Znak nizke cene radarskih hitrosti: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ste si kdaj želeli zgraditi svoj nizkocenovni radarski znak za hitrost? Živim na ulici, kjer avtomobili vozijo prehitro, in skrbim za varnost svojih otrok. Mislil sem, da bi bilo veliko varneje, če bi lahko namestil svoj radarski znak za hitrost, ki prikazuje hitrost, da bi lahko voznike upočasnil. Na spletu sem iskal, da kupim radarski znak za hitrost, vendar sem ugotovil, da večina znakov stane več kot 1000 USD, kar je precej drago. Prav tako ne želim iti skozi dolg postopek mestne postavitve znaka, saj sem slišal, da jih to lahko stane več kot 5 000–10 000 USD. Namesto tega sem se odločil, da bom sam zgradil poceni rešitev in prihranil nekaj denarja, medtem ko se zabavate.

Odkril sem OmniPreSense, ki ponuja poceni radarski senzorski modul kratkega dosega, idealen za mojo uporabo. Faktor modula PCB je zelo majhen in znaša le 2,1 x 2,3 x 0,5 palca in tehta le 11 g. Elektronika je samostojna in popolnoma integrirana, zato ni napajalnih cevi, velike elektronike ali potrebe po veliko energije. Domet za velike predmete, kot je avto, je od 50 do 100 čevljev (15 do 30 m). Modul opravi vse meritve hitrosti, obravnava vso obdelavo signala in nato preprosto pošlje surove podatke o hitrosti prek svojih vrat USB. Za sprejem podatkov uporabljam poceni Raspberry Pi (ali Arduino ali karkoli drugega, ki ima vrata USB). Z malo kodiranja python in nekaj velikimi poceni LED diodami, nameščenimi na ploščo, lahko prikažem hitrost. Oglasno desko lahko pritrdim na drog ob cesti. Z dodajanjem znaka, ki na zaslonu piše "Hitrost preveri RADAR", imam zdaj svoj radarski znak za hitrost, ki pritegne pozornost voznikov in jih upočasni! Vse to za manj kot 500 USD!

Korak: Materiali in orodja

• 1 OPS241-A radarski senzor kratkega dosega
• 1 nosilec OPS241-A (3D-tiskanje)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 5V microUSB napajalnik
• 1 Rhino model AS-20 110V do 12V/5V 4-polni molex napajalnik in napajalni kabel
• 1 Stezni blok 3poli Navpično, 5,0 mm sredi
• 1 Kabel Micro-USB na standardni USB
• 4 Distančniki, vijaki, matice
• 1 Ohišje ohišja in prevlečeno tiskano vezje
• 4 pritrjeni vijaki za pritrditev tiskanega vezja
• 3 1/8 W 330ohm upori
• 3 tranzistor NTE 490 FET
• 1 NTE 74HCT04 Integriran TTL visokohitrostni CMOS šesterokotni pretvornik
• 1 mini plošča za kruh OSEPP z lepilno podlago
• 2 0,156-palčni pravokotni ravni zatič z glavo, 8 vezij
• 20 6 -palčne mostične žice F/F 22AWG
• 1 1 "x 12" x 24 "lesena montažna plošča
• 1 Črna barva v spreju
• 2 7 -segmentni zaslon Sparkfun - 6,5”(rdeč)
• 2 Sparkfun velika številska plošča (SLDD)
• 1 Znak "Hitrost preveri radar"

2. korak: Tloris načrtovanja elektronske plošče PCB

Začel sem z glavno strojno opremo za upravljanje, ki je Raspberry Pi. Predpostavka je, da že imate Raspberry Pi z operacijskim sistemom in imate nekaj izkušenj s kodiranjem Pythona. Raspberry Pi nadzoruje radarski senzor OPS241-A in sprejema sporočene podatke o hitrosti. Ta se nato pretvori v prikaz na velikem LED-7-segmentnem zaslonu.

a. Želim namestiti vse električne komponente, razen radarskega senzorja in LED -prikazovalnikov, na eno samo zaprto elektronsko vezje za elektroniko, nameščeno na zadnji strani plošče zaslona. S tem plošča ni vidna in zaščitena pred elementi. Na ta način morata od zadnjega dela plošče naprej voditi le dva kabla. En kabel je kabel USB, ki napaja modul OPS241-A in sprejema podatke izmerjene hitrosti. Drugi kabel poganja 7-segmentni zaslon.

b. PCB plošča mora omogočiti dovolj prostora za Raspberry Pi, ki zavzame večino površine. Prav tako se moram prepričati, da bom lahko enostavno nameščen do več njegovih vrat, ko bodo enkrat nameščeni. Vrata, do katerih moram dostopati, so vrata USB (podatki o hitrosti modula OPS241-A), vrata Ethernet (računalniški vmesnik za razvoj/odpravljanje napak kode Python), vrata HDMI (prikaz okna Raspberry Pi in odpravljanje napak/razvoj) in vrata micro USB (Napajanje 5V za Raspberry Pi).

