[Arduino 12] Velocímetro de bicicleta (2/3)

Continuando con la segunda parte del Velocímetro para bicicleta ya hemos armado el circuito principal de este sistema. hemos logrado determinar la cantidad de vueltas que da la rueda y verlo en el puerto serial de arduino IDE, ademas de programar correctamente el led que nos indica cuando hemos dado una vuelta a la rueda.

En esta segunda etapa haremos que el sistema nos diga que distancia hemos recorrido aproximadamente, cada vez que la rueda de una vuelta completa el sistema se actualizara y nos mostrará que distancia hemos recorrido.

Sketch "Calculo de distancia recorrida"

En el siguiente código calcularemos la distancia que hemos recorrido con cada giro de la rueda. En el código solo se ha agregado la función distancia(); esta funciona se ejecuta cada vez que detecte una vuelta y calcula la distancia que hemos recorrido. Si la distancia recorrida es menor o igual a 999 metros entonces mostrara la distancia en metros y si la distancia es mayor a 999 entonces mostrara la distancia calculada en kilómetros.

int estadoActual1=0;
int estadoActual2=0;
int estadoUltimo=0;
int contador=0;
float radioEnCm=30.0;   //ingresar radio de la rueda en cm
float pi=3.1416;
float perimetroRueda=2*pi*(radioEnCm/100);  //Calcula Perimetro en metros
float distRecorrida=0;
float distKM=0;

void setup(){
        pinMode(4,OUTPUT);
        pinMode(3,INPUT);
        Serial.begin(9600);
}

void loop(){
        estadoActual1=digitalRead(3);
        delay(10);
        estadoActual2=digitalRead(3);
//Si los estados no son iguales, el sketch no hace nada
        if (estadoActual1 == estadoActual2) {
              if (estadoActual1 != estadoUltimo){
                    if (estadoActual1 == HIGH) {
                        contador = contador + 1;
                        Serial.print ("Vueltas ");
                        Serial.println(contador);
                        distancia();
                    }
              }
        }
        estadoUltimo= estadoActual1;
                
        if (contador%2 == 0 ) {
              digitalWrite(4, LOW);
        }
        else {
              digitalWrite(4, HIGH);
        }
}

void distancia(){
                        distRecorrida=perimetroRueda*contador;
                        distKM=distRecorrida/1000;
                        if(distRecorrida<=999){
                                Serial.print("Distancia recorrida en m= ");
                                Serial.println(distRecorrida);
                        }
                        else{
                                Serial.print("Distancia recorrida en Km= ");
                                Serial.println(distKM);
                        }
                        }

Resultado "Calculo de distancia"

Lo que podremos ver en pantalla sera el numero de vueltas y la distancia recorrida, ahora que hemos comprobado que funciona correctamente. podemos pasar a la siguiente etapa donde calcularemos la velocidad de desplazamiento. 

Sketch "Cálculo de Velocidad"
Ahora que ya tenemos el calculo de la distancia recorrida podemos proceder a esta nueva etapa calculando la velocidad de desplazamiento. Añadiremos la nueva funcion que llamaremos VEL(); y en ella nos encargaremos de medir los tiempos y los calculos necesarios para la velocidad. Para ello mediremos el tiempo con millis(), de esta manera será medido el tiempo de cada vuelta que ha dado la rueda con respecto a cuando se inicio el código.

La clave para poder calcular la velocidad de desplazamiento es medir el tiempo en que se ejecuta cada vuelta es como si comenzáramos a andar en bicicleta y con un reloj midiéramos cuanto tiempo transcurre entre cada revolución. Luego con este tiempo que hemos medido (tiempo3=|tiempo2-tiempo1|) y la distancia recorrida (perimetro=2*pi*r) podemos calcular la velocidad.

Un ejemplo claro de lo anterior es el siguiente medimos el tiempo que trasncurrecon un reloj: vuelta1 a los 2seg, vuelta2 a los 6seg, vuelta3 a los 9seg, vuelta4 a los 12seg, luego hacemos los calculos, |6seg-2seg|=4seg, luego |6seg-9seg|=3seg, luego |12seg-9seg|=3seg. Cada vez que se obtiene uno de estos resultados dividimos la distancia en Km/(tiempo en hrs)

La velocidad la queremos en Km/hr por lo que es importante transformar las unidades, por ejemplo el tiempo3 que calculamos anteriormente esta en milisegundos (1 seg tiene 1000 milisegundos), para llevarlo a hrs, primero vamos a tener que dividir los milisegundos por 1000, ahora la unidad es segundos y esto lo tenemos que llevar a minutos, dividiendo por 60. Finalmente lo llevaremos a horas dividiendo una vez mas por 60, para de este modo obtener tiempo4=(((tiempo3/1000.0)/60.0)/60.0)

