К сожалению, в последнее время, динамо-машины для велосипедов оказываются незаслуженно забытыми. Углубляться в причины этого мы не станем, а лучше сделаем фару на велосипед своими руками, работающую от динамо-генератора.
Преимущества велосипедных светодиодный фонарей, работающих от динамо-машины:
- мощный луч;
- постоянное наличие питания (батарейки могут сесть в неподходящий момент);
- неограниченное время работы;
- отсутствие необходимости замены батарей или зарядки аккумуляторов.
Конструкция подобного типа фонарика для велосипеда описана на данном ресурсе (рекомендуется ознакомиться): ссылка
Приступаем к сборке
Разбираемся дальше, как сделать фонарь на велосипед своими руками. Сначала фиксируем линзу в передней части корпуса с помощью термоклея. Термоклей — наиболее надёжный вариант, но, если он недоступен, можно использовать хороший суперклей, впоследствии обработав оставшиеся щели герметиком.
Прикрепленный велофонарь на руле велосипеда
На некотором расстоянии от линзы установите светодиод, предварительно закрепив его на радиаторе. В радиаторе потребуется просверлить отверстия для выведения проводов. На этом этапе нужно запитать устройство и выяснить, какое расстояние окажется оптимальным. Опробуйте свой фонарик в тёмной комнате, направляя луч света на стену — так вы сможете наиболее наглядно оценить результат.
Зафиксируйте радиатор на нужном месте. В зависимости от того, какой корпус вам удалось подобрать, выберите способ крепления. Возможно, термоклея окажется недостаточно, тогда придётся просверлить отверстия по бокам и закрепить радиатор винтами.
Теперь нужно установить заднюю крышку вашего фонаря. Если она не предусмотрена в корпусе, можно вырезать её из куска пластика. Между радиатором и крышкой должно быть расстояние. Закрепите на внутренней стороне крышки элементы питания, а снаружи — переключатель, подключив его согласно схеме установки вашего светодиода. Установите крышку на корпус. Лучше всего, если крышка будет крепиться винтами, тогда её можно будет снимать для замены элементов питания.
Изготовление фонаря для велосипеда своими руками
Рынок запчастей для велосипедов изобилует различными фонарями и фарами, но всегда приятнее изготовить такую деталь самостоятельно. Тем более что это не слишком сложно и к тому же даёт простор для творчества: вы можете выбрать цвет луча, размер корпуса и способ крепления, настроить силу свечения и т.д. Как сделать фару на велосипед, вы узнаете из дальнейшей инструкции.
Фонарь для велосипеда
Апгрейд заднего велофонаря — DRIVE2
Велосипедист из меня не аховый, и ездить по дорогам страшно. Чтобы видели меня издалека, подарили мне в том году велофонарик Cyclotech XC-998R.
Фонарь как фонарь, ничего особенного: кнопка и мигалка о пяти светодиодах. Едешь по дороге а она сигналит водителям: «смотри, тут кто-то есть!» — красота!
Вот только его нужно включать, потом выключать, так лениво это всё!
Прошлогодний велосезон закончился, а меня всю зиму не покидала мысль об этом тыркании кнопки.
«Программист я, или где?» — подумал я — «Ведь можно сделать чтобы он сам включался и сам выключался». И я принялся за переделку.
Идея состояла в том, чтобы разместить на плате акселерометр, и когда велосипед занимает парковочное положение и не претерпевает вибраций — выключать фонарь, а когда вибрирует снова — включать.
Выбор акселерометра
Вся конструкция питается от двух «мизинчиковых» аккумуляторов, то есть напряжение варьирует в пределах от 1,8 до 3,2 Вольта. Имеющиеся у меня акселерометры никак не хотели работать при таких низких напряжениях.
Например LIS331DL хотел на входе иметь минимум 2,16 Вольта, а MMA7660FC — так вообще 2,4.
При этом первый хотел кушать аж 300 мкА при частоте 100 показаний в секунду, а производители второго наивно считали достоинством его прожорливость на уровне 47 микроампер при частоте 1 показание в секунду! С такими каши не сваришь, батарейки не сэкономишь.
И тут, случайно пробегаясь глазками по каталогу местного магазинчика радиодеталей, я увидел LIS3DH
всего за 78 рублей. Почитав документашку на девайс, я прыгал от восторга, ведь это именно то что я искал!— Рабочее напряжение: 1,71 — 3,6 Вольта— Разрядность по каждой из 3х осей: 16 бит— Частота снятия показаний: от 1 до 5000 в секунду.
— Потребление тока в спящем режиме 0,4 мкА, при 10 в секунду — 4 мкА, при 200 в секунду — 38 мкА. Это не считая режима низкого энергопотребления при котором уменьшается точность, но и снижается потребление тока!
