Modulador de fars Arduino per a seguretat de motocicletes: 20 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Les motocicletes són difícils de veure a la carretera principalment perquè només són aproximadament una quarta part de l’amplada d’un cotxe o camió. Des del 1978 als EUA, s’ha obligat als fabricants de motocicletes a fer les motocicletes més visibles connectant els fars continuament, però de vegades no n’hi ha prou per distingir-los dels cotxes i fer-los “més visibles”. La normativa federal i canadenca dels Estats Units permet la modulació dels fars de les motocicletes. La modulació fa parpellejar els fars a un ritme determinat per fer-los més visibles. Aquest enllaç mostra els requisits per als moduladors de fars als Estats Units i al Canadà.

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

Com que sóc aficionat a l'electrònica, tinc una mica d'experiència amb els microcontroladors i condueixo en moto, vaig decidir fabricar el meu propi modulador de fars i introduir algunes altres funcions de seguretat per a mi. Es van afegir dues funcions per millorar la meva comoditat i seguretat. Són un indicador de velocitat, el que jo anomeno un "control de velocitat del pobre home" amb pantalla LED cap amunt i llum de seguretat ambre a la part posterior. Qualsevol d'aquestes funcions es pot afegir al disseny del modulador en qualsevol moment.

El velocímetre de la meva moto és difícil de llegir a causa de la seva ubicació i disseny. Llegir el velocímetre significa treure els ulls de la carretera. L’indicador de velocitat consisteix en un interruptor momentani muntat al manillar prop del polze dret, un dispositiu d’efecte de passadís amb imant fixat a la roda davantera i un LED tricolor muntat al parabrisa a prop del nivell dels ulls. Quan s’assoleix la velocitat desitjada, es pressiona l’interruptor i el LED es posa de color blau immediatament indicant que aneu a la velocitat establerta o a prop d’ella. Si perdeu velocitat, el LED es posa de color verd indicant que per mantenir la velocitat configurada cal accelerar-la. Si aneu massa ràpid, el LED es torna vermell indicant que heu d’alentir la velocitat. L’objectiu és mantenir el LED blau.

Aquest projecte va ser un projecte d’aprenentatge per a mi i vaig cometre molts errors al llarg del camí (sobretot al programari on els canvis són fàcils de fer). Us proposo que, com a projecte puntual, utilitzeu la construcció suggerida a la secció "Com es construeix".

NOTA: Aquest disseny no està pensat per a cap ús comercial i no compleix la "lletra" de la llei en dues àrees

(d) L'interruptor del modulador s'ha de connectar al cable d'alimentació del filament de feix que s'està modulant i no a la part del terra del circuit.

(e) Es proporcionaran mitjans perquè el feix inferior i el feix superior es mantinguin operatius en cas de fallada del modulador [NOTA: Es pot instal·lar un commutador a través del dispositiu MOSFET per complir aquest requisit]

Es requereix un conjunt d’habilitats:

• Aquest instructiu no és un "com", és un "com". Haureu de fer algun disseny i adaptació a la vostra pròpia moto.
• Capacitat per llegir i seguir un diagrama esquemàtic, localitzar components en una placa de prototipatge i connectar-los amb un cable de connexió.
• Capacitat de soldar
• Capacitat mecànica per instal·lar el modulador en una moto

Pas 1: objectiu del projecte

Abans d’iniciar qualsevol projecte de disseny, m’agrada escriure una llista de tot el que m’agradaria que fes el disseny. Aquí està la meva llista:

• Ha de ser "plug-n-play". S'instal·la entre l'arnès del far i els fars. Cap tall ni modificació del cablejat del vehicle.
• Moduleu els fars a 240 transicions per minut entre un 100% i un 20% de brillantor tant en feix fort com en baix.
• Moduleu un llum de precaució posterior a 60 transicions per minut, 240 transicions per minut quan s’apliquen els frens.
• Resistència fotogràfica muntada a la forquilla frontal que detecta la llum del dia. Al capvespre, la modulació dels fars cessarà i la pantalla capçal cap amunt es disminueix.
• Capçalera indicador de velocitat LED tricolor. La pantalla indica "massa ràpid" (vermell), "massa lent" (verd), "en velocitat" (blau) amb histèresi programable.
• Interruptor de joc muntat al manillar per a l'indicador de velocitat de pujada.
• Dispositiu d'efecte Hall muntat a la forquilla davantera amb imant enganxat a la roda davantera per detectar la velocitat del vehicle.

