Sensor de estacionamiento LED con energía solar: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

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Nuestro garaje no tiene mucha profundidad, y tiene armarios al final para reducir aún más la profundidad. El auto de mi esposa es lo suficientemente corto como para caber, pero está cerca. Hice este sensor para simplificar el proceso de estacionamiento y para asegurarme de que el automóvil se llenaba en el garaje antes de ir demasiado lejos y golpear los gabinetes.

Una vez que fue diseñado, decidí alimentarlo con paneles solares porque tenía un buen lugar para colocarlos, y mi plan es expandir este sistema para alimentar más cosas en el garaje en el futuro.

Mire este video para obtener una breve descripción general:

Suministros

Recintos impresos en 3D y difusor LED

Clips de alambre impresos en 3D

Cables de puente, placa de pruebas y Arduino Nano

Gerente de energía solar

Paneles solares

Placa de pruebas soldable, conector de 2 cables, conector de 3 cables, conector de 4 cables

Tira de LED (60 / m) WS2812

14500 baterías de iones de litio

Destornillador electrico

Sensor ultrasónico

Cinta de doble cara, cinta aislante líquida

Pelacables, Soldador

impresora 3d

Pistola de aire caliente

Tornillos M3x8mm, tuerca M3

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Paso 1: Creación del código Circuit +

Descargue e instale el boceto de arduino. Encontrado aquí: Bosquejo del sensor de estacionamiento

El circuito consta de un sensor ultrasónico, un arduino nano y una tira de LED direccionable WS2812B 5V. Inicialmente estaba preocupado por usar el sensor ultrasónico porque la superficie del automóvil no es plana, pero después de la prueba inicial, no pareció ser un problema.

Conecte lo siguiente a los pines arduino especificados (o cámbielos en el código en las líneas 5-7):

Tira de LED -> pin 8

Disparo del sensor ultrasónico -> pin 12

Eco del sensor ultrasónico -> pin 11

Para ajustar el código para que coincida con su aplicación, puede cambiar las siguientes líneas de código:

9: Este es el número de cm en el que se encienden las luces.

10: este es el umbral para hacerle saber que está cerca

11: este es el número de cm que le permite saber que está a una distancia segura

12: a esta distancia, las luces comienzan a ponerse moradas, lo que le permite saber que debe detenerse

13: a esta distancia, las luces comienzan a parpadear, haciéndote saber que estás demasiado cerca

Algunos otros números para ajustar:

15: Este es el número en segundos que debe esperar después de que el automóvil deje de moverse antes de que las luces se apaguen y el Arduino entre en modo de bajo consumo.

17: Este número representa la cantidad de fluctuación en la distancia permitida antes de que el sensor registre movimiento y se vuelva a encender.

Utilicé la biblioteca "Low Power" para poner el Arduino en un estado de suspensión cuando no estaba en uso. Esta guía de Sparkfun proporciona una descripción general de cómo funciona, y puede descargarla e instalarla aquí: Biblioteca de bajo consumo. Lo que encontré fue que la biblioteca interfirió con el monitor en serie, por lo que no podría usarlo mientras también incluye y usa la biblioteca de bajo consumo.

Paso 2: Soldar el circuito

Transfiera los componentes del circuito a la placa prototipo y suelde en su lugar. Suelde un conector JST de 4 pines para el sensor ultrasónico y un conector JST de 3 pines para la tira de LED. Agregué un conector JST de 2 cables a 5V y tierra para alimentar los componentes y arduino externamente.

Paso 3: Instalación del sensor ultrasónico

Rompa una pieza de 4 pines de la tira del cabezal hembra, doble los pines y suelde a un conector de 4 pines, de modo que pueda deslizarlo sobre el sensor ultrasónico. Pinta con cinta aislante líquida.

Marque las ubicaciones del sensor y la tira de LED en el gabinete donde se va a montar el detector. Pegue el soporte del sensor ultrasónico impreso en 3D en la ubicación elegida con cinta adhesiva de doble cara. Taladre agujeros en la pared para pasar el alambre.

Paso 4: instalación de la tira de LED

Corta una tira de LED a una longitud que funcione para ti. (El mío tenía 20 LED de largo y estaba espaciado a 60 LED / m). Suelde un conector de 3 pines al lado de entrada y pinte con cinta aislante líquida.

Si coloca los LED como están en la pared, los píxeles tienen un ángulo de visión limitado y, por lo tanto, se desperdicia mucha luz. Puedes ver la diferencia en la imagen de arriba. La cubierta que diseñé para difundir la luz tiene un grosor de aproximadamente 0,5 mm, lo que parece proporcionar el equilibrio óptimo entre el brillo y la cantidad de difusión.

Elija el lugar donde desea colocar los LED. Idealmente, deben estar centrados frente al conductor, cerca del nivel de los ojos desde el asiento del conductor. Coloque las dos piezas traseras del soporte juntas, deslice la tira de LED en el soporte, retire el adhesivo de la parte posterior de la tira de LED y presione en su lugar. Deslice las cubiertas en el soporte y use cinta de doble cara para montar en la ubicación que ha seleccionado.

Nota: el boceto está programado para 20 LED, por lo que si usa una cantidad diferente, recuerde cambiar el número en la línea 5 para reflejarlo. Si utiliza un número impar de LED, está configurado para que siga funcionando como se esperaba.

Paso 5: Instalar Arduino y conectarlo todo

Use dos tornillos y tuercas M3 para sujetar la placa soldable al gabinete, deslice los conectores a través de las aberturas laterales y atornille la tapa en su lugar.