c. Za zagotovitev dostopa do teh vrat so v ohišju izrezane luknje, ki ustrezajo lokacijam vrat na Raspberry Pi.

d. Nato moram najti prostor za ploščo za kruh, ki vsebuje diskretne elektronske komponente, ki poganjajo LED diode zaslona. To je druga največja postavka. Okrog njega mora biti dovolj prostora, da lahko prek njega prekinem žice z Raspberry Pi in izhodne signale prenesem v glavo za pogon LED. V idealnem primeru bi, če bi imel več časa, komponente in žice spajal neposredno na tiskano vezje, namesto da bi uporabil ploščo, vendar je za moje namene to dovolj dobro.

e. Nameravam imeti glavo gonilnika zaslona poleg mize na robu tiskanega vezja, da bom lahko ohranil kratke dolžine žic, pa tudi, da bom lahko izrezal luknjo na pokrovu in priključil kabel v konektor.

f. Nazadnje, dovolim prostor na tiskanem vezju za napajalni blok. Sistem potrebuje 5V za menjalnike nivoja in gonilnik zaslona ter 12V za LED. Na napajalni blok priključim standardni napajalni konektor 5V/12V, nato napajalne signale iz bloka usmerim na ploščo in LED glavo. V pokrovu sem izrezal luknjo, da lahko na napajalni konektor priključim napajalni kabel 12V/5V.

g. Takole izgleda končni tloris elektronskega tiskanega vezja (brez pokrova):

3. korak: Montaža Raspberry Pi

Raspberry Pi sem pritrdil na perforirano in prevlečeno ploščo s ploščami s 4 distančniki, vijaki in maticami. Rad uporabljam prevlečeno ploščo PCB, da lahko po potrebi spajkam komponente in žice.

4. korak: Preklopniki nivoja LED signala

GPIO -ji Raspberry Pi lahko oddajajo največ 3,3 V. Vendar LED zaslon potrebuje 5V krmilne signale. Zato sem moral oblikovati preprosto, poceni vezje za nivojsko premikanje krmilnih signalov Pi s 3,3 V na 5 V. Vezje, ki sem ga uporabil, je sestavljeno iz 3 diskretnih tranzistorjev FET, 3 diskretnih uporov in 3 integriranih pretvornikov. Vhodni signali prihajajo iz Raspberry Pi GPIO, izhodni signali pa se preusmerijo v glavo, ki se poveže s kablom iz LED. Trije signali, ki se pretvorijo, so GPIO23 v SparkFun LDD CLK, GPIO4 v SparkFun LDD LAT in SPIO5 v SparkFun LDD SER.

5. korak: Veliki sedemsegmentni zaslon LED

Za prikaz hitrosti sem uporabil dve veliki LED, ki sem jih našel na SparkFunu. Visoki so 6,5 palca, kar bi bilo treba brati z dobre razdalje. Da bi bili bolj berljivi, sem za pokrivanje belega ozadja uporabil modri trak, čeprav črna lahko zagotovi večji kontrast.

6. korak: LED gonilna plošča

Vsaka LED zahteva serijski register premika in zapah za zadrževanje krmilnih signalov iz Raspberry Pi in pogon segmentov LED. SparkFun ima za to zelo dober zapis. Raspberry Pi pošilja serijske podatke na sedemsegmentne zaslone LED in nadzoruje čas zapiranja. Vozniške plošče so nameščene na zadnji strani LED in niso vidne od spredaj.

Korak 7: Namestitev radarskega modula OPS241-A

Radarski senzor OPS241-A je privit v 3D natisnjen nosilec, ki mi ga je naredil prijatelj. Druga možnost je, da bi ga neposredno privil v ploščo. Radarski senzor je nameščen na sprednji strani plošče poleg LED. Senzorski modul je nameščen tako, da so antene (zlate lise na vrhu plošče) nameščene vodoravno, čeprav na listu s specifikacijami piše, da je vzorec antene precej simetričen tako v vodoravni kot navpični smeri, zato bi bil zavrt za 90 ° verjetno v redu. Ko je radarski senzor nameščen na telefonski drog, je obrnjen navzven po ulici. Poskusili so nekaj različnih višin in ugotovili, da je najvišja približno 2 metra. Še višje in priporočam, da ploščo nekoliko nagnete navzdol.

8. korak: Napajanje in signalne povezave

Za znak sta dva vira energije. Eden je pretvorjen napajalnik trdega diska, ki zagotavlja tako 12V kot 5V. 7-segmentni zaslon potrebuje 12V za LED in 5V nivo signala. Pretvorniška plošča sprejema 3.3V signale iz Raspberry Pi in jih premakne na 5V za prikaz, kot je opisano zgoraj. Drugi napajalnik je standardni adapter za mobilni telefon ali tablični računalnik 5V USB z mikro priključkom USB za Raspberry Pi.

