Էրգոմետր հեծանիվով լարման առաջացում. 9 քայլ (նկարներով)

Նախագծի մշակումը բաղկացած էր «խաղի» հավաքումից, որի նպատակն էր պտտել գեներատորին միացված էրգոմետր հեծանիվը և լամպերի աշտարակը, որոնք ակտիվանում են շարժիչի արագության բարձրացման հետ մեկտեղ, ինչը տեղի է ունենում հեծանիվի ոտնակավորմանը համապատասխան: Համակարգը հիմնված էր Arduino Mega- ի անալոգային նավահանգստի ընթերցման վրա `ստեղծվող ակնթարթային լարման վրա, այնուհետև սերիական RX-TX հաղորդակցության միջոցով այս տվյալները Raspberry Pi 3-ին փոխանցելու և ռելեի միջոցով լամպերի հետագա ակտիվացման վրա:

Քայլ 1: Նյութեր

• 1 ազնվամորի Pi 3;
• 1 Arduino Mega 2560;
• 1 ռելե վահան 10 ռելեով 12 Վ;
• 10 շիկացման լամպեր 127 Վ;
• 1 Էրգոմետր հեծանիվ;
• 1 Էլեկտրական մեքենա (գեներատոր) 12 Վ;
• Ռեզիստորներ (1x1kΩ, 2x10kΩ);
• 1 էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատոր 10 μF;
• 1 enեներ դիոդ 5.3 Վ;
• 1.5 մմ մալուխ (կարմիր, սև, շագանակագույն);
• 1 MDF աշտարակ ՝ 10 լամպի աջակցությամբ:

Քայլ 2: Համակարգի արգելափակումների դիագրամ

Քայլ 3: Համակարգի շահագործում

Համակարգը հիմնված է կինետիկ էներգիայի փոխակերպման վրա, որը ստեղծվում է հեծանիվը հեծանիվ վարելիս էլեկտրական էներգիայի մեջ, որը պատասխանատու է ռելեների ակտիվացման համար, որոնք լամպերը կմիացնեն:

Գեներատորի կողմից առաջացած լարումը կարդացվում է Arduino- ի անալոգային քորոցով և RX-TX- ով ուղարկվում է Raspberry Pi- ին: Ռելեների ակտիվացումը համաչափ է գեներացված լարման հետ. Որքան բարձր է լարումը, այնքան ավելի շատ ռելեներ են գործարկվելու, և ավելի շատ լամպեր են լուսավորվելու:

Քայլ 4: Մեխանիկական ասպեկտներ

DC գեներատորը հեծանիվին մեխանիկորեն միացնելու համար գոտիների համակարգը պետք է փոխարինվեր սովորական հեծանիվների վրա օգտագործվող համակարգով (որը բաղկացած էր թագից, շղթայից և պտուտակից): Հեծանիվի շրջանակին եռակցված էր մետաղյա ափսե, որպեսզի շարժիչը ամրացվեր պտուտակներով: Դրանից հետո պտուտակը եռակցվեց գեներատորի լիսեռին, որպեսզի շղթան տեղադրվի ՝ ոտնակ համակարգը փոխկապակցելով գեներատորի հետ:

Քայլ 5: Լարման ընթերցում

Arduino- ի միջոցով գեներատորի լարումը կարդալու համար անհրաժեշտ է էլեկտրական մեքենայի դրական բևեռը միացնել վերահսկիչի A0 պին և բացասական բևեռը `GND- ին` խուսափելու համար, որ գեներատորի առավելագույն լարումը ավելի մեծ է, քան 5 Վ Կառուցվել և կարգավորիչի և գեներատորի միջև միացվել է Arduino կապում, 10 μF կոնդենսատոր օգտագործող լարման զտիչ, 1 կՕմ դիմադրություն և 5,3 Վ Zener դիոդ: Arduino- ում տեղադրված որոնվածը շատ պարզ է և բաղկացած է միայն անալոգային նավահանգստի ընթերցումից, բազմապատկած արժեքը կարդալ հաստատուն 0,0048828125 (5/1024, այսինքն ՝ Arduino- ի GPIO լարումը բաժանած անալոգային պորտի բիթերի քանակի վրա) և ուղարկելով սերիայի համար փոփոխական - կոդը հասանելի կլինի հոդվածում:

