Cómo diseñar un velocímetro de bicicleta
1. Principio del circuito
El circuito se muestra en la Figura 1 y consta de un sensor de detección, un circuito microcontrolador y un circuito de visualización digital.
El sensor de detección está compuesto por un imán permanente y un circuito integrado Hall de conmutación UGN3020. UGN3020 consta de un elemento Hall, un amplificador, un circuito de conformación y un circuito de salida de colector abierto. Su función es convertir señales magnéticas en señales eléctricas. La Figura 2a es su diagrama de bloques interno. El elemento Hall H es un elemento magnéticamente sensible. Cuando cambia la intensidad del campo magnético perpendicular al elemento Hall, el voltaje a través de él cambia. Después de la amplificación y la conformación, se puede emitir una señal eléctrica de pulso en el pin ③. Sus características de trabajo se muestran en la Figura 2b. Debido a un cierto efecto de histéresis, se puede garantizar que el interruptor no tendrá fluctuaciones. B tap es la intensidad del campo magnético en el punto de funcionamiento "encendido" y Brp es la intensidad del campo magnético en el punto de liberación "apagado". Los imanes permanentes se fijan en los radios de la rueda y el UGN3020 se fija en la horquilla delantera de la rueda. El principio de funcionamiento del sensor de detección es: cada vez que la rueda gira una vez, el imán pasa una vez por UGN3020 y su pie ③ emite una señal de pulso. La señal de pulso emitida por UGN3020 se utiliza como señal de interrupción externa del microcontrolador AT89C2051 y se ingresa desde el puerto P3.2. El microcontrolador mide el número de señales de pulso y el período del pulso. El kilometraje se calcula en función del número de señales de pulso y la velocidad se calcula en función del período de las señales de pulso y se envía al tubo digital para su visualización. S1 se utiliza para cambiar entre visualización de kilometraje y velocidad, y el estado inicial muestra la velocidad.
Tubo digital DS1-DS3, VT1-VT3. R4-R13, etc. Forme un circuito de visualización utilizando * * * tubo digital positivo. P3.3-P3.5 son los controladores de bits de escaneo dinámico del tubo digital. PLO-P1.6 se utiliza para la salida de código de campo digital.
2. Programación
El programa está escrito en lenguaje C y consta de un programa principal, un programa de servicio de interrupción externo, un programa de servicio de interrupción, una subrutina de retardo y otros módulos. El programa principal completa principalmente la inicialización del programa y el procesamiento del teclado. El programa de servicio de interrupción externo consta de mediciones, cálculos, lecturas y otras partes. El programa de servicio de interrupción TO consta de sincronización, visualización de escaneo dinámico y juicio de estacionamiento de bicicletas.
La entrada de señal de pulso desde el puerto P3.2 se utiliza como señal de solicitud de interrupción de la interrupción externa 0, usando el modo de disparo por flanco. Al medir la velocidad, dado que la frecuencia de la señal del pulso de rotación de la rueda es muy baja, no es adecuado medirla contando. Por lo tanto, se utiliza el método de medir el período del pulso. El sistema de señal de pulso controla la señal de sincronización. El período de pulso se calcula a partir del número de tiempo. Divida la circunferencia por el período para obtener la velocidad de la bicicleta. Al medir el kilometraje, multiplique el número de señales de pulso por la circunferencia de la rueda para obtener el kilometraje. Cabe señalar que el período y el número de señales de pulso se miden al mismo tiempo y solo necesita usar el interruptor de botón S1 para cambiar la pantalla.
El programa de este artículo fue escrito para una bicicleta con un diámetro de rueda de 26 pulgadas. Para bicicletas con otras especificaciones, simplemente reescriba el programa spm=14904 (constante 1)In y spm=207 (constante 2)xc. Para evitar el uso de números de coma flotante, la longitud del resultado del cálculo remoto está en unidades de 100 metros. Al leer los datos, agregue el punto decimal al tercer lugar para convertir a kilómetros. Para comodidad de los lectores, los valores correspondientes del diámetro de la rueda, la circunferencia de la rueda y las constantes del programa de varias especificaciones se enumeran en la tabla adjunta como referencia.
El tiempo de temporización de interrupción del temporizador TO es de 5 ms y la variable de temporización n se incrementa en 1 para cada interrupción, por lo que la unidad de n es 5 ms. Por ejemplo, si el valor n de la rueda de bicicleta. es 100, entonces el tiempo correspondiente es 0,5 s, por lo que la velocidad de la bicicleta es 14,9 km/li.
Si el valor de N llega a 1000, es decir, todavía no hay interrupción externa durante 5 segundos, significa que la bicicleta no avanza, N también se borra y la velocidad se muestra como 0. La lectura se muestra con tres dígitos. Se muestra un dígito a la vez cuando se interrumpe TO. Los datos se pueden actualizar una vez después de tres interrupciones, es decir, los datos se pueden actualizar una vez en ms.
Tres. Instalación y depuración
La instalación y depuración de sensores es la clave. Instálelo en la rueda delantera, fije un pequeño imán permanente en el radio de la rueda y fije el UGN3020 en la horquilla delantera después del sellado a prueba de humedad, de modo que el imán pase por delante de la rueda cuando gire y el espacio entre los dos es lo más pequeño posible. Al instalar, haga que el polo S del imán mire hacia el frente del UGN3020. El método para determinar la polaridad del imán es colocar los dos polos del imán cerca del frente del UGN3020. La posición de instalación correcta es cuando el nivel del ③ pie cambia de alto a bajo. Después de instalar el sensor, debe girar la rueda. El pin ③ del UGN3020 debe tener una salida de señal de pulso, de lo contrario, la distancia entre los dos es demasiado grande. Debe acortar la distancia hasta que el pin ③ gire y haya. una salida de señal de pulso. Generalmente la distancia es de unos 5 mm. Si la distancia es inferior a 5 mm y todavía no hay salida de señal de pulso, significa que la intensidad del campo magnético del imán es demasiado pequeña y debe reemplazarse.
Después de la depuración, instale el velocímetro de kilometraje en el manillar, encienda la alimentación y monte la bicicleta. En este momento, el tubo digital muestra la velocidad. Si desea mostrar el kilometraje, presione S1. Si desea volver a la velocidad mostrada, presione SI nuevamente.