Zemu izmaksu radara ātruma zīme: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Vai esat kādreiz vēlējies izveidot savu zemo izmaksu radara ātruma zīmi? Es dzīvoju uz ielas, kur automašīnas brauc pārāk ātri, un es uztraucos par savu bērnu drošību. Es domāju, ka būtu daudz drošāk, ja es varētu uzstādīt savu radara ātruma zīmi, kas parāda ātrumu, lai es varētu likt vadītājiem palēnināties. Es meklēju tiešsaistē radara ātruma zīmes iegādi, taču atklāju, ka lielākā daļa zīmju maksā vairāk nekā 1000 USD, kas ir diezgan dārgi. Es arī nevēlos iziet garo pilsētas zīmes uzstādīšanas procesu, jo dzirdēju, ka tas viņiem var izmaksāt vairāk nekā USD 5 000–10 000. Tā vietā es nolēmu pats izveidot lētu risinājumu un ietaupīt mazliet naudas izklaidējoties.

Es atklāju OmniPreSense, kas piedāvā zemu cenu neliela diapazona radara sensora moduli, kas ir ideāli piemērots manam lietojumam. PCB moduļa formas koeficients ir ļoti mazs - tikai 2,1 x 2,3 x 0,5 collas un sver tikai 11 g. Elektronika ir autonoma un pilnībā integrēta, tāpēc nav strāvas cauruļu, lielgabarīta elektronikas vai daudz enerģijas. Liela objekta, piemēram, automašīnas, diapazons ir no 50 pēdām līdz 100 pēdām (15 līdz 30 metriem). Modulis veic visus ātruma mērījumus, apstrādā visu signālu apstrādi un pēc tam vienkārši izvada neapstrādātus ātruma datus, izmantojot USB portu. Datu saņemšanai izmantoju lētu Raspberry Pi (vai Arduino vai jebko citu, kam ir USB ports). Izmantojot nelielu python kodēšanu un dažas lielas zemu izmaksu gaismas diodes, kas uzstādītas uz tāfeles, es varu parādīt ātrumu. Manu displeja dēli var piestiprināt pie staba ceļa malā. Virs displeja pievienojot zīmi “Ātruma pārbaudīts ar RADAR”, man tagad ir sava radara ātruma zīme, kas piesaista autovadītāju uzmanību un palēnina viņu darbību! Tas viss par mazāk nekā 500 USD!

1. darbība: materiāli un instrumenti

• 1 OPS241-A maza darbības rādiusa radara sensors
• 1 OPS241-A stiprinājums (3D drukāts)
• 1 Raspberry Pi modelis B v1.2
• 1 5V microUSB barošanas avots
• 1 Rhino modelis AS-20 110V līdz 12V/5V 4 kontaktu molex barošanas avots un strāvas kabelis
• 1 Spaiļu bloks 3poli Vertikāli, 5,0 mm centri
• 1 no Micro-USB līdz standarta USB kabelim
• 4 Starplikas, skrūves, uzgriežņi
• 1 Korpusa kaste un pārklāta PCB
• 4 Pārklātas PCB stiprinājuma skrūves
• 3 1/8W 330ohm rezistori
• 3 NTE 490 FET tranzistors
• 1 NTE 74HCT04 Integrēts TTL ātrgaitas CMOS hex invertors
• 1 OSEPP mini maizes dēlis ar līmplēvi
• 2 0,156”galvenes kvadrātveida taisnas stieples tapa, 8 ķēdes
• 20 6”F/F premium jumper vadi 22AWG
• 1 1”x 12” x 24”koka stiprinājuma dēlis
• 1 Melna aerosola krāsa
• 2 Sparkfun 7 segmentu displejs - 6,5 collas (sarkans)
• 2 Sparkfun liela ciparu vadītāja plate (SLDD)
• 1 zīme “Radara pārbaudīts ātrums”

