Velocímetro de bricolaje con arduino y procesamiento de la aplicación de Android

En este proyecto, hacemos un Cool Speedometer para bicicletas o cualquier automóvil usando Arduino que transmite la velocidad usando Bluetooth a una aplicación de Android que creamos usando Processing. El proyecto completo funciona con una celda de litio 18650 y, por lo tanto, es altamente portátil junto con su vehículo. Para darle un poco más de sabor, agregué la opción de cargar su teléfono móvil ya que muestra su velocidad. Sí, también puede usar esto como un banco de energía para sus móviles mientras viaja, ya que el 18650 tiene una alta densidad de carga y se puede cargar y descargar fácilmente.

Lo guiaré completamente desde cero hasta la finalización, el velocímetro se puede conectar a nuestro vehículo y probarlo. La característica interesante aquí es que puede personalizar su aplicación de Android para su personalización y agregar más funciones de acuerdo con su creatividad. Pero, si no desea crear la aplicación usted mismo y simplemente compile la parte de Arduino, no se preocupe, simplemente descargue el archivo APK (lea más) e instálelo en su teléfono móvil Android. También revisa el video completo al final.

Entonces, veamos qué materiales necesitaríamos para construir este proyecto y planifiquemos nuestro presupuesto. Todos estos componentes están fácilmente disponibles; Si tiene problemas para comprar alguno de estos, hágamelo saber en la sección de comentarios.

Requisitos de hardware:

• Arduino Pro Mini (5V 16MHz)
• Placa FTDI (para programar mini también puedes usar UNO)
• Convertidor Boost de 3 V a 5 V CC-CC con cargador de salida USB
• Módulo de batería de litio TP4056
• Módulo Bluetooth (HC-05 / HC-06)
• Sensor de efecto Hall (US1881 / 04E)
• 18650 celda de litio
• Pequeña pieza de imanes
• Tablero de Perf
• Conectores Berg Sticks (Macho y Hembra)
• Kit de soldadura
• Pequeñas cajas de cerramiento para montar el kit.

Requisitos de programación:

• IDE de Arduino
• Procesando IDE con Android ADK (solo si desea codificar su propia aplicación).
• PC con Windows / Mac
• Teléfono móvil Android.

Puede parecer un puñado de componentes y materiales, pero créame, una vez que complete este proyecto, sentirá que vale la pena el tiempo y el esfuerzo.

Medición de velocidad usando Hall Sensor y Arduino:

Antes de poner nuestras manos en el hardware, háganos saber cómo vamos a medir la velocidad usando Arduino. Hay muchas formas de medir la velocidad de un vehículo usando Arduino, pero usar un sensor de pasillo es la forma más económica y fácil de hacerlo. Un sensor Hall es un componente que detecta la polaridad de un imán. Por ejemplo, cada vez que un polo particular del imán se acerca al sensor, el sensor cambiará su estado. Hay muchos tipos de sensores de pasillo disponibles que puede usar cualquiera de los de este proyecto, pero asegúrese de que sea un sensor de pasillo digital.

Para medir la velocidad tenemos que pegar un pequeño trozo de imán en la rueda del vehículo, cada vez que el imán atraviese el sensor hall lo detectará y enviará la información al Arduino.

El Arduino recibirá una interrupción cada vez que se detecte el imán. Ejecutamos un temporizador continuo usando la función millis () y calculamos el tiempo que tarda la rueda en completar dos rotaciones (para minimizar el error) usando las fórmulas siguientes:

Timetaken = millis () - pevtime;

Una vez que sepamos el tiempo necesario, podemos calcular las rpm utilizando las fórmulas siguientes:

rpm = (1000 / tiempo tomado) * 60;

Donde (1000 / tiempo tomado) da las rps (revoluciones por segundo) y se multiplica por 60 para convertir rps a rpm (revoluciones por minuto).

Después de calcular las rpm, podemos calcular la velocidad del vehículo utilizando las fórmulas siguientes, siempre que sepamos el radio de la rueda.

v = radio_de_ rueda * rpm * 0.37699;

El Arduino, después de calcular la velocidad, lo transmitirá usando el Módulo Bluetooth. El código completo se proporciona a continuación en la sección Código. Consulte también nuestros otros proyectos relacionados con el módulo Bluetooth HC-05 aquí.

Parte de esquemas y hardware:

El diagrama de circuito completo del proyecto se da a continuación:

Aquí, la parte del hardware se divide en dos partes, una es la placa principal que contiene todos los archivos principales. La otra placa solo consta de un sensor de pasillo y una resistencia que se montará cerca de la rueda. Comencemos a construir la placa principal.

