Modulator de faruri Arduino pentru siguranța motocicletelor: 20 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Motocicletele sunt dificil de văzut pe șosea, în primul rând deoarece au doar aproximativ o pătrime din lățimea unei mașini sau a unui camion. Începând cu 1978 în SUA, producătorilor de motociclete li s-a cerut să facă motocicletele mai vizibile prin conectarea continuă a farurilor, dar uneori acest lucru nu este suficient pentru a le distinge de mașini și a le face „mai evidente”. Reglementările federale și canadiene ale SUA permit modularea farurilor de pe motociclete. Modulația luminează intermitent farurile la o anumită rată pentru a le face mai vizibile. Acest link arată cerințele pentru modulatoarele farurilor atât pentru SUA, cât și pentru Canada.

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

Deoarece sunt un pasionat de electronice, am o experiență cu microcontrolerele și merg cu motocicleta, am decis să-mi fac propriul modulator de faruri și să introduc și alte caracteristici de siguranță pentru mine. Au fost adăugate două caracteristici pentru a-mi îmbunătăți confortul și siguranța. Acestea sunt un indicator de viteză, ceea ce eu numesc „controlul vitezei de croazieră a omului sărac”, cu afișaj cu LED-uri sus și lumină de siguranță chihlimbar în spate. Oricare dintre aceste caracteristici poate fi adăugată oricând la designul modulatorului.

Vitezometrul de pe motocicleta mea este greu de citit datorită locației și designului său. A citi vitezometrul înseamnă a-mi lua ochii de pe drum. Indicatorul de viteză constă dintr-un întrerupător de moment montat pe ghidon lângă degetul mare drept, un dispozitiv cu efect de hol cu magnet atașat la roata din față și un LED tricolor montat pe parbriz lângă nivelul ochilor. Când viteza dorită este atinsă, comutatorul este apăsat și imediat LED-ul devine albastru indicând faptul că mergeți la sau aproape de viteza setată. Dacă pierdeți viteza, LED-ul devine verde indicând faptul că pentru a menține viteza setată trebuie să accelerați. Dacă mergeți prea repede, LED-ul devine roșu, indicând că trebuie să încetiniți. Scopul este de a menține LED-ul albastru.

Acest proiect a fost un proiect de învățare pentru mine și am făcut multe greșeli pe parcurs (mai ales în software-ul în care modificările sunt ușor de făcut). Vă sugerez ca, ca proiect unic, să utilizați construcția sugerată în secțiunea „Cum se construiește”.

NOTĂ: Acest design nu este destinat utilizării comerciale și nu respectă „litera” legii în două domenii

(d) Comutatorul modulatorului trebuie să fie conectat la cablul de alimentare al filamentului fasciculului care este modulat și nu la partea de masă a circuitului.

(e) Trebuie prevăzute mijloace astfel încât atât fasciculul inferior cât și cel superior să rămână funcționale în cazul unei defecțiuni a modulatorului [NOTĂ: Un comutator poate fi instalat pe dispozitivul MOSFET pentru a îndeplini această cerință]

Set de abilități necesare:

• Acest instructabil nu este un „Cum”, este un „Cum”. Va trebui să faceți ceva design și adaptare la propria motocicletă.
• Abilitatea de a citi și de a urmări o diagramă schematică, de a localiza componentele pe o placă de prototipare și de a le conecta cu sârmă de conectare.
• Abilitatea de a lipi
• Capacitate mecanică de a instala modulatorul pe o motocicletă

Pasul 1: Scopul proiectului

Înainte de a începe orice proiect de design, îmi place să notez o listă cu tot ceea ce aș dori să facă proiectul. Iată lista mea:

• Trebuie să fie „plug-n-play”. Se instalează între cablajul farurilor și farurile. Fără tăieri sau modificări la cablajul vehiculului.
• Modulați farurile la 240 de tranziții pe minut, între 100% și 20% luminozitate, fie pe faza lungă, fie pe faza scurtă.
• Modulați o lampă de precauție spate la 60 de tranziții pe minut, 240 de tranziții pe minut când frânele sunt acționate.
• Rezistor foto montat pe furca frontală detectând lumina zilei. La amurg, modularea farurilor încetează și afișajul heads-up se estompează.
• Indicator de viteză LED tricolor. Afișajul indică „prea rapid” (roșu), „prea lent” (verde), „pe viteză” (albastru) cu histerezis programabil.
• Comutator de set montat pe ghidon pentru indicatorul de viteză pentru ridicarea capului.
• Dispozitiv cu efect Hall montat pe furca frontală cu magnet lipit de roata din față pentru a simți viteza vehiculului.

