Автомобильный датчик скорости на велосипед своими руками. Как выбрать спидометр на велосипед? Для чего служит это устройство? Прошивка МК велокомпьютера

Скорость езды на велосипеде интересует не только профессиональных спортсменов, но и многочисленных любителей этого средства передвижения (кстати, самого экологически безопасного). Обычно на заводе-изготовителе байк не оборудуют измерителем скорости. Однако установить спидометр на велосипед можно самостоятельно, потому что для этого не требуется особых технических навыков. Тем более что стоимость такого устройства невысока и выбор достаточно разнообразен.

Разновидности спидометров для велосипеда

Различают две основных разновидности приспособлений для измерения скорости велосипеда: механические и электронные (проводные и беспроводные). Первые наименее функциональны, в основном показывают только скорость движения и пробег. Вторые представляют собой миникомпьютеры с возможностью отображения на жидкокристаллическом дисплее самых различных показаний (от текущего времени до максимальной скорости движения за период поездки). Выбор того или иного устройства зависит как от личных предпочтений, так и от финансовых возможностей.

Конструкция, достоинства и недостатки механического велосипедного спидометра

Механический спидометр на велосипеде старого советского образца представлял собой ролик, плотно прилегающий к шине переднего колеса и соединенный тросиком с указателем скорости. Небольшая «восьмерка» или налипшая грязь приводили к тому, что показания становились недостоверными или вообще способствовали выходу прибора из строя.

Конструкция современных механических спидометров достаточно проста и надежна. Такое приспособление состоит всего из трех частей:

• привода;
• троса;
• стрелочного прибора.

К несомненным достоинствам таких измерителей скорости относятся:

• отсутствие элементов питания;
• независимость показаний от влияния электромагнитных полей.

Основные недостатки механического спидометра для велосипеда:

• Изделие не универсально и предназначено для установки только на велосипед с определенным размером переднего колеса. Поэтому перед приобретением необходимо обязательно внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации.
• Такие спидометры можно устанавливать не на все модели велосипедов.
• Для надежной и долгосрочной работы устройства тросик необходимо периодически смазывать.

Установка механического спидометра

Как установить спидометр на велосипед? Алгоритм установки:

• Ослабляем гайки крепления переднего колеса и снимаем его.
• Полностью откручиваем правую крепежную гайку.
• Крепим привод спидометра на ось так, чтобы его внутренняя металлическая втулка вращалась вместе с колесом.
• Устанавливаем колесо на место (адаптер для подключения тросика на приводе должен быть направлен вверх).
• С помощью кронштейна крепим стрелочный прибор на руле.
• Соединяем привод спидометра и указатель скорости с помощью троса (он входит в комплект поставки).
• Делаем несколько оборотов колеса.
• Закрепляем тросик с помощью пластиковых хомутов на передней вилке и руле.

Важно! Значительные изгибы тросика недопустимы.

Плюсы и минусы электронных устройств

Наиболее популярными в настоящее время являются электронные велосипедные измерители скорости. Удобное цифровое табло показывает не только скорость (текущую, среднюю за поездку и максимальную), но и время, а также пробег (дневной и общий). В комплект поставки входят:

• сам цифровой прибор;
• панель крепления;
• считывающий датчик;
• магнит;
• соединительный провод;
• элементы для установки и крепления.

Главное достоинство таких приспособлений: они универсальны и их легко адаптировать к любым разновидностям велосипедов независимо от размеров переднего колеса. Недостатком, хотя и незначительным, является необходимость периодической замены элемента питания.

Установка электронного спидометра

Как поставить спидометр на велосипед? Установить электронное приспособление гораздо проще, чем механическое:

• На передней вилке фиксируем считывающий элемент.
• Напротив него на спицу устанавливаем маленький магнит, так чтобы при вращении колеса зазор между ним и датчиком составлял рекомендованное производителем расстояние (обычно от 3 до 10 мм).
• Панель крепления цифрового прибора устанавливаем на руле в наиболее удобном для обзора месте.
• Провод, соединяющий датчик и указатель скорости, закрепляем хомутами так, чтобы он не мешал движению, тормозным колодкам и повороту руля.
• Устанавливаем цифровой прибор на крепежную платформу и приступаем к настройке.

