如何使用Arduino簡單地構(gòu)建模擬速度表

測量車輛或電機的速度/轉(zhuǎn)速一直是一個值得嘗試的迷人項目。在這個項目中，我們將使用 Arduino 構(gòu)建一個模擬速度表。我們將使用紅外傳感器模塊來測量速度。還有其他方法/傳感器，例如霍爾傳感器來測量速度，但使用紅外傳感器很容易，因為紅外傳感器模塊是非常常見的設(shè)備，我們可以輕松地從市場上獲得它，也可以用于任何類型的電機/車輛。

在這個項目中，我們將以模擬和數(shù)字形式展示速度。通過做這個項目，我們還將提高我們學(xué)習(xí)Arduino和步進電機的技能，因為這個項目涉及使用中斷和定時器。在該項目結(jié)束時，您將能夠計算任何旋轉(zhuǎn)物體所覆蓋的速度和距離，并將它們以數(shù)字格式顯示在 16x2 LCD 屏幕上以及模擬儀表上。因此，讓我們從帶有Arduino的速度表和里程表電路開始

所需材料

阿杜伊諾

雙極步進電機（4線）

步進電機驅(qū)動器（L298n模塊）

紅外傳感器模塊

16*2液晶顯示屏

2.2k 電阻

連接線

面包板。

電源

車速表圖片打印輸出

計算速度并將其顯示在模擬速度表上

紅外傳感器是一種可以檢測其前方物體存在的設(shè)備。我們使用了兩個葉片轉(zhuǎn)子（風(fēng)扇），并將紅外傳感器放置在其附近，以便每次葉片旋轉(zhuǎn)時，紅外傳感器都會檢測到它。然后，我們使用Arduino中的計時器和中斷的幫助來計算電機完全旋轉(zhuǎn)所需的時間。

在這個項目中，我們使用最高優(yōu)先級的中斷來檢測rpm，并將其配置為上升模式。因此，每當(dāng)傳感器輸出從低到高時，將執(zhí)行函數(shù) RPMCount（）。由于我們使用了兩個葉片轉(zhuǎn)子，這意味著該函數(shù)將在一圈內(nèi)調(diào)用 4 次。

知道所花費的時間后，我們可以使用以下公式計算 RPM，其中 1000/時間將給我們 RPS（每秒轉(zhuǎn)數(shù)），進一步乘以 60 將得到 RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）

rpm = (60/2)*(1000/(millis() - time))*REV/bladesInFan;

獲得 RPM 后，可以通過給定的公式計算速度：

Speed = rpm * (2 * Pi * radius) / 1000

我們知道Pi = 3.14，半徑為4.7英寸

但首先我們需要將半徑從英寸轉(zhuǎn)換為米：

radius = ((radius * 2.54)/100.0) meters

Speed= rpm * 60.0 * (2.0 * 3.14 * radius)/ 1000.0) in kilometers per hour

在這里，我們將 rpm 乘以 60 將 rpm 轉(zhuǎn)換為 rph（每小時轉(zhuǎn)數(shù)），除以 1000 將米/小時轉(zhuǎn)換為公里/小時。

在以kmh為單位的速度之后，我們可以以數(shù)字形式直接在LCD上顯示這些值，但是要以模擬形式顯示速度，我們需要再進行一次計算才能找出否。步進電機應(yīng)移動以在模擬儀表上顯示速度。

在這里，我們使用了一個用于模擬儀表的 4 線雙極步進電機，它具有 1.8 度意味著每轉(zhuǎn) 200 步。

現(xiàn)在我們必須在車速表上顯示 280 公里/小時。所以要顯示280 Kmh步進電機需要移動280度

所以我們有 maxSpeed = 280

最大步數(shù)將是

maxSteps = 280/1.8 = 155 steps

現(xiàn)在我們在 Arduino 代碼中有一個函數(shù)，即map函數(shù)，它在這里用于將速度映射到步驟中。

Steps = map(speed,0,maxSpeed,0,maxSteps);

所以現(xiàn)在我們有

steps=map(speed,0,280,0,155);

計算步長后，我們可以直接將這些步進電機功能應(yīng)用于移動步進電機。我們還需要通過使用給定的計算來照顧步進電機的當(dāng)前步長或角度

currSteps=Steps

steps= currSteps-preSteps

preSteps=currSteps?