Planuri pentru implementarea viitoare:

• Un control automat al vitezei de croazieră cu motor pas cu pas montat pe ghidon pentru acționarea clapetei de accelerație.
• Luminile de atenție laterale chihlimbar.

Pasul 2: Cum este construit

Microcontrolerele sunt foarte puternice în ceea ce privește ceea ce pot face. Este destul de ușor să conectați dispozitivele la pinii unui microcontroler și apoi să le controlați cu software. Am folosit o Arduino (sau o clonă Arduino) pentru acest proiect și mai multe plăci de prototipare (una pentru fiecare funcție). Mai târziu mi-am proiectat propria placă de circuit. Aceste plăci de prototipare se conectează una la alta într-un teanc cu pinii Arduino reproduși pe fiecare placă de prototipare. Imaginea de mai sus arată cum acest proiect poate fi construit în etape, câte o funcție pe fiecare placă de prototipare. Este sugerat să construiți mai întâi modulatorul farurilor, să îl instalați pe motocicletă și să vă asigurați că funcționează corect înainte de a trece la modulul următor. Acest tip de construcție oferă, de asemenea, posibilitatea de a vă inventa, proiecta și construi propriile caracteristici speciale.

Pasul 3: Schema modulatorului farurilor

Se presupune că veți utiliza un Arduino UNO R3 sau un microcontroler compatibil. Utilizați schema de mai sus pentru a conecta componentele modulatorului. Dacă aveți un singur far, puteți omite al doilea circuit de control (afișat în caseta albastră.) Chiar dacă aveți două faruri, luați în considerare doar unul intermitent. Poate părea (și este) exagerat să folosești un microcontroler pentru a face cu ochiul un far. Motivul utilizării microcontrolerului este simplitatea electronică și capacitatea de a efectua celelalte funcții ale modulului. Pentru a construi placa modulatorului farurilor, veți avea nevoie de piesele prezentate în următoarea listă de piese.

Pasul 4: Lista pieselor modulatorului farurilor

Pasul 5: ansambluri de cabluri ale modulatorului farurilor

Aceste cabluri sunt necesare pentru modulul modulatorului farurilor. Utilizați întotdeauna un dispozitiv de măsurare a sârmei decât este adecvat circuitului pe care îl servește. Se recomandă ca fiecare fir liber și conector nepolarizat să fie etichetat. Acest lucru trebuie făcut pe fiecare cablu și pe ambele părți ale plăcii de circuite protectoare. Deoarece motocicleta dvs. poate să nu utilizeze un bec far H4 ca al meu, va fi necesar să:

• Determinați tipul becului pentru motocicleta dvs.
• Comandați prelungitorul corespunzător al cablului farurilor
• Identificați care dintre cele trei fire sunt „la sol”, „fază lungă” și „fază scurtă” și conectați-vă corespunzător

Pasul 6: Instalarea modulatorului farurilor

Aspectul și conexiunile dintre componentele de pe această placă sunt determinate de constructor. Utilizați un antet cu unghi drept cu 2 pini ca conector pentru ansamblul cablului de rezistență foto și altul pentru puterea utilizată pentru alimentarea 12VDC la lumina de precauție din spate. Conectați modulul modulatorului farurilor pe placa Arduino. Imaginea de mai sus arată modul în care modulatorul se instalează între farul motocicletei și cablajul farurilor sale. Toată puterea provine de la hamul farurilor pentru motociclete.

Pasul 7: Instalarea rezistorului foto

Montați ansamblul cablului rezistorului foto folosind una sau mai multe legături pentru a-l fixa la furca din față a motocicletei îndreptată în jos spre sol.

Pasul 8: Software-ul

Acest cod Arduino va acționa modulatorul farurilor, lumina de precauție din spate și indicatorul de viteză „heads up”. Deși nu este un cod profesional în niciun fel, acesta arată exemple de temporizatoare și întreruperi.

Software modulator

Caracteristicile centrale ale software-ului modulatorului farurilor sunt:

• Un temporizator de 8 Hz.
• O serie de 16 elemente care stochează starea farului pentru fiecare bifă a temporizatorului. (de exemplu, pe 100%, pe 20%, pe 100%, pe 20% etc.)
• O întrerupere cu temporizator care citește matricea de stare și transferă starea respectivă pinului farului de pe Arduino.

De fiecare dată prin buclă, se citeste valoarea rezistorului foto. Dacă valoarea citită este mai mare decât valoarea stocată care reprezintă amurg, farurile continuă să moduleze.