2. solis: Elektronikas PCB plates grīdas plānošana

Es sāku ar galveno vadības aparatūru, kas ir Raspberry Pi. Šeit tiek pieņemts, ka jums jau ir Raspberry Pi ar operētājsistēmu un jums ir zināma Python kodēšanas pieredze. Raspberry Pi kontrolē OPS241-A radara sensoru un uztver paziņoto ātruma informāciju. Pēc tam tas tiek pārveidots, lai tiktu parādīts lielajā 7 segmentu LED displejā.

a. Es vēlos visus elektriskos komponentus, izņemot radara sensoru un LED displejus, novietot uz vienas slēgtas elektroniskās PCB plates, kas uzstādīta displeja paneļa aizmugurē. Tas pasargās dēli no redzesloka un pasargās no elementiem. Tādā veidā no plāksnes aizmugures uz priekšu ir jāiet tikai divi kabeļi. Viens kabelis ir USB kabelis, kas baro OPS241-A moduli un saņem izmērītos ātruma datus. Otrais kabelis vada 7 segmentu displeju.

b. PCB plāksnei ir jāatļauj daudz vietas Raspberry Pi, kas aizņem lielāko daļu teritorijas. Man arī jāpārliecinās, ka pēc uzstādīšanas es varēšu viegli piekļūt vairākiem tās portiem. Porti, kuriem man jāpiekļūst, ir USB ports (OPS241-A moduļa ātruma dati), Ethernet ports (datora interfeiss Python koda izstrādei/atkļūdošanai), HDMI ports (displejs Raspberry Pi logs un atkļūdošana/izstrāde) un mikro USB ports (5V jauda Raspberry Pi).

c. Lai nodrošinātu piekļuvi šīm ostām, korpusā tiek izgriezti caurumi, kas atbilst Raspberry Pi portu atrašanās vietām.

d. Tālāk man jāatrod vieta maizes dēlim, kurā ir diskrētās elektronikas sastāvdaļas, lai vadītu displeja gaismas diodes. Šī ir otrā lielākā vienība. Ap to ir jābūt pietiekami daudz vietas, lai es varētu pārvietot vadus uz to no Raspberry Pi un izvadīt signālus uz galveni, lai vadītu gaismas diodes. Ideālā gadījumā, ja man būtu vairāk laika, es lodētu komponentus un vadus tieši pie PCB plates, nevis izmantoju maizes dēli, bet maniem mērķiem tas ir pietiekami labi.

e. Es plānoju displeja draivera galveni novietot blakus maizes plāksnei pie PCB malas, lai es varētu saglabāt īsu vadu garumu, kā arī lai es varētu izgriezt caurumu vāciņā un pievienot kabeli savienotājam.

f. Visbeidzot, es atļauju vietu PCB barošanas blokam. Sistēmai ir nepieciešami 5 V līmeņa pārslēdzējiem un displeja draiverim, un 12 V gaismas diodēm. Es pievienoju standarta 5V/12V barošanas savienotāju strāvas blokam, pēc tam novirzu strāvas signālus no bloka uz maizes dēli un LED galveni. Es izgriezu caurumu vāciņā, lai varētu savienot 12V/5V strāvas vadu strāvas savienotājā.

g. Šāds izskatās galīgais elektronikas PCB grīdas plāns (ar izslēgtu vāku):

3. darbība: Raspberry Pi uzstādīšana

Es uzstādīju savu Raspberry Pi uz perforētas un pārklātas PCB plates, izmantojot 4 starplikas, skrūves un uzgriežņus. Man patīk izmantot pārklātu PCB plāksni, lai vajadzības gadījumā varētu lodēt komponentus un vadus.

4. solis: LED signāla līmeņa pārslēdzēji

Raspberry Pi GPIO var iegūt maksimāli 3,3 V. Tomēr LED displejam ir nepieciešami 5 V vadības signāli. Tāpēc man bija jāizstrādā vienkārša, zemu izmaksu ķēde, lai līmeņa vadības signālus nobīdītu no 3.3V uz 5V. Izmantotā ķēde sastāv no 3 diskrētiem FET tranzistoriem, 3 diskrētiem rezistoriem un 3 integrētiem invertoriem. Ievades signāli nāk no Raspberry Pi GPIO, un izejas signāli tiek novirzīti uz galveni, kas savienojas ar kabeli no gaismas diodēm. Trīs pārveidotie signāli ir GPIO23 uz SparkFun LDD CLK, GPIO4 uz SparkFun LDD LAT un SPIO5 uz SparkFun LDD SER.

