt động và bạn có thể thử kết nối với thiết bị bluetooth.

Nếu bạn muốn tự mình xây dựng ứng dụng, tôi khuyên bạn nên bắt đầu với điểm "phát hành" vì nó có thể đã hoạt động tại một thời điểm nào đó, trong khi nhánh "chính" mới nhất có thể có các bản cập nhật chưa được kiểm tra.

Sao chép tệp apk vào thiết bị của bạn. Bạn sẽ phải cho phép "Nguồn không xác định" trong cài đặt Bảo mật trên thiết bị của mình vì apk không đến từ Google Play. Sau đó, chỉ cần nhấn vào tệp apk trên thiết bị của bạn để cài đặt nó.

Rõ ràng là ứng dụng yêu cầu quyền bluetooth để giao tiếp với Arduino và quyền GPS để xác định tốc độ và khoảng cách bạn đã di chuyển.

Nhấn nút "điều khiển từ xa" để thử kết nối với thiết bị bluetooth. Nhấn "đặt lại" để đặt lại quãng đường đã đi về 0. Giữ trường pin Ah đã sử dụng để đặt lại sau khi bạn sạc pin. Giá trị Ah đã sử dụng sẽ được lưu nếu bạn tắt và bật pin mà không sạc.

Bước 3: Thu thập các bộ phận

Lưu ý các bộ phận này dành cho pin 36V. Nếu bạn có pin 48V, bạn sẽ cần thay đổi điện trở 10K thành 11K hoặc 12 K và bạn sẽ cần một bộ chuyển đổi DC-DC khác.

1 Vỏ chống chịu thời tiết. Tôi đã sử dụng hộp điện PVC 4x4x2 inch.

1 mảnh của Stripboard hoặc Protoboard yêu thích của bạn

1 Arduino Pro Mini, 5V 16 MHZ. Bạn cũng có thể dễ dàng xây dựng một arduino bo mạch chủ vì bạn không cần bộ điều chỉnh điện áp hoặc giao diện USB. Tất cả những gì bạn cần là ATMEGA328P, một tinh thể 16MHZ và một vài tụ điện. Bạn cũng có thể sử dụng Arduino Nano nếu bạn có chỗ trong khu vực xung quanh. Nano lớn hơn hai lựa chọn đầu tiên, nhưng có giao diện USB tích hợp nếu bạn không có bộ chuyển đổi nối tiếp.

1 mô-đun ACS712 để phù hợp với phạm vi hiện tại của pin của bạn. Tôi đã sử dụng mô-đun 20A cho pin 8A của mình.

1 mô-đun bluetooth HC-05. Tôi thích loại ZS-040, loại 6 pin với nút bấm. Nó sẽ được dán nhãn ZS-040 ở mặt sau.

1 nguồn điện DC-DC 50V đến 5V nếu xe đạp của bạn có pin 36V, sẽ sạc đầy khoảng 42V. Nếu bạn có pin 48V, nó sẽ được sạc đầy 56 hoặc 57V, vì vậy bạn có thể cần một nguồn điện khác. Vui lòng cho chúng tôi biết những gì bạn sử dụng nếu bạn tìm thấy một cái gì đó cho 60V. Một số người nói rằng hầu hết các mụn cóc trên tường usb hoạt động trên 48VDC (và cao hơn), nhưng tôi chưa thử.

Điện trở 1 / 4W: 1 x 2K, 1 x 10K, 2 x 1K (tăng 10K nếu pin của bạn hơn 36V).

Giá đỡ cầu chì trong dòng và cầu chì 2A.

Dải tiêu đề thẳng và góc vuông

Khối đầu cuối 5,08 mm, 2 x 2

Dây bện 16AWG để kết nối các mô-đun với nhau.

Dây rắn 22AWG cho mạch arduino

Dải khối đầu cuối cho kết nối pin và xe đạp

Hàn sắt

chất hàn

Một cách để gắn thiết bị Android của bạn vào xe đạp của bạn.

Để lập trình mô-đun Arduino và HC-05, bạn cũng sẽ cần một bộ chuyển đổi nối tiếp USB 3.3V sang ttl (hoặc ít nhất là một lập trình viên isp) và Arduino Id từ https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Dự án này được thực hiện với phiên bản 1.6.13, các phiên bản khác nhau có thể hoạt động hoặc có thể không hoạt động mà không cần sửa đổi.

Bước 4: Khởi tạo Arduino EPROM

Tôi đã bỏ qua việc đưa bước này vào hướng dẫn ban đầu. Khu vực của EPROM được sử dụng bởi bản phác thảo cần được khởi tạo để bản phác thảo hoạt động bình thường. Bản phác thảo có thể được viết để làm điều đó một cách tự động, nhưng tại thời điểm này thì không.