Elija un lugar conveniente para colocar el gabinete cerca de los LED y el sensor ultrasónico, y agregue un tornillo para que pueda colgarlo en su lugar usando el soporte de ojo de cerradura. Lo coloqué directamente al lado del sensor ultrasónico para evitar tener que hacer una extensión de cuatro cables para el sensor.

Conecte el sensor y el LED. Utilice soportes de cables impresos en 3D para ayudar con la gestión de cables y para evitar que los cables se puedan mover demasiado.

Paso 6: Agregar paneles solares

Decidí agregar energía solar a este proyecto para no tener que preocuparme por las baterías y no tenerlo constantemente enchufado a la pared. La configuración solar es modular, por lo que planeo hacer más proyectos de garaje que consuman energía, y puedo mejorar los paneles solares o el controlador de carga y la batería según sea necesario.

El administrador de energía solar utilizado en este proyecto requiere un voltaje mínimo de 6v y una potencia de al menos 5W para cargar la batería. Lo complicado de los pequeños proyectos solares es que las baterías de iones de litio necesitan al menos 1 amperio de corriente para cargarse. En este caso, tenía dos paneles de 5v con una potencia nominal de 0,5 A cada uno. Debido a que el administrador de energía necesita al menos 6v, los paneles deben cablearse en serie, sumando su voltaje. En esta disposición, la corriente permanece en 0.5A, pero debido a que la energía proporcionada por los paneles combinados es de 5W, cuando el controlador de carga baja el voltaje, tendrá suficiente corriente para cargar la batería.

Nota: el voltaje del panel solar fluctúa significativamente a lo largo del día y alcanzará valores máximos más altos que el voltaje nominal. Por esta razón, no desea conectar un Arduino o una batería directamente al panel.

Use cable para soldar los paneles en serie y agregue un conector JST de 2 pines para que pueda conectarlos y desconectarlos fácilmente del administrador de energía. Busque una superficie plana que reciba mucho sol para montar los paneles. Para mí, tenía un lugar donde podía pegarlos fácilmente con cinta adhesiva de doble cara. Primero limpié la superficie, luego pegué los paneles con cinta adhesiva. El agarre parece lo suficientemente fuerte, pero el tiempo dirá si es suficiente para soportar algunos de los fuertes vientos que tenemos por aquí. Usé bridas para mantener el cable en su lugar mientras se alimenta al garaje.

Muchos generadores eléctricos también se pueden usar como carga cuando se les aplica voltaje. En el caso de un micrófono, se puede utilizar como altavoz. Un generador también puede funcionar como motor. Se puede utilizar un LED para medir la presencia de luz. Si se aplica voltaje a un panel solar, consumirá corriente y creo que emitirá luz (no estoy seguro de qué frecuencia). En un caso como este, es necesario instalar un diodo de bloqueo en algún lugar del circuito para evitar que el panel solar agote la batería cuando no hay luz solar presente. Supuse que el circuito del administrador de energía lo tenía integrado, pero después de unos días de lluvia, la batería se había agotado por completo.

Usé un diodo que encontré por ahí y lo soldé al extremo del cable que se conectaría al terminal de 5V en el controlador de carga. Si suelda en el mismo lugar, el extremo del diodo con la banda debe apuntar hacia el controlador de carga y lejos del terminal positivo del panel solar. Esto evitará que la corriente se filtre hacia el panel. Usé un conector de cable de soldadura termocontraíble para soldarlo en su lugar, porque estaba instalando el mío después de tener el sistema en su lugar.

Paso 7: agregar Solar Power Manager

El administrador de energía tiene opciones para conectarse mediante cables de puente hembra o cables USB. Ninguno de esos es particularmente conveniente para la distancia que quería recorrer con el cable, así que en su lugar, soldé cables a la parte inferior de la placa donde estaban conectados los pines de 5v y de tierra.

Fije dos tuercas de palanca Wago de 5 clavijas al gabinete con cinta adhesiva de doble cara. Esto permitirá alimentar varios dispositivos desde este administrador de energía. Es capaz de generar hasta 1 A de corriente a 5 V, por lo que si sus aplicaciones futuras requerirán más corriente que eso, debería explorar el uso de otros administradores de energía.

En la parte posterior del administrador de energía, hay una serie de interruptores, para que pueda configurar el voltaje aproximado de sus paneles solares, así que cámbielo para que coincida con la configuración solar que está utilizando. En mi caso, lo configuré en 9v, ya que los paneles en la disposición en serie tienen una clasificación de 10v.

El administrador de energía viene con separadores, así que retire dos de ellos y use esos orificios para atornillar el administrador de energía al gabinete con tornillos M3x8. Pase los cables que están soldados a 5v y a tierra a través del orificio en la parte inferior, y sujételos a las tuercas de la palanca Wago.

Encuentre un buen lugar para el administrador de energía y agregue un tornillo a la pared. Utilice el ojo de la cerradura del recinto para colgarlo en su lugar. Ejecute el cable desde el Arduino hasta el administrador de energía y sujételo en su lugar con los conectores Wago de 5v y tierra. Tenga mucho cuidado de no conectarlo al revés, las placas Arduino vienen con algunas protecciones, pero podría freír la suya aquí si conecta el pin de 5v al revés. Utilice soportes para cables para mantener el cable en su lugar a lo largo de la pared.

Haz lo mismo con el cable que viene del panel solar. Asegúrese de desconectar los paneles solares antes de conectar los cables a la entrada del controlador de energía, para no cortocircuitarlos accidentalmente ni dañar la placa.

Cuando termine, coloque la tapa en el gabinete, encienda el interruptor de la batería y vuelva a conectar los paneles solares.

Paso 8: ¡Pruébelo

Primer premio en el LED Strip Speed Challenge