Шляхові велосипедні прилади неодноразово описувалися в різних статтях. Всі вони були реалізовані або на дискретних компонентах або на мікросхемах цифрової логіки, що створювало громіздкість і ненадійність пристроїв, при цьому практично було неможливо без апаратного втручання змінити параметри або запровадити додаткові функції. Пропонована конструкція принципово відрізняється від раніше описаних завдяки застосуванню однокристальної мікроЕОМ (контролера) схема містить мінімум компонентів, а всі логічні елементи, лічильники і т.д. замінені програмно.

Керуюча програма забезпечує:

  • Одночасне вимірювання відстані і пройденого шляху з виведенням на РКІ дисплей
  • Вимірювання швидкості 0-99 км / год
  • Вимірювання відстані до 655 350 метрів з кроком 10 м.
  • Запис пройденого шляху в енергонезалежну пам'ять даних (EEPROM) з метою продовження подальшого вимірювання
  • Коректування похибки вимірювання відстані
  • Підстроювання під будь-який велосипед за допомогою меню «Установки» і зберіганням параметрів у EEPROM
  • Напруга живлення 9 В
  • Споживаний струм 2,5 мА
  • Годинники

Принципова схема (Рис.1.). Параметричний стабілізатор напруги +1,5 В для живлення ЖКИ дисплея зібраний на світлодіоді VD1 і резистори R1. Залежно від типу світлодіода, номінал R1 можливо доведеться підібрати для отримання +1,5 В. електролітичний конденсатор C1 служить для збереження напруги живлення годин РКІ на короткий час при зміні батареї, і в принципі може бути виключений. При його ж заміні на іоністор (Електролітичний конденсатор дуже великої місткості і малих габаритах) стане можливим досить довгостроково зберігати харчування годин (іоністора на 0,022 Ф вистачає на пів години живити РКІ, єдиний недолік в тому, що повністю розряджений іоністор довго буде заряджатися з за великого опору R1 до напруги 1,5 В). На резистора R2-R5 зібрана схема перетворення рівнів сигналів управління ЖКІ. Кнопки управління SA1-SA3, SA5 і датчик-геркон SA4 підключені до висновків порту B контролера і навантажені на вбудовані «підтягуються» до + Піт. опору. Резистор R6 потрібен теоретично, для збільшення струму що проходить через контакти геркона SA4 і відповідно зменшення наведень на провід що йде до датчика-геркона (ну правда, звідки на велосипеді імпульсні перешкоди?? ;-). Датчик-геркон підключається до пристрою за допомогою роз'єму XS1, і реагує на магнітне поле, що переміщаються постійних магнітів укріплених на спицях колеса. Краще використовувати 2 і більше постійних магніту, так як збільшення їх кількості зменшить час, необхідний для вимірювання швидкості і збільшить точність вимірювання відстані. Резистор R7 в ланцюзі виведення скидання контролера (вив. 4) служить для обмеження впадає струму і в принципі може бути виключений, в цьому випадку вив.4 можна просто підключити на +5 В. Кварцовий резонатор ZQ1 підключений до вбудованому генератору контролера і забезпечує стабільність відліку часу в програмі. Конденсатори C4 C5 розгойдування генератора можуть відрізняться від зазначених ємностей на + 10 пФ і особливого впливу на роботу генератора не роблять. Стабілізатор напруги U1 живлення контроллера забезпечує +5 В при зміні з часом напруги батареї типу «Крона».

Деталі. РКІ індикатор десятирозрядний з вбудованим контролером HT1610 від імпортних телефонів. Світлодіод VD1 малогабаритний, червоного свічення. Підійдуть будь-які модифікації контролера PIC16F84 в DIP корпусі. Кнопки малогабаритні мембранного типу. Кварцовий резонатор краще застосувати з трьома виводами, він з вбудованими конденсаторами, при його використанні C4 і C5 не потрібні. Частота кварцу несуттєва, вона може перебувати в межах 3,5-4,5 МГц і коректується програмно при налагодженні. Для підключення датчика використаний роз'єм який зазвичай служить для підключення навушників. Всі пасивні компоненти типу SMD (компоненти для поверхневого монтажу) використані з метою зменшення габаритів конструкції.

Конструкція. Пристрій виконаний на друкованій платі (рис.2) розмірами 66х21 мм з фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм. Всі з'єднання виконані монтажним проводом МГТФ. Під контролер DD1 необхідно встановити панельку для його добування при програмуванні. Кнопку SA5 можна не встановлювати, вона передбачена для майбутніх, більш функціональних версій програми.

