Модулятор фар Arduino для безопасности мотоциклов: 20 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Мотоциклы трудно увидеть на дороге в первую очередь потому, что они составляют лишь четверть ширины легкового или грузового автомобиля. С 1978 года в США от производителей мотоциклов требовалось сделать мотоциклы более заметными, постоянно включив фары, но иногда этого недостаточно, чтобы отличить их от автомобилей и сделать их «более заметными». Федеральные правила США и Канады разрешают регулировку фар на мотоциклах. Модуляция - это мигание фар с определенной частотой, чтобы сделать их более заметными. По этой ссылке показаны требования к модуляторам фар как для США, так и для Канады.

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

Поскольку я увлекаюсь электроникой, имею некоторый опыт работы с микроконтроллерами и катаюсь на мотоцикле, я решил сделать свой собственный модулятор фар и добавить некоторые другие функции безопасности только для себя. Были добавлены две функции для повышения моего удобства и безопасности. Это индикатор скорости, то, что я называю «круиз-контролем для бедняков», со светодиодным дисплеем на лобовом стекле и желтым сигнальным огнем сзади. Любую из этих функций можно добавить в конструкцию модулятора в любое время.

Спидометр на моем мотоцикле плохо читается из-за его расположения и конструкции. Чтобы прочитать показания спидометра, нужно отвлечься от дороги. Индикатор скорости состоит из переключателя мгновенного действия, установленного на руле рядом с большим пальцем правой руки, устройства эффекта Холла с магнитом, прикрепленного к переднему колесу, и трехцветного светодиода, установленного на лобовом стекле на уровне глаз. Когда желаемая скорость будет достигнута, переключатель нажимается, и сразу же светодиод становится синим, указывая на то, что вы движетесь со своей установленной скоростью или приближается к ней. Если вы потеряете скорость, светодиод загорится зеленым, указывая на то, что для поддержания заданной скорости вам необходимо увеличить скорость. Если вы пойдете слишком быстро, светодиод загорится красным, указывая на то, что вам нужно снизить скорость. Цель состоит в том, чтобы светодиод оставался синим.

Этот проект был для меня учебным проектом, и я допустил множество ошибок (в основном в программном обеспечении, в которое легко внести изменения). Я предлагаю вам в качестве разового проекта использовать конструкцию, предложенную в разделе «Как она построена».

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот дизайн не предназначен для коммерческого использования и не соответствует «букве» закона в двух областях

d) Переключатель модулятора должен быть подключен к проводу питания модулируемой нити накала луча, а не на стороне заземления цепи.

(e) Должны быть предусмотрены средства, обеспечивающие работоспособность как нижнего, так и верхнего луча в случае отказа модулятора [ПРИМЕЧАНИЕ: для выполнения этого требования на полевом МОП-транзисторе может быть установлен переключатель]

Требуется набор навыков:

• Это руководство - не «Как сделать», это «Как». Вам нужно будет разработать дизайн и адаптировать его под свой собственный мотоцикл.
• Умение читать и следовать схематической диаграмме, находить компоненты на макетной плате и соединять их с помощью соединительного провода.
• Возможность пайки
• Механическая возможность установки модулятора на мотоцикл

Шаг 1. Цель проекта

Перед тем, как начать какой-либо дизайн-проект, я хочу написать список всего, что я хотел бы сделать в этом дизайне. Вот мой список:

• Должен быть "plug-n-play". Устанавливается между жгутом фар и фарами. Никаких сокращений или изменений в проводке автомобиля.
• Регулируйте фары со скоростью 240 переключений в минуту между 100% и 20% яркостью либо для дальнего, либо для ближнего света.
• Отрегулируйте задний предупредительный световой сигнал со скоростью 60 переключений в минуту, 240 переключений в минуту при включении тормозов.
• Фоторезистор, установленный на передней вилке, определяющий дневной свет. В сумерках перестановка фар прекращается, и проекционный дисплей гаснет.
• Трехцветный светодиодный индикатор скорости Heads up. Дисплей показывает «слишком быстро» (красный), «слишком медленно» (зеленый), «слишком быстро» (синий) с программируемым гистерезисом.
• Установленный на руле выключатель индикатора скорости подъема головы.
• Устройство на эффекте Холла, установленное на передней вилке, с магнитом, приклеенным к переднему колесу, для определения скорости автомобиля.

