Sensor d'aparcament LED alimentat per energia solar: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Per més que el canal de YouTube SumMy Seguiu més per l'autor:

Quant a: Sóc un professor que de vegades fa vídeos. Més informació sobre més que la suma »

El nostre garatge no té molta profunditat i disposa d’armaris al final per reduir encara més la profunditat. El cotxe de la meva dona és prou curt per cabre, però és a prop. Vaig fabricar aquest sensor per simplificar el procés d’estacionament i per assegurar-me que el cotxe s’omplia al garatge abans d’anar massa lluny i colpejar els armaris.

Un cop dissenyat, vaig decidir alimentar-lo amb plaques solars perquè tenia un bon lloc per posar-los i el meu pla és ampliar aquest sistema per alimentar més coses al garatge en el futur.

Mireu aquest vídeo per obtenir una breu descripció general:

Subministraments

Tancaments impresos en 3D i difusor LED

Clips de filferro impresos en 3D

Arduino Nano, Breadboard i Jumper Wires

Gestor d'energia solar

Panells solars

Taula de pa soldable, connector de 2 cables, connector de 3 cables, connector de 4 cables

Tira LED (60 / m) WS2812

14500 bateries de ions de liti

Tornavís elèctric

Sensor d'ultrasons

Cinta de doble cara, cinta elèctrica líquida

Filferro, soldador

Impressora 3D

Pistola d’aire calent

Cargols M3x8mm, femella M3

* tots els enllaços són enllaços d’afiliació

Pas 1: Construir el circuit + codi

Descarregueu i instal·leu l'esbós arduino. Es troba aquí: croquis del sensor d’estacionament

El circuit consta d’un sensor d’ultrasons, un nano arduino i una tira LED WS2812B de 5V dirigible. Inicialment, em preocupava l’ús del sensor d’ultrasons perquè la superfície del cotxe no era plana, però després de les proves inicials no semblava ser un problema.

Connecteu el següent als pins arduino especificats (o canvieu-los al codi de les línies 5-7):

Tira LED -> pin 8

Sensor d'ultrasons Trig -> pin 12

Echo del sensor d’ultrasons -> pin 11

Per ajustar el codi perquè coincideixi amb la vostra aplicació, podeu canviar les línies de codi següents:

9: és el nombre de cm en què s’encenen els llums

10: aquest és el llindar per fer-vos saber que esteu a prop

11: aquest és el nombre de cm que us permet saber que esteu a una distància segura

12: a aquesta distància, els llums comencen a posar-se de color porpra, cosa que us permetrà saber com aturar-vos

13: a aquesta distància, els llums comencen a parpellejar i us indiquen que esteu massa a prop

Alguns altres números per ajustar:

15: és el número en segons que s’ha d’esperar després que el cotxe deixi de moure’s abans que s’encenguin els llums i l’Arduino entri en mode de baixa potència.

17: aquest número representa la quantitat de fluctuació de distància permesa abans que el sensor registri el moviment i es torni a encendre.

Vaig utilitzar la biblioteca "Low Power" per posar l'Arduino en estat de repòs quan no s'utilitzava. Aquesta guia de Sparkfun proporciona una visió general del seu funcionament i podeu descarregar-la i instal·lar-la aquí: Low Power Library. El que he trobat és que la biblioteca interfereix amb el monitor de sèrie, de manera que no el podreu utilitzar mentre incloeu i utilitzeu la biblioteca de baix consum.

Pas 2: Soldar el circuit

Transferiu els components del circuit a la placa prototip i soldeu-los al lloc. Soldeu un connector JST de 4 pins per al sensor ultrasònic i un connector JST de 3 pins per a la tira LED. He afegit un connector JST de 2 fils a 5 V i a terra per alimentar els components i l’arduino externament.

Pas 3: Instal·lació del sensor d'ultrasons

Trencar una peça de 4 pins de la tira de capçalera femenina, doblar els pins i soldar-la a un connector de 4 pins, de manera que pugueu lliscar-la al sensor d'ultrasons. Pinta amb cinta elèctrica líquida.

