Modulator reflektorów Arduino dla bezpieczeństwa motocykla: 20 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Motocykle są trudne do zauważenia na drodze przede wszystkim dlatego, że mają tylko jedną czwartą szerokości samochodu osobowego lub ciężarowego. Od 1978 roku w USA producenci motocykli są zobowiązani do zwiększania widoczności motocykli poprzez ciągłe włączanie reflektorów, ale czasami to nie wystarcza, aby odróżnić je od samochodów i uczynić je „bardziej widocznymi”. Przepisy federalne i kanadyjskie USA pozwalają na modulowanie reflektorów motocykli. Modulacja miga reflektorami z określoną częstotliwością, aby były bardziej widoczne. Ten link pokazuje wymagania dotyczące modulatorów reflektorów zarówno dla USA, jak i Kanady.

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

Ponieważ jestem hobbystą elektronikiem, mam trochę doświadczenia z mikrokontrolerami i jeżdżę na motocyklu, postanowiłem zrobić własny modulator reflektorów i dorzucić kilka innych zabezpieczeń specjalnie dla mnie. Dodano dwie funkcje zwiększające wygodę i bezpieczeństwo. Są wskaźnikiem prędkości, co nazywam „tempomatem biednego człowieka” z wyświetlaczem LED i bursztynowym światłem bezpieczeństwa z tyłu. Każdą z tych funkcji można w dowolnym momencie dodać do projektu modulatora.

Prędkościomierz na moim motocyklu jest trudny do odczytania ze względu na jego lokalizację i konstrukcję. Odczytanie prędkościomierza oznacza oderwanie wzroku od drogi. Wskaźnik prędkości składa się z przełącznika chwilowego ustawienia zamontowanego na kierownicy w pobliżu prawego kciuka, urządzenia z efektem Halla z magnesem przymocowanym do przedniego koła oraz trójkolorowej diody LED zamontowanej na przedniej szybie na wysokości oczu. Po osiągnięciu żądanej prędkości przełącznik jest wciskany i natychmiast dioda LED zmienia kolor na niebieski, wskazując, że zbliżasz się do ustawionej prędkości. Jeśli stracisz prędkość, dioda LED zmieni kolor na zielony, wskazując, że aby utrzymać ustawioną prędkość, musisz przyspieszyć. Jeśli jedziesz zbyt szybko, dioda LED zmieni kolor na czerwony, wskazując, że musisz zwolnić. Celem jest utrzymanie niebieskiej diody LED.

Ten projekt był dla mnie projektem edukacyjnym i po drodze popełniłem wiele błędów (głównie w oprogramowaniu, w którym zmiany są łatwe do wprowadzenia). Sugeruję, aby jako jednorazowy projekt wykorzystać konstrukcję sugerowaną w sekcji „Jak to jest zbudowane”.

UWAGA: Ten projekt nie jest przeznaczony do użytku komercyjnego i nie spełnia „litery” prawa w dwóch obszarach

d) Przełącznik modulatora należy podłączyć do przewodu zasilającego modulowanego żarnika wiązki, a nie do uziemionej strony obwodu.

e) Należy zapewnić środki umożliwiające działanie zarówno dolnej, jak i górnej wiązki w przypadku awarii modulatora [UWAGA: Przełącznik można zainstalować na urządzeniu MOSFET, aby spełnić ten wymóg]

Wymagany zestaw umiejętności:

• Ta instrukcja nie jest „Jak”, to „Jak”. Będziesz musiał zaprojektować i dostosować do własnego motocykla.
• Umiejętność czytania i śledzenia schematu, lokalizowania komponentów na płytce prototypowej i łączenia ich przewodem przyłączeniowym.
• Możliwość lutowania
• Możliwość mechanicznego montażu modulatora na motocyklu

Krok 1: Cel projektu

Przed rozpoczęciem jakiegokolwiek projektu lubię spisać listę wszystkiego, co chciałbym zrobić z projektem. Oto moja lista:

• Musi być „plug-n-play”. Instaluje się między wiązką reflektorów a reflektorami. Żadnych cięć ani modyfikacji okablowania pojazdu.
• Moduluj reflektory z 240 przejściami na minutę między 100% a 20% jasnością na światłach drogowych lub światłach mijania.
• Wyreguluj tylne światło ostrzegawcze z prędkością 60 przejść na minutę, 240 przejść na minutę, gdy hamulce są wciśnięte.
• Fotorezystor montowany do przedniego widelca wykrywający światło dzienne. O zmierzchu modulacja reflektorów ustaje, a wyświetlacz heads-up przyciemnia się.
• Heads up trójkolorowy wskaźnik prędkości LED. Wyświetlacz wskazuje „za szybko” (czerwony), „za wolno” (zielony), „na prędkość” (niebieski) z programowaną histerezą.
• Montowany na kierownicy przełącznik zestawu do wskaźnika prędkości heads up.
• Urządzenie z efektem Halla montowane do przedniego widelca z magnesem przyklejonym do przedniego koła, aby wykrywać prędkość pojazdu.

