โปรเจกต์ Gear Indicator

เริ่มแรก ผมสั่งซื้ออุปกรณ์ต่าง ๆ หลายอย่างผ่าน Conrad เช่น:

• หน้าจอแสดงผลแบบตัวเลขและตัวอักษร (alphanumeric segment display) สีแดง ซึ่งเป็นหน้าจอแบบ 16 segment ผมเลือกใช้หน้าจอแบบ 16 segment แทนที่จะเป็น 7 segment เพื่อให้สามารถแสดงผลเส้นทแยงของตัว N (neutral - เกียร์ว่าง) และ R (reverse - เกียร์ถอยหลัง) ได้
• Arduino Nano (ตัวนี้จะทำหน้าที่แปลงสัญญาณจาก Sensor ให้เป็นสัญญาณเอาต์พุตเพื่อแสดงผลบนหน้าจอ)
• TT Electronic spot meters ขนาด 10 kohm จำนวน 2 ตัว สำหรับวัดตำแหน่งเกียร์
• กล่องพลาสติกสำหรับใส่อุปกรณ์
• และอุปกรณ์อื่น ๆ เช่น Resistors, Transistors, Voltage Regulators, Capacitors ฯลฯ

จากนั้นผมเริ่มออกแบบกล่องบรรจุ (housing box) ใน SolidWorks สำหรับติดตั้งหน้าจอ LED ผมได้ออกแบบตัวยึด (support) เข้ากับกล่องนี้ด้วย เพื่อให้สามารถติดตั้งชุดอุปกรณ์ทั้งหมดเข้ากับจุดยึดที่มีอยู่แล้วในรถแรลลี่ ส่วน Microcomputer (Arduino) จะถูกติดตั้งไว้ในกล่องด้านหลังหน้าจอ LED ทันที

ผมสามารถพิมพ์กล่องทั้งหมดแบบ 3D ได้ผ่านทางสถานศึกษาของผม ดังนั้นผมจึงสามารถเลือกใช้วัสดุสีดำที่เครื่องพิมพ์นี้ใช้ได้

นี่คือรูปภาพเพิ่มเติมอีกสองรูปของการพิมพ์และการยึดหน้าจอ ซึ่งทั้งหมดนี้จะถูกประกอบเข้าในกล่องที่พิมพ์แบบ 3D

วงจรไฟฟ้า:

หลังจากที่หน้าจอพร้อมแล้ว ผมเริ่มติดตั้ง Sensor บนคันเกียร์ โดยผมได้ออกแบบส่วนนี้ทั้งหมดใน SolidWorks เช่นกัน ซึ่งหลักการทำงานเป็นดังนี้:

ด้วยการใช้ Potentiometers 2 ตัว ผมสามารถกำหนดตำแหน่งของก้านทั้งสอง (gear lever fingers) ได้ ตำแหน่งนี้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณสำหรับส่งไปยัง Segment ของหน้าจอ LED โดยใช้ Arduino

หลังจากออกแบบการติดตั้ง Sensor เสร็จแล้ว ผมเริ่มทดสอบการทำงานโดยกำหนดตำแหน่งด้วย Sensor ผมเริ่มจากการสร้างแบบจำลองด้วยกระดาษแข็ง และใช้ไส้ปากกาจำลองเป็นคันเกียร์

ในโปรแกรม Arduino ผมวัดตำแหน่งของเกียร์ทีละเกียร์ ตัวอย่างเช่น เกียร์ 2:

//เกียร์ 2

if((sensorValue1 >582) &&(sensorValue2 > 542)){digitalWrite(2, LOW);digitalWrite(3, HIGH);digitalWrite(4, LOW);digitalWrite(7, HIGH);digitalWrite(8, LOW);

digitalWrite(9, LOW);digitalWrite(10, LOW);digitalWrite(11, HIGH);digitalWrite(12, HIGH);digitalWrite(13, HIGH);}

คำอธิบาย: ถ้า Potentiometer 1 อยู่ที่ด้านล่างซ้าย (สูงกว่า 582) และ Potentiometer 2 (สูงกว่า 542) หน้าจอทั้ง 5 Segment จะสว่างขึ้น (Pins 3, 7, 11, 12, 13)

จากนั้นผมพิมพ์แบบแผ่นยึด (mounting plate) จาก SolidWorks ลงบนกระดาษ และนำไปลองทาบดูว่ามันเข้ากับ Sensor ที่คันเกียร์หรือไม่

เมื่อขนาดถูกต้องแล้ว ผมจึงทำแผ่นยึดเวอร์ชันเหล็ก และทำก้านเขี่ย (take-away fingers) สองอันจากอะลูมิเนียม แล้วจึงนำทั้งหมดมาประกอบกัน สุดท้ายแผ่นเหล็กยังต้องลบคมและพ่นสีเพื่อป้องกันสนิม

จากนั้นใส่แผ่นบัง (shield) กลับเข้าที่ก็เป็นอันเสร็จเรียบร้อย สิ่งเดียวที่ยังต้องทำคือการติดตั้งฝาครอบกันฝุ่นให้แน่นหนา

สุดท้าย ผมได้ทำกล่องจ่ายไฟ (power box) ซึ่งประกอบด้วย:

• แบตเตอรี่ 9 Volt ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟอิสระแยกจากตัวรถ ผมทำแบบนี้เพื่อป้องกันปัญหาขัดข้องจากระบบไฟฟ้าของตัวรถ
• Relay สำหรับควบคุมให้หน้าจอเปิดโดยอัตโนมัติ
• Voltage Regulator สำหรับแปลงไฟจาก 9 Volts เป็น 5 Volts
• สวิตช์แบบ 3 ตำแหน่ง (Auto / Off / On)

อุปกรณ์ภายในกล่องจ่ายไฟ:

วงจร:

ตรงนี้คุณจะเห็นวิธีการติดตั้งกล่องในรถ:

รูปภาพผลลัพธ์สุดท้าย:

ตัวยึด (support) ที่หน้าจอติดตั้งอยู่นั้นอยู่ในรถมานานแล้ว เพราะใช้สำหรับติดตั้ง Action Camera ของเรา หน้าจอถูกติดตั้งไว้ต่ำพอที่จะทำให้ตัวกล้องยังมีพื้นที่เพียงพอ

เมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน เราได้ลงแข่งในรายการ Hellendoornrally และหน้าจอก็ผ่านการแข่งขันแรลลี่ครั้งแรกมาได้ด้วยดี ผมพอใจกับผลลัพธ์ที่ได้มาก และหวังว่าหน้าจอนี้จะใช้งานได้ไปอีกนาน