- В общем, я собрал манатки и помчался в магазин, покупать такую штуку.
- Микроконтроллер
Так как я умею возиться только с AVR, то выбор не богат. Но так как речь идёт об экономии батареек в ждущем режиме, то выбор пал на устройства pico-power, в частности на ATmega88PA-AU.
На самом деле, в начале выбор пал на ATmega48PA-AU, но в какой-то момент мои хотелки не поместились в 4ре килобайта, и я перепаял его на 88.
Светодиоды
Штатные светодиоды я тоже решил заменить на сверхъяркие Cree C503B-RBN, для которых обещают аж 10 Кандел при токе 20мА. Хотя и угол освещения при этом у них 23 градуса. Но нам углами разбрасываться и не нужно — светодиоды светят в основном назад, и два по краям — в стороны.
- Изготовление внутренностей
- Вначале всё исходное содержимое фонаря было вытряхнуто, отпаяно и разобрано:
- В штатной версии всё что есть — это маленькая микросхемка на маленькой платке, к которой подводится питание и сигнал от кнопки.
Затем я изготовил точно такие же по размеру (если не считать на полмиллиметра большей толщины) платы. Но на этот раз микроконтроллер размещается на большой платке, а на маленькой — только дорожки к светодиодам. Поэтому место их крепления друг с другом стало чуть сложнее. Заодно я усилил его пайкой с обратной стороны.
Делал всё методом «ЛУТ». Затем залудил паяльником всё, кроме места под кнопкой, и напаял элементы.
Схема простая, не считая пары конденсаторов, и пяти резисторов (без которых, кстати, можно было бы обойтись — т.к. падение напряжения на выводах МК как раз хорошо ограничивает ток на нужном уровне), на схеме присутствуют только МК и акселерометр.
Большие прямоугольные площадки — это для припаивания разъёма программатора. Полноценный разъём здесь размещать негде, поэтому вот так.
И вот так всё выглядит в сборе:
Сопряжение МК и акселерометра
Сопрягаются они меж собой по шине SPI, причём со стороны МК используется USART в режиме SPI-мастера.Акселерометр может работать как на шине SPI, так и на шине I2C (она же TWI в терминах AVR).
Но I2C требует подтягивающих резисторов и передача данных сопряжена с довольно значительными утечками тока — до двух миллиампер, в зависимости от скорости обмена. На такое никаких батареек не напасёшься! Кроме того, I2C работает на скорости не выше 400кГц, и значительно сложнее в реализации.
Так что выбор очевиден — SPI. Но в этих МК есть обычный SPI а есть возможность использовать USART в режиме SPI-мастера.
Поскольку один из выводов SPI одновременно является выходом ШИМ, и он задействован на светодиоде, то остаётся USART.
Дополнительно я подключил прерывание INT2. С этим я немного лоханулся: как оказалось, эта модель акселерометра, в отличие от его собрата LIS331DL, не умеет выводить признак готовности новых данных на INT2, только на INT1. Впрочем, проблема была успешна решена программными средствами.
Измерение ускорения
В активном режиме акселерометр работает на частоте 200 показаний в секунду, в диапазоне -2g…+2g. С него приходят три 16-битных знаковых числа, каждое из которых кодирует ускорение по одной из трёх осей в этом диапазоне. Соответственно +16384 соответствует ускорению +1g.
Итак, на нас валится шквал показаний, любые мелкие вибрация и удары отмечаются резким кратким всплеском ускорения по той, или иной оси.
Чтобы определить общую тенденцию к ускорению, нужно избавиться от этих всплесков. Иначе говоря — применить фильтр низких частот.
Так как в вычислительной мощности мы ограничены, то фильтр должен быть достаточно простым. Подходит такой вариант для каждой из трёх осей:
F = Fпред + (V — Fпред) * k
,где F — новое значение фильтра, Fпред — предыдущее значение, V — новое значение с акселерометра, а k — положительный коэффициент меньше единицы.
Чем меньше k тем ниже частота среза. Операцию умножения можно заменить операцией арифметического сдвига, например, если k = 0,25, то умножение будет замещено арифметическим сдвигом вправо на две позиции.
Далее, нам интересно определить тенденцию к вибрации: стоит ли велосипед, или мчится стремительным домкратом. Для упрощения вычислений годится такой алгоритм:Возьмём для каждой оси модуль |V — F| — это как раз модуль высокочастотной составляющей. Максимум среди всех трёх осей и будем считать текущей вибрацией.
Если взять значение текущей вибрации и пропустить через фильтр по вышеприведённой формуле, то у нас будет некое фильтрованное значение — показывающее текущую тенденцию к вибрации.
