Bisiklet Hız Ölçer Yapımı: Hall Sensörü ve OLED ile

Bisikletinizin ne kadar hızlı gittiğini kendi yaptığınız bir cihazla görmek, fizik dersindeki hız formülünü gerçek hayata taşır. Bu yazıda bir Hall sensörü, küçük bir mıknatıs, Arduino Nano ve OLED ekranla hız ölçer kuruyoruz. Tekerlek çevresinin nasıl bulunduğunu, hızın nasıl hesaplandığını ve kodu adım adım anlatıyoruz.

Bisiklet hız ölçer nedir?

Bisiklet hız ölçer, tekerleğin dönüşünü sayarak bisikletin anlık hızını ve gidilen yolu gösteren bir ölçüm cihazıdır. Hazır bisiklet kilometre saatleri de çoğunlukla aynı yöntemle çalışır. Tekerleğin bir turunda bisiklet, tekerleğin çevresi kadar yol alır.

Hall sensörü mıknatısı nasıl algılar?

Hall sensörü, yakınındaki manyetik alanı algılayıp dijital bir sinyal veren yarı iletken bir sensördür. Modüldeki 3144 sensörü, mıknatısın bir kutbu yaklaşınca çıkışını değiştirir. Çoğu modülde çıkış LOW olur ve kart üzerindeki LED yanar.

3144 tek kutba tepki verir. Mıknatısı yaklaştırınca LED yanmıyorsa mıknatısı ters çevirin. Hall etkisinin nasıl oluştuğunu Hall effect sensör nedir yazısında anlattık.

Hız nasıl hesaplanır?

Hız, tekerlek çevresinin bir tur süresine bölünmesiyle hesaplanır: hız = çevre / süre. Çevre ise çap × π formülüyle bulunur. 26 inç tekerleğin çapı lastikle birlikte yaklaşık 26 × 2,54 = 66 cm'dir; çevresi 0,66 × 3,14 ≈ 2,07 m olur.

Bu değerler yaklaşıktır; gerçek çevre lastiğin kalınlığına ve havasına göre değişir. En doğru yol ölçmektir: lastiğe ve yere tebeşirle işaret koyun, bisikleti bir tam tur yürütün ve iki işaret arasını metreyle ölçün.

Örnek: mıknatıs iki geçiş arasında 500 ms, yani 0,5 s ölçülürse hız 2,07 / 0,5 = 4,14 m/s olur. Bunu km/sa'e çevirmek için 3,6 ile çarparız: 4,14 × 3,6 ≈ 14,9 km/sa. Kodda bu iki adım tek formülde birleşir: hız (km/sa) = çevre (m) × 3600 / süre (ms).

Hangi malzemeler gerekir?

Hız ölçer için Arduino Nano, Hall sensör modülü, küçük bir neodyum mıknatıs, 0,96 inç OLED ekran ve 9V pil yeterlidir.

Malzeme listesi

Mıknatısı jant teline kablo bağı ve bantla sabitleyebilirsiniz. Neodyum mıknatıslar çok güçlüdür; ikisini birbirine yaklaştırırken parmaklarınızı araya sıkıştırmayın.

Devre nasıl bağlanır?

Hall modülünün DO ucu Nano'nun D2 pinine, OLED'in SDA ucu A4'e ve SCL ucu A5'e bağlanır. 9V pil VIN ve GND pinlerine gider.

• Hall modülü: VCC → 5V, GND → GND, DO → D2.
• OLED: VCC → 5V, GND → GND, SDA → A4, SCL → A5.
• 9V pil: Kırmızı kablo → VIN, siyah kablo → GND.

D2 seçilmiştir, çünkü Nano'da kesme (interrupt) özelliği olan pinlerden biridir. Kesme sayesinde Arduino, ekranı yazarken bile mıknatısın geçişini kaçırmaz. OLED'in ayrıntısı SSD1306 OLED ekran yazısında.

Bisiklet hız ölçer adım adım nasıl yapılır?

Hız ölçer, önce masada mıknatısı elle geçirerek denenir, sonra bisiklete takılır.

1. Arduino IDE'de "Adafruit SSD1306" ve "Adafruit GFX" kütüphanelerini kurun.
2. Modülleri breadboard'da bağlayın ve aşağıdaki kodu USB ile yükleyin.
3. Mıknatısı sensörün önünden birkaç kez geçirin. Ekranda hız ve mesafe değişmelidir.
4. Kendi tekerleğinizin çevresini ölçüp koddaki CEVRE değerine yazın.
5. Mıknatısı jant teline, sensörü çatala mıknatısa 5-10 mm uzaklıkta sabitleyin.
6. Bisikleti ters çevirip pedalı elle döndürerek ilk denemeyi yapın.

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
Adafruit_SSD1306 oled(128, 64, &Wire, -1);
const float CEVRE = 2.07;    // metre, 26 inç için yaklaşık
volatile unsigned long sonTur = 0, aralik = 0, tur = 0;

void say() {
  unsigned long simdi = millis();
  if (simdi - sonTur > 60) {          // 60 ms'den kısa sinyali yok say
    aralik = simdi - sonTur; sonTur = simdi; tur++;
  }
}

void setup() {
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), say, FALLING);
  oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);
}

void loop() {
  noInterrupts();
  unsigned long a = aralik, s = sonTur, t = tur;
  interrupts();
  float hiz = 0;
  if (a > 0 && millis() - s < 3000) hiz = CEVRE * 3600.0 / a;
  oled.clearDisplay();
  oled.setTextSize(3); oled.setCursor(0, 0); oled.print(hiz, 1);
  oled.setTextSize(1); oled.setCursor(0, 32); oled.print("km/sa");
  oled.setCursor(0, 48); oled.print(t * CEVRE / 1000.0, 2); oled.print(" km");
  oled.display();
  delay(200);
}

Mıknatıs 3 saniye geçmezse ekran 0 gösterir. 60 ms sınırı, sensörün tek geçişi iki kez saymasını önler. 2,07 m'lik tekerlekte 60 ms, yaklaşık 124 km/sa'e karşılık gelir; bisiklet için yeterince yüksektir.