5. solis: liels LED septiņu segmentu displejs

Ātruma parādīšanai es izmantoju divas lielas gaismas diodes, kuras atradu SparkFun. Tās ir 6,5 collas garas, un tās būtu jālasa no liela attāluma. Lai tās būtu vieglāk lasāmas, es izmantoju zilu lenti, lai nosegtu balto fonu, lai gan melna krāsa var nodrošināt lielāku kontrastu.

6. solis: LED draivera panelis

Katrai gaismas diodei ir nepieciešams sērijas maiņu reģistrs un aizbīdnis, lai noturētu Raspberry Pi vadības signālus un vadītu LED segmentus. SparkFun ir ļoti labs raksts, lai to izdarītu šeit. Raspberry Pi nosūta sērijas datus uz LED septiņu segmentu displejiem un kontrolē aizbīdņa laiku. Vadītāja dēļi ir uzstādīti gaismas diodes aizmugurē un nav redzami no priekšpuses.

7. solis: OPS241-A radara moduļa uzstādīšana

OPS241-A radara sensors tiek saspiests 3D drukātā stiprinājumā, ko draugs man izveidoja. Alternatīvi es varēju to ieskrūvēt tieši plāksnē. Radara sensors ir uzstādīts tāfeles priekšpusē blakus gaismas diodēm. Sensora modulis ir uzstādīts ar antenām (zelta plankumi plāksnes augšpusē), kas uzstādītas horizontāli, lai gan specifikācijas lapā teikts, ka antenas modelis ir diezgan simetrisks gan horizontālā, gan vertikālā virzienā, tāpēc, iespējams, būtu labi to pagriezt par 90 °. Uzstādīts pie telefona staba, radara sensors ir vērsts uz āru pa ielu. Tika izmēģināti pāris dažādi augstumi, un tas tika atzīts par labāko 2 m augstumā. Jebkurš augstāks, un es ieteiktu, iespējams, nedaudz pavirzīt dēli uz leju.

8. darbība: strāvas un signāla savienojumi

Zīmei ir divi barošanas avoti. Viens no tiem ir pārveidots HDD barošanas avots, kas nodrošina gan 12V, gan 5V. 7 segmentu displejam ir nepieciešams 12V gaismas diodēm un 5V signāla līmeņi. Pārveidotāja dēlis ņem 3,3 V signālus no Raspberry Pi un līmenis pārnes tos uz 5 V displejam, kā aprakstīts iepriekš. Otrs barošanas avots ir standarta mobilā tālruņa vai planšetdatora 5V USB adapteris ar USB mikro savienotāju Raspberry Pi.

9. solis: galīgā montāža

Lai turētu radara sensoru, gaismas diodes un kontrollera paneli, viss tika uzstādīts uz 12”x 24” x 1”koka gabala. Gaismas diodes tika uzstādītas priekšpusē kopā ar radara sensoru un kontrolierīces korpusu aizmugurē. Koks bija nokrāsots melnā krāsā, lai gaismas diodes būtu vieglāk lasāmas. Gaismas diodes barošanas un vadības signāli tika novirzīti caur caurumu aiz gaismas diodēm. Radara sensors tika uzstādīts priekšpusē blakus gaismas diodēm. USB barošanas un vadības kabelis radara sensoram tika iesaiņots augšpusē pie koka dēļa. Pāris caurumi plāksnes augšdaļā ar iesaiņojuma ietvariem nodrošināja iespēju dēli uzstādīt uz telefona staba blakus “Ātruma pārbaude Radars”zīme.

Kontroliera panelis kopā ar strāvas adapteri tika pieskrūvēts plāksnes aizmugurē.

