Tachimetro fai-da-te utilizzando arduino e l'elaborazione dell'app Android

In questo progetto realizziamo un fantastico tachimetro per biciclette o automobili utilizzando Arduino che trasmette la velocità tramite Bluetooth a un'applicazione Android che abbiamo creato utilizzando Processing. Il progetto completo è alimentato da una cella al litio 18650 e quindi altamente portatile insieme al tuo veicolo. Per ravvivarlo un po 'di più ho aggiunto l' opzione di caricare il tuo telefono cellulare mentre mostra la tua velocità. Sì, puoi anche usarlo come power bank per i tuoi cellulari in movimento poiché il 18650 ha un'elevata densità di carica e può essere facilmente caricato e scaricato.

Ti guiderò completamente da zero fino al completamento, il tachimetro può essere collegato al nostro veicolo e testato. La caratteristica interessante qui è che puoi personalizzare la tua app Android per la tua personalizzazione e aggiungere più funzionalità in base alla tua creatività. Ma, se non vuoi creare l'app da solo e costruire solo la parte Arduino, non preoccuparti, scarica il file APK (leggi oltre) e installalo sul tuo telefono cellulare Android. Controlla anche il video completo alla fine.

Quindi vediamo di quali materiali avremmo bisogno per costruire questo progetto e pianifichiamo il nostro budget. Tutti questi componenti sono facilmente disponibili; se hai problemi ad acquistare qualcuno di questi fammelo sapere nella sezione commenti.

Requisiti hardware:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• Scheda FTDI (per programmare mini si può usare anche UNO)
• Convertitore boost DC-DC da 3V a 5V con caricatore di uscita USB
• Modulo batteria al litio TP4056
• Modulo Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Sensore ad effetto Hall (US1881 / 04E)
• 18650 batteria al litio
• Piccolo pezzo di magneti
• Scheda Perf
• Connettori Berg Stick (maschio e femmina)
• Kit di saldatura
• Scatole piccole per montare il kit.

Requisiti di programmazione:

• IDE Arduino
• Elaborazione dell'IDE con Android ADK (solo se desideri codificare la tua app).
• PC Windows / Mac
• Telefono cellulare Android.

Potrebbe sembrare una manciata di componenti e materiali, ma credimi una volta completato questo progetto, sentirai che vale la pena dedicare del tempo.

Misurazione della velocità utilizzando il sensore Hall e Arduino:

Prima di mettere le mani sull'hardware, facci sapere come misureremo effettivamente la velocità utilizzando Arduino. Esistono molti modi per misurare la velocità di un veicolo utilizzando Arduino, ma utilizzare un sensore Hall è il modo più economico e più semplice per farlo. Un sensore Hall è un componente che rileva la polarità di un magnete. Ad esempio, ogni volta che un particolare polo del magnete viene avvicinato al sensore, il sensore cambierà il suo stato. Sono disponibili molti tipi di sensori di hall che puoi utilizzare uno qualsiasi di quelli in questo progetto, ma assicurati che sia un sensore di hall digitale.

Per misurare la velocità dobbiamo attaccare un piccolo pezzo di magnete sulla ruota del veicolo, ogni volta che il magnete attraversa il sensore di hall lo rileverà e invierà le informazioni ad Arduino.

Arduino riceverà un interrupt ogni volta che viene rilevato il magnete. Eseguiamo un timer continuo utilizzando la funzione millis () e calcoliamo il tempo impiegato dalla ruota per completare due rotazioni (per ridurre al minimo l'errore) utilizzando le seguenti formule:

Timetaken = millis () - pevtime;

Una volta che conosciamo il tempo impiegato, possiamo calcolare il numero di giri utilizzando le seguenti formule:

rpm = (1000 / tempo impiegato) * 60;

Dove (1000 / timeaken) fornisce i giri al secondo (giri al secondo) e viene moltiplicato per 60 per convertire i giri al minuto (giri al minuto).

Dopo aver calcolato il numero di giri possiamo calcolare la velocità del veicolo utilizzando le formule sottostanti a condizione di conoscere il raggio della ruota.

v = radius_of_wheel * rpm * 0,37699;

L'Arduino, dopo aver calcolato la velocità, la trasmetterà tramite il modulo Bluetooth. Il codice completo è stato fornito di seguito nella sezione Codice. Controlla anche i nostri altri progetti che coinvolgono il modulo Bluetooth HC-05 qui.

Schemi e parte hardware:

Di seguito è riportato lo schema circuitale completo del progetto:

Qui, la parte hardware è divisa in due parti una è la scheda principale che contiene tutti i file principali. L'altra scheda è composta solo da un sensore di hall e una resistenza che verrà montata vicino alla ruota. Cominciamo a costruire la scheda principale.