這里的 currSteps 是來自上次計算的當(dāng)前步驟，preSteps 是上次執(zhí)行的步驟。

電路圖和連接

這個模擬車速表的電路圖很簡單，這里我們使用 16x2 LCD 以數(shù)字形式顯示速度，并使用步進電機旋轉(zhuǎn)模擬車速表指針。

16x2 LCD連接在Arduino的以下模擬引腳上。

RS - A5 RW - GND
EN - A4 D4
- A3 D5
- A2 D6 - A1


D7 - A0
?

2.2k電阻用于設(shè)置LCD的亮度。紅外傳感器模塊，用于檢測風(fēng)扇的葉片以計算轉(zhuǎn)速，連接到中斷 0 表示 Arduino 的 D2 引腳。

這里我們使用了步進電機驅(qū)動器，即L293N模塊。步進電機驅(qū)動器的IN1、IN2、IN3和IN4引腳直接連接到Arduino的D8、D9、D10和D11。其余連接在電路圖中給出。

編程說明

Arduino Speedomete r的完整代碼在最后給出，在這里我們解釋了其中的一些重要部分。

在編程部分，我們包含了所有必需的庫，如步進電機庫、液晶 LCD 庫和它們的聲明引腳。

#include

LiquidCrystal lcd(A5,A4,A3,A2,A1,A0);

#include

const int stepsPerRevolution = 200; ?// change this to fit the number of steps per revolution

Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);

在此之后，我們采用一些變量和宏來執(zhí)行計算。上一節(jié)中已經(jīng)解釋了計算。

volatile byte REV;

unsigned long int rpm,RPM;

unsigned long st=0;

unsigned long time;

int ledPin = 13;?

int led = 0,RPMlen , prevRPM;

int flag = 0; ? ?

int flag1=1;

#define bladesInFan 2

float radius=4.7; ? // inch

int preSteps=0;

float stepAngle= 360.0/(float)stepsPerRevolution;

float minSpeed=0;

float maxSpeed=280.0;

float minSteps=0;

float maxSteps=maxSpeed/stepAngle;

之后，我們在設(shè)置功能中初始化LCD，串行，中斷和步進電機

void setup()

{

myStepper.setSpeed(60);

Serial.begin(9600);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

lcd.begin(16,2);

lcd.print("Speedometer");

delay(2000);

attachInterrupt(0, RPMCount, RISING);

}

在此之后，我們讀取循環(huán)函數(shù)中的rpm并執(zhí)行計算以獲得速度并將其轉(zhuǎn)換為運行步進電機的步驟，以模擬形式顯示速度。

void loop()

{

readRPM();

radius=((radius * 2.54)/100.0); ?// convering in meter

int Speed= ((float)RPM * 60.0 * (2.0 * 3.14 * radius)/1000.0);

// RPM in 60 minute, diameter of tyre (2pi r) r is radius, 1000 to convert in km

int Steps=map(Speed, minSpeed,maxSpeed,minSteps,maxSteps);

if(flag1)

{

Serial.print(Speed);

Serial.println("Kmh");

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("RPM: ");

lcd.print(RPM);

lcd.print(" ? ? ? ? ? ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Speed: ");

lcd.print(Speed);

lcd.print(" Km/h ? ? ? ");

flag1=0;

}

int currSteps=Steps;

int steps= currSteps-preSteps;

preSteps=currSteps;

myStepper.step(steps);

}

這里我們有 reapRPM（） 函數(shù)來計算 RPM。

int readRPM()

{

if(REV >= 10 or millis()>=st+1000) ? ? ? ? ? ? ? ? ?// ?IT WILL UPDATE AFETR EVERY 10 READINGS or 1 second in idle

{ ? ? ? ? ?

if(flag==0) ? ? ? ? ? ? ? ?

flag=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

rpm = (60/2)*(1000/(millis() - time))*REV/bladesInFan;?

time = millis(); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

REV = 0;

int x= rpm; ? ? ? ? ? ? ? ?

while(x!=0)

{

x = x/10;

RPMlen++;

} ? ? ?

Serial.println(rpm,DEC);

RPM=rpm;

delay(500);

st=millis();

flag1=1;

}

}

Finally, we have interrupt routine which is responsible to measure revolution of object

void RPMCount() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

{

REV++; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

if (led == LOW)

{

led = HIGH; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

}

else

{

led = LOW;

}

digitalWrite(ledPin, led);

}