Raspberry Pi- ում RX-TX հաղորդակցության միացման կարգը մի փոքր ավելի բարդ է, և դուք պետք է հետևեք հղումում նկարագրված ընթացակարգին: Հակիրճ, դուք պետք է խմբագրեք «inittab» անունով ֆայլը -գտնվում է «/etc/inittab» -ում, -մեկնաբանեք «T0: 23: respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100» տողը (եթե ֆայլը չի Raspberry OS- ում հիմնված, դուք պետք է մուտքագրեք «sudo leafpad /boot/config.txt» հրամանը և ֆայլի վերջում կցեք «enable_uart = 1» տողը): Երբ դա արվի, դուք պետք է վերաբացեք LX տերմինալը և անջատեք սերիալը «sudo systemctl stop [email protected]» և «sudo systemctl անջատել [email protected]» հրամաններով: Դրանից հետո դուք պետք է կատարեք «sudo leafpad /boot/cmdline.txt» հրամանը, ջնջեք «console = serial0, 115200» տողը, պահպանեք ֆայլը և վերագործարկեք սարքը: Որպեսզի RX-TX հաղորդակցությունը հնարավոր լինի, Սերիայի գրադարանը պետք է տեղադրվի Raspberry Pi- ի վրա «sudo apt-get install -f python-serial» հրամանով և գրադարանը ներմուծի ծածկագրի մեջ ՝ տեղադրելով «ներմուծման սերիա» տողը:, սերիալի սկզբնավորումը տեղադրելով «ser = serial. Serial (" / dev / ttyS0 ", 9600)" տողը և Arduino- ի ուղարկած լարման ընթերցումը `օգտագործելով" ser.readline () "հրահանգը` օգտագործված ամբողջական կոդը ազնվամորի մեջ հասանելի կդառնա հոդվածի վերջում:

Վերոնշյալ նկարագրված ընթացակարգից հետո ընթերցման և ուղարկման լարման քայլն ավարտված է:

Քայլ 6: Arduino ծրագրավորում

Ինչպես նախկինում նշվել էր, հեծանիվ վարելիս առաջացած լարման ընթերցման համար պատասխանատու կոդը շատ պարզ է:

Նախ, անհրաժեշտ է ընտրել A0 կապը որպես լարման ընթերցման պատասխանատու:

«Void setup ()» գործառույթում դուք պետք է «PINMode (sensor, INPUT)» հրամանով INPUT- ը սահմանեք INPUT և ընտրեք սերիական նավահանգստի փոխանցման արագությունը ՝ օգտագործելով «Serial.begin (9600)» հրամանը:

«Void loop ()» - ում «Serial.flush ()» գործառույթը օգտագործվում է բուֆերը մաքրելու համար ամեն անգամ, երբ այն դադարում է սերիական միջոցով տեղեկատվության ուղարկումը. լարման ընթերցումը կատարվում է «analogRead (ցուցիչ)» գործառույթով `հիշելով, որ անհրաժեշտ է անալոգային նավահանգստի կողմից ընթերցված արժեքը փոխակերպել վոլտի - հոդվածի« ընթերցման լարման »բաժնում մեջբերված գործընթաց:

Բացի այդ, «void loop ()» գործառույթում անհրաժեշտ է x փոփոխականը float- ից փոխակերպել տողի, քանի որ սա փոփոխականը RX-TX- ի միջոցով ուղարկելու միակ միջոցն է: Օղակի գործառույթի վերջին քայլը սերիայի պորտում տողը տպելն է, որպեսզի այն ուղարկվի ազնվամորի - դրա համար պետք է օգտագործել «Serial.println (y)» գործառույթը: «Հետաձգում (100)» տողը ավելացվել է ծածկագրին միայն այնպես, որ փոփոխականն ուղարկվի 100 ms ընդմիջումներով.

volt_read.ino

բոց սենսոր = A0;

voidsetup () {

pinMode (տվիչ, Մուտք);

Serial.begin (9600);

}

voidloop () {

Serial.flush ();

float x = analogRead (տվիչ)*0.0048828125*16.67;

Տող y = "";

y+= x;

Serial.println (y);

ուշացում (100);

}

դիտել rawvoltage_read.ino- ն ՝ GitHub- ի կողմից հյուրընկալված

Քայլ 7: Raspberry Pi 3 mingրագրավորում

lamp_bike.py

ներմուծել os #ներմուծել os գրադարանը (օգտագործվում է անհրաժեշտության դեպքում էկրանը մաքրելու համար)

ներմուծել RPi. GPIOas gpio #ներմուծման գրադարանը, որն օգտագործվում էր Raspnerry- ի GPIO- ն վերահսկելու համար

ներմուծել սերիական #ներմուծման գրադարան, որը պատասխանատու է սերիական հաղորդակցության համար

ներմուծել ժամանակը #ներմուծել գրադարան, որը հնարավորություն է տալիս օգտագործել հետաձգման գործառույթը

ներմուծել ենթամշակման #ներմուծման գրադարան, որը պատասխանատու է երգերը նվագելու համար

#սկսել սերիալ

ser = serial. Serial ("/dev/ttyS0", 9600) #սահմանել սարքի անունը և բաուդ արագությունը

#պարզ էկրան

clear = lambda: os.system («պարզ»)

#սահմանել ռելեներ կառավարման համար

gpio.setmode (gpio. BOARD)

gpio.setup (11, gpio. OUT) #լամպ 10

gpio.setup (12, gpio. OUT) #լամպ 9

gpio.setup (13, gpio. OUT) #լամպ 8

gpio.setup (15, gpio. OUT) #լամպ 7

gpio.setup (16, gpio. OUT) #լամպ 6

gpio.setup (18, gpio. OUT) #լամպ 5

gpio.setup (19, gpio. OUT) #լամպ 4

gpio.setup (21, gpio. OUT) #լամպ 3

gpio.setup (22, gpio. OUT) #լամպ 2

gpio.setup (23, gpio. OUT) #լամպ 1

#սկսել գրառումները

անուն = ["Չկա"]*10

լարման = [0.00]*10

#կարդալ գրառումների ֆայլը

f = բաց («գրառումներ», «r»)

for i inrange (10). #10 լավագույն 10 միավորները հայտնվում են ցուցակում

անուն = f.readline ()

անուն = անուն [: len (անուն )-1]

լարման = f.readline ()

լարման = բոց (լարումը [: լեն (լարումը )-1])

զ. փակել ()

պարզ ()

#սահմանեք առավելագույն լարումը

առավելագույն = 50,00

#անջատեք լամպերը

i inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե i! = 14and i! = 17and i! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH) #սահմանել դեպի բարձր, ռելեներ անջատված են

#սկսել

իսկ ճշմարիտ:

#սկզբնական էկրան

տպել «Գրառումներ. / n»

i inrange- ի համար (10):

տպագիր անուն , ":", լարումը , "V"

current_name = raw_input («Սկսելու համար գրիր քո անունը»)

պարզ ()

#Փոխել առավելագույն արժեքը

եթե ընթացիկ_անունը == "առավելագույն":

max = մուտքագրում («Գրեք առավելագույն լարումը. (2 տասնորդական նիշ)»)

պարզ ()

այլ:

