Як вибрати спідометр на велосипед? Навіщо служить цей пристрій? Електронний спідометр на велосипед своїми руками

Після купівлі нового велосипеда вирішив його оснастити велокомп'ютером, але китайські вироби купувати не став з трьох причин:
1. Висока ціна
2. Огидна якість складання
3. Ну, я ж радіоаматор!

І тому я вчинив як справжній радіоаматор – зібрав бажаний пристрій самостійно.

У цій статті я розповім вам, як самому зібрати велокомп'ютер на мікроконтролері. Даний велокомп'ютер виконаний на мікроконтролері Attiny2313, як дисплей використаний однорядковий РК індикатор на контролері HD44780. Прилад вміє відображати поточну швидкість, загальну та проміжну відстань (відображаються в метрах). Загальна відстань, на відміну від проміжного, зберігається в енергонезалежній пам'яті EEPROM. Схема велокомп'ютера дуже проста і не містить дорогих компонентів:

Дисплей підключений до мікроконтролера за поширеним 4-бітним інтерфейсом. Кнопки S1, S2, S3 (підтягнуті десятьма кілоомними резисторами до плюсу живлення) керують приладом. Підстроювальний резистор R6 регулює контрастність дисплея. Світлодіод HL1 відображає подачу живлення. Як динаміка Ls1 можна використовувати п'єзовипромінювач. Транзистор VT1 – можна ставити будь-який біполярний n-p-n структури, наприклад, КТ315 (я застосував BC546B). Мікроконтролер Attiny2313 можна використовувати з будь-якими буквеними індексами.

Навіщо потрібний зовнішній кварц мікроконтролеру, який має свій тактовий генератор?
Напевно, у кожного з вас постало таке питання, і я на нього постараюсь відповісти. Без кварцу робота пристрою буде вкрай не стабільна (неточність вимірювання, крякозябліки на дисплеї і т.п.) тому, що вбудований тактовий генератор у мікроконтролері має велику точку, що "плаває" і його частота постійно коливається. Якщо у вас немає такого кварцу, не засмучуйтесь! Просто змініть програму під той кварц, який ви маєте. Впишіть, у рядок $ crystal=частоту свого кварцу та все буде ОК. Але на "худий кінець", якщо у вас немає ніякого кварцу, використовуйте вбудований тактовий генератор (приклад установки ф'юз-бітів внизу), звичайно, працюватиме не зовсім точно і стабільно.

Після того як я намалював схему і подумав, яким буде велокомп'ютер, сів на свій улюблений великий і поїхав містом – купувати радіо деталі за наступним списком:

1. Мікроконтролер Attiny2313 1шт.
2. Кнопки тактові (без фіксації) 3шт.
3. Резистори номіналом 10 кОм 5шт.
4. Резистори номіналом 1 ком 2шт.
5. Резистор номіналом 100 Ом 1шт.
6. Панелька під мікроконтролер DIP-20 1шт.
7. Транзистор біполярний BC546B 1шт.
8. П'єзовипромінювач 1шт.
9. Кварц 4 МГц 1шт.
10. Світлодіод (синього світіння) 1щт.
11. Будівничий резистор номіналом 10 кОм 1шт.
12. РК індикатор (дисплей) на контролері HD44780 1*16 1шт.
13. Керамічні конденсатори 18 пФ 2шт.
14. Керамічний конденсатор 0.1 мкф 1шт.
15. Електролітичний конденсатор 100 мкф 1шт.
16. Штекер 2.5 1шт.
17. Гніздо для штекера 2.5 1шт.
18. Гніздо MiniUSB 1шт.
19. Пластмасовий корпус 85x60x35мм 1шт.
20. Кріплення на кермо велосипеда 1шт.
21. Кнопка із фіксацією 1шт.
22. Геркон 1шт.

Корпус, який я купив для велокомп'ютера:

Макетна плата, термоусадка, АКБ та метр дроту у мене були.
Приїхавши додому одразу взявся за збирання велокомп'ютера. Насамперед взявся за корпус. У корпусі потрібно зробити прямокутну дірку розміром 15x60мм.