Una vez realizada la conexión, permítanos probar la configuración utilizando nuestra batería de litio 18650. La batería de litio es de naturaleza altamente explosiva, por lo que debe manejarse con extrema precaución. Es por esta razón que utilizamos un módulo de carga de batería de litio TP4056. Este módulo tiene protección contra sobrecarga / descarga y protección contra polaridad inversa. Por lo tanto, la batería se puede cargar fácilmente con un cargador micro USB normal y se puede descargar de forma segura hasta que alcance los límites de corte de bajo voltaje. En la siguiente tabla se dan algunos detalles importantes del módulo de carga TP4056.

Parámetros:	Valor por celda:
Corte bajo voltaje	2,4 V
Corte de sobretensión	4,2 V
Corriente de carga	1A
Proteccion	Protección contra sobretensión y polaridad inversa
Presente de IC	TP4056 (cargador IC) y DW01 Protection IC
LED de indicación	Rojo: carga en curso Verde: carga completa

Ahora, comencemos con la placa de sensores Hall. Esta placa solo contiene dos componentes, uno es la resistencia de 10K y el otro es el sensor de pasillo. Las conexiones se pueden realizar como se muestra en los esquemas anteriores. Una vez que la placa esté lista, conéctelos usando cables de puente según los esquemas. Una vez hecho esto, debería verse algo así.

Otro paso crucial en el proyecto es conectar la batería 18650 a los terminales B + y B- del módulo TP4056 mediante un cable. Dado que las celdas de Li + son explosivas, no se recomienda utilizar un soldador sobre estas celdas. Aunque la gente lo ha hecho, es muy arriesgado y fácilmente puede terminar en un gran lío. Por lo tanto, la forma más fácil de hacerlo es usar imanes como se muestra a continuación.

Simplemente suelde el cable a una pequeña pieza de imán y luego adhiera los imanes a los terminales de la batería (se atraen muy bien a los terminales) como se muestra arriba. Puede usar un toque de pato para asegurar aún más la posición del imán.

Programando el Arduino:

El programa de este proyecto es muy sencillo. Solo tenemos que calcular la velocidad de rotación de la rueda usando las entradas de interrupción del sensor de pasillo y transmitir la velocidad calculada por el aire usando el Módulo Bluetooth. El programa completo se proporciona en la sección Código a continuación y se explica mediante las líneas de comentarios.

Cada vez que el sensor de pasillo detecta el imán, activa una interrupción. Esta función de interrupción es llamado por el magnet_detect () la función . Este es el lugar donde se calculan las rpm del vehículo.

Una vez calculadas las rpm, la velocidad de la rueda se calcula en la función loop () . Una vez que el código esté listo, volcarlo a nuestro Arduino pro mini y probar su funcionamiento como se muestra en el video que se muestra al final.

Aplicación móvil de Android para velocímetro:

La aplicación de Android para este proyecto se realiza mediante un software llamado Processing. Si no está interesado en crear su propia aplicación de Android y solo desea instalar la que se usa aquí, puede descargar el archivo APK e instalarlo directamente en su teléfono inteligente siguiendo los pasos a continuación.

1. Puede descargar directamente el archivo APK desde el siguiente enlace. Este archivo APK está hecho para la versión de Android 4.4.2 y superior (Kitkat y superior). Extraiga el archivo APK del archivo zip.

Aplicación de Android para velocímetro

2. Transfiera el archivo.Apk de su computadora a su teléfono móvil.

3. Habilite la instalación de aplicaciones de fuentes desconocidas en su configuración de Android.

4. Instale la aplicación.

Si se instaló correctamente, encontrará la aplicación denominada " Processing_code " instalada en su teléfono como se muestra a continuación:

Desarrolle su propia aplicación usando Processing:

Puede usar el archivo.APK que se proporciona anteriormente o puede crear su propia aplicación usando Processing como se explica aquí. Puede descargar todo el código de la aplicación de procesamiento de Android desde aquí. El programa se explica por sí mismo utilizando las líneas de comentarios. Pero si tienes algún problema o si quieres modificar un poco tu aplicación, utiliza la sección de comentarios y te ayudaré.

El programa de Android establece una conexión con nuestro módulo Bluetooth durante el inicio de la aplicación y recibe la velocidad del vehículo que fue calculada y transmitida por el Arduino Pro mini. También he creado pequeños gráficos para mostrar la velocidad usando un velocímetro analógico para que se vea un poco atractivo. Puede proponer sus propias ideas y modificar el código para personalizarlo según sus necesidades. Consulte también nuestros otros proyectos de procesamiento para obtener más información al respecto:

• Juego de ping pong usando Arduino
• Radio FM controlada por teléfono inteligente mediante procesamiento.
• Sistema de radar Arduino con procesamiento y sensor ultrasónico

Una vez que haya instalado la aplicación en su teléfono móvil, es hora de probar nuestro proyecto. Pero todavía no hemos montado nuestro kit en un vehículo. Vamos a hacerlo.