Настройка велосипедного электронного цифрового спидометра

Как настроить спидометр на велосипеде? Довольно просто, если подойти к этому процессу с должной аккуратностью. Прежде всего, извлекаем элемент питания (если он установлен производителем). Это делаем для того, чтобы вернуть все заводские настройки в исходное положение.

Затем измеряем длину окружности переднего колеса. Сделать это можно двумя способами:

• Переворачиваем велосипед колесами вверх. Прикладываем гибкую рулетку вокруг шины. Записываем или запоминаем полученные измерения (обязательно в миллиметрах).
• Устанавливаем велосипед в вертикальное положение. Длинной линейкой измеряем диаметр переднего колеса (D). По формуле (всем хорошо знакомой со школьной скамьи) L=πD вычисляем длину окружности.

С помощью кнопок, установленных на корпусе прибора, вводим полученное значение. Теперь показания скорости будут точно соответствовать конкретному велосипеду. Небольшой погрешностью (которая появляется в результате продавливания шины под весом велосипедиста) можно пренебречь.

Далее, используя кнопку переключения режимов работы, устанавливаем точное время и пробег велосипеда (если он известен). После каждой поездки с помощью такого спидометра на велосипеде можно узнать: время начала и конца поездки, пробег, среднюю и максимальную скорости движения. Перед следующей поездкой показания обнуляем.

Беспроводной велоспидометр

Беспроводной спидометр на велосипеде (иногда их еще называют велокомпьютерами) отличается от обычного электронного приспособления тем, что нет необходимости соединять считывающий датчик с основным прибором проводами. Показания передаются с помощью радиосигнала.

За счет этого значительно упрощается установка устройства. Достаточно только закрепить:

• датчик на вилке переднего колеса;
• магнит на спице;
• сам прибор (в зависимости от размеров и конструкции) на руле или запястье.

Питающие элементы устанавливают и в датчик, и в основной прибор. Стоимость таких приспособлений дороже (в сравнении с цифровыми проводными моделями).

Сегодня довольно сложно отыскать заядлого велосипедиста, который бы не интересовался данными о скорости передвижения на собственном байке, накатанным километражем и т.п. Получать эту и другую полезную информацию позволяет спидометр на велосипед. Давайте рассмотрим основные типы, достоинства и характеристики приспособлений данной категории.

Механический спидометр для велосипеда

Ради объективности стоит отметить, что в настоящее время подобные устройства практически не используются, поскольку являются морально устаревшими. Конструктивно такие приспособления состоят из троса, приводного колеса и циферблата. Для адекватного расчета данных о скорости колесико должно находиться в постоянном контакте с покрышкой колеса.

Спидометр на велосипед механического характера преобразовывает импульсы от вращения колеса в энергию, которая приводит в движение стрелку циферблата. Последняя перемещается под напором цилиндра, который выталкивается силой притяжения специального магнитного диска.

Электронный велоспидометр

В последние годы популярностью пользуются электронные приспособления для вычисления параметров движения двухколесного транспорта. Разделяют такие устройства на:

1. Проводные: на спицу переднего колеса помещается магнитный элемент, на вилке крепится геркон, который служит средством для передачи данных на спидометр посредством проводной связи. Расчеты производятся на основе формул, которые изначально внесены в базу данных электронного устройства.
2. Беспроводные: функционируют по тому же принципу, что и проводные системы. Единственное различие заключается в передаче данных посредством радиоканалов. Чаще всего беспроводной спидометр на велосипед становится выбором путешественников, экстремалов и спортсменов-профессионалов, которым приходится передвигаться в довольно сложных условиях.