Una volta effettuata la connessione, testiamo la configurazione utilizzando la nostra batteria al litio 18650. La batteria al litio è di natura altamente esplosiva, quindi deve essere maneggiata con estrema cautela. È per questo motivo che utilizziamo un modulo di ricarica della batteria al litio TP4056. Questo modulo è dotato di protezione da sovraccarico / scarica e protezione da inversione di polarità. Quindi la batteria può essere facilmente caricata utilizzando un normale caricatore micro USB e può essere scaricata in sicurezza fino a raggiungere i limiti di interruzione di sottotensione. Alcuni dettagli importanti del modulo di carica TP4056 sono riportati nella tabella seguente.

Parametri:	Valore per cella:
Sotto tensione di taglio	2.4V
Interruzione per sovratensione	4.2V
Corrente di carica	1A
Protezione	Protezione da sovratensione e inversione di polarità
Presente di IC	TP4056 (caricatore IC) e DW01 Protection IC
LED di indicazione	Rosso: ricarica in corso Verde: carica completata

Ora, iniziamo con la scheda sensore di Hall. Questa scheda contiene solo due componenti uno è il resistore da 10K e l'altro è il sensore di hall. I collegamenti possono essere effettuati come mostrato negli schemi sopra. Una volta che la scheda è pronta, collegarli utilizzando i fili del ponticello come da schema. Una volta fatto, dovrebbe assomigliare a questo.

Un altro passaggio cruciale del progetto è il collegamento della batteria 18650 ai terminali B + e B- del modulo TP4056 tramite un filo. Poiché le celle Li + sono esplosive, si sconsiglia vivamente di utilizzare un saldatore su queste celle. Sebbene le persone lo abbiano fatto, è altamente rischioso e può facilmente finire in un grande pasticcio. Quindi il modo più semplice per farlo è usare i magneti come mostrato di seguito

Salda semplicemente il filo a un piccolo pezzo di magnete e poi attacca i magneti ai terminali della batteria (vengono attratti molto bene dai terminali) come mostrato sopra. Potresti usare un rubinetto a papera per fissare ulteriormente la posizione del magnete.

Programmazione di Arduino:

Il programma per questo progetto è molto semplice. Dobbiamo solo calcolare la velocità della ruota in rotazione utilizzando gli ingressi di interruzione del sensore di hall e trasmettere la velocità calcolata via etere utilizzando il modulo Bluetooth. Il programma completo è fornito nella sezione Codice sottostante e spiegato utilizzando le righe di commento.

Ogni volta che il sensore Hall rileva il magnete, attiva un interrupt. Questa funzione di interruzione è chiamata dalla funzione magnet_detect () . Questo è il luogo in cui viene calcolato il numero di giri del veicolo.

Una volta calcolato il numero di giri, la velocità della ruota viene calcolata nella funzione loop () . Una volta che il codice è pronto, scarichiamolo sul nostro Arduino pro mini e testiamo il suo funzionamento come mostrato nel video fornito alla fine.

Applicazione mobile Android per tachimetro:

L'applicazione Android per questo progetto è realizzata utilizzando un software chiamato Processing. Se non sei interessato a realizzare la tua applicazione Android e desideri installare solo quella utilizzata qui, puoi scaricare il file APK e installarlo direttamente nel tuo Smart Phone seguendo i passaggi seguenti.

1. Puoi scaricare direttamente il file APK dal link sottostante. Questo file APK è realizzato per la versione Android 4.4.2 e successive (Kitkat e versioni successive). Estrai il file APK dal file zip.

Applicazione Android per tachimetro

2. Trasferisci il file.Apk dal tuo computer al tuo telefono cellulare.

3. Abilita l'installazione dell'applicazione da fonti sconosciute nelle impostazioni di Android.

4. Installa l'applicazione.

Se installato correttamente, troverai l'applicazione denominata " Processing_code " installata sul tuo telefono come mostrato di seguito:

Sviluppa la tua applicazione utilizzando Processing:

Puoi utilizzare il file.APK indicato sopra oppure puoi creare la tua app utilizzando Processing come spiegato qui. Puoi scaricare tutto il codice dell'applicazione Android Processing da qui. Il programma si spiega da sé utilizzando le righe di commento. Ma se hai qualche problema o se vuoi modificare leggermente la tua applicazione, usa la sezione commenti e ti aiuterò.

Il programma Android stabilisce una connessione con il nostro modulo Bluetooth durante l'avvio dell'applicazione e riceve la velocità del veicolo che è stata calcolata e trasmessa da Arduino Pro mini. Ho creato una piccola grafica anche per visualizzare la velocità utilizzando un tachimetro analogico per renderlo un po 'attraente. Puoi inventare le tue idee e modificare il codice per personalizzarlo in base alle tue esigenze. Controlla anche i nostri altri progetti di elaborazione per saperne di più:

• Ping Pong Game utilizzando Arduino
• Radio FM controllata da smartphone utilizzando l'elaborazione.
• Sistema radar Arduino che utilizza l'elaborazione e il sensore a ultrasuoni

Dopo aver installato l'applicazione sul tuo cellulare, è tempo di testare il nostro progetto. Ma non abbiamo ancora montato il nostro kit su un veicolo. Facciamolo.

