Shenjë e shpejtësisë së radarit me kosto të ulët: 11 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

A keni dashur ndonjëherë të ndërtoni shenjën tuaj të shpejtësisë së radarit me kosto të ulët? Unë jetoj në një rrugë ku makinat lëvizin shumë shpejt dhe shqetësohem për sigurinë e fëmijëve të mi. Mendova se do të ishte shumë më e sigurt nëse do të mund të instaloja një shenjë timen të shpejtësisë së radarit që shfaq shpejtësinë në mënyrë që të bëj që drejtuesit të ngadalësojnë. Shikova në internet për të blerë një shenjë të shpejtësisë së radarit, por zbulova se shumica e shenjave kushtojnë mbi 1, 000 dollarë, që është goxha e shtrenjtë. Unë gjithashtu nuk dua të kaloj nëpër procesin e gjatë të instalimit të një tabele në qytet, pasi kam dëgjuar se mund t'i kushtojë më shumë se $ 5, 000-10, 000. Në vend të kësaj, vendosa të krijoj një zgjidhje me kosto të ulët vetë, dhe të kursej disa para duke u argëtuar.

Kam zbuluar OmniPreSense i cili ofron një modul të sensorit të radarit me kosto të ulët me rreze të shkurtër ideale për aplikimin tim. Faktori i formës së modulit PCB është shumë i vogël në vetëm 2.1 x 2.3 x 0.5 inç, dhe peshon vetëm 11g. Elektronika është e pavarur dhe plotësisht e integruar, kështu që nuk ka tuba energjie, pajisje elektronike të mëdha ose nevojë për shumë energji. Gama për një objekt të madh, siç është një makinë, është 50 deri 100 metra (15 deri në 30 metra). Moduli merr të gjitha matjet e shpejtësisë, trajton të gjithë përpunimin e sinjalit, dhe pastaj thjesht nxjerr të dhënat e shpejtësisë së papërpunuar mbi portën e tij USB. Unë përdor një Raspberry Pi (ose Arduino, ose ndonjë gjë tjetër që ka një port USB) me kosto të ulët për të marrë të dhënat. Me pak kodim python dhe disa LED me kosto të ulët të montuar në një tabelë, unë mund të shfaq shpejtësinë. Tabela ime e ekranit mund të ngjitet në një shtyllë në anë të rrugës. Duke shtuar një tabelë që lexon "Shpejtësia e kontrolluar nga RADAR" mbi ekran, tani kam shenjën time të shpejtësisë së radarit që tërheq vëmendjen e shoferëve dhe i ngadalëson ato! E gjithë kjo për më pak se 500 dollarë!

Hapi 1: Materialet dhe Mjetet

• 1 OPS241-Një sensor radari me rreze të shkurtër veprimi
• 1 montim OPS241-A (i printuar në 3D)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 furnizim me energji 5V microUSB
• 1 Rhino Model AS-20 110V në 12V/5V 4-pin molex furnizimi me energji dhe kabllo energjie
• 1 Bllok terminali 3 pole Qendra vertikale, 5.0mm
• 1 Kabllo USB nga mikro-USB në standard
• 4 ndarës, vida, arra
• 1 Kuti mbyllëse dhe PCB e kromuar
• 4 vida të montimit të pllakëzuara të PCB
• 3 rezistencë 1/8W 330ohm
• 3 transistor NTE 490 FET
• 1 NTE 74HCT04 inverter i integruar gjashtëkëndësh CMOS me shpejtësi të lartë TTL
• 1 bord bordi i vogël i bukës OSEPP me mbështetës ngjitës
• 2 kunj me tela të drejtpërdrejtë me kokë 0.156”, 8-qark
• 20 tela bluzë premium 6”F/F 22AWG
• 1 dërrasë montimi prej druri 1 1 "x 12" me 24"
• 1 Bojë me llak të zi
• 2 Ekran Sparkfun me 7 segmente - 6.5 "(E kuqe)
• 2 Bordi i shoferit Sparkfun me shifra të mëdha (SLDD)
• 1 Shenjë "Shpejtësia e kontrolluar nga radari"

