Semn de viteză radar low cost: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Ați dorit vreodată să vă construiți propriul semn de viteză radar la preț redus? Locuiesc pe o stradă în care mașinile circulă prea repede și îmi fac griji cu privire la siguranța copiilor mei. M-am gândit că ar fi mult mai sigur dacă aș putea instala un semn de viteză al radarului meu care afișează viteza, astfel încât să pot determina șoferii să încetinească. M-am uitat online să cumpăr un semn de viteză radar, dar am constatat că majoritatea semnelor costă peste 1 000 USD, ceea ce este destul de scump. De asemenea, nu vreau să trec prin procesul îndelungat de instalare a unui indicator al orașului, deoarece am auzit că le poate costa mai mult de 5 000-10 000 USD. În schimb, am decis să construiesc singur o soluție low-cost și să economisesc niște bani în timp ce te distrezi.

Am descoperit OmniPreSense care oferă un modul senzor radar cu rază scurtă de acțiune, ideal pentru aplicația mea. Factorul de formă al modulului PCB este foarte mic la doar 2,1 x 2,3 x 0,5 țoli și cântărește doar 11 g. Electronica este autonomă și complet integrată, deci nu există tuburi de alimentare, electronice voluminoase sau necesitatea unei cantități mari de energie. Raza de acțiune pentru un obiect mare, cum ar fi o mașină, este de 15 m până la 30 m. Modulul ia toate măsurătorile de viteză, gestionează toate procesarea semnalului și apoi transmite pur și simplu datele brute de viteză prin portul USB. Folosesc un Raspberry Pi ieftin (sau Arduino sau orice altceva care are un port USB) pentru a primi datele. Cu un pic de codificare python și câteva LED-uri mari cu cost redus montate pe o placă, pot afișa viteza. Tabloul meu de afișare poate fi atașat pe un stâlp pe marginea drumului. Adăugând un semn pe care scrie „Speed Checked by RADAR” deasupra afișajului, am acum propriul meu semn de viteză radar care atrage atenția șoferilor și îi încetinește! Toate acestea pentru mai puțin de 500 USD!

Pasul 1: Materiale și instrumente

• 1 OPS241-Un senzor radar cu rază scurtă de acțiune
• 1 suport OPS241-A (imprimat 3D)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 sursă de alimentare microUSB de 5V
• 1 Rhino Model AS-20 110V la 12V / 5V alimentare cu 4 pini molex și cablu de alimentare
• 1 bloc terminal 3 poli vertical, centre de 5,0 mm
• 1 cablu micro-USB la standard USB
• 4 distanțieri, șuruburi, piulițe
• 1 Cutie de carcasă și PCB placat
• 4 șuruburi de montare placate PCB
• 3 rezistențe de 1 / 8W 330ohm
• 3 tranzistori NTE 490 FET
• 1 NTE 74HCT04 Invertor hexagonal CMOS de mare viteză integrat TTL
• 1 mini placă OSEPP cu suport adeziv
• 2 0,156”antet pătrat știft drept sârmă, 8 circuite
• 20 cabluri jumper de 6”F / F premium 22AWG
• 1 tablă de montare din lemn de 1 "x 12" pe 24"
• 1 Vopsea neagra spray
• 2 afișaje Sparkfun cu 7 segmente - 6,5”(roșu)
• 2 placă de driver Sparkfun de mari cifre (SLDD)
• 1 Semnul „Speed Checked by Radar”

Pasul 2: Planificarea podelei plăcii electronice PCB

Am început cu principalul hardware de control care este Raspberry Pi. Presupunerea aici este că aveți deja un Raspberry Pi cu sistemul de operare și aveți o experiență de codificare Python. Raspberry Pi controlează senzorul radar OPS241-A și preia informațiile despre viteză raportate. Aceasta este apoi convertită pentru a fi afișată pe afișajul cu 7 segmente cu LED-uri mari.

A. Vreau să așez toate componentele electrice, altele decât senzorul radar și afișajele LED, pe o singură placă electronică închisă, montată pe partea din spate a plăcii de afișare. Acest lucru menține placa la vedere și în siguranță de elemente. În acest mod, doar două cabluri trebuie să ruleze din spatele plăcii în față. Un cablu este cablul USB care alimentează modulul OPS241-A și primește datele de viteză măsurate. Al doilea cablu este acționează afișajul cu 7 segmente.

b. Placa PCB trebuie să permită mult spațiu pentru Raspberry Pi, care ocupă cea mai mare parte a zonei. De asemenea, trebuie să mă asigur că voi putea accesa cu ușurință mai multe dintre porturile sale odată montate. Porturile pe care trebuie să le acces sunt portul USB (date de viteză a modulului OPS241-A), portul Ethernet (interfața PC pentru dezvoltarea / depanarea codului Python), portul HDMI (afișează fereastra Raspberry Pi și depanare / dezvoltare) și portul micro USB (Putere 5V pentru Raspberry Pi).