Можливо, ви спитаєте, а як ти робив таку дірку? Так, дуже просто! Спочатку розмічаємо олівцем, де робитимемо дірку, потім свердлилкою свердлимо по контуру отвору, коли весь контур висвердлили, виламуємо шматок пластмаси і обробляємо все напилком. Ось що вийшло у мене:

До речі, решту отворів я робив по ходу складання. Зсередини корпусу на дірку приклеїв шматочок органічного скла, щоб пил та волога не потрапляли на дисплей.

Задній вид (без кришки):

У мене прилад живиться від акумулятора Nokia на 3.7v. Заряджання здійснюється через MiniUSB порт, підключений прямо до акумулятора. Можливо, ви скажете, це неправильно! І будете праві, для цієї справи є спеціальні мікросхеми але я такої мікрохи не знайшов і довелося задовольнятися тим, що було. Але зарядка йде, і за дві години заряду мій акумулятор заряджається повністю. У робочому режимі з увімкненим підсвічуванням дисплея велокомп'ютер споживає ~30мА.

Встановлення велокомп'ютера на велосипед

Щоб рахувати, відстань і швидкість велоспідометру потрібен, так би мовити "орган сприйняття". Геркон - це і є цей орган, встановлюється він на рамі велосипеда поруч з колесом, на спицях колеса встановлюється магніт. Щоб коли колесо робило повний оборот, магніт "проходив" навпроти геркона і "замикав" його, тим самим формуючи імпульс, який потрібен велокомп'ютеру для розрахунку відстані та швидкості. На схемі вказано де підключати геркон до приладу. Я геркон припаяв на невеликий шматочок макетної плати, припаяв до нього дроти і посадив на нього термоусадку. І закріпив це все на рамі велосипеда за допомогою пластмасових стяжок.

Приклад установки магніту на спиці колеса:

Велокомп'ютер я закріпив посередині керма велосипеда:

Опис пристрою

При включенні пристрою на дисплеї з'являється вітання та інформація про версію та автора, потім у лівій частині дисплея відображається проміжна відстань, а в правій швидкість (головний екран).

Кнопка S1– при натисканні зберігається загальна відстань в енергонезалежній пам'яті EEPROM, протягом секунди на дисплеї відображається напис “All:” а після його загальна відстань та напис “Save”, звучить звуковий сигнал, після чого велокомп'ютер повертається до підрахунку відстані та швидкості (головний екран) .

Так Так! Ви не помилилися (дивлячись на фотографію вище), за кілька днів я проїхав 191 км! Тому що сьогодні (21.08.2012) до школи залишилося 11 і щоб проводити літо вирішив зробити “невелику” покатушку за місто.

Кнопка S2- при натисканні обнулюється проміжна відстань, на дисплеї з'являється повідомлення “Total clear!”, звучить звуковий сигнал, після чого велокомп'ютер повертається до підрахунку відстані та швидкості (головний екран).

Кнопка S3- при натисканні протягом секунди на дисплеї відображається напис "All:" а після його загальна відстань і звучить звуковий сигнал, після чого велокомп'ютер повертається до підрахунку відстані та швидкості (головний екран).

Налаштування велокомп'ютера

Щоб велокомп'ютер відображав правильну відстань, і швидкість він повинен знати, яку відстань проїжджає велосипед за один оберт колеса (інакше прилад просто неправильно вважатиме відстань і швидкість), ця відстань зберігається в константі Coleso(У мене за умовчанням 2.08 метра). Для налаштування велокомп'ютера, виміряйте довжину колеса свого велосипеда в сантиметрах отримане значення переведіть у метри та впишіть його у константу Coleso, перекомпілюйте програму з новими значеннями та прошийте нею велокомп'ютер.

Якщо хтось це зробити не в змозі, надсилайте мені на e-mail довжину свого колеса, зроблю прошивку під ваш велосипед.

Прошивка МК велокомп'ютера

Прошивка для велокомп'ютера знаходиться у файлах до статті і називається t2313veloC.HEX, прошивку писав у середовищі (вихідник додається).

У файлах до статті є проект цього девайса в симуляторі. Але попереджаю, що у симуляторі прилад працює дуже повільно! У протеусі хіба світлодіодами блимати можна (без глюків).