Характеристики

Какие измерения должен производить хороший современный велоспидометр? Внимания заслуживают следующие пункты:

1. Определение текущей скорости. Возможность расчета этого параметра присутствует во всех велосипедных спидометрах. Получение указанных данных дает возможность придерживаться определенного темпа езды.
2. Расчет средней скорости позволяет определиться с оптимальным темпом езды по той или иной трассе.
3. Максимальная скорость помогает сравнивать скорость движения на спуске и при перемещении по ровной местности.
4. Километраж. Слежение за данным параметром позволяет рассчитывать собственные силы для преодоления нужной дистанции.
5. Каденс определяет количество вращений педалей в течение минуты. Это дает возможность определиться с выбором оптимальной передачи для наиболее эффективной езды.
6. Одометр вычисляет общий километраж, накатанный на велосипеде. Получение данных позволяет своевременно менять покрышки и не допустить их полный износ.
7. Секундомер помогает осуществлять скоростные заезды на время, которые способствуют тренировке сердечно-сосудистой системы.
8. Альтиметр полезен при установке спидометра на горный велосипед, поскольку дает возможность фиксировать рекорд высотных подъемов на двухколесном транспорте.
9. Часы позволяют следить за временем в пути и планировать график поездки.

Как установить спидометр на велосипед?

Определившись с необходимыми параметрами устройства для расчета нужных показателей при передвижении на двухколесном транспорте, можно переходить непосредственно к его монтажу. Давайте рассмотрим по пунктам, как устанавливать спидометр на велосипед:

1. Для начала на вынос руля монтируется крепежная подставка, куда в последующем будет крепиться приспособление.
2. Геркон велоспидометра устанавливается на штанине вилки специальными стяжками.
3. На спицу колеса монтируется магнитный элемент. Закреплять его следует максимально прочно на расстоянии не более 2-3 мм от снимающего показатели геркона.
4. В завершение выполняется проверка надежности всех креплений.
5. Спидометр на велосипед проходит отладку.

Перед эксплуатацией требуется предварительная настройка параметров работы вычислительного приспособления. Для этого в базу данных вносятся значения диаметра колес, их окружности.

Какие возможности спидометра могут быть полезны конкретному пользователю?

Велоспидометр стоит подбирать, исходя из способа езды и личных задач. Оптимальным вариантом при наличии горного байка станет прочная модель, которая уведомляет о средней и текущей скорости передвижения, преодоленной дистанции.

Велосипедистам, которые проходят подготовку к шоссейным состязаниям, стоит обратить внимание на более продвинутые приспособления с высокоточным секундомером, счетчиком калорий.

Что касается путешественников, то для них подойдет многофункциональный велосипедный спидометр, оснащенный навигатором, что позволит определиться с выбором оптимальных маршрутов.

Станет отличным дополнением для любителей поездок на велосипеде. С помощью такого спидометра можно увидеть точную скорость движения, а при некотором энтузиазме можно сделать целый бортовой компьютер для велосипеда.

Для подсчета скорости вращения колеса используется бесконтактный магнитный выключатель (геркон). При прохождении мимо него постоянного магнита, сигнал поступает на Arduino , здесь то и происходит расчет скорости в милях или километрах в час, как результат на дисплее появляются цифры, они и показывают скорость. Установить такое устройство можно на любое колесо, причем даже не велосипедное. Главное - правильно указать радиус колеса, ведь именно на основе этих данных происходит расчет скорости.

Материалы и инструменты для изготовления:
- микроконтроллер Arduino;
- магнитный выключатель (геркон);
- резистор (10 кОм, 1/4 ватта);
- провод;
- батарея на 9В;
- LCD дисплей;
- макетная плата для распайки;
- два переключателя.

Еще понадобится фанера, винты, некоторое количество инструмента. Ну и само собой программное обеспечение Arduino IDE.

Процесс сборки:

Шаг первый. Электрическая схема спидометра
Всего в схеме используется три переключателя. Один переключатель управляет питанием 9В. Второй переключатель отвечает за работу LCD экрана, с помощью него его можно включать или выключать. Ну и наконец, магнитный выключатель геркон, он замыкает цепь в том случае, если колесо делает один полный оборот.
В проекте используется LCD монитор фирмы Parallax, он подключается к плате с помощью трех пинов. На один пин подается 5В, второй подключается к земле, ну а третий выход является цифровым, он отмечен цифрой 1.
Резисторы на 10 кОм играют в системе роль защиты, чтобы не произошло перегрузки. Нельзя подключать землю и плюс 5В к Arduino напрямую.

