Tabla de contenido:
- Paso 1: Lista de componentes electrónicos
- Paso 2: Lista de accesorios para la integración de bicicletas
- Paso 3: Descripción técnica de la parte electrónica
- Paso 4: descripción del programa
- Paso 5: Montaje y montaje
Video: Luces de bicicleta: 5 pasos
2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40
Objetivo del proyecto
Diseño y construcción de un dispositivo de iluminación delantera y trasera para bicicleta que comprende:
- Lámpara de iluminación frontal.
- Luz de presencia e indicador de dirección (intermitente) en la parte trasera.
Las limitaciones del proyecto
- Fuente de alimentación única.
- Fuente de alimentación extraíble.
- Potente iluminación delantera y trasera.
- Visible a plena luz.
- Protección de la batería contra descarga.
- Amortiguación de vibraciones.
- Integración sencilla en la bicicleta.
- Proyecto ampliable para funciones adicionales.
Principio de funcionamiento
La energía se enciende enchufando el cable de la batería.
Se inicia el sistema. Aparece un parpadeo alterno de dos matrices de LED.
Dos pulsadores para mostrar una flecha parpadeante que indica la dirección en la matriz de LED durante unos segundos. Al mismo tiempo, un zumbador activo emite un sonido de dos tonos.
La luz delantera de la bicicleta tiene un interruptor independiente para encenderla.
Paso 1: Lista de componentes electrónicos
- Condensador cerámico 10n (2)
- Condensador electrolítico 3, 3µF
- Condensador electrolítico 1000µF (2)
- Resistencia 1K
- Resistencia 10K (2)
- Resistencia 33K
- Resistencia 1M
- Resistencia 33M
- Circuito amplificador LM10
- Arduino mini Pro o Elegoo nano V3
- Tornillos y espaciadores de plástico
- Diodo Zener 2, 5V
- Transistor Mosfet BUZ21
- Matriz de led cuádruple max7219
- Tablero impreso 30x70mm
- Encabezado de pin
Paso 2: Lista de accesorios para la integración de bicicletas
- Carcasa de plástico sellada para controles
- Pulsador de activación momentánea (2)
- Lámpara LED con cable de 5 pines
- Batería 18650 1500mAh (o más capacidad) (2)
- Conectores impermeables
- Contendor de plastico
- Zumbador activo
- Catadióptrico
- Placa de plexiglás para cubrir
- Tornillos, arandelas, tuercas (4)
- Cintas aislantes (varios espesores)
Paso 3: Descripción técnica de la parte electrónica
La parte electrónica consta de 3 módulos:
- Regulador de corriente 5V
- Circuito de protección de descarga de batería
- El control de la pantalla de la pantalla de matriz LED
Regulador de corriente 5V
La fuente de alimentación del sistema utiliza dos baterías 18650 en serie. El controlador Arduino Pro Mini entrega un voltaje regulado de 5V que no se utilizará para alimentar la matriz de LED. Durante las pruebas, el consumo de corriente de la matriz de LED conectados directamente al controlador lo desestabilizó.
El regulador es un MCP1700 con baja caída de voltaje. Al no tener un regulador que suministre 5V, utilizo un regulador de 3.3V cuyo voltaje de salida se incrementa a 5V usando un diodo Zener (en lugar del Zener se pueden usar diodos en serie).
Circuito de protección de descarga de batería
Para prolongar la vida útil de las baterías es recomendable no descargarlas por completo. El montaje utilizado corta la fuente de alimentación cuando el voltaje de la batería es inferior a 6V.
El circuito LM10CN es un amplificador diferencial que tiene un voltaje de referencia interno de 200 mV que se puede comparar con el voltaje de la batería. Para este propósito se utiliza un puente divisor de 1M-33K que da un voltaje de 200mV cuando el voltaje de la batería es de 6V. A este voltaje se desactiva el Mosfet BUZ21 lo que corta la alimentación del conjunto.