Планы на будущее внедрение:

• Настоящий круиз-контроль с установленным на руле шаговым двигателем для приведения в действие дроссельной заслонки.
• Боковые предупреждающие огни желтого цвета.

Шаг 2: Как это устроено

Микроконтроллеры очень эффективны в том, что они могут делать. Довольно просто подключить устройства к контактам микроконтроллера, а затем управлять ими с помощью программного обеспечения. Я использовал Arduino (или клон Arduino) для этого проекта и несколько макетов плат (по одной для каждой функции). Позже я разработал свою собственную печатную плату. Эти макетные платы подключаются друг к другу в стеке, а контакты Arduino воспроизводятся на каждой макетной плате. На рисунке выше показано, как этот проект можно построить поэтапно, по одной функции на каждой макетной плате. Рекомендуется сначала собрать модулятор фар, установить его на мотоцикл и убедиться, что он работает правильно, прежде чем переходить к следующему модулю. Этот тип конструкции также дает вам возможность изобретать, проектировать и создавать свои собственные особенности.

Шаг 3: Схема модулятора фар

Предполагается, что вы будете использовать Arduino UNO R3 или совместимый микроконтроллер. Используйте приведенную выше схему для подключения компонентов модулятора. Если у вас только одна фара, вы можете опустить вторую цепь управления (показанную в синем поле). Даже если у вас две фары, подумайте о мигании только одной. Использование микроконтроллера для подмигивания фары может показаться (и является) излишним. Причина использования микроконтроллера заключается в простоте электроники и возможности выполнять другие функции модуля. Для сборки платы модулятора фар вам потребуются детали, показанные в следующем списке деталей.

Шаг 4: Список деталей модулятора фары

Шаг 5: Кабельные сборки модулятора фары

Эти кабели необходимы для модуля модулятора фар. Всегда используйте калибр проводов, соответствующий той цепи, которую он обслуживает. Рекомендуется промаркировать каждый незакрепленный провод и неполяризованный разъем. Это должно быть сделано на каждом кабеле и с обеих сторон монтажной платы protoshield. Поскольку в вашем мотоцикле может не использоваться лампа накаливания H4, как у меня, вам необходимо:

• Определите тип лампы для вашего мотоцикла
• Закажите соответствующий удлинитель кабеля фары.
• Определите, какой из трех проводов является «массой», «дальним светом» и «ближним светом», и подключите соответственно

Шаг 6: Установка модулятора фары

Компоновку и соединения между компонентами на этой плате должен определить конструктор. Используйте один 2-контактный прямоугольный разъем в качестве разъема для блока кабеля фоторезистора, а другой - для питания, используемого для подачи 12 В постоянного тока на задний сигнальный фонарь. Подключите модуль модулятора фар к плате Arduino. На рисунке выше показано, как модулятор устанавливается между фарой мотоцикла и ремнем безопасности. Вся энергия поступает от ремня безопасности мотоциклов.

Шаг 7: Установка фоторезистора

Закрепите узел кабеля фоторезистора с помощью одной или нескольких стяжек, чтобы закрепить его на передней вилке мотоцикла, направив его вниз к земле.

Шаг 8: Программное обеспечение

Этот код Arduino будет управлять модулятором фар, задним предупредительным светом и индикатором скорости. Хотя это ни в коем случае не профессиональный код, он показывает примеры таймеров и прерываний.

Программное обеспечение модулятора

Основными особенностями программного обеспечения модулятора фар являются:

• Таймер на 8 Гц.
• Массив из 16 элементов, в которых хранится состояние фары для каждого тика таймера. (например, на 100%, на 20%, на 100%, на 20% и т. д.)
• Прерывание по таймеру, которое считывает массив состояний и передает это состояние на контакт фары на Arduino.

Каждый раз при прохождении цикла считывается значение фоторезистора. Если считанное значение больше сохраненного значения, которое представляет сумерки, фары продолжают модулировать.

