جهاز استشعار وقوف السيارة يعمل بالطاقة الشمسية: 8 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

بواسطة أكثر من قناة SumMy على يوتيوب تابع المزيد من قبل المؤلف:

حول: أنا مدرس أحيانًا يصنع مقاطع فيديو. المزيد عن أكثر من المجموع »

لا يحتوي المرآب الخاص بنا على الكثير من العمق ، ويحتوي على خزانات في النهاية ، مما يؤدي إلى تقليل العمق. سيارة زوجتي قصيرة بما يكفي لتناسبها ، لكنها قريبة. لقد صنعت هذا المستشعر لتبسيط عملية ركن السيارة ، وللتأكد من امتلاء السيارة في المرآب قبل الذهاب بعيدًا وضرب الخزانات.

بمجرد تصميمه ، قررت تشغيله بألواح شمسية لأنه كان لدي مكان جيد لوضعها ، وخطتي هي توسيع هذا النظام لتشغيل المزيد من الأشياء في المرآب في المستقبل.

شاهد هذا الفيديو للحصول على نظرة عامة موجزة:

اللوازم

حاويات مطبوعة ثلاثية الأبعاد وناشر LED

مقاطع الأسلاك المطبوعة ثلاثية الأبعاد

أسلاك Arduino Nano و Breadboard و Jumper

مدير الطاقة الشمسية

الألواح الشمسية

لوحة توصيل قابلة للحام ، 2 موصل سلك ، 3 موصل سلك ، 4 موصل سلك

شريط ليد (60 / م) WS2812

14500 بطاريات ليثيوم أيون

مفك كهربائي

أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

شريط مزدوج الجوانب ، شريط كهربائي سائل

متجرد الأسلاك ، لحام الحديد

طابعة 3D

بندقية الهواء الساخن

مسامير M3x8mm ، الجوز M3

* جميع الروابط هي روابط تابعة

الخطوة 1: بناء الدائرة + الكود

قم بتنزيل وتثبيت رسم اردوينو. تم العثور عليها هنا: رسم مستشعر وقوف السيارات

تتكون الدائرة من مستشعر بالموجات فوق الصوتية ، واردوينو نانو ، وشريط LED قابل للعنونة WS2812B 5V. كنت قلقًا في البداية بشأن استخدام جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لأن سطح السيارة ليس مسطحًا ، ولكن بعد الاختبار الأولي ، لم يبد أن هناك مشكلة.

قم بتوصيل ما يلي بدبابيس اردوينو المحددة (أو قم بتغييرها في الكود في الأسطر 5-7):

شريط LED -> دبوس 8

جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية -> دبوس 12

صدى جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية -> دبوس 11

لضبط الرمز ليتناسب مع تطبيقك ، يمكنك تغيير سطور التعليمات البرمجية التالية:

9: هذا هو عدد السنتيمترات التي تضاء فيها الأضواء

10: هذا هو الحد الأدنى لإعلامك بأنك قريب

11: هذا هو عدد السنتيمترات الذي يتيح لك معرفة أنك على بعد مسافة آمنة

12: عند هذه المسافة ، تبدأ الأضواء في التحول إلى اللون الأرجواني ، مما يتيح لك معرفة التوقف

13: عند هذه المسافة ، تبدأ الأضواء في الوميض ، مما يتيح لك معرفة أنك قريب جدًا

بعض الأرقام الأخرى لضبطها:

15: هذا هو الرقم بالثواني للانتظار بعد توقف السيارة عن الحركة قبل أن تضيء الأضواء ويدخل Arduino في وضع الطاقة المنخفضة.

17: يمثل هذا الرقم مقدار التذبذب في المسافة المسموح به قبل أن يسجل المستشعر الحركة ويعيد تشغيله.