Con la distancia tenemos que hacer lo mismo, solo que sera una distancia fija (el perímetro de la rueda). Nosotros tenemos el perimetro en metros perimetroRueda=2*pi*(radioEnCm/100), esto lo llevaremos a kilómetros dividiendo por 1000, ya que un Km=1000 metros. Finalmente la velocidad va a ser velocidad=((perimetroRueda/1000)/tiempo4) y su unidad de medida estará en Km/hr.

int estadoActual1=0;
int estadoActual2=0;
int estadoUltimo=0;
int contador=0;
float radioEnCm=30.0;   //ingresar radio de la rueda en cm
float pi=3.1416;
float perimetroRueda=2*pi*(radioEnCm/100);  //Calcula Perimetro en metros
float distRecorrida=0;
float distKM=0;
int tiempo1=0;
int tiempo2=0;
int tiempo3=0;
float tiempo4=0;
float velocidad=0;

void setup(){
        pinMode(4,OUTPUT);
        pinMode(3,INPUT);
        Serial.begin(9600);
}

void loop(){
        estadoActual1=digitalRead(3);
        delay(10);
        estadoActual2=digitalRead(3);
//Si los estados no son iguales, el sketch no hace gran cosa
        if (estadoActual1 == estadoActual2) {
              if (estadoActual1 != estadoUltimo){
                    if (estadoActual1 == HIGH) {
                        contador = contador + 1;
                        Serial.print ("Vueltas ");
                        Serial.println(contador);
                        distancia();
                        VEL();
                    }
              }
        }
        estadoUltimo= estadoActual1;
              
        if (contador%2 == 0 ) {
              digitalWrite(4, LOW);
        }
        else {
              digitalWrite(4, HIGH);
        }
}


void distancia(){
                        distRecorrida=perimetroRueda*contador;
                        distKM=distRecorrida/1000;
                        if(distRecorrida<=999){
                                Serial.print("Distancia recorrida en m= ");
                                Serial.println(distRecorrida);
                        }
                        else{
                                Serial.print("Distancia recorrida en Km= ");
                                Serial.println(distKM);
                        }
                        }

void VEL(){
        if (contador%2 == 0 ) {
              tiempo1=millis();
        }
        else {
              tiempo2=millis();
        }
        tiempo3=abs(tiempo2-tiempo1); //hay que pasar el tiempo a hrs
        tiempo4=(((tiempo3/1000.0)/60.0)/60.0);
        velocidad=((perimetroRueda/1000)/tiempo4);
        Serial.print(" tiempo1= ");
        Serial.print(tiempo1);
        Serial.print("tiempo2= ");
        Serial.print(tiempo2);
        Serial.print(" tiempo3= ");
        Serial.print(tiempo3);
        Serial.print(" tiempo4= ");
        Serial.println(tiempo4);
        Serial.print("velocidad= ");
        Serial.println(velocidad);        
}

Resultado "Calculo Velocidad"
Como resultado de este sketch podremos apreciar el numero de vuelta que ha realizado la rueda, la distancia recorrida, los tiempos en los que toma el tiempo (tiempo1 y tiempo 2), veremos el calculo de tiempo (tiempo3) y veremos el tiempo en hrs (tiempo4 simpre marcara, 0.00 ya que es un numero muy pequeño, pero no afecta en el calculo final)  y finalmente veremos en el puerto serial la velocidad que ha sido calculada entre cada revolución.

Obviamente es innecesario mostrar todos los tiempos en el puerto serial, pero los pueden borrar del sketch, yo solo los agregue para que pudieran notar las mediciones y cálculos realizados por el sketch.

        Serial.print(tiempo1);
        Serial.print("tiempo2= ");
        Serial.print(tiempo2);
        Serial.print(" tiempo3= ");
        Serial.print(tiempo3);
        Serial.print(" tiempo4= ");
        Serial.println(tiempo4);

Ahora solo resta agregar una pantalla LCD para montarlo en una bicicleta y ver la velocidad y distancia recorrida, esto lo que veremos en el próximo tutorial obteniendo el sketch final y definitivo.

[Arduino 12] Parte 1: Velocímetro de bicicleta

[Arduino 12] Parte 2: Velocímetro de bicicleta

[Arduino 12] Parte 3: Velocímetro de bicicleta (final)

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