Software pentru lumina de precauție spate

Software-ul pentru lămpile de avertizare din spate folosește același temporizator de 8 Hz, întreruperea temporizatorului și matricea ca modulatorul farurilor, dar în timp ce frâna motocicletei nu este acționată, lampa de avertizare din spate este aprinsă pentru 8 căpușe și oprită pentru 8 căpușe. Dacă frânele sunt acționate, indicatorul luminos de precauție din spate clipește la 1 bifă, la 1 bifă etc. până la eliberarea frânei.

Software pentru indicatoare de viteză

Caracteristicile centrale ale indicatorului de viteză sunt:

• Un temporizator de 2000 Hz.
• O întrerupere hardware generată de dispozitivul cu efect de sală
• Comutatorul setat de viteză
• LED-urile care indică „prea rapid”, „prea lent” și „pornit”

De fiecare dată când magnetul roții din față trece pe lângă dispozitivul cu efect de hol, este stocat un contor, acționat de temporizatorul de 2000 Hz; apoi contorul este redus la zero și numărul începe din nou. Când este apăsat butonul „setare viteză”, contorul stocat devine viteza setată. După aceea, viteza setată este comparată cu contorul stocat și LED-ul corespunzător este aprins, indicând dacă numărul este mai mic (prea rapid) mai mult (prea lent) sau în intervalul de toleranță pentru viteza calculată prin adăugarea sau scăderea unui procent din viteza setată. Dacă toleranța nu ar fi introdusă, numărul ar trebui să fie exact viteza setată sau LED-ul albastru nu ar fi aprins niciodată.

Pasul 9: Modulul de lumină de precauție spate

Imaginea de mai sus prezintă o lumină de atenție cu chihlimbar cu LED atașată la spătarul scaunului din spate al motocicletei mele. În timp ce călătoriți, această lumină clipește la o rată constantă de o secundă aprinsă, cu o secundă oprită. Când frânele sunt acționate, această lumină va clipi în același timp de patru ori pe secundă ca farurile.

Pasul 10: Schema luminii de precauție spate

Utilizați schema de mai sus pentru a conecta componentele pentru lumina de precauție din spate. Pentru a construi placa de lumină de precauție din spate, veți avea nevoie de piesele prezentate în următoarea listă de piese.

Pasul 11: Lista pieselor de lumină de precauție spate

Pasul 12: Ansamblul cablului luminii de precauție spate

Pasul 13: Instalare cu atenție a luminii

Aspectul și conexiunile dintre componentele de pe această placă sunt determinate de constructor. Utilizați un antet unghiular cu 2 pini drept conector pentru ansamblul cablului de lumină de precauție și altul pentru puterea de 12VDC de la modulul modulatorului farurilor.

Montați lumina de precauție din spatele motocicletei și fixați cablul cu legături de cablu. Conectați modulul de lumină de precauție la modulul modulatorului farurilor, conectați jumperul de 12VDC al luminii de precauție de la modulul modulatorului farurilor la modulul de lumină de atenție din spate.

Pasul 14: Schema modulului indicatorului de viteză

Pasul 15: Lista pieselor indicatorului de viteză

Pasul 16: ansamblul cablului cu efect Hall Hall al indicatorului de viteză

Pasul 17: Indicatorul de viteză al comutatorului setului de viteză și ansamblului cablului comutatorului de frână

Pasul 18: Indicator de viteză Ansamblu cablu "LED-uri Heads-Up"

Montarea cu LED-uri este lăsată la latura constructorului.

Pasul 19: Instalarea indicatorului de viteză

Aspectul și conexiunile dintre componentele de pe această placă sunt determinate de constructor. Utilizați un antet unghiular cu 2 pini drept conector pentru ansamblul cablului setat de viteză și altul pentru cablul comutatorului de frână. Utilizați un antet cu unghi drept cu 3 pini ca conector pentru ansamblul cablului dispozitivului cu efect de hală și un 4 pini pentru ansamblul cablului LED-ului indicatorului de viteză.

Montați comutatorul setului de viteză, senzorul de hală, LED-ul indicatorului de viteză și cablul pe comutatorul frânei motocicletei în conformitate cu imaginile ansamblului cablului. Conectați modulul indicatorului de viteză la modulul de lumină de precauție.

Pasul 20: NOTE FINALE

Folosesc modulatorul farului / indicatorul de precauție / indicatorul de viteză de peste un an și nu a eșuat niciodată. Așteptați câteva secunde de întârziere (în timp ce Arduino pornește) până când farurile se aprind și încep să clipească. Deși este imposibil să dovediți un non-eveniment, par a fi vizibil pentru șoferii din jurul meu. Cel puțin 3 persoane au menționat și apreciază lumina de atenție spate chihlimbar.