怎样用测力计自行车产生电压

第1步：材料：

1 Raspberry Pi 3;

1 Arduino Mega 2560;

1个带10个继电器12 V的继电器护罩;

10盏白炽灯127 V;

1个测力计自行车;

1电机（发电机）12 V;

电阻器（1x1kΩ，2x10kΩ）;

1电解电容10μF;

1齐纳二极管5.3 V;

1.5毫米电缆（红色，黑色，棕色）;

1支持10盏灯的MDF塔。

步骤2：系统框图：

步骤3：系统操作：

该系统基于电动自行车骑行时产生的动能的转换，该电能负责启动将打开灯的继电器。

发生器产生的电压由Arduino的模拟引脚读取，并通过RX-TX发送到Raspberry Pi。继电器的激活与产生的电压成正比 - 电压越高，触发的继电器就越多，灯就会点亮。

步骤4：力学方面

为了将直流发电机机械地连接到自行车上，皮带系统必须由普通自行车上使用的系统（由表冠，链条和小齿轮组成）代替。将金属板焊接到自行车车架上，以便可以通过螺钉固定发动机。之后，将小齿轮焊接到发电机轴上，以便可以放置链条，将踏板系统与发电机互连。

步骤5：电压读数：

要使用Arduino读取发电机的电压，需要将电机的正极连接到控制器的A0引脚，将负极连接到GND - 以避免发电机的最大电压大于在控制器和发生器之间构建了5 V的Arduino引脚，一个使用10μF电容的电压滤波器，一个1kΩ的电阻和一个5.3 V的齐纳二极管。 Arduino中加载的固件非常简单，仅包括读取模拟端口，将读取的值乘以常数0.0048828125（5/1024，即Arduino的GPIO电压除以其模拟端口的位数）并发送变量到串行 - 代码将在文章中提供。

在Raspberry Pi中启用RX-TX通信的过程有点复杂，您必须按照链接中描述的过程进行操作。简而言之，您需要编辑名为“inittab”的文件 - 位于“/etc/inittab” - ，注释行“T0：23：respawn：/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100”（如果文件不是在Raspberry的操作系统中创建，您必须输入命令：“sudo leafpad/boot/config.txt”并将“enable_uart = 1”行附加到文件末尾。完成此操作后，必须重新打开LX终端并使用命令“sudo systemctl stop [e-mail]”和“sudo systemctl disable [e-mail]”禁用Serial。之后你必须执行命令“sudo leafpad/boot/cmdline.txt”，删除“console = serial0，115200”行，保存文件并重启设备。为了能够进行RX-TX通信，必须使用命令“sudo apt-get install -f python-serial”在Raspberry Pi上安装串行库，并通过插入“import serial”行将库导入代码中，通过插入行“ser = serial.Serial（”/dev/ttyS0“，9600）”来初始化串行，并使用命令“ser.readline（）”读取Arduino发送的电压 - 使用的完整代码Raspberry中的内容将在本文末尾提供。

按照上述步骤，读取和发送电压步骤完成。

步骤6：Arduino编程：

如前所述，负责读取循环时产生的电压的代码非常简单。

首先，有必要选择A0引脚作为负责读取电压。

在“void setup（）”功能中，需要通过“pinMode（sensor，INPUT）”命令将引脚A0设置为INPUT并选择串口传输离子速度使用“Serial.begin（9600）”命令。

在“void loop（）”中，“Serial.flush（）”函数用于在每次终止发送时清除缓冲区信息通过串口;电压读数由“analogRead（sensor）”函数执行 - 记住有必要将模拟端口读取的值转换为Volts - 文章“读取电压”部分中引用的过程。

另外，在“void loop（）”函数中，有必要将变量x从float转换为string，因为这是通过RX-TX发送变量的唯一方法。循环函数的最后一步是在串行端口中打印字符串，以便将其发送到Raspberry - 为此，您必须使用“Serial.println（y）”函数。 “delay（100）”行仅添加到代码中，以便以100 ms的间隔发送变量 - 如果不遵守此时间，将发生串行过载，从而在程序中生成可能的崩溃。

voltage_read.ino

float sensor = A0;

void setup （）{

pinMode （sensor，INPUT）;

Serial。 begin （ 9600 ）;

}

void loop （）{

Serial。 flush （）;

float x = analogRead （传感器）* 0.0048828125 * 16.67 ;

字符串y = ” “ ;

y + = x;

Serial。 println （y）;

delay （ 100 》;