Plany przyszłego wdrożenia:

• Prawdziwy tempomat z silnikiem krokowym montowanym na kierownicy do uruchamiania przepustnicy.
• Pomarańczowe światła ostrzegawcze boczne.

Krok 2: Jak to jest zbudowane

Mikrokontrolery są bardzo potężne pod względem wszystkiego, co mogą zrobić. Dość łatwo podłączyć urządzenia do pinów mikrokontrolera, a następnie sterować nimi za pomocą oprogramowania. Do tego projektu użyłem Arduino (lub klonu Arduino) i kilku płytek prototypowych (po jednej dla każdej funkcji). Później zaprojektowałem własną płytkę drukowaną. Te płytki prototypowe łączą się ze sobą w stos z pinami Arduino replikowanymi na każdej płytce prototypowej. Zdjęcie powyżej pokazuje, jak ten projekt można budować etapami, po jednej funkcji na każdej płytce prototypowej. Sugeruje się, aby najpierw zbudować modulator reflektora, zainstalować go na motocyklu i upewnić się, że działa poprawnie przed przejściem do następnego modułu. Tego typu konstrukcja daje również możliwość wymyślenia, zaprojektowania i zbudowania własnych specjalnych funkcji.

Krok 3: Schemat modulatora reflektorów

Zakłada się, że użyjesz Arduino UNO R3 lub kompatybilnego mikrokontrolera. Użyj powyższego schematu, aby okablować komponenty modulatora. Jeśli masz tylko jeden reflektor, możesz pominąć drugi obwód sterowania (pokazany w niebieskim polu). Nawet jeśli masz dwa reflektory, rozważ miganie tylko jednego. Używanie mikrokontrolera do mrugania reflektorem może wydawać się (i jest) przesadą. Powodem zastosowania mikrokontrolera jest prostota elektroniki i możliwość realizacji pozostałych funkcji modułu. Aby zbudować płytkę modulatora reflektorów, będziesz potrzebować części pokazanych na poniższej liście części.

Krok 4: Lista części modulatora reflektorów

Krok 5: Zespoły kabli modulatora reflektorów

Te kable są potrzebne do modułu modulatora reflektorów. Zawsze używaj miernika drutu, który jest odpowiedni dla obsługiwanego obwodu. Zaleca się, aby każdy luźny przewód i niespolaryzowane złącze były oznakowane. Należy to zrobić na każdym kablu i po obu stronach płytki drukowanej protoekranu. Ponieważ Twój motocykl może nie używać żarówki H4 takiej jak moja, konieczne będzie:

• Określ typ żarówki do swojego motocykla
• Zamów odpowiedni przedłużacz kabla reflektora
• Zidentyfikuj, który z trzech przewodów to „ziemia”, „światła drogowe” i „światła mijania” i odpowiednio podłącz

Krok 6: Instalacja modulatora reflektorów

Układ i połączenia między komponentami na tej płycie są do ustalenia przez konstruktora. Użyj jednego 2-stykowego złącza kątowego jako złącza dla zespołu kabla fotorezystora, a drugiego do zasilania 12 V DC tylnego światła ostrzegawczego. Podłącz moduł modulatora reflektorów do płytki Arduino. Powyższe zdjęcie pokazuje, jak modulator jest instalowany między reflektorem motocykla a jego wiązką reflektorów. Cała moc pochodzi z wiązki reflektorów motocykla.

Krok 7: Instalacja fotorezystora

Zamontuj zespół kabla fotorezystora za pomocą jednej lub więcej opasek zaciskowych, aby przymocować go do przedniego widelca motocykla skierowanego w dół w kierunku ziemi.

Krok 8: Oprogramowanie

Ten kod Arduino będzie obsługiwać modulator reflektora, tylne światło ostrzegawcze i wskaźnik prędkości "heads up". Chociaż nie jest to profesjonalny kod, pokazuje przykłady timerów i przerwań.

Oprogramowanie modulatora

Główne cechy oprogramowania modulatora reflektorów to:

• Zegar 8 Hz.
• Tablica 16 elementów, które przechowują stan reflektora dla każdego tyknięcia timera. (np. na 100%, na 20%, na 100%, na 20% itd.)
• Przerwanie czasowe, które odczytuje tablicę statusu i przekazuje ten status do pinu reflektora w Arduino.

Za każdym razem w pętli odczytywana jest wartość fotorezystora. Jeśli odczytana wartość jest większa niż zapisana wartość reprezentująca zmierzch, reflektory nadal się modulują.