Шаг пятый. Подсветка спидометра
Теперь нужно подсоединить тумблер подсветки. Это делается так, как указано на картинках. Нужно не забыть соединить резистор на 10 кОм с зелеными и черными проводами. Далее эти провода подключаются к одному контакту выключателя, а ко второму подключается красный провод.
Красный провод является питанием, он подключается к Arduino 5V. Зеленый провод подключается к D2, а другая сторона резистора к земле.

Так можно назвать эту конструкцию, потому что одновременно с индикацией скорости движения она подсчитывает и пройденное расстояние, как это делают спидометры мотоциклов и автомобилей. Схема спидометра показана на рисунке.

Датчиком в нем является выключатель SА1, обозначенный на схеме несколько необычно. Это обозначение принадлежит геркону — герметизированному контакту. Геркон представляет собой запаянную стеклянную колбу, внутри которой размещены два контакта — концы их находятся друг над другом на небольшом расстоянии. В исходном состоянии контакты разомкнуты. Но стоит приблизить к геркону постоянный магнит так, чтобы контакты оказались в его поле (рис. б), как концы контактов намагнитятся, притянутся друг к другу и замкнутся. При удалении магнита контакты вновь размыкаются (рис. а).

Установив геркон на передней вилке велосипеда и прикрепив магнит к спицам колеса (рис. в), получим датчик скорости. При вращении колеса магнит будет проходить вблизи геркона и магнитным полем замыкать его контакты. За каждый оборот колеса контакты замкнутся один раз. Чем больше скорость вращения колеса, а значит, скорость движения велосипеда, тем чаще будут замыкаться контакты геркона. Остается подсчитать число замыканий в единицу времени и определить скорость. А зная длину окружности колеса, нетрудно определить и пройденный путь. Но делать эти подсчеты будет электроника. Итак, вернемся к схеме устройства. Контакты датчика SА1 подключены к зажимам ХТ1 и ХТ2. Периодически замыкаясь, контакты соединяют левый по схеме вывод конденсатора С1 с общим проводом (плюс питания). При этом каждый раз конденсатор, заряжающийся в перерывах между замыканиями через резисторы R1 и R2, разряжается через резистор R2 и контакты. В итоге в момент размыкания контактов на резисторе R2 появляется импульс напряжения отрицательной полярности. Через диод VD2 он подается на специальное формирующее устройство, собранное на транзисторах VT1, VТ2. Это ждущий мультивибратор, нужен он вот для чего.

Длительность замыкания контактов геркона и длительность пауз между замыканиями непостоянна и зависит от скорости вращения колеса. Так же непостоянна будет и длительность импульсов, выделяющихся на резисторе R2. «Обрабатывать» такие импульсы сложно, поэтому и поставлен формирователь импульсов — ждущий мультивибратор. Независимо от колебаний длительности и амплитуды входных импульсов выходные будут строго постоянны. Длительность их зависит от емкости конденсатора С2, амплитуда — от напряжения питания, подаваемого на ждущий мультивибратор. Частота же следования импульсов определяется частотой замыкания контактов геркона.

Выходные импульсы мультивибратора, снимаемые с резистора R8, поступают далее на каскад, выполненный на транзисторе VТЗ,— это эмиттерный повторитель. Амплитуда импульсов на эмиттере транзистора практически равна амплитуде импульсов на базе. При каждом импульсе через резистор R9 и стрелочный индикатор РА1 протекает ток, и стрелка индикатора отклоняется. Чем чаще следуют импульсы, тем больше средний ток через индикатор, тем больше угол отклонения стрелки, свидетельствующий об увеличении скорости движения велосипеда.