Marqueu les ubicacions del sensor i de la tira LED a l'armari on es montarà el detector. Enganxeu el muntatge del sensor ultrasònic imprès en 3D al lloc escollit amb cinta de doble cara. Feu forats a la paret per passar el fil.

Pas 4: Instal·lació de LED Strip

Tallar una tira LED a la longitud que us convingui. (El meu tenia 20 LEDs de llarg i estava espaiat a 60 LEDs / m). Soldeu un connector de 3 pins al costat d’entrada i pinteu-lo amb cinta elèctrica líquida.

Si col·loqueu els LED tal i com es troba a la paret, els píxels tenen un angle de visió limitat i, per tant, molta llum es malgasta. Podeu veure la diferència a la imatge superior. La coberta que vaig dissenyar per difondre la llum té un gruix d’uns 0,5 mm, que semblava proporcionar l’equilibri òptim entre la brillantor i la quantitat de difusió.

Trieu el lloc on vulgueu col·locar els LED. L’ideal seria que estiguessin centrats davant del conductor, a prop de la vista del seient del conductor. Introduïu les dues parts posteriors del suport juntes, feu lliscar la tira LED al suport, traieu l'adhesiu de la part posterior de la tira LED i premeu-la al lloc. Feu lliscar les cobertes al suport i utilitzeu cinta de doble cara per muntar-la a la ubicació que hàgiu seleccionat.

Nota: l'esbós està programat per a 20 LED, de manera que si utilitzeu una quantitat diferent, recordeu-vos de canviar el número de la línia 5 per reflectir-ho. Si utilitzeu un nombre imparell de LED, es configura perquè continuï funcionant tal i com s’esperava.

Pas 5: instal·lar Arduino i connectar-ho tot

Utilitzeu dos cargols i femelles M3 per fixar la placa de soldadura al recinte, feu lliscar els connectors a través de les obertures laterals i enrosqueu la tapa al seu lloc.

Trieu un lloc convenient per fixar el recinte a prop dels LED i del sensor d’ultrasons i afegiu-hi un cargol perquè el pugueu col·locar al lloc mitjançant el muntatge del forat de la clau. Em vaig col·locar directament al costat del sensor d'ultrasons per evitar haver de fer una extensió de quatre fils per al sensor.

Connecteu el sensor i el LED. Utilitzeu mènsules de filferro impreses en 3D per ajudar a gestionar els fils i evitar que els cables es puguin moure massa.

Pas 6: Afegir panells solars

Vaig decidir afegir energia solar a aquest projecte de manera que no hagués de preocupar-me per les bateries i, per tant, no el connectés constantment a la paret. La configuració solar és modular, així que tinc previst fer més projectes de garatge que en treuran energia i puc millorar els panells solars o el controlador de càrrega i la bateria segons sigui necessari.

El gestor d'energia solar utilitzat en aquest projecte requereix una tensió mínima de 6v i una potència d'almenys 5W per carregar la bateria. El més complicat dels petits projectes solars és que les bateries de ions de liti necessiten com a mínim 1 amp de corrent per carregar-se. En aquest cas, tenia dos panells de 5 V que tenien una classificació de 0,5 A cadascun. Com que el gestor de potència necessita com a mínim 6 v, els panells s'han de connectar en sèrie, sumant la seva tensió. En aquesta disposició, el corrent es manté a 0,5 A, però com que la potència que proporcionen els panells combinats és de 5 W, quan el controlador de càrrega caigui el voltatge, tindrà corrent suficient per carregar la bateria.

Nota: la tensió del panell solar fluctua significativament al llarg del dia i arriba a valors superiors a la tensió nominal. Per aquest motiu, no voleu connectar un Arduino o una bateria directament al tauler.