Plans per a la implementació futura:

• Un autèntic control de velocitat amb motor pas a pas muntat al manillar per accionar l’accelerador.
• Llums de precaució laterals ambres.

Pas 2: com es construeix

Els microcontroladors són molt potents pel que fa a tot el que poden fer. És bastant fàcil connectar dispositius als pins d’un microcontrolador i després controlar-los amb programari. He utilitzat un Arduino (o clon Arduino) per a aquest projecte i diverses plaques de prototipatge (una per a cada funció). Més tard vaig dissenyar la meva pròpia placa de circuit. Aquestes plaques de prototipatge es connecten entre si en una pila amb els pins Arduino replicats a cada placa de prototipatge. La imatge superior mostra com es pot construir aquest projecte per etapes, una funció a cada tauler de prototipatge. Es recomana construir primer el modulador de fars, instal·lar-lo a la moto i assegurar-se que funciona correctament abans de passar al mòdul següent. Aquest tipus de construcció també us ofereix la possibilitat d'inventar, dissenyar i construir les vostres pròpies característiques especials.

Pas 3: Esquema del modulador de fars

Se suposa que utilitzarà un Arduino UNO R3 o un microcontrolador compatible. Utilitzeu l’esquema anterior per connectar els components del modulador. Si només teniu un far, podeu ometre el segon circuit de control (que es mostra al quadre blau). Fins i tot si teniu dos fars, penseu només a parpellejar un. Pot semblar (i és) excessiu fer servir un microcontrolador per fer l'ullet d'un far. La raó per utilitzar el microcontrolador és per la simplicitat de l'electrònica i la capacitat de realitzar les altres funcions del mòdul. Per construir la placa moduladora de fars, necessitareu les peces que es mostren a la llista de parts següent.

Pas 4: llista de peces del modulador de fars

Pas 5: conjunts de cables del modulador de fars

Aquests cables són necessaris per al mòdul modulador de fars. Utilitzeu sempre un cable de mesurament adequat al circuit al qual serveixi. Es recomana etiquetar tots els cables solts i connectors no polaritzats. Això s’hauria de fer a cada cable i a tots dos costats de la placa de circuit de protecció. Com que la vostra motocicleta pot no utilitzar una bombeta de far H4 com la meva, serà necessari que:

• Determineu el tipus de bombeta per a la vostra motocicleta
• Demaneu l’extensor del cable del far adequat
• Identifiqueu quins dels tres cables són "Terra", "Foc" i "Foc" i connecteu-vos en conseqüència

Pas 6: Instal·lació del modulador de fars

El disseny i les connexions entre els components d’aquest tauler són determinants del constructor. Utilitzeu una capçalera d’angle recte de 2 pins com a connector per al conjunt del cable de la resistència fotogràfica i una altra per a la potència que s’utilitza per subministrar 12VDC al llum de precaució posterior. Connecteu el mòdul modulador de fars a la placa Arduino. La imatge superior mostra com s’instal·la el modulador entre el far de la motocicleta i el seu arnès. Tota la potència prové de l’arnès del far de les motocicletes.

Pas 7: Instal·lació de la resistència fotogràfica

Munteu el conjunt del cable de la resistència fotogràfica mitjançant un o més tirants per fixar-lo a la forquilla davantera de la motocicleta que apunta cap a terra.

Pas 8: el programari

Aquest codi Arduino farà funcionar el modulador de fars, el llum de precaució posterior i l'indicador de velocitat "cap amunt". Tot i que no és un codi professional de cap manera, mostra exemples de temporitzadors i interrupcions.

Programari de modulació

Les característiques centrals del programari modulador de fars són:

• Un temporitzador de 8 Hz.
• Un conjunt de 16 elements que emmagatzemen l'estat del far per a cada tick del temporitzador. (per exemple, al 100%, al 20%, al 100%, al 20%, etc.)
• Una interrupció del temporitzador que llegeix la matriu d'estat i transfereix aquest estat al pin del far de l'Arduino.

Cada vegada que passa el bucle, es llegeix el valor de la resistència fotogràfica. Si el valor llegit és superior al valor emmagatzemat que representa el capvespre, els fars continuen modulant.