Відео роботи велоспідометра:

Висновок

Наприкінці хотілося б сказати, що велокомп'ютер вийшов відмінний і дорогий, витрати становили 113400 бел/руб. Для прикладу: найдешевший китайський велокомп'ютер коштує не менше 200 000 бел/руб, який я бачив. Та й взагалі своє – це зроблене для себе, якісно та з любов'ю, а не китайське г…но, яке наступного дня після покупки зламається. Складання свого велокомп'ютера мені принесла задоволення, а його експлуатація приносить мені ще більше задоволення.

І дивіться більше на дорогу, ніж на велокомп'ютер, всяко буває… І удачі вам на дорозі та в електроніці!

Нижче ви можете скачати вихідники, прошивку, проект Proteus

Список радіоелементів

Сьогодні досить складно відшукати затятого велосипедиста, який би не цікавився даними про швидкість пересування на власному байку, накатаний кілометраж тощо. Отримувати цю та іншу корисну інформацію дозволяє спідометр велосипедом. Давайте розглянемо основні типи, переваги та характеристики пристроїв даної категорії.

Механічний спідометр для велосипеда

Заради об'єктивності варто відзначити, що в даний час подібні пристрої практично не використовуються, оскільки є морально застарілими. Конструктивно такі пристрої складаються з троса, приводного колеса і циферблата. Для адекватного розрахунку даних про швидкість коліщатко повинно знаходитися в постійному контакті з покришкою колеса.

Спідометр на велосипед механічного характеру перетворює імпульси від обертання колеса в енергію, яка рухає стрілку циферблата. Остання переміщається під напором циліндра, що виштовхується силою тяжіння спеціального магнітного диска.

Електронний велосипедометр

В останні роки популярністю користуються електронні пристрої для обчислення параметрів руху двоколісного транспорту. Поділяють такі пристрої на:

1. Дротові: на спицю переднього колеса міститься магнітний елемент, на вилці кріпиться геркон, який служить засобом для передачі даних на спідометр за допомогою провідного зв'язку. Розрахунки здійснюються на основі формул, які спочатку внесені до бази даних електронного пристрою.
2. Бездротові: функціонують за тим самим принципом, що й провідні системи. Єдина відмінність полягає у передачі даних за допомогою радіоканалів. Найчастіше бездротовий спідометр на велосипед стає вибором мандрівників, екстремалів та спортсменів-професіоналів, яким доводиться пересуватися у досить складних умовах.

Характеристики

Які виміри має робити хороший сучасний велосипедометр? На увагу заслуговують такі пункти:

1. Визначення поточної швидкості. Можливість розрахунку цього параметра є у всіх велосипедних спідометрах. Отримання вказаних даних дозволяє дотримуватися певного темпу їзди.
2. Розрахунок середньої швидкості дозволяє визначитися з оптимальним темпом їзди тією чи іншою трасою.
3. Максимальна швидкість допомагає порівнювати швидкість руху на спуску та при переміщенні по рівній місцевості.
4. Кілометраж. Спостереження за цим параметром дозволяє розраховувати власні сили для подолання потрібної дистанції.
5. Каденс визначає кількість обертань педалей протягом хвилини. Це дозволяє визначитися з вибором оптимальної передачі для найбільш ефективної їзди.
6. Одометр обчислює загальний кілометраж, накочений на велосипеді. Отримання даних дозволяє своєчасно змінювати покришки та не допустити їх повного зношування.
7. Секундомір допомагає здійснювати швидкісні заїзди на якийсь час, які сприяють тренуванню серцево-судинної системи.
8. Альтиметр корисний при встановленні спідометра на гірський велосипед, оскільки дозволяє фіксувати рекорд висотних підйомів на двоколісному транспорті.
9. Годинник дозволяє стежити за часом у дорозі та планувати графік поїздки.

Як встановити спідометр на велосипед?

Визначившись з необхідними параметрами пристрою розрахунку потрібних показників при пересуванні на двоколісному транспорті, можна переходити безпосередньо до його монтажу. Давайте розглянемо пункти, як встановлювати спідометр на велосипед:

1. Для початку на винос керма монтується кріпильна підставка, куди в подальшому буде кріпитися пристрій.
2. Геркон велоспідометра встановлюється на штанині вилки спеціальними стяжками.
3. На спицю колеса монтується магнітний елемент. Закріплювати його слід максимально міцно на відстані не більше 2-3 мм від геркона, що знімає показники.
4. На завершення виконується перевірка надійності всіх кріплень.
5. Спідометр на велосипед проходить налагодження.

