Modulátor svetlometov Arduino pre bezpečnosť motocyklov: 20 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Motocykle sú na ceste ťažko viditeľné predovšetkým z toho dôvodu, že sú asi štvrtina šírky auta alebo nákladného auta. Od roku 1978 v USA sa od výrobcov motocyklov vyžaduje, aby motocykle viac zviditeľňovali nepretržitým zapínaním svetlometov, ale niekedy to nestačí na ich odlíšenie od automobilov a zvýšenie ich „nápadnosti“. Federálne a kanadské predpisy USA umožňujú moduláciu svetlometov na motocykloch. Modulovanie bliká svetlometmi určitou rýchlosťou, aby boli viditeľnejšie. Tento odkaz ukazuje požiadavky na modulátory svetlometov pre USA a Kanadu.

www.kriss.com/pdf/modulator-headlamp.pdf

Keďže som nadšencom elektroniky, mám skúsenosti s mikrokontrolérmi a jazdím na motocykli, rozhodol som sa vyrobiť si vlastný modulátor svetlometov a hodiť ďalšie bezpečnostné prvky len pre mňa. K zvýšeniu pohodlia a bezpečnosti boli pridané dve funkcie. Sú to ukazovatele rýchlosti, čomu hovorím „chudobný tempomat“s heads up LED displejom a oranžovým bezpečnostným svetlom vzadu. Ktorúkoľvek z týchto funkcií je možné kedykoľvek pridať do návrhu modulátora.

Tachometer na mojom motocykli je ťažko čitateľný kvôli svojmu umiestneniu a dizajnu. Čítať rýchlomer znamená odtrhnúť zrak od cesty. Ukazovateľ rýchlosti pozostáva z chvíľkového prepínača namontovaného na riadidlách blízko pravého palca, zariadenia s Hallovým efektom s magnetom pripevneného na prednom kolese a trojfarebnej diódy LED namontovanej na prednom skle blízko úrovne očí. Keď sa dosiahne požadovaná rýchlosť, spínač sa stlačí a LED dióda okamžite začne svietiť namodro, čo znamená, že idete nastavenou rýchlosťou alebo blízko nej. Ak stratíte rýchlosť, dióda LED sa rozsvieti na zeleno, čo znamená, že na udržanie nastavenej rýchlosti musíte zrýchliť. Ak idete príliš rýchlo, LED dióda sa zmení na červenú, čo znamená, že musíte spomaliť. Cieľom je udržať LED modrú.

Tento projekt bol pre mňa vzdelávacím projektom a počas cesty som urobil veľa chýb (väčšinou v softvéri, kde je ľahké vykonať zmeny). Navrhujem, aby ste ako jednorazový projekt použili stavbu navrhnutú v časti „Ako sa stavia“.

POZNÁMKA: Tento dizajn nie je určený na žiadne komerčné použitie a nespĺňa „literu“zákona v dvoch oblastiach

d) Prepínač modulátora musí byť zapojený v napájacom kábli vlákna lúča, ktorý je modulovaný, a nie v uzemnenej časti obvodu.

e) Musia byť k dispozícii prostriedky tak, aby dolný aj horný lúč zostali prevádzkyschopné v prípade poruchy modulátora [POZNÁMKA: Na zariadenie MOSFET je možné nainštalovať spínač, ktorý splní túto požiadavku]

Potrebná sada zručností:

• Tento návod nie je „Ako na to“, je to „Ako“. Budete musieť urobiť návrh a prispôsobenie sa svojmu vlastnému mototcyklu.
• Schopnosť čítať a riadiť sa schematickým diagramom, vyhľadávať súčasti na prototypovej doske a spájať ich pomocou prepojovacieho drôtu.
• Schopnosť spájkovať
• Mechanická schopnosť nainštalovať modulátor na motocykel

Krok 1: Cieľ projektu

Predtým, ako sa pustím do akéhokoľvek dizajnérskeho projektu, rád by som si spísal zoznam všetkého, čo by som chcel na dizajne robiť. Tu je môj zoznam:

• Musí to byť „plug-n-play“. Inštaluje sa medzi zväzok svetlometov a svetlomety. Vôbec žiadne škrty alebo úpravy kabeláže vozidla.
• Modulujte svetlomety pri 240 prechodoch za minútu medzi 100% a 20% jasu na diaľkových alebo stretávacích svetlách.
• Modulujte zadné výstražné svetlo pri 60 prechodoch za minútu, 240 prechodoch za minútu pri použití bŕzd.
• Fotografický odpor namontovaný na prednú vidlicu snímajúci denné svetlo. Za súmraku modulácia svetlometov prestane a head-up displej stmavne.
• Heads up trojfarebný LED indikátor rýchlosti. Na displeji sa zobrazuje „príliš rýchly“(červený), „príliš pomalý“(zelený), „zapnutý rýchlosť“(modrý) s programovateľnou hysterézou.
• Nastavovací spínač namontovaný na riadidlách pre indikátor rýchlosti pohybu nahor.
• Zariadenie s Hallovým efektom namontované na prednú vidlicu s magnetom prilepeným na prednom kolese na snímanie rýchlosti vozidla.