Oprogramowanie tylnego światła ostrzegawczego

Oprogramowanie tylnego światła ostrzegawczego wykorzystuje ten sam timer 8 Hz, przerwanie timera i tablicę, co modulator reflektora, ale gdy hamulec motocykla nie jest wciśnięty, tylne światło ostrzegawcze jest włączone przez 8 tików i wyłączone przez 8 tików. Jeśli hamulce są zaciągnięte, tylna lampka ostrzegawcza miga po 1 tiku, nie świeci po 1 tiku itd., aż do zwolnienia hamulca.

Oprogramowanie wskaźnika prędkości

Główne cechy wskaźnika prędkości to:

• Zegar 2000 Hz.
• Przerwanie sprzętowe generowane przez urządzenie efektu halla
• Przełącznik ustawienia prędkości
• Diody LED wskazujące „zbyt szybko”, „zbyt wolno” i „na prędkości”

Za każdym razem, gdy magnes przedniego koła przechodzi przez urządzenie efektu Halla, zapamiętywany jest licznik sterowany zegarem 2000 Hz; następnie licznik jest zerowany i liczenie rozpoczyna się od nowa. Po naciśnięciu przycisku „speed set” zapisany licznik staje się ustawioną prędkością. Następnie ustawiona prędkość jest porównywana z zapisanym licznikiem i zapala się odpowiednia dioda LED wskazując, czy zliczanie jest mniejsze (zbyt szybkie), bardziej (zbyt wolne) lub mieści się w zakresie tolerancji dla prędkości włączonej obliczonej przez dodanie lub odjęcie procentu ustawionej prędkości. Gdyby tolerancja nie została wprowadzona, licznik musiałby być dokładnie ustawiony na prędkość lub niebieska dioda LED nigdy by się nie zapaliła.

Krok 9: Moduł tylnego światła ostrzegawczego

Zdjęcie powyżej przedstawia bursztynową lampkę ostrzegawczą LED przymocowaną do oparcia tylnego siedzenia mojego motocykla. Podczas jazdy kontrolka ta miga ze stałą częstotliwością przez jedną sekundę i jedną sekundę po wyłączeniu. Po wciśnięciu hamulców lampka ta będzie migać cztery razy na sekundę tak samo jak reflektory.

Krok 10: Schemat tylnego światła ostrzegawczego

Użyj powyższego schematu, aby okablować komponenty tylnego światła ostrzegawczego. Aby zbudować tablicę tylnego światła ostrzegawczego, potrzebne będą części pokazane na poniższej liście części.

Krok 11: Lista części tylnego światła ostrzegawczego

Krok 12: Zespół tylnego przewodu światła ostrzegawczego

Krok 13: Instalacja światła ostrzegawczego

Układ i połączenia między komponentami na tej płycie są do ustalenia przez konstruktora. Użyj jednego 2-stykowego złącza kątowego jako złącza do zespołu przewodu światła ostrzegawczego, a drugiego do zasilania 12 V DC z modułu modulatora reflektora.

Zamontuj lampkę ostrzegawczą z tyłu motocykla i zabezpiecz jej kabel opaskami kablowymi. Podłącz moduł światła ostrzegawczego do modułu modulatora reflektora, podłącz zworkę 12VDC lampki ostrzegawczej z modułu modulatora reflektora do modułu tylnego światła ostrzegawczego.

Krok 14: Schemat modułu wskaźnika prędkości

Krok 15: Lista części wskaźnika prędkości

Krok 16: Zespół kabla efektu Halla wskaźnika prędkości

Krok 17: Przełącznik ustawienia prędkości wskaźnika prędkości i zespół kabla przełącznika hamulca

Krok 18: Zespół kabla wskaźnika prędkości „Heads-up LED”

Montaż LED pozostawia się konstruktorowi.

Krok 19: Instalacja wskaźnika prędkości

Układ i połączenia między komponentami na tej płycie są do ustalenia przez konstruktora. Użyj jednego 2-stykowego złącza kątowego jako złącza dla zespołu kabla zestawu prędkości, a drugiego dla kabla przełącznika hamulca. Użyj 3-stykowej listwy kątowej jako złącza dla zespołu kabla urządzenia efektu Halla i 4-stykowego dla zespołu kabla LED wskaźnika prędkości.

Zamontuj przełącznik ustawienia prędkości, czujnik Halla, wskaźnik LED prędkości i kabel do przełącznika hamulca motocyklowego zgodnie ze zdjęciami zespołu kabli. Podłącz moduł wskaźnika prędkości do modułu lampki ostrzegawczej.

Krok 20: UWAGI KOŃCOWE

Używam modulatora/światełka ostrzegawczego/wskaźnika prędkości od ponad roku i nigdy nie zawiodłem. Spodziewaj się kilkusekundowego opóźnienia (podczas uruchamiania Arduino), aż włączą się reflektory i zaczną migać. Chociaż nie da się udowodnić, że coś się nie wydarzyło, wydaje mi się, że jestem widoczny dla kierowców wokół mnie. Co najmniej 3 osoby wspomniały i doceniają bursztynowe tylne światło ostrzegawcze.