لقد استخدمت مكتبة "Low Power" لوضع Arduino في حالة سكون عندما لم يكن قيد الاستخدام. يوفر دليل Sparkfun هذا نظرة عامة حول كيفية عمله ، ويمكنك تنزيل تثبيته من هنا: مكتبة منخفضة الطاقة. ما وجدته هو أن المكتبة تداخلت مع الشاشة التسلسلية ، لذلك لن تتمكن من استخدامها أثناء تضمين مكتبة Low Power واستخدامها أيضًا.

الخطوة 2: لحام الدائرة

انقل مكونات الدائرة إلى لوحة النموذج الأولي ولحامها في مكانها. قم بتوصيل موصل JST ذو 4 سنون لمستشعر الموجات فوق الصوتية ، وموصل 3 سنون JST لشريط LED. أضفت موصل JST بسلكين إلى 5 فولت وأرضي من أجل تشغيل المكونات واردوينو خارجيًا.

الخطوة الثالثة: تركيب جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

قم بفصل قطعة 4 سنون من شريط الرأس الأنثوي ، وثني المسامير واللحام بموصل ذي 4 سنون ، بحيث يمكنك تحريكه على المستشعر بالموجات فوق الصوتية. الطلاء بشريط كهربائي سائل.

حدد مواقع المستشعر وشريط LED على الخزانة حيث سيتم تركيب الكاشف. قم بتثبيت مستشعر الموجات فوق الصوتية المطبوع ثلاثي الأبعاد على الموقع المختار بشريط مزدوج الجوانب. حفر ثقوب في الجدار من أجل تغذية الأسلاك من خلالها.

الخطوة 4: تركيب شريط LED

قم بقص شريط LED بطول يناسبك. (كان المنجم بطول 20 مصباحًا ، وكان متباعدًا عند 60 مصباحًا / م). قم بتوصيل موصل 3 دبابيس في جانب الإدخال ، وقم بالطلاء بشريط كهربائي سائل.

إذا قمت بوضع مصابيح LED كما هي على الحائط ، فإن البيكسلات لها زاوية عرض محدودة ، وبالتالي يتم إهدار الكثير من الضوء. يمكنك أن ترى الاختلاف في الصورة أعلاه. يبلغ سمك الغطاء الذي صممته لنشر الضوء حوالي 0.5 مم ، والذي يبدو أنه يوفر التوازن الأمثل بين السطوع ومقدار الانتشار.

اختر المكان الذي تريد وضع المصابيح فيه. من الناحية المثالية ، يجب أن تكون في المنتصف أمام السائق ، بالقرب من مستوى العين من مقعد السائق. قم بفتح القطعتين الخلفيتين للحامل معًا ، وحرك شريط LED في الحامل ، وقم بإزالة المادة اللاصقة من الجزء الخلفي لشريط LED ، واضغط في مكانه. حرك الأغطية على الحامل واستخدم شريطًا مزدوجًا للتثبيت في المكان الذي حددته.

ملاحظة: الرسم التخطيطي مبرمج لـ 20 مصباح LED ، لذلك إذا كنت تستخدم كمية مختلفة ، تذكر تغيير الرقم الموجود في السطر 5 ليعكس ذلك. إذا كنت تستخدم عددًا فرديًا من مصابيح LED ، فسيتم إعدادها بحيث تظل تعمل كما هو متوقع.

الخطوة 5: تثبيت Arduino وتثبيته بالكامل

استخدم اثنين من البراغي والصواميل M3 لإرفاق اللوح القابل للحام بالعلبة ، وحرك الموصلات عبر الفتحات الموجودة على الجانب ، ثم قم بربط الغطاء في مكانه.

اختر مكانًا مناسبًا لإرفاق العلبة بالقرب من مصابيح LED ومستشعر الموجات فوق الصوتية ، وأضف برغيًا بحيث يمكنك تعليقه في مكانه باستخدام حامل ثقب المفتاح. لقد وضعت مباشرة بجوار المستشعر بالموجات فوق الصوتية حتى أتمكن من تجنب الاضطرار إلى تمديد أربعة أسلاك للمستشعر.