Nếu bạn không làm việc với mã nguồn arduino, bạn có thể tải xuống tệp hex được đính kèm ở bước này vào arduino của bạn để khởi tạo EPROM.

Nếu bạn đang làm việc với mã nguồn arduino, có hai dòng trong phần setup () giống như sau:

// khởi tạo EEPROM trong lần đầu tiên chương trình chạy.

// cập nhậtEPROM ();

Nếu bạn bỏ ghi chú dòng thứ hai để nó trông như thế này:

// khởi tạo EEPROM trong lần đầu tiên chương trình chạy.

cập nhậtEPROM ();

Tải bản phác thảo đó xuống arduino và để nó chạy. EPROM sẽ được khởi tạo. Sau đó đề xuất dòng cho bước tiếp theo.

EPROM được sử dụng để ghi nhớ lượng pin đã được sử dụng để bạn có thể đạp xe, dừng và tắt pin và khi bạn bật lại, nó sẽ bắt đầu từ nơi bạn dừng lại.

Bước 5: Định cấu hình Arduino

Tải xuống mã Arduino (tệp hex được đính kèm) cho Pro Mini bằng cách sử dụng Arduino IDE hoặc avrdude của chính nó. Thông thường, bạn sẽ sử dụng bộ chuyển đổi USB sang nối tiếp cho việc này, nhưng bạn cũng có thể sử dụng một lập trình viên isp.

Một lần nữa, nếu bạn muốn tự biên dịch, hãy bắt đầu với một "bản phát hành". Nhánh "chính" mới nhất có thể có những thay đổi chưa được kiểm tra.

Nếu bạn đã thay đổi điện trở 10K thành một cái gì đó cao hơn, bạn cũng sẽ cần phải thay đổi hằng số chia điện áp của pin trong bản phác thảo. Thay đổi 11.0 trong dòng "double VBmultiplier = 11.0;" để phù hợp với bất kỳ thứ gì bạn đã cài đặt.

Bước 6: Cấu hình mô-đun HC-05

Bạn cần định cấu hình tốc độ truyền trên mô-đun HC-05. Thật tuyệt khi đặt cho nó một cái tên mà bạn có thể dễ dàng nhận ra sau này (như "BIKE").

Bạn cũng sử dụng mô-đun chuyển đổi nối tiếp usb sang ttl cho việc này. Nếu bạn không có bộ chuyển đổi nối tiếp, bạn có thể viết một bản phác thảo cho arduino để cấu hình nó, hoặc tôi đoán nếu bạn có 2 mô-đun HC-05, bạn có thể kết nối chúng lại với nhau và sử dụng một cái để lập trình cái kia (có thể).

Có một bản ghi tuyệt vời về mô-đun này tại https://www.martyncurrey.com/arduino-with-hc-05-bl Bluetooth-module-at-mode/

Bạn cần phải định cấu hình tốc độ truyền thành 4800 để phù hợp với bản phác thảo Arduino và đổi tên thành "BIKE" hoặc một cái gì đó mà bạn sẽ nhận ra.

Sau khi mô-đun được định cấu hình, bạn có thể ghép nối nó với thiết bị Android của mình trong cài đặt bluetooth.

Bước 7: Lắp ráp mạch

Tôi đã đính kèm một bản scan sơ đồ đấu dây vẽ tay của mình để tham khảo, nếu ai đó đủ tham vọng để vẽ lại nó một cách độc đáo, vui lòng cho tôi biết:)

Thực hiện các kết nối sau:

(+) Pin xe đạp vào một bên của cầu chì và bộ điều khiển xe đạp.

Mặt khác của cầu chì sang đầu cuối bộ chuyển đổi DC (+) IN và điện trở 10K cho đầu vào điện áp pin trên Arduino.

(-) Pin xe đạp sang (-) IN trên bộ chuyển đổi và một đầu nối nguồn ACS712.

Tại thời điểm này, hãy đảm bảo rằng bạn có 5V từ bộ chuyển đổi DC khi bật pin nếu chưa có.

Tắt pin trở lại và hoàn tất các kết nối:

(+) OUT từ bộ chuyển đổi Arduino 5V, HC05 VCC, ACS712 VCC.

(-) OUT từ bộ chuyển đổi sang Arduino GND, HC05 GND, ACS712 GND, Arduino chân A2.

HC05 TXD đến chân 7 của Arduino

HC05 RXD từ bộ chia điện trở bluetooth.