Plány na budúcu implementáciu:

• Skutočný tempomat s krokovým motorom namontovaným na riadidlách na ovládanie plynu.
• Bočné výstražné svetlá jantáru.

Krok 2: Ako je to postavené

Mikrokontroléry sú veľmi účinné, pokiaľ ide o to, čo všetko môžu robiť. Je celkom jednoduché pripojiť zariadenia k pinom mikrokontroléra a potom ich ovládať softvérovo. Na tento projekt som použil Arduino (alebo klon Arduino) a niekoľko prototypovacích dosiek (jedna pre každú funkciu). Neskôr som navrhol vlastnú obvodovú dosku. Tieto prototypovacie dosky sa navzájom spájajú v rade s kolíkmi Arduino replikovanými na každej prototypovacej doske. Obrázok vyššie ukazuje, ako je možné tento projekt stavať po etapách, na každej prototypovacej doske jedna funkcia. Odporúčame vám najskôr postaviť modulátor svetlometov, nainštalovať ho na motocykel a pred prechodom na ďalší modul sa uistite, že funguje správne. Tento typ konštrukcie vám tiež ponúka príležitosť vymyslieť, navrhnúť a postaviť svoje vlastné špeciálne vlastnosti.

Krok 3: Schéma modulátora svetlometov

Predpokladá sa, že budete používať Arduino UNO R3 alebo kompatibilný mikrokontrolér. Na zapojenie komponentov modulátora použite vyššie uvedenú schému. Ak máte iba jeden svetlomet, môžete druhý riadiaci obvod (znázornený v modrom rámčeku) vynechať. Aj keď máte dva svetlomety, zvážte iba blikanie jedného. Môže sa zdať (a je) nadbytočné používať mikrokontrolér na žmurknutie svetlometom. Dôvodom použitia mikrokontroléra je jednoduchosť elektroniky a schopnosť vykonávať ďalšie funkcie modulu. Na stavbu dosky modulátora svetlometov budete potrebovať diely uvedené v nasledujúcom zozname dielov.

Krok 4: Zoznam častí modulátora svetlometov

Krok 5: Zostavy káblov modulátora svetlometov

Tieto káble sú potrebné pre modul modulátora svetlometov. Vždy používajte drôtový merač, ktorý je vhodný pre obvod, v ktorom slúži. Odporúča sa označiť každý voľný vodič a nepolarizovaný konektor. To sa musí vykonať na každom kábli a na oboch stranách dosky s plošnými spojmi protoshield. Pretože váš motocykel nemusí používať žiarovku svetlometu H4 ako ja, bude potrebné, aby ste:

• Určte typ žiarovky pre váš motocykel
• Objednajte si príslušný predlžovač kábla svetlometu
• Identifikujte, ktoré z troch vodičov sú „uzemnenie“, „diaľkové svetlo“a „stretávacie svetlo“, a podľa toho zapojte

Krok 6: Inštalácia modulátora svetlometov

Usporiadanie a spojenia medzi komponentmi na tejto doske musí určiť staviteľ. Jeden 2-kolíkový kolmý konektor použite ako konektor pre zostavu kábla fotoodporu a druhý na napájanie napájané 12 VDC do zadného výstražného svetla. Pripojte modul modulátora svetlometov k doske Arduino. Obrázok vyššie ukazuje, ako sa modulátor inštaluje medzi svetlomet motocykla a jeho svetlomet. Všetka energia pochádza z zväzku svetlometov motocykla.

Krok 7: Inštalácia fotoodporu

Namontujte zostavu kábla fotoodporu pomocou jedného alebo viacerých káblových úchytiek, ktoré ho pripevnia k prednej vidlici motocykla smerom nadol k zemi.

Krok 8: Softvér

Tento kód Arduino bude ovládať modulátor svetlometov, zadné výstražné svetlo a indikátor rýchlosti „Heads up“. Aj keď to v žiadnom prípade nie je profesionálny kód, zobrazuje príklady časovačov a prerušení.

Softvér modulátora

Hlavnými funkciami softvéru modulátora svetlometov sú:

• Časovač s frekvenciou 8 Hz.
• Súbor 16 prvkov, ktoré ukladajú stav svetlometu pre každé začiarknutie časovača. (napr. na 100%, na 20%, na 100%, na 20%atď.)
• Prerušenie časovača, ktoré číta stavové pole a prenáša tento stav na kolík svetlometu na Arduine.

Zakaždým, keď prejde slučkou, odčíta sa hodnota fotoodporu. Ak je nameraná hodnota väčšia ako uložená hodnota, ktorá predstavuje súmrak, svetlomety sa naďalej modulujú.