El control de la pantalla de matriz LED
El esquema es simple y requiere pocos componentes. Se pueden utilizar otros controladores de Arduino o Elegoo (Uno R3, gama nano, Mega 2560 R3, etc…).
El controlador es monitoreado por dos botones. Una resistencia de 10K y un capacitor de 10nF protegen de los voltajes de rebote.
Al inicio del sistema, la matriz de LED parpadea. Es el estado predeterminado. Al presionar uno de los botones, el controlador cambiará al "modo indicador de dirección" durante unos segundos y el mini altavoz emitirá un sonido mientras la matriz de LED indica la dirección.
Observaciones:
La lámpara LED está conectada directamente a la fuente de alimentación protegida. No está controlado por la unidad Mini Pro. Los condensadores de 1000 µ protegen el controlador y la matriz de LED de picos de corriente cuando la lámpara LED está encendida o de variaciones de corriente relacionadas con el funcionamiento de la matriz de LED.
El uso de una fuente de alimentación de 1500 mAh permite un funcionamiento de 3 horas (a 530 mA).
Durante el día sin lámpara Led el consumo es de 210mA con una autonomía de 7h (alimentación 1500mAh).
El uso de una fuente de alimentación de 5000 mAh extiende la operación a 10 horas (lámpara LED encendida).
Paso 4: descripción del programa
El programa es bastante simple y se basa en la biblioteca LedControl.h. Todo se puede cargar aquí.
Algunas pistas:
La intensidad de la visualización de leds se realiza a través de la variable "intens". Puede elegir un valor entre 0 (bajo) y 8 (alto).
La variable "larga" indica la duración de la visualización de las flechas de dirección. Pulsando uno de los pulsadores se visualizarán las flechas de dirección durante el tiempo indicado por la variable (en este caso 5 segundos).
La variable "blink1" permite el efecto de parpadeo cuando no se presiona ningún botón. Admite el desplazamiento de izquierda a derecha o de derecha a izquierda según el botón que se presione.
Las funciones "setRow" y "setColumn" se utilizan para dar efecto a la pantalla. La función "setColumn" se utiliza para acentuar el movimiento lateral de las flechas.
Un zumbador activo se activa mediante la función de tono en el puerto 6. El sonido emitido es diferente según la dirección. El sonido emitido durante los 5 segundos permite conocer el estado de la pantalla.
El programa se ejecuta en bucle. Debido a la alta carga de la CPU, la velocidad de visualización se muestra a medida que se ejecuta el programa. De esta forma se obtiene una cierta fluidez visual. El retardo de fin de bucle (100 y 300 ms) permite acelerar o ralentizar la velocidad de desplazamiento.
El video realizado durante la maqueta ofrece una vista previa del renderizado. Para descargar aquí.
Paso 5: Montaje y montaje
El montaje no supone ningún problema.
La placa de circuito impreso que soporta los componentes está unida a la parte posterior del módulo LED con espaciadores.
Todos los cables están soldados para evitar malos contactos.
La carcasa está acolchada con tiras de espuma autoadhesivas. Esto evita el uso de tornillos y permite que el conjunto resista las vibraciones de la bicicleta.
Así diseñado (con la conexión de cables de múltiples hilos), el sistema se puede montar y desmontar fácilmente.
La batería cabe en el bolsillo de mi chaqueta que no sale. Por la noche se recargará para volver a estar operativo al día siguiente.
Tengo varias versiones de fuente de alimentación, incluida una con 4 baterías de 2000mAh (2x2). La autonomía luego pasa hasta 8 horas. En este caso, la recarga completa puede durar toda la noche. Por tanto, es prudente tener varios juegos de baterías.
Cabe señalar que la intensidad de la luz de la matriz afecta el consumo de energía. La variable "intens" del programa se puede reducir para prolongar el funcionamiento.
Conclusión
Es un proyecto fácil de realizar siempre que tenga la paciencia para conseguir el material adecuado (cable multifilar, pulsadores…).
Ahora completaré este montaje con un módulo de giroscopio para adaptar la pantalla de acuerdo con la aceleración de la bicicleta.
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