c. Pentru a oferi acces pentru aceste porturi, găurile sunt tăiate în incintă care se potrivesc cu locațiile porturilor de pe Raspberry Pi.

d. În continuare, trebuie să găsesc loc pentru placa de pâine care conține componentele electronice discrete pentru a conduce LED-urile afișajului. Acesta este al doilea element ca mărime. În jurul său trebuie să existe suficient spațiu pentru a-i putea trece firele de la Raspberry Pi și a transmite semnale către un antet pentru acționarea LED-urilor. În mod ideal, dacă aș avea mai mult timp, aș lipi componentele și firele direct pe placa PCB în loc să folosesc o placă, dar pentru scopurile mele este suficient de bun.

e. Am de gând să am antetul driverului afișajului lângă panoul de la marginea PCB-ului, astfel încât să-mi pot face lungimea firelor scurte și, de asemenea, să pot tăia o gaură în capac și să conectez un cablu la conector.

f. În cele din urmă, permit spațiu pe PCB pentru un bloc de alimentare. Sistemul necesită 5V pentru comutatoarele de nivel și driverul afișajului și 12V pentru LED-uri. Conectez un conector de alimentare standard 5V / 12V la blocul de alimentare, apoi direcționez semnalele de alimentare de la bloc la panoul de testare și antetul cu LED-uri. Am tăiat o gaură în capac, astfel încât să pot conecta un cablu de alimentare de 12V / 5V la conectorul de alimentare.

g. Așa arată planul final al podelei electronice PCB (cu capacul oprit):

Pasul 3: Montarea Raspberry Pi

Mi-am montat Raspberry Pi pe o placă PCB perforată și placată folosind 4 distanțieri, șuruburi și piulițe. Îmi place să folosesc o placă PCB placată, astfel încât să pot lipi componentele și firele, dacă este nevoie.

Pasul 4: Comutatoare de nivel de semnal cu LED

GPIO-urile Raspberry Pi pot obține maximum 3,3V fiecare. Cu toate acestea, afișajul LED necesită semnale de control de 5V. Prin urmare, a trebuit să proiectez un circuit simplu, cu costuri reduse, pentru a schimba nivelul semnalelor de control Pi de la 3,3V la 5V. Circuitul pe care l-am folosit este format din 3 tranzistoare FET discrete, 3 rezistențe discrete și 3 invertoare integrate. Semnalele de intrare provin de la GPIO-urile Raspberry Pi, iar semnalele de ieșire sunt direcționate către un antet care se conectează la un cablu de la LED-uri. Cele trei semnale convertite sunt GPIO23 în SparkFun LDD CLK, GPIO4 în SparkFun LDD LAT și SPIO5 în SparkFun LDD SER.

Pasul 5: Afișaj LED cu șapte segmente mari

Pentru afișarea vitezei am folosit două LED-uri mari pe care le-am găsit pe SparkFun. Au o înălțime de 6,5 , care ar trebui să poată fi citită de la o distanță bună. Pentru a le face mai lizibile, am folosit bandă albastră pentru a acoperi fundalul alb, deși negrul poate oferi mai mult contrast.

Pasul 6: placa driverului cu LED-uri

Fiecare LED necesită un registru de decalare serial și un zăvor pentru a ține semnalele de control de la Raspberry Pi și pentru a conduce segmentele de LED-uri. SparkFun are o scriere foarte bună pentru a face acest lucru aici. Raspberry Pi trimite datele seriale pe afișajele cu șapte segmente cu LED-uri și controlează timpul de blocare. Plăcile șoferului sunt montate pe spatele LED-ului și nu sunt vizibile din față.

Pasul 7: Montarea modulului radar OPS241-A

Senzorul radar OPS241-A este încorporat într-un suport tipărit 3D creat de un prieten pentru mine. Alternativ, aș fi putut să-l înșurubez direct în placă. Senzorul radar este montat pe partea frontală a plăcii, lângă LED-uri. Modulul senzorului este montat cu antenele (pete de aur în partea de sus a plăcii) montate orizontal, deși foaia de specificații spune că modelul antenei este destul de simetric atât în direcția orizontală, cât și în cea verticală, astfel încât rotirea acestuia la 90 ° ar fi probabil bine. Când este montat pe un stâlp de telefon, senzorul radar este orientat spre exterior pe stradă. Au fost încercate câteva înălțimi diferite și au fost găsite plasând-o la aproximativ 2 m înălțime pentru a fi cea mai bună. Oricare ar fi mai înalt și aș sugera, eventual, să inclinați puțin placa în jos.

Pasul 8: Conexiuni de alimentare și semnal

Există două surse de alimentare pentru semn. Unul este o sursă de alimentare HDD convertită, care asigură atât 12V, cât și 5V. Afișajul cu 7 segmente necesită 12V pentru LED-uri și nivelurile de semnal de 5V. Placa de conversie preia semnalele de 3,3 V de la Raspberry Pi și nivelul le schimbă la 5 V pentru afișaj, așa cum s-a discutat mai sus. Cealaltă sursă de alimentare este un adaptor USB de 5V pentru telefon mobil sau tabletă standard cu conector micro USB pentru Raspberry Pi.

Pasul 9: Montare finală

Pentru a ține senzorul radar, LED-urile și placa controlerului, totul a fost montat pe o bucată de lemn de 12 "x 24" x 1 ". LED-urile au fost montate pe partea din față împreună cu senzorul radar și placa controlerului din incinta sa partea din spate. Lemnul a fost vopsit în negru pentru a face LED-urile mai lizibile. Semnalele de alimentare și de control pentru LED-uri au fost direcționate printr-o gaură din lemn în spatele LED-urilor. Senzorul radar a fost montat pe partea din față lângă LED-urile. Cablul de alimentare și control USB pentru senzorul radar a fost înfășurat deasupra panoului de lemn. Câteva găuri din partea superioară a plăcii cu cravate au furnizat un mijloc de montare a plăcii pe un stâlp telefonic lângă „Viteza verificată de Semnul Radar”.

Placa de control a fost înșurubată în partea din spate a plăcii împreună cu adaptorul de alimentare.

Pasul 10: Cod Python

Python care rulează pe Raspberry Pi a fost folosit pentru a strânge sistemul împreună. Codul este situat pe GitHub. Principalele părți ale codului sunt setările de configurare, datele citite pe un port serial USB de la senzorul radar, convertirea datelor de viteză în afișare și controlul temporizării afișajului.

Configurația implicită a senzorului radar OPS241-A este bună, dar am constatat că erau necesare câteva ajustări pentru configurația de pornire. Acestea au inclus schimbarea de la raportarea m / s la mph, schimbarea ratei de eșantionare la 20 kps și ajustarea setării de squelch. Rata de eșantionare dictează direct viteza maximă care poate fi raportată (139 mph) și accelerează rata de raportare.

O învățare cheie este setarea valorii squelch. Inițial, am constatat că senzorul radar nu ridica mașinile la o distanță foarte îndepărtată, poate doar la 5-10m. Am crezut că s-ar putea să fi avut senzorul radar prea ridicat, deoarece era poziționat la aproximativ 7 metri deasupra străzii. Aducerea lui mai jos la 4 picioare nu părea să ajute. Apoi am văzut setarea squelch în documentul API și am schimbat-o în cea mai sensibilă (QI sau 10). Cu aceasta gama de detecție a crescut semnificativ până la 30-100 picioare (10-30m).

Preluarea datelor printr-un port serial și traducerea pentru trimiterea către LED-uri a fost destul de simplă. La 20kps, datele despre viteză sunt raportate de aproximativ 4-6 ori pe secundă. Este puțin rapid și nu este bine ca afișajul să se schimbe atât de repede. A fost adăugat codul de control al afișajului pentru a căuta cea mai rapidă viteză raportată în fiecare secundă și apoi pentru a afișa acel număr. Acest lucru aduce o întârziere de o secundă în raportarea numărului, dar este ok sau poate fi ajustat cu ușurință.

Pasul 11: Rezultate și îmbunătățiri

Mi-am făcut propriile teste conducând o mașină pe lângă ea la viteze stabilite, iar citirile s-au potrivit cu viteza mea relativ bine. OmniPreSense a declarat că au testat modulul și că poate trece la același test prin care trece un pistol radar standard de poliție cu o precizie de 0,5 mph.

Rezumând, acesta a fost un proiect minunat și un mod frumos de a construi o anumită siguranță pentru strada mea. Există câteva îmbunătățiri care pot face acest lucru și mai util, pe care mă voi uita să le fac într-o actualizare de continuare. Primul este găsirea unor LED-uri mai mari și mai luminoase. Fișa tehnică spune că acestea sunt 200-300 mcd (millicandela). Cu siguranță este nevoie de ceva mai mare decât acesta, deoarece soarele se spală cu ușurință vizualizându-le în lumina zilei. Alternativ, adăugarea ecranării în jurul marginilor LED-urilor poate păstra lumina soarelui.

Va fi necesar să faceți întreaga soluție dovada vremii dacă va fi postată permanent. Din fericire acesta este radar și semnalele vor trece cu ușurință printr-o incintă din plastic, trebuie doar să găsiți unul de dimensiunea potrivită, care să fie, de asemenea, rezistent la apă.

În cele din urmă, ar fi grozav să adăugăm un modul de cameră la Raspberry Pi pentru a face o fotografie oricui depășește limita de viteză pe strada noastră. Aș putea duce mai departe folosind WiFi-ul de la bord și trimitând o alertă și o imagine a mașinii cu viteză mare. Adăugarea unei mărci de timp, a datei și a vitezei detectate la imagine ar finaliza lucrurile. Poate că există chiar și o aplicație simplă de construit care poate prezenta informațiile frumos.