Programari de llum de precaució posterior

El programari de llum de precaució posterior utilitza el mateix temporitzador de 8 Hz, interrupció i configuració del temporitzador que el modulador de fars, però mentre el fre de la motocicleta no s’aplica, el llum de precaució posterior està encès per a 8 paparres i apagat per a 8 paparres. Si s’apliquen els frens, el llum de precaució del darrere parpelleja en 1 tic, en apagar 1 tic, etc. fins que s’alliberi el fre.

Programari d’indicadors de velocitat

Les característiques centrals de l’indicador de velocitat són:

• Un temporitzador de 2000 Hz.
• Una interrupció de maquinari generada pel dispositiu d'efecte hall
• El commutador de velocitat
• Els LED que indiquen "massa ràpid", "massa lent" i "en velocitat"

Cada vegada que l’imant de la roda davantera passa pel dispositiu d’efecte hall, s’emmagatzema un comptador, impulsat pel temporitzador de 2000 Hz; llavors es posa a zero el comptador i es torna a començar el recompte. Quan es prem el botó "velocitat ajustada", el comptador emmagatzemat es converteix en la velocitat configurada. A continuació, es compara la velocitat establerta amb el comptador emmagatzemat i s’encén el LED adequat que indica si el recompte és menys (massa ràpid) més (massa lent) o dins del rang de tolerància per a la velocitat calculada sumant o restant un percentatge de la velocitat establerta. Si no s’introduís la tolerància, el recompte hauria de ser exactament la velocitat establerta o el LED blau mai no s’encendria.

Pas 9: el mòdul de llum de precaució posterior

La imatge superior mostra un llum de precaució ambre LED connectat al respatller del seient posterior de la meva moto. Durant la conducció, aquest llum parpelleja a un ritme constant d’encesa d’un segon i desconnexió d’un segon. Quan s’apliquen els frens, aquest llum parpellejarà al mateix temps quatre vegades per segon que els fars.

Pas 10: esquema de llum de precaució posterior

Utilitzeu l’esquema anterior per connectar els components del llum de precaució posterior. Per construir el tauler de llum de precaució posterior, necessitareu les peces que es mostren a la llista de peces següent.

Pas 11: Llista de peces lleugeres de precaució posterior

Pas 12: Muntatge del cable de llum de precaució posterior

Pas 13: Atenció a la instal·lació de la llum

El disseny i les connexions entre els components d’aquest tauler són determinants del constructor. Utilitzeu una capçalera d’angle recte de 2 pins com a connector per al muntatge del cable de llum precaució i una altra per a l’alimentació de 12 V CC del mòdul modulador de fars.

Munteu el llum de precaució a la part posterior de la motocicleta i fixeu-ne el cable amb tirants. Connecteu el mòdul de llum de precaució al mòdul de modulació de fars, connecteu el pont de 12VDC de llum de precaució del mòdul de modulació de fars al mòdul de llum de precaució posterior.

Pas 14: esquema del mòdul indicador de velocitat

Pas 15: Llista de peces de l’indicador de velocitat

Pas 16: Muntatge del cable d'efecte Hall de l'indicador de velocitat

Pas 17: conjunt de cables de l’interruptor de configuració de velocitat i de l’indicador de velocitat

Pas 18: conjunt de cables de l'indicador de velocitat "LED cap amunt"

El muntatge LED es deixa al constructor.

Pas 19: Instal·lació de l’indicador de velocitat

El disseny i les connexions entre els components d’aquest tauler són determinants del constructor. Utilitzeu una capçalera d’angle recte de 2 pins com a connector per al conjunt del cable de velocitat i una altra per al cable de l’interruptor de fre. Utilitzeu una capçalera d’angle recte de 3 pins com a connector per al conjunt del cable del dispositiu amb efecte hall i un de 4 pins per al conjunt del cable LED de l’indicador de velocitat.

Munteu l’interruptor del conjunt de velocitat, el sensor de sala, el LED indicador de velocitat i el cable a l’interruptor del fre de la motocicleta d’acord amb les imatges del conjunt del cable. Connecteu el mòdul indicador de velocitat al mòdul de llum de precaució.

Pas 20: NOTES FINALS

Fa més d’un any que faig servir el meu modulador de fars / indicador de llum de precaució / velocitat i no ha fallat mai. Espereu uns quants segons de retard (mentre arrenca l’Arduino) fins que els fars s’encenguin i comencin a parpellejar. Tot i que és impossible demostrar un no esdeveniment, sembla que sóc visible per als conductors que m’envolten. Almenys 3 persones han mencionat i aprecien la llum de precaució ambre posterior.