Программное обеспечение заднего предупредительного фонаря

Программное обеспечение заднего предупреждающего света использует тот же таймер 8 Гц, прерывание таймера и массив, что и модулятор фар, но, пока тормоз мотоцикла не задействован, задний предупреждающий свет горит на 8 тактов и выключается на 8 тактов. Если тормоза задействованы, задний предупредительный световой сигнал мигает 1 раз, гаснет 1 раз и т. Д. До тех пор, пока тормоз не будет отпущен.

Программное обеспечение индикатора скорости

Основными особенностями индикатора скорости являются:

• Таймер 2000 Гц.
• Аппаратное прерывание, генерируемое устройством на эффекте Холла.
• Переключатель установки скорости
• Светодиоды, указывающие «слишком быстро», «слишком медленно» и «на скорости»

Каждый раз, когда магнит переднего колеса проходит мимо устройства эффекта Холла, счетчик, управляемый таймером 2000 Гц, сохраняется; затем счетчик обнуляется и счет начинается снова. При нажатии кнопки «установка скорости» сохраненный счетчик становится установленной скоростью. После этого установленная скорость сравнивается с сохраненным счетчиком, и соответствующий светодиодный индикатор загорается, показывая, является ли счет меньше (слишком быстро) больше (слишком медленно) или находится в пределах диапазона допуска для скорости, рассчитанной путем добавления или вычитания процента от установленной скорости.. Если бы допуск не был введен, счетчик должен был бы точно соответствовать установленной скорости, иначе синий светодиод никогда бы не загорелся.

Шаг 9: Модуль заднего предупредительного фонаря

На картинке выше показан светодиодный индикатор желтого цвета, прикрепленный к спинке заднего сиденья моего мотоцикла. Во время езды этот индикатор мигает с периодичностью в одну секунду и горит с интервалом в одну секунду. При нажатии на педаль тормоза этот свет будет мигать с такой же частотой четыре раза в секунду, как и фары.

Шаг 10: Схема заднего предупредительного фонаря

Используйте приведенную выше схему для подключения компонентов заднего предупредительного фонаря. Для сборки задней панели предупредительных фонарей вам потребуются детали, показанные в следующем списке деталей.

Шаг 11: Список деталей заднего предупредительного фонаря

Шаг 12: Сборка кабеля заднего предупредительного фонаря

Шаг 13: Установка предупреждающего света

Компоновку и соединения между компонентами на этой плате должен определить конструктор. Используйте один двухконтактный разъем под прямым углом в качестве разъема для кабеля лампы аварийной сигнализации, а другой - для питания 12 В постоянного тока от модуля модулятора фары.

Установите сигнальную лампу в задней части мотоцикла и закрепите ее кабель стяжками. Подключите модуль сигнальной лампы к модулю модулятора фар, подключите перемычку 12 В постоянного тока предупредительной лампы от модуля модулятора фар к модулю заднего сигнального света.

Шаг 14: Схема модуля индикатора скорости

Шаг 15: Список деталей индикатора скорости

Шаг 16: Сборка кабеля на эффекте Холла индикатора скорости

Шаг 17: Переключатель установки скорости индикатора скорости и тросик переключателя тормоза

Шаг 18: Сборка кабеля индикатора скорости "Heads-up LED"

Монтаж светодиода остается на усмотрение застройщика.

Шаг 19: Установка индикатора скорости

Компоновку и соединения между компонентами на этой плате должен определить конструктор. Используйте один двухконтактный прямоугольный разъем в качестве разъема для кабеля набора скорости, а другой - для кабеля выключателя тормоза. Используйте 3-контактный прямоугольный разъем в качестве разъема для сборки кабеля устройства на эффекте Холла и 4-контактный разъем для сборки кабеля светодиода индикатора скорости.

Установите переключатель настройки скорости, датчик холла, светодиодный индикатор скорости и кабель на выключатель тормоза мотоцикла в соответствии с рисунками в сборе кабелей. Подключите модуль индикатора скорости к модулю сигнальной лампы.

Шаг 20: ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Я использую свой модулятор фар / световой индикатор / индикатор скорости более года, и он ни разу не вышел из строя. Ожидайте несколько секунд задержки (пока Arduino загружается), пока фары не включатся и не начнут мигать. Хотя доказать отсутствие события невозможно, мне кажется, что водители вокруг меня видят меня. По крайней мере, 3 человека упомянули и оценили задний предупреждающий фонарь желтого цвета.