#սկսել նախազգուշացում

i inrange- ի համար (11, 24, 1). #հանգույցը սկսվում է PIN 11 -ով և դադարում է PIN 24 -ում

եթե i! = 14 և i! = 17 և i! = 20: #PIN 14 և 20 -ը GND կապում են, իսկ 20 -ը `3,3 V պին

gpio.output (i, gpio. LOW) #միացրեք լամպերը

ժամանակ. քուն (0.5)

k = 10

i inrange- ի համար (23, 10, -1):

պարզ ()

եթե i! = 14 և i! = 17 և i! = 20:

ենթապրոցես. Բաց (['' aplay ',' Audios/'+str (k)+'. wav '])

ժամանակ. քուն (0.03)

պարզ ()

տպել "Պատրաստվիր! / n", կ

ժամանակ. քուն (1)

k- = 1

gpio.output (i, gpio. HIGH) #անջատեք լամպերը (մեկ առ մեկ)

subprocess. Popen (['' aplay ',' Audios/go.wav ']) #նվագում է մեկնարկային երաժշտությունը

ժամանակ. քուն (0.03)

պարզ ()

տպել "GO!"

ժամանակ. քուն (1)

պարզ ()

#լարման ընթերցում

ընթացիկ_լարում = 0.00

լարման 1 = 0.00

i inrange- ի համար (200):

ser.flushInput ()

նախորդ = լարման 1

volt1 = float (ser.readline ()) #հավաքում է Arduino- ի տվյալները, որոնք փոխանցվում են RX-TX- ով

պարզ ()

տպման լարումը 1, «V»

եթե լարման 1> ընթացիկ_լարում:

ընթացիկ_լարում = լարում 1

# կախված առաջացած լարումից, ավելի շատ լամպեր են լուսավորվում:

եթե լարումը 1 <max/10:

i inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե i! = 14 և i! = 17 և i! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = առավելագույն/10:

gpio.output (11, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (12, 24, 1):

եթե i! = 14 և i! = 17 և i! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարումը 1> = 2*max/10:

i inrange- ի համար (11, 13, 1):

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (13, 24, 1):

եթե i! = 14and i! = 17and i! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարումը 1> = 3*max/10:

i inrange- ի համար (11, 14, 1):

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (15, 24, 1):

եթե ես! = 17 և ես! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարումը 1> = 4*max/10:

i inrange- ի համար (11, 16, 1):

եթե ես! = 14:

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (16, 24, 1):

եթե ես! = 17 և ես! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = 5*max/10:

i inrange- ի համար (11, 17, 1):

եթե ես! = 14:

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (18, 24, 1):

եթե ես! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = 6*max/10:

i inrange- ի համար (11, 19, 1):

եթե ես! = 14 և ես! = 17:

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (19, 24, 1):

եթե ես! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարումը 1> = 7*max/10:

i inrange- ի համար (11, 20, 1):

եթե ես! = 14 և ես! = 17:

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (21, 24, 1):

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = 8*max/10:

i inrange- ի համար (11, 22, 1):

եթե i! = 14and i! = 17and i! = 20:

gpio.output (i, gpio. LOW)

i inrange- ի համար (22, 24, 1):

gpio.output (i, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = 9*max/10:

i inrange- ի համար (11, 23, 1):

եթե i! = 14and i! = 17and i! = 20:

gpio.output (i, gpio. LOW)

gpio.output (23, gpio. HIGH)

եթե լարման 1> = առավելագույն:

i inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե i! = 14 և i! = 17 և i! = 20:

gpio.output (i, gpio. LOW)

եթե լարումը 1

ընդմիջում

#անջատեք լամպերը

i inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե i! = 14and i! = 17and i! = 20:

gpio.output (i, gpio. HIGH)

#հաղթական երաժշտություն

եթե current_voltage> = max:

ենթապրոցես. Բաց (['' aplay ',' Audios/rocky.wav '])