Hangi güvenlik kurallarına dikkat edilmeli?

Hız ölçer pille çalışır, ama asıl risk bisikletin kendisidir; şu kurallara uyun:

• Devreyi yalnızca 9V pil ya da USB ile besleyin; 220V'a hiçbir şey bağlamayın.
• İlk denemeleri bisiklet ters çevrilmiş ya da sehpada dururken yapın. Parmaklarınızı jant tellerinden ve zincirden uzak tutun.
• Sürüş denemesini kask takarak, trafiğe kapalı bir alanda ve bir yetişkin yanınızdayken yapın.
• Sürerken ekrana bakmayın. Değerleri durduktan sonra okuyun.
• Kabloları jant tellerine ve frene değmeyecek biçimde kablo bağıyla sabitleyin.
• 9V pili kısa devre etmeyin. Isınan ya da şişen pili hemen çıkarın ve bir yetişkine söyleyin.

Ödevinizi nasıl sunarsınız?

Ödevinizi, hız ölçerinizin ölçtüğü değerleri başka bir yöntemle karşılaştırarak sunabilirsiniz.

• Mesafe deneyi: Okul bahçesinde 50 metrelik bir yol ölçün. Bisikleti yürüterek geçin ve ekrandaki mesafeyi gerçek mesafeyle karşılaştırın.
• Hız deneyi: Aynı yolu kronometreyle ölçün. Hız = yol / zaman ile hesapladığınız değeri ekrandakiyle karşılaştırın.
• Hata hesabı: Fark / gerçek değer × 100 ile yüzde hatayı bulun. Çevreyi tahmin ve ölçüm ile girdiğinizde hatanın nasıl değiştiğini gösterin.

Örnek hipotez: "Tekerlek çevresini ölçerek girersek yüzde hata azalır." Sonuçları bir tabloya ve grafiğe aktarın. Farklı boyuttaki mıknatıslar için mıknatıs kategorisine bakabilirsiniz.

Sık sorulan sorular

Ekranda hız neden hep 0 görünüyor?

Hız hep 0 ise sensör mıknatısı algılamıyordur. Önce mıknatısı elle yaklaştırıp modülün LED'inin yandığını kontrol edin. Yanmıyorsa mıknatısı ters çevirin ya da sensöre yaklaştırın; 3144 tek kutba tepki verir. LED yanıyor ama hız değişmiyorsa DO kablosunun D2'ye takılı olduğuna bakın. Bazı modüller ters sinyal verir; o zaman koddaki FALLING yerine RISING yazın.

Tekerlek çevresi neden bu kadar önemli?

Tekerlek çevresi önemlidir, çünkü hız ve mesafe doğrudan bu sayıyla hesaplanır. Çevreyi yüzde 5 yanlış girerseniz hız ve mesafe de yüzde 5 yanlış çıkar. 26 inç için 2,07 m yaklaşık bir değerdir; lastiğin şişkinliği ve kalınlığı bunu birkaç santimetre değiştirir. Bu yüzden çevreyi tebeşirle ölçüp girmek en doğru sonucu verir.

Telefonun GPS hızıyla neden farklı çıkıyor?

Telefonun GPS'i hızı konum değişiminden hesaplar ve birkaç metrelik konum hatası yapabilir. Özellikle düşük hızlarda ve binaların arasında GPS hızı dalgalanır. Tekerlekten ölçülen hız, çevre doğru girildiğinde genellikle daha kararlıdır. İki yöntemi karşılaştırmak, ödeviniz için güzel bir tartışma konusu olur.

9V pil ne kadar dayanır?

9V pilin dayanma süresi, pilin kapasitesine ve devrenin çektiği akıma bağlıdır. Nano ve OLED birlikte birkaç on miliamper çeker; alkalin bir 9V pil bu yükle birkaç saat ile bir gün arasında dayanabilir. Daha uzun kullanım için USB powerbank'ı Nano'nun USB girişine bağlayabilirsiniz. Kullanmadığınızda pili mutlaka çıkarın.

Mıknatıs sayısını artırırsam ne olur?

Tekerleğe iki mıknatıs takarsanız her turda iki sinyal gelir ve ölçüm daha sık güncellenir. Bu durumda kodda çevre yerine çevrenin yarısını, yani 2,07 / 2 ≈ 1,035 m kullanmanız gerekir. Mıknatısları tekerleğin tam karşılıklı iki noktasına koyun. Aksi halde iki sinyal arasındaki süreler eşit olmaz ve hız titrer.

Özet

• Hız ölçer, tekerlekteki mıknatısın Hall sensörünün önünden geçişini sayar.
• Hız = çevre / tur süresi; km/sa için m/s değeri 3,6 ile çarpılır.
• 26 inç tekerleğin çevresi yaklaşık 2,07 m'dir; en doğrusu tebeşirle ölçmektir.
• Bağlantı: Hall DO → D2 (kesme pini), OLED SDA → A4, SCL → A5, 9V pil → VIN.
• Örnek: 500 ms'lik tur süresi yaklaşık 14,9 km/sa eder.
• İlk denemeleri bisiklet sabitken, sürüşü kaskla ve yetişkin gözetiminde yapın.