قم بتوصيل المستشعر والصمام. استخدم أقواس الأسلاك المطبوعة ثلاثية الأبعاد للمساعدة في إدارة الأسلاك ، ولمنع الأسلاك من القدرة على الحركة كثيرًا.

الخطوة السادسة: إضافة الألواح الشمسية

قررت إضافة الطاقة الشمسية إلى هذا المشروع حتى لا أضطر للقلق بشأن البطاريات ، ولذا لم أقم بتوصيلها باستمرار بالحائط. الإعداد الشمسي معياري ، لذلك أخطط للقيام بالمزيد من مشاريع المرآب التي ستسحب الطاقة منه ، ويمكنني تحسين الألواح الشمسية أو وحدة التحكم في الشحن والبطارية حسب الحاجة.

يتطلب مدير الطاقة الشمسية المستخدم في هذا المشروع جهدًا كهربيًا بحد أدنى 6 فولت وقوة لا تقل عن 5 وات لشحن البطارية. الشيء الصعب في مشاريع الطاقة الشمسية الصغيرة ، هو أن بطاريات الليثيوم أيون تحتاج على الأقل 1 أمبير من التيار من أجل الشحن. في هذه الحالة ، كان لدي لوحتان بجهد 5 فولت تم تصنيفهما عند 0.5 أ لكل منهما. نظرًا لأن مدير الطاقة يحتاج إلى 6 فولت على الأقل ، يجب أن تكون الألواح سلكية في سلسلة ، مع إضافة جهدها معًا. في هذا الترتيب ، يظل التيار عند 0.5 أمبير ، ولكن نظرًا لأن الطاقة التي توفرها الألواح المدمجة هي 5 واط ، فعندما يقوم جهاز التحكم بالشحن بإسقاط الجهد ، سيكون لديه تيار كاف لشحن البطارية.

ملحوظة: يتقلب جهد الألواح الشمسية بشكل كبير على مدار اليوم ، وسوف يبلغ ذروته عند قيم أعلى من الفولتية المقدرة. لهذا السبب ، لا تريد توصيل Arduino أو البطارية مباشرة باللوحة.

استخدم السلك لتلحيم الألواح بالتسلسل ، وأضف موصل JST ثنائي السنون بحيث يمكنك توصيلها وفصلها بسهولة عن مدير الطاقة. ابحث عن سطح مستوٍ يتعرض للكثير من أشعة الشمس لتركيب الألواح. بالنسبة لي ، كان لدي مكان يمكنني من خلاله لصقها بسهولة باستخدام شريط مزدوج الجوانب. قمت بتنظيف السطح أولاً ، ثم قمت بتسجيل الألواح لأسفل. يبدو الانتظار قوياً بما فيه الكفاية ، لكن الوقت سيحدد ما إذا كان هذا كافياً لتحمل بعض الرياح القوية التي نلتف حولها هنا. لقد استخدمت روابط مضغوطة للحفاظ على السلك في مكانه حيث يتغذى مرة أخرى في المرآب.

يمكن أيضًا استخدام العديد من المولدات الكهربائية كحمل عند تطبيق جهد عليها. في حالة وجود ميكروفون ، يمكن استخدامه كمكبر صوت. يمكن أن يعمل المولد أيضًا كمحرك. يمكن استخدام LED لقياس وجود الضوء. إذا تم تطبيق جهد على لوحة شمسية ، فسوف يسحب التيار ، وأعتقد أنه سيصدر ضوءًا (لست متأكدًا من التردد). في مثل هذه الحالة ، يجب تثبيت الصمام الثنائي الحاجب في مكان ما في الدائرة لمنع الألواح الشمسية من استنزاف البطارية في حالة عدم وجود ضوء الشمس. افترضت أن دائرة مدير الطاقة مضمنة فيها ، ولكن بعد أيام قليلة من المطر ، تم تفريغ البطارية تمامًا.

لقد استخدمت الصمام الثنائي الذي وجدته مستلقيًا ، وقمت بلحامه بنهاية السلك الذي سيتصل بطرف 5 فولت في وحدة التحكم في الشحن. إذا قمت باللحام في نفس المكان ، فيجب أن تشير نهاية الصمام الثنائي مع النطاق إلى وحدة التحكم في الشحن ، وبعيدًا عن الطرف الموجب للوحة الشمسية. سيؤدي هذا إلى منع التيار من التسرب مرة أخرى إلى اللوحة. لقد استخدمت موصل سلك لحام يتقلص بالحرارة لتثبيته في مكانه ، لأنني كنت أقوم بتثبيت لي بعد أن كان النظام في مكانه.

الخطوة 7: إضافة مدير الطاقة الشمسية

يحتوي مدير الطاقة على خيارات للاتصال باستخدام أسلاك توصيل نسائية أو كبلات USB. لا يعد أي من هذين الخيارين مناسبًا بشكل خاص للمسافة التي أردت تشغيل السلك ، لذا بدلاً من ذلك ، قمت بلحام الأسلاك بالجانب السفلي من اللوحة حيث تم توصيل دبابيس 5 فولت والأرض.

قم بإرفاق صامولتي ذراع Wago 5 سنون بالعلبة باستخدام شريط مزدوج الجوانب. سيسمح هذا بتشغيل أجهزة متعددة من مدير الطاقة هذا. إنه قادر على إخراج ما يصل إلى 1A من التيار عند 5 فولت ، لذلك إذا كانت تطبيقاتك المستقبلية تتطلب حداثة أكثر من ذلك ، فيجب عليك استكشاف استخدام مديري الطاقة الآخرين.

في الجزء الخلفي من مدير الطاقة ، توجد سلسلة من المفاتيح ، بحيث يمكنك ضبط الجهد التقريبي لألواحك الشمسية ، لذا قم بتبديلها لتتناسب مع الإعداد الشمسي الذي تستخدمه. في حالتي ، قمت بضبطه على 9 فولت ، حيث تم تصنيف الألواح في ترتيب السلسلة على أنها 10 فولت.

يأتي مدير الطاقة مع مواجهات ، لذا قم بإزالة اثنتين منها ، واستخدم تلك الثقوب لربط مدير الطاقة بالحاوية باستخدام براغي M3x8. قم بتغذية الأسلاك الملحومة حتى 5 فولت والأرضية من خلال الفتحة الموجودة في الأسفل ، وقم بقصها في صواميل رافعة Wago.

ابحث عن مكان جيد لمدير الطاقة ، وأضف مسمارًا إلى الحائط. استخدم ثقب المفتاح في العلبة لتعليقه في مكانه. قم بتشغيل السلك من Arduino إلى مدير الطاقة ، ثم قم بتثبيته في مكانه باستخدام موصلات Wago 5v والأرضية. كن حريصًا جدًا على عدم تثبيته للخلف ، تأتي لوحات Arduino مع بعض الحماية ، ولكن من المحتمل أن تقوم بقليها هنا إذا قمت بتوصيل دبوس 5 فولت في الاتجاه المعاكس. استخدم حوامل سلكية لإبقاء السلك في مكانه على طول الجدار.

افعل الشيء نفسه مع السلك القادم من الألواح الشمسية. تأكد من فصل الألواح الشمسية قبل توصيل الأسلاك بالإدخال على وحدة التحكم في الطاقة ، حتى لا تقصرها عن طريق الخطأ أو تتلف اللوحة.

عند الانتهاء ، قم بتوصيل الغطاء بالعلبة ، وقم بتشغيل مفتاح البطارية ، وأعد توصيل الألواح الشمسية.

الخطوة 8: اختبرها

الجائزة الأولى في تحدي سرعة شريط LED