ժամանակ. քուն (0.03)

պարզ ()

տպել «ՇԱՏ ԼԱՎ, ՀԱ WԹԵ!»% (u '\u00c9', u '\u00ca', u '\u00c2')

i inrange- ի համար (10):

j inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե j! = 14and j! = 17and j! = 20:

gpio.output (j, gpio. LOW)

ժամանակ. քուն (0.05)

j inrange- ի համար (11, 24, 1):

եթե j! = 14and j! = 17and j! = 20:

gpio.output (j, gpio. HIGH)

ժամանակ. քուն (0.05)

ժամանակ. քուն (0.5)

ենթապրոցես. Բաց (('' aplay ',' Audios/end.wav '])

ժամանակ. քուն (0.03)

պարզ ()

տպել «Ավարտել խաղը … / n», ընթացիկ_լարման, «V»

#ձայնագրություններ

ժամանակ. քուն (1.2)

հասել է = 0 -ի

i inrange- ի համար (10):

եթե current_voltage> լարման :

հասել է+= 1 -ի

temp_voltage = լարման

լարման = ընթացիկ_լարման

ընթացիկ_լարում = ժամանակավոր_լարում

temp_name = անունը

անուն = ընթացիկ_անուն

ընթացիկ_անուն = տեմպ_անուն

եթե հասել է> 0:

ենթապրոցես. Բաց (('' aplay ',' Audios/record.wav '])

ժամանակ. քուն (0.03)

պարզ ()

f = բաց («գրառումներ», «w»)

i inrange- ի համար (10):

զ. գրել (անունը )

զ. գրել ("\ n")

զ. գրել (փող (լարումը ))

զ. գրել ("\ n")

զ. փակել ()

պարզ ()

դիտել rawlamps_bike.py- ն ՝ GitHub- ի կողմից հյուրընկալված

Քայլ 8: Էլեկտրական սխեմա

Arduino- ն և Raspberry Pi 3 - ը սնուցվում են 5 Վ աղբյուրից ՝ 3 Ա հոսանքով:

Էլեկտրական միացումն սկսվում է DC գեներատորի (հեծանիվին զուգակցված) Arduino- ին միանալով ՝ 5.3V Zener դիոդից կազմված լարման զտիչով, 10μF կոնդենսատորով և 1kΩ ռեզիստորով - ֆիլտրի մուտքը միացված է գեներատորի տերմինալներ և ելքը միացված է A0 նավահանգստին և վերահսկիչի GND- ին:

Arduino- ն միացված է Ազնվամորիին RX-TX հաղորդակցության միջոցով-կատարվում է դիմադրողական բաժանարարի միջոցով `օգտագործելով 10kΩ ռեզիստորներ (պահանջվում է վերահսկիչների նավահանգիստներում, որոնք գործում են տարբեր լարման դեպքում):

Raspberry Pi- ի GPIO- ները միացված են լամպերը միացնելու համար պատասխանատու ռելեներ: Բոլոր ռելեների «COM» - ը փոխկապակցված էր և միացված էր փուլին (AC ցանց), իսկ յուրաքանչյուր ռելեի «N. O» (սովորաբար բաց) միացված էր յուրաքանչյուր լամպին, իսկ AC ցանցի չեզոքը փոխկապակցված էր բոլոր լամպերի հետ: Այսպիսով, երբ յուրաքանչյուր ռելեի համար պատասխանատու GPIO- ն ակտիվանում է, ռելեն անցնում է AC ցանցի փուլին և միացնում համապատասխան լամպը:

Քայլ 9: Արդյունքներ

Projectրագրի վերջնական հավաքումից հետո հաստատվեց, որ այն աշխատել է սպասվածի համաձայն. Ըստ այն արագության, որը օգտվողը կատարում է հեծանիվի վրա, ավելի շատ լարվածություն է ստեղծվում, և ավելի շատ լամպեր են վառվում: