Modulatore fari Arduino per la sicurezza in moto: 20 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Le motociclette sono difficili da vedere sulla strada principalmente perché sono solo circa un quarto della larghezza di un'auto o di un camion. Dal 1978 negli USA alle case motociclistiche è stato richiesto di rendere più visibili le motociclette collegando continuamente i fari ma a volte ciò non basta per distinguerle dalle auto e renderle “più vistose”. Le normative federali e canadesi statunitensi consentono la modulazione dei fari delle motociclette. La modulazione fa lampeggiare i fari a una certa velocità per renderli più visibili. Questo collegamento mostra i requisiti per i modulatori dei fari sia per gli Stati Uniti che per il Canada.

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

Dato che sono un appassionato di elettronica, ho una certa esperienza con i microcontrollori e guido una moto, ho deciso di creare il mio modulatore di fari e di aggiungere alcune altre caratteristiche di sicurezza solo per me. Sono state aggiunte due funzionalità per migliorare la mia comodità e sicurezza. Sono un indicatore di velocità, quello che io chiamo un "controllo automatico della velocità dei poveri" con display a LED a testa in su e una luce di sicurezza color ambra sul retro. Entrambe queste caratteristiche possono essere aggiunte in qualsiasi momento al design del modulatore.

Il tachimetro della mia moto è difficile da leggere a causa della sua posizione e del design. Leggere il tachimetro significa distogliere lo sguardo dalla strada. L'indicatore di velocità è costituito da un interruttore momentaneo montato sul manubrio vicino al pollice destro, un dispositivo ad effetto hall con magnete attaccato alla ruota anteriore e un LED tricolore montato sul parabrezza vicino all'altezza degli occhi. Quando viene raggiunta la velocità desiderata, l'interruttore viene premuto e immediatamente il LED diventa blu indicando che si sta raggiungendo o avvicinandosi alla velocità impostata. Se perdi velocità, il LED diventa verde indicando che per mantenere la velocità impostata devi accelerare. Se vai troppo veloce, il LED diventa rosso indicando che devi rallentare. L'obiettivo è mantenere il LED blu.

Questo progetto è stato un progetto di apprendimento per me e ho commesso molti errori lungo il percorso (principalmente nel software in cui è facile apportare modifiche). Sto suggerendo che, come progetto una tantum, utilizzi la costruzione suggerita nella sezione "Come è costruita".

NOTA: questo design non è destinato ad alcun uso commerciale e non soddisfa la "lettera" della legge in due aree

(d) L'interruttore del modulatore deve essere collegato al cavo di alimentazione del filamento del fascio in fase di modulazione e non al lato di massa del circuito.

(e) Devono essere forniti mezzi in modo che sia il raggio inferiore che il raggio superiore rimangano operativi in caso di guasto del modulatore [NOTA: è possibile installare un interruttore sul dispositivo MOSFET per soddisfare questo requisito]

Competenze richieste:

• Questo Instructable non è un "Come fare", è un "Come". Dovrai fare un po 'di progettazione e adattamento alla tua motocicletta.
• Capacità di leggere e seguire un diagramma schematico, individuare i componenti su una scheda di prototipazione e collegarli con il cavo di collegamento.
• Possibilità di saldare
• Capacità meccanica di installare il modulatore su una moto

Passaggio 1: obiettivo del progetto

Prima di iniziare qualsiasi progetto di design mi piace scrivere un elenco di tutto ciò che vorrei che il design facesse. Ecco la mia lista:

• Deve essere "plug-n-play". Si installa tra il cablaggio dei fari e i fari. Nessun taglio o modifica al cablaggio del veicolo.
• Modula i fari a 240 transizioni al minuto tra il 100% e il 20% di luminosità su abbaglianti o anabbaglianti.
• Modula una luce di avvertimento posteriore a 60 transizioni al minuto, 240 transizioni al minuto quando vengono applicati i freni.
• Fotoresistenza montata sulla forcella anteriore che rileva la luce diurna. Al crepuscolo la modulazione dei fari cessa e l'heads-up display si attenua.
• Indicatore di velocità LED a tre colori. Il display indica "troppo veloce" (rosso), "troppo lento" (verde), "acceso" (blu) con isteresi programmabile.
• Interruttore di regolazione montato sul manubrio per l'indicatore di velocità a testa in su.
• Dispositivo ad effetto Hall montato sulla forcella anteriore con magnete incollato alla ruota anteriore per rilevare la velocità del veicolo.

Piani per l'implementazione futura:

• Un vero cruise control con motore passo-passo montato sul manubrio per azionare l'acceleratore.
• Spie luminose laterali color ambra.

Passaggio 2: come è costruito

I microcontrollori sono molto potenti per quanto riguarda tutto ciò che possono fare. È abbastanza facile collegare i dispositivi ai pin di un microcontrollore e quindi controllarli con il software. Ho usato un Arduino (o clone di Arduino) per questo progetto e diverse schede di prototipazione (una per ogni funzione). Successivamente ho progettato il mio circuito stampato. Queste schede di prototipazione si collegano l'una all'altra in uno stack con i pin Arduino replicati su ciascuna scheda di prototipazione. L'immagine sopra mostra come questo progetto può essere costruito in più fasi, una funzione su ciascuna scheda di prototipazione. Si consiglia di costruire prima il modulatore fari, installarlo sulla moto e assicurarsi che funzioni correttamente prima di passare al modulo successivo. Questo tipo di costruzione offre anche l'opportunità di inventare, progettare e costruire le proprie caratteristiche speciali.