Алгоритм обработки
Итак, получив очередные показания с акселерометра, пропускаем через вышеописанные фильтры, получаем отфильтрованное ускорение, текущую вибрацию и тенденцию к вибрации. Когда эти показания выходят за установленные границы, включаем счётчик. Если в течение нескольких порций данных подряд показания оставались за пределами допустимых границ, то значит произошло оцениваемое событие.
- Например, если вдоль продольной оси, в течение 4х показаний подряд, отфильтрованное значение ускорения превышает 0,2g — то значит применяется торможение.
- А если в течение секунды подряд, ускорение по горизонтальной оси больше 0,5g, или ускорение вдоль вертикальной оси отрицательно — значит велосипед упал.
- Реализованные функции
Велосипедные фары, обзор фар
Фары для велосипедов имеют многообразную конструкцию и отличаются по внешнему виду. Также они имеют различные способы крепления и тип освещения.
Велофары бывают двух типов:
1. Передние фары.
Они выполняют функции освещения и обозначают велосипедистов на проезжей части в ночное время. Однако не каждый осветительный прибор обладает ярким освещением. В настоящее время очень часто используют светодиодные фары, они действительно хорошо освещают путь и обеспечивают хорошую безопасность велосипедисту. Также используют ксеноновые фары, но они стоят очень дорого.
2. Задние фары.
Работа у этих фар бывает в двух режимах – постоянный и мигающий. Они выполняют функции обозначения велосипедиста для тех, кто едет позади него в ночное время или в сложных погодных условиях. Очень часто в качестве этих аксессуаров используют светодиодные задние фары.
Крепление к велосипеду
Как сделать фонарик для велосипеда, мы разобрались, теперь необходимо прикрепить его к вашему транспортному средству. Проще всего сделать это при помощи обычного пластикового хомута. Просверлите корпус вашего устройства с двух сторон ближе к задней стенке, лучше всего — там, где есть расстояние между радиатором и задней стенкой. Проденьте в получившееся отверстие пластиковый хомут и затяните его в удобном месте на руле вашего велосипеда.
Фонарик для велосипеда
Готово! Вы сделали фонарик для велосипеда своими руками. Подошло время хорошенько протестировать его в условиях вечерней езды. Не забудьте взять с собой обычный ручной фонарь на случай, если что-то пойдёт не так и ваш новый велосипедный фонарик потребует доработки. Удачи на дорогах!
Где лучше всего прикрепить самодельный свет
Есть 3 зоны для крепления, каждая из них имеет свои плюсы и минусы:
- Сверху на руле чаще всего встречается фонарь, плюсы – это дальность светового луча, а минус угол падения
- На соединении между вилкой и рулем, плюсы – хороший обзор, а минус нечеткий световой луч
- Два фонаря с разных сторон вилки, плюсы – хорошее освещение, минус — можно ослепить впереди едущего водителя, закрыть ему задний обзор и увеличить слепые зоны.
Все эти нюансы очень просто решаются, главное, правильно подобрать мощность осветительных элементов и выбрать оптимальное место для крепления, опираясь на конструкцию.
Дабы повысить безопасность, нелишним будет прикрепить небольшую лампочку и в задней части велосипеда, чтобы водители лучше вас видели ночью.
Простое руководство по изготовлению
Алюминиевый диск будет устанавливаться внутри корпуса, заранее в диске просверливаются 3 дырки – 2 для проводов и одна под светодиод, который закрепится термоклеем. Возле него устанавливаем конденсаторы. Выведенные проводы присоединяются к аккумулятору, затем линза, вырезанная по диаметру, вставляется в пластмассовое колено или трубу и крепится термоклеем.
Все провода должны быть изолированные! Такое простое приспособление, станет неотъемлемой частью велосипеда.
О дешевом фонарике на руль
Ну и немного о том самом дешевом фонарике. Наверное, самом дешевом, что попадался на али. Сегодня цена что-то около 250 рублей с доставкой. Ссылка на продавца (большое количество заказов, высокий рейтинг).
Смешная цена в три доллара заставила было думать, что это бесполезная игрушка. Но с удивлением обнаружил, что фонарь заслуживает внимания. И я даже оставлю его себе, потому что ему однозначно найдется применение в велохозяйстве.
Изготовлен в алюминиевом корпусе. Такие корпуса, похоже, штампует какой-то очень крупный завод в Китае, потому что аналогов у него очень много, а стоят они очень недорого.
Построен на диоде Q5 (менее мощный и менее яркий чем T6 и тем более U2).
Вес фонаря без аккумулятора 47 грамм, вместе с креплением — всего 84 грамма.