Но ведь в промежутках между импульсами стрелка может возвращаться на нулевую отметку шкалы, иначе говоря, стрелка может колебаться, затрудняя отсчет показаний. Чтобы этого не происходило, параллельно индикатору поставлен оксидный (раньше называли электролитический) конденсатор СЗ. Он заряжается во время каждого импульса и в паузах между импульсами сохраняет напряжение. Стрелка индикатора не успевает возвращаться на нуль, и колебания ее едва заметны (если, конечно, стабильна скорость движения велосипеда). Предельная скорость, которую может измерить спидометр, зависит от тока полного отклонения стрелки индикатора и сопротивления резистора R9 (поэтому он и обозначен знаком подбора параметра — «звездочкой»).
Теперь об определении пройденного расстояния. Как вы уже знаете, оно зависит от длины окружности колеса велосипеда и числа его оборотов, то есть числа импульсов, поступивших с датчика. Эти импульсы и нужно подсчитать. Делается это с помощью каскада на транзисторе VТ4.
На базу транзистора поступают импульсы с эмиттерного повторителя через резистор R10 (он ограничивает ток базы и подбирается в зависимости от коэффициента передачи используемого транзистора). При каждом импульсе транзистор VТ4 открывается и подключает электромеханический счетчик В1 к источнику питания GВ1 (естественно, когда питание включено выключателем SА2). Сколько импульсов поступит, на столько единиц изменятся показания счетчика. Остается умножить это значение на длину окружности колеса — и получится цифра пройденного расстояния.
Хорошо, если счетчик имеет кнопку сброса показаний, тогда достаточно делать это перед каждым этапом и по прохождении этапа заносить показания в блокнот. Если же кнопки сброса нет, придется записывать показания счетчика перед каждым этапом и по ним определять протяженность того или иного отрезка пути.

Питается спидометр от источника напряжением 9 В. Поскольку оно со временем падает (источник истощается), для питания самого спидометра применен простейший стабилизатор напряжения, состоящий из стабилитрона VD1 и резистора R11. Напряжение на стабилитроне будет около 5,6 В даже при изменении питающего напряжения на 1,5—2 В.

Какие детали понадобятся для этого прибора? Геркон желательно взять с возможно большей чувствительностью и небольших габаритов, например, КЭМ-1А. Магнит тоже должен быть небольшой, но достаточно сильный, чтобы он мог замыкать контакты геркона на расстоянии не ближе 10 мм. Устанавливая эти детали, помните, что при вращении колеса центр магнита должен проходить точно напротив контактов (как правило, они расположены посередине колбы).

А как быть, если геркона нет? Выход простой — воспользоваться любыми электрическими контактами, способными замыкаться при вращении колеса. Это может быть, например, микровыключатель кнопочный, на кнопку которого будет надавливать установленная на колесе металлическая пластина. Подойдет и такой вариант — на вилке прикрепите пружинящую пластину, изолировав ее от корпуса велосипеда, а на спицах установите такую же пластину, надежно соединенную с корпусом. При вращении колеса пластины будут касаться друг друга один раз за оборот и замыкать цепь конденсатора С1 прибора. Все резисторы — МЛТ-0,25, за исключением R11 — он МЛТ-0,5. Оксидные конденсаторы — К50-6, но подойдут К50-3 или другие, на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме. Вместо диода Д9Б можно использовать любой другой диод из серии Д9 (либо из устаревшей серии Д2). Диод Д226Д (он защищает транзистор VТ4 от экстратоков, возникающих из-за индуктивной нагрузки — обмотки счетчика) можно заменить любым другим из серий Д226 или Д7.

Транзисторы VT1, VТ2 — любые из серий МП39—МП42. Транзистор VТЗ должен быть обязательно кремниевый, структуры p-n-p с возможно меньшим обратным током коллектора. Поэтому вместо КТ361А наиболее подходит КТ347А, но в крайнем случае допустимо поставить МП115. При последней замене через стрелочный индикатор может протекать начальный ток, вызывающий заметное отклонение стрелки. Снизить его можно только подбором транзистора с меньшим обратным током коллектора. Если же такой возможности нет, придется учитывать это отклонение на малых скоростях движения и вносить поправку в показания спидометра.