9. korak: Končna montaža

Za držanje radarskega senzorja, LED in krmilne plošče je bilo vse nameščeno na 12 "x 24" x 1 "kos lesa. LED so bile nameščene na sprednji strani skupaj z radarskim senzorjem in krmilno ploščo v ohišju na Les je bil pobarvan v črno, da bi LED diode postale bolj berljive. Napajalni in nadzorni signali za LED so bili speljani skozi luknjo v lesu za LED diodami. Radarski senzor je bil nameščen na sprednji strani poleg LED. Napajalni in krmilni kabel USB za radarski senzor je bil ovit preko vrha do lesene plošče. Nekaj lukenj na vrhu plošče s sponkami je omogočilo namestitev plošče na telefonski drog poleg »Hitrosti preveri Radar ".

Krmilna plošča je bila skupaj z napajalnikom pritrjena na zadnjo stran plošče.

10. korak: Koda Python

Python, ki deluje na Raspberry Pi, je bil uporabljen za združevanje sistema. Koda se nahaja na GitHubu. Glavni deli kode so konfiguracijske nastavitve, podatki, prebrani prek serijskega vhoda USB z radarskega senzorja, pretvorba podatkov o hitrosti v prikaz in nadzor časovnega prikaza.

Privzeta konfiguracija radarskega senzorja OPS241-A je v redu, vendar sem ugotovil, da je za zagonsko konfiguracijo potrebno nekaj prilagoditev. Ti so vključevali spreminjanje poročanja m/s na mph, spreminjanje hitrosti vzorčenja na 20ksps in prilagajanje nastavitve dušenja. Hitrost vzorčenja neposredno določa največjo hitrost, o kateri je mogoče poročati (139mph), in pospeši hitrost poročanja.

Ključno učenje je nastavitev vrednosti dušenja. Sprva sem ugotovil, da radarski senzor ni dvignil avtomobilov na zelo daleč, morda le na 5-10 m. Mislil sem, da sem radarski senzor morda postavil previsoko, saj je bil postavljen približno 7 čevljev nad cesto. Zdi se, da ga nižje na 4 čevlje ni pomagalo. Nato sem v dokumentu API videl nastavitev škropljenja in jo spremenil v najbolj občutljivo (QI ali 10). S tem se je obseg zaznavanja znatno povečal na 30-30 metrov.

Prevzem podatkov prek serijskih vrat in prevajanje za pošiljanje na LED je bilo precej preprosto. Pri hitrosti 20 k / s se podatki o hitrosti poročajo približno 4-6 krat na sekundo. To je malo hitro in ni dobro, da se zaslon tako hitro spreminja. Dodana je bila kontrolna koda zaslona, ki je vsako sekundo iskala najhitrejšo prijavljeno hitrost in nato prikazala to številko. To pomeni eno sekundo zamude pri poročanju številke, vendar je to v redu ali pa ga je mogoče enostavno prilagoditi.

11. korak: Rezultati in izboljšave

Sam sem opravil preizkus vožnje z avtomobilom mimo njega z nastavljeno hitrostjo in odčitki so se relativno dobro ujemali z mojo hitrostjo. OmniPreSense je dejal, da so preizkusili modul in da lahko prestane enako testiranje, kot ga opravi standardna policijska radarska pištola z natančnostjo 0,5 km / h.

Če povzamem, to je bil odličen projekt in lep način za vgradnjo varnosti za mojo ulico. Obstaja nekaj izboljšav, zaradi katerih je to lahko še bolj uporabno, kar bom pogledal v naslednji posodobitvi. Prva je iskanje večjih in svetlejših LED. Podatkovni list pravi, da so to 200-300 mcd (millicandela). Vsekakor je potrebno nekaj višjega od tega, saj jih sonce zlahka spere ob dnevni svetlobi. Druga možnost je, da z dodajanjem zaščite okoli robov LED -diod preprečite sončno svetlobo.

Za trajno objavo celotne rešitve bo potrebno vremensko zaščito. Na srečo je to radar in signali bodo zlahka šli skozi plastično ohišje, le najti je treba prave velikosti, ki je tudi vodoodporna.

Končno bi dodali modul kamere v Raspberry Pi, da bi posneli vsakogar, ki preseže omejitev hitrosti na naši ulici, bi bilo res super. To bi lahko nadaljeval z uporabo vgrajenega WiFi-ja in pošiljanjem opozorila in slike avtomobila, ki vozi prehitro. Če bi sliki dodali časovni žig, datum in zaznano hitrost, bi se stvari resnično končale. Morda obstaja celo preprosta aplikacija, ki lahko lepo predstavi informacije.