Utilitzeu filferro per soldar els panells en sèrie i afegiu un connector JST de 2 pins perquè pugueu connectar-los i desconnectar-los fàcilment del gestor d’alimentació. Cerqueu una superfície plana que faci molt de sol per muntar els panells. Per a mi, tenia un punt on podia gravar-los fàcilment amb cinta de doble cara. Primer vaig netejar la superfície i després vaig gravar els panells. La presa sembla prou forta, però el temps dirà si això és suficient per aguantar alguns dels forts vents que obtenim aquí. Vaig fer servir cremalleres per mantenir el filferro al seu lloc ja que s’alimentava de nou al garatge.

Molts generadors elèctrics també es poden utilitzar com a càrrega quan se'ls aplica una tensió. En el cas d’un micròfon, es pot utilitzar com a altaveu. Un generador també pot funcionar com a motor. Es pot utilitzar un LED per mesurar la presència de llum. Si s'aplica una tensió a un panell solar, atraurà corrent i crec que emetrà llum (no sé quina freqüència). En un cas com aquest, cal instal·lar un díode de bloqueig en algun lloc del circuit per evitar que el panell solar dreni la bateria quan no hi ha llum solar. Vaig suposar que el circuit del gestor de potència hi havia incorporat, però després d’uns dies de pluja, la bateria s’havia esgotat completament.

Vaig utilitzar un díode que vaig trobar estirat i el vaig soldar fins al final del cable que es connectaria al terminal de 5 V del controlador de càrrega. Si soldeu al mateix lloc, l’extrem del díode amb la banda hauria d’orientar cap al controlador de càrrega i allunyar-se del terminal positiu del panell solar. Això evitarà que el corrent es torni a filtrar al tauler. Vaig fer servir un connector de filferro de soldadura encongit per soldar-lo al seu lloc, perquè instal·lava el meu després de tenir el sistema en marxa.

Pas 7: Afegir el gestor d'energia solar

El gestor d’alimentació té opcions per connectar-se mitjançant cables femella o cables USB. Cap dels dos és especialment convenient per a la distància que volia fer passar el cable, així que, en lloc d’això, he soldat cables a la part inferior del tauler on es connectaven els pins de 5v i de terra.

Connecteu dues femelles de palanca Wago de 5 pins al recinte amb cinta adhesiva de doble cara. Això permetrà alimentar diversos dispositius des d'aquest gestor d'energia. És capaç de generar fins a 1 A de corrent a 5 V, de manera que si les vostres futures aplicacions necessitaran més actualitat, hauríeu d’explorar l’ús d’altres gestors d’energia.

A la part posterior del gestor d’alimentació, hi ha una sèrie d’interruptors perquè pugueu configurar el voltatge aproximat dels vostres panells solars, de manera que canvieu-lo perquè coincideixi amb la configuració solar que esteu utilitzant. En el meu cas, l’he configurat a 9v, ja que els panells de l’arranjament de la sèrie estan classificats com a 10v.

El gestor d’alimentació ve amb separadors, de manera que traieu-ne dos i utilitzeu aquests forats per cargolar el gestor d’alimentació al recinte mitjançant cargols M3x8. Introduïu els cables soldats a 5v i rectificats pel forat de la part inferior i cliqueu-los a les femelles de la palanca Wago.

Cerqueu un bon lloc per al gestor d’alimentació i afegiu un cargol a la paret. Utilitzeu el forat de la clau del recinte per penjar-lo al seu lloc. Executeu el cable des de l’Arduino al gestor d’alimentació i fixeu-lo al lloc mitjançant els connectors Wago de 5v i de terra. Tingueu molta cura de no col·locar-lo cap enrere, les plaques Arduino inclouen algunes proteccions, però aquí podríeu fregir-les si connecteu el pin de 5v al revés. Utilitzeu muntures de filferro per mantenir el filferro al seu lloc al llarg de la paret.

Feu el mateix amb el cable que prové del panell solar. Assegureu-vos de desconnectar els panells solars abans de connectar els cables a l’entrada del controlador d’alimentació, de manera que no els corteu accidentalment ni danyeu la placa.

Quan hàgiu acabat, poseu la tapa al recinte, enceneu l'interruptor de la bateria i torneu a connectar els panells solars.

Pas 8: proveu-ho

Primer premi del LED Strip Speed Challenge