Налагодження та управління. Після встановлення всіх деталей крім РКІ та контролера на плату необхідно перевірити наявність +5 В на виході стабілізатора і +1,5 В на аноді світлодіода VD1. При наявності цих напруг підпаяні РКІ і подати харчування, при цьому індикатор повинен включиться в режимі годинника. Далі вставити в панельку контролер, і при можливості проконтролювати роботу кварцового генератора; на ніжці 15 DD1 повинні бути присутніми імпульси частотою рівною частоті кварцу.

При включенні живлення на індикаторі повинне з'явитися наступне:

Функції кнопок управління:

SA1 – Здійснює запис пройденого шляху в EEPROM пам'ять а також збереження змін параметрів у меню «Установки» як стартових.

SA2 – Виробляє зчитування раніше занесеного відстані із EEPROM, при цьому поточне значення відстані втрачається. Значення параметрів не змінює.

SA3 – Здійснює вхід в режим «Установки». Цей режим призначений для налаштування приладу під конкретний діаметр колеса велосипеда, кількості магнітів-датчиків і частоти використовуваного кварцового резонатора. Після натискання на індикаторі з'являється наступне:

У цьому режимі кнопки приймають такі функції:

  • SA1 – Збільшує на 1 значення параметра, при утриманні відбувається автоматичне поповнення

  • SA2 – Зменшує на 1 значення параметра, при утриманні відбувається автоматичне віднімання

  • SA3 – По черзі перебирає параметри (0-7), після останнього здійснюється вихід до головного режим.

  • SA5 – Здійснює безпосередньо вихід у головний режим.

 

Установка параметрів для налаштування приладу під велосипед.

Параметри № 0 і № 1 визначають період часу для вимірювання швидкості, його значення може бути розраховано за формулою:

Fzq/1024/пар0/пар1 = f [гц]

де Fzq – частота кварцового резонатора в Гц, пар0 – значення параметра № 0, пар1 – значення параметра № 1.

Або період у секундах:

Залежно від розмірів колеса велосипеда для відображення на індикаторі швидкості в км / год необхідний час вимірювання T (у секундах) можна визначити за наступною формулою:

де R – радіус колеса під навантаженням (м), n – число постійних магнітів на колесі.

Параметр № 2 визначає скільки імпульсів від датчика приходить за 10 метрів.

Параметр № 3 визначає кількість імпульсів від датчика приходять за 100 метрів і служить для корекції похибки вимірювання відстані.

Визначити кількість імпульсів K за 100 метрів можна за формулою:

де L – довжина кола колеса з шиною (м), n – число постійних магнітів на колесі.

Кількість імпульсів за 10 метрів одно округленої до двозначного числа значення К.

Також кількість імпульсів можна визначити експериментально за еталонної дистанції за допомогою режиму «Тест» (див. нижче).

Параметр № 4 визначає кількість пропущених тактів процесора для створення затримки на програмне усунення брязкоту контактів геркона-датчика і кнопок управління.

Параметр № 5 визначає скільки разів буде повторяться затримка певна параметром № 4 і служить для створення тривалих затримок на антідребезг.

При наладці, в залежності від конкретного типу датчика-геркона доведеться експериментально підібрати ці параметри прагнучи до найменших їх значенням (тому що при великій затримці на антідребезг верхня межа вимірюваної швидкості зменшується) при яких не відбувається рахунок помилкових імпульсів. Визначити якість роботи датчика допоможе режим «Тест».

Параметр № 6 визначає швидкість автоматичного додавання / віднімання при утриманні кнопки в меню «Установки» і при бажанні може бути змінений.

Параметр № 7 визначає коефіцієнт множення лічильника відстані при виведенні на індикатор, і задає мінімальний крок відображення відстані.

Далі відбувається вихід у головний режим. При необхідності внесення зміни до значення параметрів можна зберегти натисканням SA1 в головному режимі, і відповідно визначити їх як значення за замовчуванням після наступного включення живлення.

Режим «Тест»

Одночасне натиснення SA2 SA3 здійснює вхід в режим «Тест»

Зверніть увагу. При малих значеннях параметрів № 4 і № 5 не завжди вдається увійти в цей режим, в даній версії програми для цієї мети можна використовувати резервну кнопку SA5.

Цей режим являє собою лічильник імпульсів у діапазоні від 0 до 255 і призначений для перевірки роботи датчика-геркона та вимірювання кількості імпульсів за певний відстань.

У цьому режимі кнопки приймають такі функції:

  • SA1 – Здійснює скидання лічильника в нуль.

  • SA2 – Здійснює вихід у головний режим.

  • SA3 – Здійснює додаток 1 і служить для перевірки кнопки на брязкіт.

При «прошивці» контролера значення параметрів встановлені під велосипед з радіусом колеса 24 см, датчику з двома постійними магнітами, кварцу на частоту 3,58 МГц і приведені в наступній таблиці.

№ параметра

0 1 2 3 4 5 6 7
значення 255 37 13 132 2 20 90 10

y_safonov@mail.ru