}

查看由GitHub托管的rawvoltage_read.ino

第7步：Raspberry Pi 3编程：

lamps_bike.py

import os ＃导入操作系统库（用于在必要时清除屏幕）

import RPi。 GPIO as gpio ＃导入库用于控制Raspnerry的GPIO

导入串行 ＃导入库负责串行通信

import 时间 ＃导入库，可以使用延迟功能

导入子进程 ＃导入库负责播放歌曲

＃ start serial

ser = serial.Serial（ “/dev/ttyS0 “ ， 9600 ） ＃定义设备名称和波特率

＃ clear screen

clear = lambda ：os.system（ ‘ clear ’ ）

＃设置引脚用于继电器控制

gpio.setmode（gpio。 BOARD ）

gpio.setup（ 11 ，gpio。 OUT ） ＃灯10

gpio .setup（ 12 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯9

gpio.setup（ 13 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯8

gpio.setup（ 15 ，gpio。 OUT ） ＃灯7

gpio。设置（ 16 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯6

gpio.setup（ 18 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯5

gpio.setup （ 19 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯4

gpio.setup（ 21 ，gpio。 OUT ） ＃灯3

gpio.setup（ 22 ，gpio。 OUT ） ＃指示灯2

gpio.setup（ 23 ，gpio。 OUT ） ＃灯1

＃开始记录

name = ［ “无”］ * 10

电压 = ［ 0.00 ］ * 10

＃读取记录文件

f = 打开（ ‘记录’ ， ‘ r ’ ）

i 范围（ 10 ）： ＃列表中出现10个最佳分数

name ［i］ = f.readline（）

name ［i］ = name ［i］ ［： len （name ［i］） - 1 ］

voltage ［ i］ = f.readline（）

电压［i］ = 浮动（电压［i］ ［： len （电压［i］） - 1 ］）

f.close（）

clear（）

＃设置最大电压

max = 50.00

＃关灯

for i in 范围（ 11 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ） ＃设置为HIGH，继电器关闭

＃ start

while True ：

＃初始屏幕

print ”记录： n “

i 范围（ 10 ）：

print name ［i］ ， “：” ，电压［I］， “ V ”

current_name = raw_input （ “将您的名字写下来开始：” ）

clear（）

＃更改最大值

if current_name == “ max ” ：

max = 输入（ ”写下最大电压：（ 2位小数）“ ）

clear（）

else ：

＃启动警告

for i in 范围（ 11 ， 24 ， 1 ）： ＃循环在PIN 11中启动并在PIN 24中停止

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ： ＃ PIN 14和20是GND引脚，20是3.3 V引脚

gpio.output（i， gpio。低） ＃打开灯

time.sleep（ 0.5 ）

k = 10

for i in 范围（ 23 ， 10 ， - 1 ）：

clear（）

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

subprocess.Popen （［ 的 aplay 的 ， 的音像/的 + STR （k）的 + 的的.wav 的 ］）

时间。睡眠（ 0.03 ）

clear（）

打印 “准备《！跨度》 n ” ，k

时间。睡眠（ 1 ）

k - = 1

gpio.output（i，gpio。 HIGH ） ＃关灯（逐个）

subprocess.Popen（ ［ 的 aplay 的 ， 的音像/go.wav 的 ］） ＃播放开始音乐

time.sleep（ 0.03 ）

clear（）

打印 ” GO！“

time.sleep（ 1 ）

clear（）

＃电压读数

current_voltage = 0.00

voltage1 = 0.00

i 范围（ 200 ）：

ser.flushInput（）

previous = voltage1

voltage1 = float （ser.readline（）） ＃收集由RX-TX传输的Arduino数据

clear（）

打印 voltage1， ” V “

if voltage1 》 current_voltage：

current_voltage = voltage1

＃取决于产生的电压，更多灯点亮。

如果 voltage1 《 max / 10 ：

for i 范围（ 11 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = max / 10 ：

gpio.output（ 11 ，gpio。 LOW ）

i 范围（ 12 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 2 * 最大 / 10 ：

《 范围（ 11 ， 13 ， 1 ）：

gpio。输出（i，gpio。低）

for i 范围（ 13 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 14 和 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = 3 * max / 10 ：

i 范围（ 11 ， 14 ， 1 ）：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

i 范围（ 15 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 4 * max / 10 ：

for i in 范围 （ 11 ， 16 ， 1 ）：

if i ！= 14 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

for i 范围（ 16 ， 24 ， 1 ）：

if i ！= 17 和 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 5 * max / 10 ：

范围 span》 11 ， 17 ， 1 ）：

如果 i ！= 14 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

for i 范围（ 18 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

如果 voltage1 》 = 6 * max / 10 ：

for i 范围（ 11 ， 19 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 ：

gpio.output（i，gpio。 LOW ）

i 范围（ 19 ， 24 ， 1 ）：

如果 i ！= 20 ：

gpio.output（i，gpio。 HIGH ）

if voltage1 》 = 7 * 最大 / 10 ：

for i in 范围（ 11 ， 20 ， 1 ）：

if i ！= 14 和 i ！= 17 ：
       责任编辑：wv