Транзистор VТ4 желательно применить серий МП25, МП26 — они допускают больший ток коллектора. В крайнем случае подойдет МП42Б.
Стрелочный индикатор — любого типа, с током полного отклонения стрелки от 100 мкА до 1 мА и рассчитанный на работу в условиях вибрации и в горизонтальном положении. Электромеханический счетчик — МЭС54, паспорт РС2.720.002 или РС2.720.004 (он более экономичен). Подойдут и другие счетчики небольших габаритов, работающие при напряжении 2—4 В и потребляющие возможно меньший ток.

Источником питания могут быть две батареи 3336 или шесть элементов 373, соединенные последовательно — все зависит от габаритов корпуса, который удастся подобрать для конструкции. Налаживание прибора начинают с проверки напряжения на стабилитроне. Оно должно быть около 5,6 В. Если оно намного меньше, нужно измерить ток через стабилитрон и установить его подбором резистора R11 примерно равным 3—4 мА.
Затем проверяют спидометр. Периодически замыкая входные зажимы пинцетом, убеждаются в отклонении стрелки индикатора. Подключив к зажимам кнопочный выключатель, нажимают на его кнопку с частотой примерно три раза в секунду, что соответствует скорости движения велосипеда около 20 км/ч. Подбором резистора R9 добиваются отклонения стрелки индикатора на конечную отметку шкалы. Более точно нужное сопротивление резистора можно установить во время контрольных гонок на дистанции известной протяженности.

Можно поступить и так. Установив датчик на заднее колесо и перевернув велосипед вверх колесами, вращают педали с постоянной скоростью, равной примерно 20 км/ч. Впаяв вместо постоянного резистора R9 переменный сопротивлением 22 кОм, устанавливают им стрелку индикатора на конечную отметку шкалы. Измеряют получившиееся сопротивление и впаивают в устройство резистор с таким сопротивлением.
В последнюю очередь подбором резистора R10 устанавливают ток через счетчик, несколько превышающий его ток срабатывания (с учетом возможного снижения напряжения питания до 7 В).

Также для замера пробега можно использовать любой ненужный микрокалькулятор. Для этого нужно аккуратно подпаять провод от геркона к кнопке (=) и замерить длину окружности колеса. Например, длина окружности 1метр 75см. Вводим в калькуляторе 1.75 и нажимаем (+) теперь можно ехать, на калькуляторе будет отображаться пробег в метрах.

С приближением лета многие уже успели открыть велосезон, а некоторые к нему только готовятся. В любом случае, если вы часто пользуетесь двухколесным транспортом, стоит подумать насчет спидометра, чтобы измерять текущую скорость и пройденное расстояние. Просто пойти и купить аксессуар в магазине - скучно, поэтому мы предлагаем обратить внимание на создание своего спидометра на платформе Arduino. На все уйдет не больше пары часов, а бюджет проекта составляет меньше 500 рублей. В итоге должен получиться аксессуар, в котором сервопривод со стрелкой и шкалой будет в аналоговом виде показывать текущую скорость, а дисплей - пройденное расстояние.

Инструменты и комплектующие для установки

Коробочка от губки для обуви
Сверло, ножницы, паяльник
Плотный картон, Маркер
Зубочистка, краска
Термоусадочная трубка
Клеевой пистолет и суперклей

При желании можно поставить второй спидометр для проверки точности показаний самодельного гаджета. Впрочем, это делать не обязательно, поскольку это достаточно простое устройство и у вас вряд ли что-то могло пойти не так в процессе сборки. Что важно, в отличие от аналогичных магазинных аксессуаров, самодельный спидометр более устойчив к повреждениям и может использоваться даже любителями агрессивной езды по пересеченной местности.

Главная » Вопросы » Автомобильный датчик скорости на велосипед своими руками. Как выбрать спидометр на велосипед? Для чего служит это устройство? Прошивка МК велокомпьютера