Перед експлуатацією потрібно попереднє налаштування параметрів роботи обчислювального пристрою. Для цього до бази даних вносяться значення діаметра коліс, їх кола.

Які можливості спідометра можуть бути корисні для конкретного користувача?

Велоспідометр варто підбирати, виходячи зі способу їзди та особистих завдань. Оптимальним варіантом за наявності гірського байка стане міцна модель, яка повідомляє про середню та поточну швидкість пересування, подолану дистанцію.

Велосипедистам, які проходять підготовку до шосейних змагань, варто звернути увагу на просунуті пристрої з високоточним секундоміром, лічильником калорій.

Щодо мандрівників, то для них підійде багатофункціональний велосипедний спідометр, оснащений навігатором, що дозволить визначитися з вибором оптимальних маршрутів.

Стане чудовим доповненням для любителів поїздок на велосипеді. За допомогою такого спідометра можна побачити точну швидкість руху, а за деякого ентузіазму можна зробити цілий бортовий комп'ютер для велосипеда.

Для підрахунку швидкості обертання колеса використається безконтактний магнітний вимикач (геркон). При проходженні повз нього постійного магніту, сигнал надходить на Arduino, тут і відбувається розрахунок швидкості в милях або кілометрах на годину, як результат на дисплеї з'являються цифри, вони і показують швидкість. Встановити такий пристрій можна на будь-яке колесо, причому навіть велосипедне. Головне – правильно вказати радіус колеса, адже саме на основі цих даних відбувається розрахунок швидкості.

Матеріали та інструменти для виготовлення:
- мікроконтролер Arduino;
- магнітний вимикач (геркон);
- резистор (10 кОм, 1/4 вата);
- дріт;
- Акумулятор на 9В;
- LCD дисплей;
- макетна плата для розпаювання;
- Два перемикачі.

Ще знадобиться фанера, гвинти, кілька інструментів. Ну і саме програмне забезпечення Arduino IDE.

Процес складання:

Крок перший. Електрична схема спідометра
Загалом у схемі використовується три перемикачі. Один перемикач керує живленням 9В. Другий перемикач відповідає за роботу LCD екрана, за допомогою нього можна вмикати або вимикати. Ну і нарешті, магнітний вимикач Геркон, він замикає ланцюг у тому випадку, якщо колесо робить один повний оборот.
У проекті використовується LCD монітор фірми Parallax, підключається до плати за допомогою трьох пінів. На один пін подається 5В, другий підключається до землі, а третій вихід є цифровим, він позначений цифрою 1.
Резистори на 10 ком грають у системі роль захисту, щоб не відбулося перевантаження. Не можна підключати землю та плюс 5В до Arduino безпосередньо.

Крок п'ятий. Підсвічування спідометра
Тепер потрібно приєднати тумблер підсвічування. Це робиться так, як зазначено на картинках. Потрібно не забути з'єднати резистор на 10 ком з зеленими та чорними проводами. Далі ці дроти підключаються до одного контакту вимикача, а другого підключається червоний провід.
Червоний провід є живленням, він підключається до Arduino 5V. Зелений провід підключається до D2, а інший бік резистора до землі.

Швидкість їзди на велосипеді цікавить не тільки професійних спортсменів, а й численних любителів цього засобу пересування (до речі, екологічно безпечного). Зазвичай на заводі-виробнику байк не обладнають вимірювачем швидкості. Однак встановити спідометр на велосипед можна самостійно, тому що для цього не потрібні особливі технічні навички. Тим більше, що вартість такого пристрою невисока і вибір досить різноманітний.

Різновиди спідометрів для велосипеда

Розрізняють два основні різновиди пристроїв для вимірювання швидкості велосипеда: механічні та електронні (провідні та бездротові). Перші найменш функціональні, в основному показують лише швидкість руху та пробіг. Другі являють собою мінікомп'ютери з можливістю відображення на рідкокристалічному дисплеї різних показань (від поточного часу до максимальної швидкості руху за період поїздки). Вибір того чи іншого пристрою залежить як від особистих переваг, так і від фінансових можливостей.