Hapi 2: Planifikimi i dyshemesë i Bordit të PCB Elektronikë

Fillova me pajisjen kryesore të kontrollit e cila është Raspberry Pi. Supozimi këtu është që ju tashmë keni një Raspberry Pi me OS në të dhe keni një përvojë të kodimit Python. Raspberry Pi kontrollon sensorin e radarit OPS241-A dhe merr informacionin e raportuar të shpejtësisë. Kjo më pas konvertohet për t'u shfaqur në ekranin e madh LED me 7 segmente.

a Unë dua të vendos të gjithë përbërësit elektrikë përveç sensorit të radarit dhe ekraneve LED në një tabelë të vetme të mbyllur të PCB elektronike të montuar në pjesën e pasme të tabelës së ekranit. Kjo e mban tabelën jashtë shikimit dhe të sigurt nga elementët. Në këtë mënyrë, vetëm dy kabllo duhet të kalojnë nga pjesa e pasme e bordit në pjesën e përparme. Një kabllo është kabllo USB që fuqizon modulin OPS241-A dhe merr të dhënat e matura të shpejtësisë. Kablloja e dytë drejton ekranin me 7 segmente.

b Bordi PCB duhet të lejojë shumë hapësirë për Raspberry Pi, e cila zë pjesën më të madhe të zonës. Unë gjithashtu duhet të sigurohem që do të jem në gjendje të qasem lehtësisht në disa nga portet e tij pasi të montohen. Portet në të cilat kam nevojë për të hyrë janë porta USB (të dhënat e shpejtësisë së modulit OPS241-A), porta Ethernet (ndërfaqe PC për zhvillimin/korrigjimin e kodit Python), portën HDMI (shfaq dritaren Raspberry Pi dhe korrigjimin/zhvillimin) dhe portën mikro USB (Fuqia 5V për Raspberry Pi).

c Për të siguruar qasje për këto porte, vrimat priten në rrethim të cilat përputhen me vendet e porteve në Raspberry Pi.

d Tjetra më duhet të gjej vend për tabelën e bukës që përmban komponentët elektronikë diskrete për të drejtuar LED -et e ekranit. Ky është artikulli i dytë më i madh. Duhet të ketë hapësirë të mjaftueshme rreth tij që të mund të kërcej me tela nga Raspberry Pi dhe të nxjerrë sinjale në një kokë për drejtimin e LED -ve. Në mënyrë ideale, nëse do të kisha më shumë kohë, do t'i bashkoja përbërësit dhe telat drejtpërdrejt në bordin e PCB në vend që të përdorja një dërrasë buke, por për qëllimet e mia është mjaft mirë.

e Unë planifikoj të kem kokën e drejtuesit të ekranit pranë tabelës së bukës në skajin e PCB -së, në mënyrë që të mbaj gjatësinë e telit tim të shkurtër, dhe gjithashtu që të mund të pres një vrimë në kapak dhe të lidh një kabllo në lidhësin.

f Së fundmi, unë lejoj hapësirë në PCB për një bllok energjie. Sistemi kërkon 5V për ndërruesit e nivelit dhe drejtuesin e ekranit, dhe 12V për LED -të. Unë lidh një lidhës standard të energjisë 5V/12V me bllokun e energjisë, pastaj drejtoj sinjalet e energjisë nga blloku në tabelën e bukës dhe kokën LED. Kam prerë një vrimë në kapak në mënyrë që të lidh një kordon të rrymës 12V/5V me lidhësin e energjisë.

g Kështu duket plani i fundit i dyshemesë elektronike të PCB (me kapakun e fikur):

Hapi 3: Montimi i Raspberry Pi

Unë e vendosa Raspberry Pi tim në një dërrasë PCB të shpuar dhe të veshur duke përdorur 4 ndarës, vida dhe arra. Më pëlqen të përdor një tabelë të kromuar PCB në mënyrë që të bashkoj komponentët dhe telat nëse është e nevojshme.

Hapi 4: Zhvendosës të nivelit të sinjalit LED

GPIO -të e Raspberry Pi mund të japin një maksimum prej 3.3V secila. Sidoqoftë, ekrani LED kërkon sinjale kontrolli 5V. Prandaj, më duhej të hartoja një qark të thjeshtë, me kosto të ulët për të zhvendosur në nivel sinjalet e kontrollit Pi nga 3.3V në 5V. Qarku që kam përdorur përbëhet nga 3 tranzistorë diskrete FET, 3 rezistorë diskretë dhe 3 invertorë të integruar. Sinjalet hyrëse vijnë nga GPIO të Raspberry Pi, dhe sinjalet dalëse drejtohen në një kokë që lidhet me një kabllo nga LED. Tre sinjalet që konvertohen janë GPIO23 në SparkFun LDD CLK, GPIO4 në SparkFun LDD LAT dhe SPIO5 në SparkFun LDD SER.