10. darbība: Python kods

Sistēmas savilkšanai tika izmantots Python, kas darbojas uz Raspberry Pi. Kods atrodas vietnē GitHub. Galvenās koda daļas ir konfigurācijas iestatījumi, dati, kas nolasīti, izmantojot USB seriālo portu no radara sensora, ātruma datu pārvēršana displejā un displeja laika kontrole.

Noklusējuma konfigurācija OPS241-A radara sensoram ir laba, taču es atklāju, ka ir nepieciešami daži pielāgojumi starta konfigurācijai. Tie ietvēra pāreju no m/s pārskatu uz mph, izlases ātruma maiņu uz 20 k/s un slāpēšanas iestatījuma pielāgošanu. Izlases ātrums tieši nosaka maksimālo ātrumu, par kādu var ziņot (139 jūdzes stundā), un paātrina ziņošanas ātrumu.

Galvenā mācīšanās ir skalot vērtības iestatīšana. Sākotnēji es atklāju, ka radara sensors neuztvēra automašīnas ļoti tālu, varbūt tikai 15-30 pēdas (5-10 m). Es domāju, ka, iespējams, radaru sensors bija iestatīts pārāk augstu, jo tas bija novietots aptuveni 7 pēdas virs ielas. Šķiet, ka tā pazemināšana līdz 4 pēdām nepalīdzēja. Tad es redzēju saspiešanas iestatījumu API dokumentā un mainīju to uz visjutīgāko (QI vai 10). Tādējādi noteikšanas diapazons ievērojami palielinājās līdz 30–100 pēdām (10–30 m).

Datu iegūšana seriālajā portā un tulkošana nosūtīšanai uz gaismas diodēm bija diezgan vienkārša. Pie ātruma 20 sekundēm ātruma dati tiek ziņoti aptuveni 4–6 reizes sekundē. Tas ir nedaudz ātri un nav labi, ja displejs mainās tik ātri. Displeja vadības kods tika pievienots, lai meklētu visātrāko ziņoto ātrumu katru sekundi un pēc tam parādītu šo numuru. Tas rada vienas sekundes aizkavēšanos, ziņojot par numuru, bet tas ir labi vai to var viegli pielāgot.

11. darbība. Rezultāti un uzlabojumi

Es pats veicu testēšanu, braucot ar automašīnu tai garām noteiktā ātrumā, un rādījumi samērā labi atbilda manam ātrumam. OmniPreSense teica, ka viņiem ir pārbaudīts modulis, un tas var izturēt to pašu pārbaudi, ko standarta policijas radara lielgabals iziet ar precizitāti 0,5 mph.

Apkopojot to, tas bija lielisks projekts un jauks veids, kā nodrošināt manas ielas drošību. Ir daži uzlabojumi, kas var padarīt to vēl noderīgāku, ko es aplūkošu turpmākajā atjauninājumā. Pirmais ir atrast lielākas un gaišākas gaismas diodes. Datu lapā ir teikts, ka tie ir 200-300 mcd (milikandela). Noteikti ir vajadzīgs kaut kas augstāks par šo, jo saule viegli izskaloja, skatoties tos dienasgaismā. Alternatīvi, pievienojot ekranējumu ap LED malām, var izvairīties no saules gaismas.

Visa risinājuma padarīšana par laika apstākļiem būs nepieciešama, ja tas tiks publicēts pastāvīgi. Par laimi, tas ir radars, un signāli viegli iziet cauri plastmasas korpusam, vienkārši jāatrod viens piemērota izmēra, kas ir arī ūdensnecaurlaidīgs.

Visbeidzot, Raspberry Pi pievienot kameras moduli, lai nofotografētu ikvienu, kurš pārsniedz mūsu ielas atļauto ātrumu, būtu patiešām lieliski. Es varētu to darīt tālāk, izmantojot iebūvēto WiFi un nosūtot brīdinājumu un attēlu par ātruma pārsniegšanas automašīnu. Pievienojot attēlam laika zīmogu, datumu un noteikto ātrumu, tas tiešām beigsies. Varbūt ir pat izveidojama vienkārša lietotne, kas var labi parādīt informāciju.