Montaje del kit de velocímetro en un vehículo:

He montado este kit sobre mi ciclo y lo he probado, y funciona de maravilla. El montaje del kit se deja a su creatividad, puede obtener su propia caja pequeña de una tienda y taladrar agujeros para los cables y conexiones y montarlo en su vehículo. Una cosa importante común a tener en cuenta es que el imán debe estar pegado al borde de la rueda y el sensor de pasillo debe montarse lo más cerca posible del imán para que cada vez que el imán cruce el sensor de pasillo pueda detectarlo., la disposición se muestra a continuación.

Como tengo una impresora 3D conmigo, diseñé mis propios gabinetes para que se vean bien y de manera que se pueda montar y desconectar fácilmente de nuestra bicicleta para cargar la batería. Entonces, si tiene una impresora 3D o si puede obtener acceso a una para imprimir algunos materiales, continúe leyendo, de lo contrario, omita esta parte y use su propia creatividad para montar estas cosas. Aprenda a utilizar la impresora 3D aquí.

Si ha decidido utilizar mis archivos de diseño e imprimir sus gabinetes, asegúrese de que su placa de perforación principal esté cerca de las dimensiones siguientes

Los archivos completos de diseño y STL para impresión 3D se pueden descargar desde aquí. Si el tablero es similar al que se ha hecho aquí, entonces puede imprimir directamente en 3D sus gabinetes usando los archivos STL dados o de lo contrario puede usar los archivos de diseño y modificarlos de acuerdo con su tablero.

Comencemos con el pequeño recinto impreso en 3D que se utilizará para el módulo de sensor de pasillo. Imprima el gabinete, coloque el circuito en él y pase los cables a través del orificio provisto y luego móntelo en su vehículo de modo que el sensor de pasillo esté cerca del imán como se muestra a continuación.

Se recomienda modelar la placa principal antes de diseñar el gabinete para que podamos asegurarnos de que encaja correctamente, porque créame, sería una pesadilla imprimir su gabinete durante 6 largas horas y al final no encajará en su tablero de perf. A continuación se muestra el modelo de placa para mi placa de perforación principal.

Ahora será fácil diseñar la caja principal. He diseñado la caja principal en dos archivos, de modo que una parte de la caja contenga la electrónica y la otra quede fijada permanentemente al ciclo mediante abrazaderas y pernos. Estas dos partes se pueden arreglar fácilmente para juntarlas para hacer un recinto completo y luego separarse cuando necesitemos recargar nuestra batería de litio o trabajar en nuestros dispositivos electrónicos.

Una vez que la primera parte del gabinete esté diseñada e impresa, coloquemos todos nuestros componentes dentro como se muestra a continuación y debería verse así.

Como ves hay dos aberturas delante de la caja, una sirve para el USB a través del cual podemos cargar nuestro teléfono móvil. El otro es para el micro USB con el que podemos cargar nuestra batería de litio.

Ahora imprimamos la segunda parte del gabinete principal y verifiquemos si se ajusta a la primera parte como se esperaba.

Una vez que estemos satisfechos con las piezas, podemos montar la segunda parte del armario utilizando una abrazadera en C y unas tuercas y tornillos como se muestra a continuación:

Ahora conectemos la batería a nuestro circuito principal usando imanes y cinta como se discutió anteriormente y manténgalo permanentemente seguro dentro de nuestro gabinete.

Es decir, nuestro hardware está listo para el montaje final. Simplemente conecte el módulo del sensor de pasillo con la placa principal y deslice el gabinete móvil en el gabinete fijo y estará listo para la acción.

Explicación de trabajo:

Después de asegurarse de que su batería de litio esté cargada, simplemente encienda el kit usando el interruptor de palanca y abra su aplicación de Android. Si todo va bien, debería ver la siguiente pantalla y debería mostrar que su aplicación se ha conectado a su módulo Bluetooth HC-05 como se muestra a continuación. Recuerde emparejar su módulo Bluetooth con el teléfono antes de abrir la aplicación.

Ahora simplemente maneje su vehículo y debería notar que el velocímetro muestra la velocidad actual de su vehículo. También puede cargar su teléfono móvil mientras conduce utilizando un cable cargador normal. Una vez que haya terminado con su viaje, puede deslizar fuera de la caja del ciclo y cargarlo desde la red de CA utilizando cualquier cargador de teléfono inteligente.

Entonces, de esta manera, no solo puede medir la velocidad de su vehículo, sino también cargar el móvil al mismo tiempo. Espero que hayas disfrutado del proyecto. Puede agregar muchas más funciones a la aplicación a este proyecto, simplemente ajustando los códigos. Puede calcular la distancia recorrida por su viaje, la velocidad máxima y promedio de su viaje, etc. Avíseme si tiene alguna necesidad a través de los comentarios y estaré encantado de ayudarlo.

Como es habitual, el trabajo completo del Proyecto se mostrará en el siguiente video.