Hapi 5: Ekran i madh LED me shtatë segmente

Për të shfaqur shpejtësinë kam përdorur dy LED të mëdhenj që gjeta në SparkFun. Ata janë 6.5 të gjatë të cilat duhet të lexohen nga një distancë e mirë. Për t'i bërë ato më të lexueshme, kam përdorur shirit blu për të mbuluar sfondin e bardhë edhe pse e zeza mund të sigurojë më shumë kontrast.

Hapi 6: Bordi i Shoferit LED

Çdo LED kërkon një regjistër dhe fiksim të ndërrimit serik për mbajtjen e sinjaleve të kontrollit nga Raspberry Pi dhe drejtimin e segmenteve LED. SparkFun ka një shkrim shumë të mirë për ta bërë këtë këtu. Raspberry Pi dërgon të dhënat serike në ekranet LED me shtatë segmente dhe kontrollon kohën e fiksimit. Pllakat e drejtuesit janë montuar në pjesën e pasme të LED dhe nuk janë të dukshme nga përpara.

Hapi 7: Montimi i modulit të radarit OPS241-A

Sensori i radarit OPS241-A është fshirë në një montim të printuar 3D që një mik bëri për mua. Përndryshe, mund ta kisha vidhosur direkt në tabelë. Sensori i radarit është montuar në anën e përparme të tabelës pranë LED -ve. Moduli i sensorit është montuar me antenat (arna në krye të bordit) të montuara horizontalisht edhe pse fleta e specifikimeve thotë se modeli i antenës është mjaft simetrik në të dy drejtimet horizontale dhe vertikale, kështu që kthimi i tij në 90 ° ndoshta do të ishte mirë. Kur montohet në një shtyllë telefoni, sensori i radarit është i drejtuar nga jashtë poshtë rrugës. Disa lartësi të ndryshme u provuan dhe u gjetën duke e vendosur atë rreth 6’(2 m) të lartë si më të mirat. Çdo lartësi dhe unë do të sugjeroja që ndoshta ta ulni tabelën poshtë pak.

Hapi 8: Lidhjet e energjisë dhe sinjalit

Ekzistojnë dy burime energjie për shenjën. Njëra është një furnizim me energji HDD i konvertuar i cili siguron 12V dhe 5V. Ekrani me 7 segmente kërkon 12V për LED dhe nivelet e sinjalit 5V. Bordi i konvertuesit merr sinjalet 3.3V nga Raspberry Pi dhe niveli i zhvendos ato në 5V për ekranin siç u diskutua më sipër. Furnizimi tjetër me energji elektrike është një përshtatës USB standard i telefonit celular ose tabletit 5V me mikro lidhës USB për Raspberry Pi.

Hapi 9: Montimi përfundimtar

Për të mbajtur sensorin e radarit, LED dhe bordin e kontrolluesit, gjithçka ishte montuar në një copë druri 12 "x 24" x 1 ". LED -të ishin montuar në anën e përparme së bashku me sensorin e radarit dhe bordin e kontrolluesit në rrethimin e tij pjesa e pasme. Druri ishte pikturuar me ngjyrë të zezë për të bërë LED -të më të lexueshme. Sinjalet e energjisë dhe kontrollit për LED u përcollën përmes një vrimë në dru pas LEDs. Sensori i radarit ishte montuar në anën e përparme pranë LEDs. Kablloja e energjisë dhe e kontrollit USB për sensorin e radarit ishte mbështjellë në majë në dërrasën e drurit. Disa vrima në pjesën e sipërme të tabelës me mbështjellës lidhës siguruan një mjet për të montuar tabelën në një shtyllë telefoni pranë "Shpejtësia e kontrolluar nga Shenja e radarit”.

Bordi i kontrolluesit ishte ngjitur në anën e pasme të bordit së bashku me përshtatësin e energjisë.