Конструкція, переваги та недоліки механічного велосипедного спідометра

Механічний спідометр на велосипеді старого радянського зразка був роликом, що щільно прилягає до шини переднього колеса і з'єднаний тросиком з покажчиком швидкості. Невелика «вісімка» або бруд, що налип, призводили до того, що показання ставали недостовірними або взагалі сприяли виходу приладу з ладу.

Конструкція сучасних механічних спідометрів досить проста та надійна. Такий пристрій складається всього з трьох частин:

• приводу;
• троса;
• стрілочний прилад.

До безперечних переваг таких вимірювачів швидкості відносяться:

• відсутність елементів живлення;
• незалежність показань впливу електромагнітних полів.

Основні недоліки механічного спідометра для велосипеда:

• Виріб не універсальний і призначений для встановлення лише на велосипед з певним розміром переднього колеса. Тому перед придбанням необхідно обов'язково ознайомитися з інструкцією з експлуатації.
• Такі спідометри можна встановлювати не на всі моделі велосипедів.
• Для надійної та довгострокової роботи пристрою трос необхідно періодично змащувати.

Установка механічного спідометра

Як встановити спідометр на велосипед? Алгоритм установки:

• Послаблюємо гайки кріплення переднього колеса та знімаємо його.
• Повністю відкручуємо праву кріпильну гайку.
• Кріпимо привід спідометра на вісь так, щоб його внутрішня металева втулка оберталася разом із колесом.
• Встановлюємо колесо на місце (адаптер для підключення тросика на приводі має бути спрямований нагору).
• За допомогою кронштейна кріпимо стрілочний прилад на кермі.
• З'єднуємо привід спідометра та покажчик швидкості за допомогою троса (він входить у комплект поставки).
• Робимо кілька обертів колеса.
• Закріплюємо трос за допомогою пластикових хомутів на передній вилці та кермі.

Важливо! Значні вигини троса неприпустимі.

Плюси та мінуси електронних пристроїв

Найбільш популярними нині є електронні велосипедні вимірювачі швидкості. Зручне цифрове табло показує не лише швидкість (поточну, середню за поїздку та максимальну), а й час, а також пробіг (денний та загальний). У комплект поставки входять:

• сам цифровий прилад;
• панель кріплення;
• зчитуючий датчик;
• магніт;
• сполучний провід;
• елементи для встановлення та кріплення.

Головне достоїнство таких пристосувань: вони універсальні та їх легко адаптувати до будь-яких різновидів велосипедів незалежно від розмірів переднього колеса. Недоліком, хоч і незначним, є необхідність періодичної заміни елемента живлення.

Встановлення електронного спідометра

Як поставити спідометр на велосипед? Встановити електронний пристрій набагато простіше, ніж механічний:

• На передній вилці фіксуємо елемент, що зчитує.
• Навпроти нього на спицю встановлюємо маленький магніт, так щоб при обертанні колеса проміжок між ним і датчиком становив рекомендовану виробником відстань (зазвичай від 3 до 10 мм).
• Панель кріплення цифрового приладу встановлюємо на кермі в зручному для огляду місці.
• Провід, що з'єднує датчик і покажчик швидкості, закріплюємо хомутами так, щоб він не заважав руху, гальмівним колодкам і повороту керма.
• Встановлюємо цифровий прилад на платформу кріплення і приступаємо до налаштування.

Налаштування велосипедного електронного цифрового спідометра

Як настроїти спідометр на велосипеді? Досить просто, якщо підійти до цього процесу з належною акуратністю. Насамперед, видобуваємо елемент живлення (якщо він встановлений виробником). Це робимо для того, щоб повернути всі заводські налаштування у вихідне положення.

Потім вимірюємо довжину кола переднього колеса. Зробити це можна двома способами:

• Перевертаємо велосипед колесами нагору. Прикладаємо гнучку рулетку довкола шини. Записуємо або запам'ятовуємо отримані виміри (обов'язково в міліметрах).
• Встановлюємо велосипед у вертикальне положення. Довгою лінійкою вимірюємо діаметр переднього колеса (D). За формулою (усім добре знайомою зі шкільної лави) L=πD обчислюємо довжину кола.