Montaggio del kit tachimetro su un veicolo:

Ho montato questo kit sulla mia bicicletta e l'ho testato, e funziona a meraviglia. Il montaggio del kit è lasciato alla tua creatività, puoi ottenere la tua piccola scatola da un negozio e praticare i fori per i cavi e le connessioni e montarla sul tuo veicolo. Una cosa importante comune da notare è che il magnete dovrebbe essere attaccato al bordo della ruota e il sensore hall dovrebbe essere montato il più vicino possibile al magnete in modo che ogni volta che il magnete attraversa il sensore hall dovrebbe essere in grado di rilevarlo, la disposizione è mostrata di seguito.

Dato che ho una stampante 3D con me, ho progettato i miei involucri per farli sembrare belli e in modo che possano essere facilmente montati e scollegati dalla nostra bici per caricare la batteria. Quindi, se hai una stampante 3D o se puoi accedervi per stampare pochi materiali continua a leggere, altrimenti salta questa parte e usa la tua creatività per montare queste cose. Impara a usare la stampante 3D qui.

Se hai deciso di utilizzare i miei file di progettazione e stampare i tuoi allegati, assicurati che la tua scheda principale sia vicina alle dimensioni seguenti

I file Design e STL completi per la stampa 3D possono essere scaricati da qui. Se la scheda è simile a ciò che è stato creato qui, puoi stampare direttamente in 3D i tuoi allegati utilizzando i file STL forniti oppure puoi utilizzare i file di progettazione e modificarli in base alla tua scheda.

Cominciamo con il piccolo involucro stampato in 3D che verrà utilizzato per il modulo sensore hall. Stampa l'involucro, posiziona il circuito e collega i cavi attraverso il foro fornito, quindi montalo sul tuo veicolo in modo che il sensore hall sia vicino al magnete come mostrato di seguito.

Si consiglia di modellare la scheda principale prima di progettare l'involucro per esso in modo che possiamo assicurarci che si adatti correttamente, perché credetemi sarebbe un incubo quando stampi il tuo contenitore per 6 lunghe ore e alla fine non si adatta nella tua scheda perf. Di seguito è mostrata la scheda modello per la mia scheda principale.

Ora sarà facile progettare la scatola di copertura principale. Ho progettato la scatola principale in due file, in modo che una parte della scatola possa contenere l'elettronica e l'altra sarà fissata in modo permanente alla bicicletta tramite morsetti e bulloni. Queste due parti possono essere facilmente fissate per riunirsi per creare un involucro completo e quindi essere separate quando dobbiamo ricaricare la nostra batteria al litio o lavorare sulla nostra elettronica.

Una volta che la prima parte della custodia è stata progettata e stampata, posizioniamo tutti i nostri componenti all'interno come mostrato di seguito e dovrebbe assomigliare a questo..

Come puoi vedere ci sono due aperture davanti alla scatola, una è utilizzata per l'USB attraverso la quale possiamo caricare il nostro cellulare. L'altro è per la micro USB utilizzando la quale possiamo caricare la nostra batteria al litio.

Ora stampiamo la seconda parte dell'involucro principale e controlliamo se si adatta alla prima parte come previsto.

Una volta che siamo soddisfatti delle parti, possiamo montare la seconda parte della custodia utilizzando un morsetto a C e alcuni dadi e bulloni come mostrato di seguito:

Ora colleghiamo la batteria al nostro circuito principale usando magneti e nastro come discusso sopra e conserviamola permanentemente al sicuro all'interno del nostro involucro.

È così che il nostro hardware è pronto per il montaggio finale. Basta collegare il modulo sensore hall con la scheda principale e far scorrere la custodia mobile nella custodia fissa ed è pronto per l'azione.

Spiegazione di lavoro:

Dopo esserti assicurato che la batteria al litio sia carica, accendi semplicemente il kit utilizzando l'interruttore a levetta e apri l'applicazione Android. Se tutto va bene, dovresti visualizzare la schermata seguente e dovrebbe visualizzare che la tua app è collegata al tuo modulo Bluetooth HC-05 come mostrato di seguito. Ricordarsi di associare il modulo Bluetooth al telefono prima di aprire l'applicazione.

Ora guida semplicemente il tuo veicolo e dovresti notare il tachimetro che mostra la velocità attuale del tuo veicolo. È inoltre possibile caricare il telefono cellulare durante la guida utilizzando un normale cavo di ricarica. Una volta terminata la corsa, puoi sfilare la scatola dalla bicicletta e caricarla dalla rete CA utilizzando qualsiasi caricatore mobile per smartphone.

In questo modo, non solo puoi misurare la velocità del tuo veicolo, ma anche caricare il cellulare allo stesso tempo. Spero ti sia piaciuto il progetto. Puoi aggiungere molte più funzionalità all'app a questo progetto, semplicemente modificando i codici. Puoi calcolare la distanza percorsa dalla tua corsa, la velocità massima e la velocità media della tua corsa, ecc. Fammi sapere se hai qualche domanda attraverso i commenti e sarò felice di aiutarti.

Come di consueto l'intero funzionamento del Progetto verrà mostrato nel video sottostante.