Hapi 10: Kodi Python

Python që funksionon në Raspberry Pi u përdor për të tërhequr sistemin së bashku. Kodi ndodhet në GitHub. Pjesët kryesore të kodit janë cilësimet e konfigurimit, të dhënat e lexuara përmes një porte serike USB nga sensori i radarit, shndërrimi i të dhënave të shpejtësisë në ekran dhe kontrolli i kohës.

Konfigurimi i paracaktuar në sensorin e radarit OPS241-A është i mirë, por gjeta se disa rregullime ishin të nevojshme për konfigurimin e fillimit. Këto përfshinin ndryshimin nga raportimi m/s në mph, ndryshimin e shkallës së mostrës në 20ksps dhe rregullimin e cilësimit të grumbullimit. Shkalla e mostrës dikton drejtpërdrejt shpejtësinë maksimale që mund të raportohet (139mph) dhe shpejton normën e raportimit.

Një mësim kryesor është vendosja e vlerës së zhurmshme. Fillimisht zbulova se sensori i radarit nuk i merrte makinat në një distancë shumë të largët, ndoshta vetëm 15-30 këmbë (5-10m). Mendova se mund të kisha vendosur sensorin e radarit shumë të lartë pasi ishte pozicionuar rreth 7 metra mbi rrugë. Ulja e tij më poshtë në 4 metra nuk dukej të ndihmonte. Pastaj pashë cilësimin e grumbullimit në dokumentin API dhe e ndryshova atë në më të ndjeshmen (QI ose 10). Me këtë diapazoni i zbulimit u rrit ndjeshëm në 30-100 këmbë (10-30m).

Marrja e të dhënave mbi një port serik dhe përkthimi për dërgimin në LED ishte mjaft i drejtë përpara. Në 20ksps, të dhënat e shpejtësisë raportohen rreth 4-6 herë në sekondë. That’sshtë pak e shpejtë dhe nuk është mirë që ekrani të ndryshojë kaq shpejt. Kodi i kontrollit të ekranit u shtua për të kërkuar shpejtësinë më të shpejtë të raportuar çdo sekondë dhe më pas të shfaqte atë numër. Kjo vë një vonesë një sekondë në raportimin e numrit, por kjo është në rregull ose lehtë mund të rregullohet.

Hapi 11: Rezultatet dhe Përmirësimet

Unë bëra testimin tim duke drejtuar një makinë me shpejtësi të caktuar dhe leximet përputheshin me shpejtësinë time relativisht mirë. OmniPreSense tha se ata kishin testuar modulin dhe mund të kalojë të njëjtin test që kalon një radar standard i policisë me saktësi 0.5 mph.

Duke e përmbledhur, ky ishte një projekt i shkëlqyeshëm dhe një mënyrë e mirë për të ndërtuar njëfarë sigurie për rrugën time. Ka disa përmirësime që mund ta bëjnë këtë edhe më të dobishme, të cilat do t'i shikoj duke bërë në një azhurnim vijues. E para është gjetja e LED -ve më të mëdha dhe më të ndritshme. Fleta e të dhënave thotë se këto janë 200-300 mcd (milikandela). Padyshim që diçka më e lartë se kjo është e nevojshme pasi dielli lahet lehtësisht duke i parë ato në dritën e ditës. Përndryshe, shtimi i mbrojtjes rreth skajeve të LED -ve mund të mbajë rrezet e diellit jashtë.

Marrja e të gjithë zgjidhjes së provës së motit do të jetë e nevojshme nëse do të postohet përgjithmonë. Për fat të mirë ky është radar dhe sinjalet do të kalojnë lehtësisht nëpër një rrethim plastik, thjesht duhet të gjeni një të madhësisë së duhur e cila është gjithashtu e papërshkueshme nga uji.

Së fundi shtimi i një moduli kamera në Raspberry Pi për të bërë një fotografi të kujtdo që tejkalon kufirin e shpejtësisë në rrugën tonë do të ishte vërtet i mrekullueshëm. Unë mund ta çoj këtë më tej duke përdorur WiFi në bord dhe duke dërguar një alarm dhe fotografi të makinës me shpejtësi. Shtimi i një vule kohore, data dhe shpejtësia e zbuluar në imazh do t'i përfundonte vërtet gjërat. Ndoshta ekziston edhe një aplikacion i thjeshtë për tu ndërtuar i cili mund të paraqesë informacionin bukur.