Arduino chân 8 đến bộ chia điện trở bluetooth.

ACS712 OUT đến chân A3 của Arduino

Bộ chia điện áp pin đến chân Arduino A1

(-) từ Bộ điều khiển xe đạp đến đầu cuối nguồn thứ hai trên ACS712.

Không thực sự cần thiết phải có thêm nút đặt lại, nó chỉ có thể thuận tiện khi bạn muốn tải xuống arduino sau khi nó được cài đặt trên xe đạp của bạn. Bạn có thể truy cập vào nút đặt lại trên arduino hoặc bạn có thể đặt lại nó từ giao diện nối tiếp nếu mini pro của bạn hỗ trợ nó.

Kiểm tra kỹ các kết nối của bạn.

Bước 8: Xác minh sơ bộ

Tại thời điểm này, bạn có thể bật mạch và xác minh rằng bạn đang nhận được các bài đọc trong ứng dụng Android.

Bạn sẽ có thể kết nối bluetooth với xe đạp và xem điện áp của pin và hy vọng dòng pin gần bằng không. Nếu bạn có thể đạp xe lên và thấy số đọc hiện tại thay đổi, thì mọi thứ đang hoạt động.

Ứng dụng giả định dòng điện dương đang làm tiêu hao pin, vì vậy nếu kết quả đọc cho thấy dòng điện âm khi bạn quay xe đạp, chỉ cần hoán đổi hai dây hiện tại trên mô-đun ACS712.

Nếu bạn không thấy bất kỳ số đọc nào trong ứng dụng, bạn có thể nhìn vào đèn trên mô-đun bluetooth để đảm bảo rằng nó được kết nối và truyền dữ liệu. Bạn có thể cài đặt ứng dụng thiết bị đầu cuối bluetooth trên thiết bị của mình để xem dữ liệu đang được gửi từ mạch. Bạn sẽ thấy khoảng 10 dòng trong một giây của số đọc hiện tại, và một dòng trên giây về điện áp pin và lượng pin đã sử dụng. Nếu bạn không thấy gì, hãy kiểm tra lại cấu hình của mô-đun HC05 và các kết nối giữa arduino, bộ chia điện trở và đầu cuối TXD HC05.

Cuối cùng, chạy xe đạp đủ lâu để giá trị khác 0 được hiển thị trên màn hình đã sử dụng pin. Sau đó, nhấn và giữ số đó cho đến khi bánh mì nướng xuất hiện rằng việc sử dụng đã được đặt lại. Con số sẽ trở về số không. Nếu không sau khi thử một vài lần, hãy kiểm tra lại các kết nối từ thiết bị đầu cuối HC05 RXD đến Arduino.

Bước 9: Lắp ráp cuối cùng

Cài đặt tất cả các phần cứng gắn và gắn mạch arduino vào xe đạp của bạn. Gắn thiết bị Android của bạn vào túi hoặc giá đỡ khác và bạn đã sẵn sàng!

Các hình ảnh cho thấy pin đâm vào xe đạp của tôi và túi cho thiết bị Android của tôi.

Bạn có thể thấy bảng nhỏ cho các kết nối bộ chia điện áp pin và ACS712 được gắn để tôi có thể tiếp cận các vít khối thiết bị đầu cuối sau khi lắp mọi thứ. Mô-đun bluetooth HC-05 đã trở lại ở góc bên phải.

Dải thiết bị đầu cuối màu trắng có tất cả các kết nối pin và bộ điều khiển xe đạp với mạch.

Nếu phải làm lại, tôi chắc chắn sẽ kết hợp bộ chia điện áp Pin và ACS712 trên cùng một phần bảng con. Tôi cũng có thể cố gắng gắn mô-đun bluetooth trên bảng con bên dưới arduino.

Bước 10: Các bước trong tương lai

Ứng dụng Android có thể sử dụng rất nhiều công việc. Tôi muốn thêm một số thay đổi màu sắc dựa trên phạm vi cho các phép đo. Tôi cũng muốn thêm dấu hiệu rằng một phép đo không cập nhật trong ứng dụng. Bạn cũng có thể thêm một số đồng hồ đo đồ họa. Ngay cả một biểu tượng đẹp cũng sẽ là một cải tiến lớn.

Tính năng tốt nhất sẽ là "ước tính để làm trống" cho bạn biết khoảng cách bạn có thể đi với lượng pin còn lại của mình và liệu đó có nhiều hơn khoảng cách đến điểm đến của bạn hay không. Vì tôi thường đi xe đến cơ quan hoặc về nhà, nên suy nghĩ của tôi là lưu trữ "điểm tham chiếu" GPS trong ứng dụng có khoảng cách còn lại đến nhà và lượng pin sử dụng trung bình tại điểm đó. Bạn có thể cũng có thể làm điều gì đó với kết nối dữ liệu, nhưng tôi thường không có.