За допомогою кнопок, встановлених на корпусі приладу, вводимо отримане значення. Тепер показання швидкості точно відповідатимуть конкретному велосипеду. Невелику похибку (яка з'являється в результаті продавлювання шини під вагою велосипедиста) можна знехтувати.

Далі, використовуючи кнопку перемикання режимів роботи, встановлюємо точний час та пробіг велосипеда (якщо він відомий). Після кожної поїздки за допомогою такого спідометра на велосипеді можна дізнатися: час початку та кінця поїздки, пробіг, середню та максимальну швидкість руху. Перед наступною поїздкою свідчення обнулюємо.

Бездротовий велосипедометр

Бездротовий спідометр на велосипеді (іноді їх ще називають велокомп'ютерами) відрізняється від звичайного електронного пристрою тим, що немає необхідності з'єднувати датчик, що зчитує, з основним приладом проводами. Покази надсилаються за допомогою радіосигналу.

За рахунок цього значно спрощується встановлення пристрою. Достатньо лише закріпити:

• датчик на вилці переднього колеса;
• магніт на спиці;
• сам прилад (залежно від розмірів та конструкції) на кермі чи зап'ясті.

Живлячі елементи встановлюють і датчик, і в основний прилад. Вартість таких пристроїв дорожча (порівняно з цифровими провідними моделями).

У попередніх статтях ми вже розповідали про тренажери для сучасних велосипедистів . В рамках нашого розділу: «спеціальні спортивні пристрої та навчальні прилади» продовжуємо вивчати всілякі пристрої для всіх любителів педалей та керма. І сьогодні Ви познайомитеся з ще однією цікавою розробкою, а також дізнаєтеся, як зібрати механічний велоспідометр своїми руками.

Тренажер для велогонників.

Верстат призначений для вдосконалення тактичних дій велогонників. Цей тренажер дозволяє гонщикам по руху стрілок на екрані стежити не тільки за своєю роботою, але також і за роботою супротивника.

Пристрій (рис. 1,а) складається з двох велосипедних верстатів 1, двох редукторів 2, тросів 3 і екрана 4 з вмонтованими стрілками 5. Кожен редуктор представляє систему, що складається з двох черв'ячних передач.

Редуктор кріпиться на рамі велостанка з відривом 25...30 див переднього ролика. На перший черв'як редуктора насаджується блок (з пластмаси або текстоліту), довжина кола якого дорівнює довжині кола ролика. Блок із роликами з'єднується гумовим шківом. До другої шестерні редуктора кріпиться гнучкий трос від спідометра автомобіля. Другий кінець троса приєднується до стрілки.

Система кріплення стрілок до редуктора показано на рис. 1,б (1 - муфта з механічною шестернею, що вільно обертається на осі першої стрілки; 2 - втулки).

Кріплення тросів до стрілок має забезпечувати незалежне обертання стрілок (наприклад, співвісне кріплення). До осі першої стрілки трос кріпиться безпосередньо. Осю другої стрілки служить муфточка із зубчастою шестернею, яка з'єднується точно з такою ж шестернею, до осі якої кріпиться другий трос. Ця система кріплення забезпечує залежність стрілок лише від свого редуктора.

Електронний велосипедометр.

Прилад може використовуватись велосипедистами під час змагань та повсякденного тренінгу для раціонального розподілу швидкісних навантажень.

За принципом дії велоспідометр (рис. 2) подібний до частотоміру. Тут використовується пропорційна залежність механічної швидкості від частоти обертання коліс. Фактично цим пристроєм частоту обертання перетворять на напругу, яка визначає швидкість руху велосипеда .

Перетворення частоти обертання в напругу здійснюється за допомогою датчика у вигляді пари контактів, що розмикаються на короткий час за один оберт колеса.

За допомогою допоміжних ланцюгів датчик формує імпульси напруги з частотою прямування, що дорівнює частоті обертання колеса. Як датчик-вимикач використана кнопка В1. На схемі V2, V3 – транзистори МП41; V4 – МП115.

Як бачите, схема гранично проста і доступна для реалізації своїми руками. Ну, звичайно, за наявності цих самих рук. А для всіх тих, хто не хоче повторно винаходити колесо, і звик користуватися не самопальними, а покупними брендовими спортивними речами, нагадуємо, що будь-який аксесуар, а також спортивну амуніцію