Softvér zadného výstražného svetla

Softvér zadných výstražných svetiel používa rovnaký 8 Hz časovač, prerušenie časovača a pole ako modulátor svetlometov, ale zatiaľ čo nie je zabrzdená brzda motocykla, zadné výstražné svetlo svieti 8 kmitov a vypína 8 kmitov. Ak sú brzdy zabrzdené, zadné výstražné svetlo bliká na 1 zatiahnutie, 1 na kliešť atď., Kým brzdu neuvoľníte.

Softvér indikátora rýchlosti

Hlavnými charakteristikami ukazovateľa rýchlosti sú:

• Časovač 2 000 Hz.
• Hardvérové prerušenie generované zariadením s Hallovým efektom
• Prepínač nastavenia rýchlosti
• LED diódy indikujúce „príliš rýchlo“, „príliš pomaly“a „zapnutú rýchlosť“

Zakaždým, keď magnet predného kolesa prejde okolo zariadenia s Hallovým efektom, uloží sa počítadlo poháňané časovačom 2 000 Hz; potom sa počítadlo vynuluje a počítanie začne znova. Po stlačení tlačidla „nastavenie rýchlosti“sa z uloženého počítadla stane nastavená rýchlosť. Potom sa nastavená rýchlosť porovná s uloženým počítadlom a rozsvieti sa príslušná dióda LED, ktorá indikuje, či je počet menší (príliš rýchly) viac (príliš nízky) alebo v rozsahu tolerancie pre rýchlosť vypočítanú sčítaním alebo odčítaním percenta z nastavenej rýchlosti.. Ak by nebola zavedená tolerancia, počet by musel byť presne nastavenou rýchlosťou, inak by modrá LED dióda nikdy nesvietila.

Krok 9: Modul zadného výstražného svetla

Na obrázku vyššie je výstražná LED dióda oranžovej farby pripevnená k operadlu zadného sedadla môjho motocykla. Počas jazdy táto kontrolka bliká nepretržite jednu sekundu zapnutú a jednu sekundu vypnutú. Keď sú brzdy zabrzdené, bude toto svetlo blikať štyrikrát za sekundu rovnako ako svetlomety.

Krok 10: Schéma zadného výstražného svetla

Na zapojenie komponentov zadného výstražného svetla použite vyššie uvedenú schému. Na stavbu dosky zadného výstražného svetla budete potrebovať diely uvedené v nasledujúcom zozname dielov.

Krok 11: Zoznam častí zadného výstražného svetla

Krok 12: Zostava kábla výstražného svetla vzadu

Krok 13: Inštalácia výstražného svetla

Usporiadanie a spojenia medzi komponentmi na tejto doske musí určiť staviteľ. Jeden 2-kolíkový kolmý kolíkový konektor použite ako konektor pre zostavu kábla výstražného svetla a druhý pre napájanie 12 VDC z modulu modulátora svetlometov.

Namontujte výstražné svetlo na zadnú časť motocykla a zaistite jeho kábel káblovými úchytkami. Zapojte modul výstražného svetla do modulu modulátora svetlometov, prepojte výstražné svetlo 12VDC z modulu modulátora svetlometov k modulu zadného výstražného svetla.

Krok 14: Schéma modulu indikátora rýchlosti

Krok 15: Zoznam častí indikátora rýchlosti

Krok 16: Zostava Hallovho efektu indikátora rýchlosti

Krok 17: Zostava spínača spínača rýchlosti a indikátora brzdového spínača indikátora rýchlosti

Krok 18: Zostava indikátora „Heads-up LED“indikátora rýchlosti

Upevnenie LED je ponechané na staviteľovi.

Krok 19: Inštalácia indikátora rýchlosti

Usporiadanie a spojenia medzi komponentmi na tejto doske musí určiť staviteľ. Jeden 2-kolíkový kolmý kolíkový konektor použite ako konektor pre zostavu kábla súpravy rýchlosti a druhý pre kábel spínača brzdy. Ako konektor pre zostavu kábla zariadenia s Hallovým efektom použite 3-kolíkový kolmý konektor a pre kábel LED s indikátorom rýchlosti 4-kolíkový konektor.

Namontujte spínač nastavenia rýchlosti, Hallov senzor, diódu LED indikátora rýchlosti a spínač brzdy na brzdu motocykla podľa obrázkov zostavy kábla. Pripojte modul indikátora rýchlosti k modulu výstražných svetiel.

Krok 20: ZÁVEREČNÉ POZNÁMKY

Modulátor svetlometov/výstražné svetlo/indikátor rýchlosti používam viac ako rok a nikdy nezlyhal. Očakávajte niekoľkosekundové oneskorenie (kým sa Arduino spustí), kým sa nerozsvietia svetlomety a nezačnú blikať. Aj keď nie je možné dokázať neúčasť, zdá sa, že som pre vodičov okolo seba viditeľný. Najmenej 3 ľudia spomenuli a oceňujú žlté zadné výstražné svetlo.