Tôi muốn chuyển từ thư viện bluetooth trong ứng dụng này sang một thư viện phát triển hơn có tính năng tự động kết nối lại chẳng hạn.

Nếu bạn xây dựng thiết bị này, bạn có thể xem xét thêm bộ lọc thông thấp phần cứng trên dòng điện đo được và đo riêng nó để sử dụng cho tính toán tổng mức đã sử dụng. Ở tải thấp, nhỏ hơn 4A hoặc lâu hơn, phép đo rất khác nhau, +/- 1A. Tôi không chắc đó chỉ là vấn đề đo lường hay dòng điện thay đổi nhiều khi bánh xe quay. Trong mọi trường hợp, một phép đo riêng biệt của dòng điện trung bình trong một hoặc hai giây có thể giúp đảm bảo độ chính xác. Bạn có thể lấy mẫu hiện tại nhanh hơn và thực hiện trong phần mềm, nhưng tôi không biết bạn phải lấy mẫu nhanh như thế nào. Tôi đoán việc đặt một máy hiện sóng vào tín hiệu có thể giúp tìm ra tốc độ lấy mẫu nó.

Bạn có thể thêm những thứ như ống pitot để đo tốc độ gió (đã có hướng dẫn cho việc đó).

Bạn có thể thêm điều khiển van tiết lưu vòng kín từ arduino.

Nếu bạn luôn muốn có nguồn điện USB trên xe đạp của mình, bạn có thể dễ dàng chạy cáp từ bộ chuyển đổi DC 5V cho arduino đến bất cứ nơi nào bạn cần kết nối nguồn USB.

Bước 11: Câu hỏi và nhận xét

Nếu bạn có câu hỏi chung về bất kỳ mục nào ở đây, tốt nhất bạn nên google nó thay vì đặt câu hỏi ở đây. Không có mục nào là quan trọng, bạn gần như chắc chắn có thể thay thế thứ khác và hoàn thành công việc.

Đừng yêu cầu tôi gửi mã cho bạn, tất cả đều có trên github. Nhận nó từ đó. Bạn thậm chí không cần tài khoản github.

Vui lòng không hỏi tôi cách thực hiện điều gì đó trong Android Studio hoặc trên Arduino. Tôi có lẽ không biết. Một lần nữa, chỉ cần google nó.

Thực sự đừng hỏi tôi về bất kỳ sản phẩm nào của Apple, tôi không có manh mối.

Nếu ứng dụng không hoạt động trên thiết bị của bạn, tôi xin lỗi. Nhưng tôi có lẽ không biết làm thế nào để sửa chữa nó để nó như vậy. Nó hoạt động trên điện thoại của tôi, đó là tất cả những gì tôi cần.

Mặc dù các đề xuất cải tiến được hoan nghênh, nhưng có lẽ tôi sẽ không bao giờ thực hiện chúng, tôi có những việc khác phải tiếp tục. Tôi có thể sẽ không bao giờ thực hiện các đề xuất của riêng tôi. Đặt cược tốt nhất của bạn là phân nhánh mã trên github và tự thêm mọi thứ. Nếu bạn làm vậy, vui lòng cho mọi người biết ở đây để họ có thể sử dụng mã của bạn thay vì mã của tôi.

Nếu bạn đã tự xây dựng một phiên bản tốt hơn, vui lòng đăng tham khảo về nó ở đây để những người khác sẽ biết về nó. Tôi sẽ không bị xúc phạm. Tôi sẽ rất vui khi lấy phiên bản của bạn và bắt đầu sử dụng nó.

Bước 12: Cập nhật ứng dụng để thử nghiệm

Đây là các phiên bản cập nhật của ứng dụng.

Những con số lớn hơn nhiều. Có một biểu tượng mới. Không có nút "kết nối" nữa. Sử dụng tùy chọn "kết nối - bảo mật" từ menu góc trên cùng bên phải.

Phiên bản này cũng sẽ hoạt động trở lại phiên bản Android 2.3 Gingerbread. Nó hoạt động trên chiếc Optimus One lg P500 của tôi.

Phiên bản "app-settings-debug.apk" có menu cài đặt để cho phép đặt dung lượng pin của bạn sao cho phép tính phần trăm còn lại là chính xác. Nó chưa được thử nghiệm hoàn toàn.