Passaggio 3: lo schema del modulatore del faro

Si presume che utilizzerai un Arduino UNO R3 o un microcontrollore compatibile. Utilizzare lo schema sopra per cablare i componenti per il modulatore. Se hai un solo faro, puoi omettere il secondo circuito di controllo (mostrato nel riquadro blu). Anche se hai due fari, considera di lampeggiarne solo uno. Può sembrare (ed è) eccessivo usare un microcontrollore per strizzare l'occhio a un faro. Il motivo per l'utilizzo del microcontrollore è per la semplicità dell'elettronica e la capacità di eseguire le altre funzioni del modulo. Per costruire la scheda modulatore fari, avrai bisogno delle parti mostrate nella seguente lista delle parti.

Passaggio 4: l'elenco delle parti del modulatore del faro

Passaggio 5: gruppi di cavi del modulatore del faro

Questi cavi sono necessari per il modulo modulatore fari. Utilizzare sempre un calibro per cavi che sia appropriato per il circuito che serve. Si consiglia di etichettare ogni filo sciolto e connettore non polarizzato. Questo dovrebbe essere fatto su ciascun cavo e su entrambi i lati della scheda del circuito protoshield. Poiché la tua moto potrebbe non utilizzare una lampadina per fari H4 come la mia, sarà necessario per te:

• Determina il tipo di lampadina per la tua moto
• Ordina l'estensore del cavo del faro appropriato
• Identificare quale dei tre fili è "Terra", "Abbagliante" e "Anabbagliante" e collegarlo di conseguenza

Passaggio 6: installazione del modulatore del faro

La disposizione e le connessioni tra i componenti su questa scheda devono essere determinate dal costruttore. Utilizzare un connettore ad angolo retto a 2 pin come connettore per il gruppo del cavo della fotoresistenza e un altro per l'alimentazione utilizzata per fornire 12 V CC alla luce di avvertimento posteriore. Collega il modulo modulatore fari alla scheda Arduino. L'immagine sopra mostra come il modulatore si installa tra il faro della motocicletta e il relativo cablaggio del faro. Tutta la potenza proviene dal cablaggio dei fari della moto.

Passaggio 7: installazione del fotoresistore

Montare il gruppo del cavo della fotoresistenza utilizzando una o più fascette per cavi per fissarlo alla forcella anteriore della motocicletta rivolta verso il basso verso il suolo.

Passaggio 8: il software

Questo codice Arduino aziona il modulatore del faro, la spia di avvertimento posteriore e l'indicatore di velocità "heads up". Sebbene non sia affatto un codice professionale, mostra esempi di timer e interruzioni.

Software modulatore

Le caratteristiche centrali del software del modulatore fari sono:

• Un timer da 8 Hz.
• Un array di 16 elementi che memorizzano lo stato del faro per ogni tick del timer. (es. su 100%, su 20%, su 100%, su 20%, ecc.)
• Un'interruzione del timer che legge l'array di stato e trasferisce tale stato al pin del faro sull'Arduino.

Ad ogni passaggio del loop, viene letto il valore della fotoresistenza. Se il valore letto è maggiore del valore memorizzato che rappresenta l'imbrunire, i fari continuano a modulare.

Software luci di avvertimento posteriori

Il software della luce di avvertimento posteriore utilizza lo stesso timer a 8 Hz, interruzione del timer e array del modulatore del faro, ma mentre il freno della motocicletta non è applicato, la luce di avvertimento posteriore è accesa per 8 tick e spenta per 8 tick. Se si azionano i freni, la spia di avvertimento posteriore lampeggia con 1 segno di spunta, si spegne con 1 segno di spunta, ecc. finché il freno non viene rilasciato.

Software indicatore di velocità

Le caratteristiche centrali dell'indicatore di velocità sono:

• Un timer da 2000 Hz.
• Un'interruzione hardware generata dal dispositivo ad effetto hall
• L'interruttore di impostazione della velocità
• I LED che indicano "troppo veloce", "troppo lento" e "acceso"

Ogni volta che il magnete della ruota anteriore passa accanto al dispositivo ad effetto hall, viene memorizzato un contatore, comandato dal timer a 2000 Hz; quindi il contatore viene azzerato e il conteggio ricomincia. Quando si preme il pulsante “speed set”, il contatore memorizzato diventa la velocità impostata. Successivamente la velocità impostata viene confrontata con il contatore memorizzato e l'apposito led si accende indicando se il conteggio è minore (troppo veloce) maggiore (troppo lento) o all'interno del campo di tolleranza per la velocità di accensione calcolata aggiungendo o sottraendo una percentuale della velocità impostata. Se la tolleranza non fosse introdotta, il conteggio dovrebbe essere esattamente la velocità impostata o il LED blu non si accenderebbe mai.

Passaggio 9: il modulo della luce di avvertimento posteriore

L'immagine sopra mostra una spia di avvertimento a LED color ambra attaccata allo schienale del sedile posteriore della mia moto. Durante la guida, questa spia lampeggia a una velocità fissa di un secondo, un secondo disattivata. Quando vengono applicati i freni, questa spia lampeggerà contemporaneamente quattro volte al secondo come i fari.

Passaggio 10: schema della luce di avvertimento posteriore

Utilizzare lo schema sopra per cablare i componenti per la luce di avvertimento posteriore. Per costruire la scheda luminosa di avvertimento posteriore, avrai bisogno delle parti mostrate nell'elenco delle parti seguente.

Passaggio 11: elenco delle parti della luce di avvertenza posteriore

Passaggio 12: assemblaggio del cavo della luce di avvertenza posteriore

Passaggio 13: installazione della luce di avvertenza

La disposizione e le connessioni tra i componenti su questa scheda devono essere determinate dal costruttore. Utilizzare un connettore ad angolo retto a 2 pin come connettore per l'assieme del cavo della luce di attenzione e un altro per l'alimentazione a 12 V CC dal modulo del modulatore del faro.

Montare la spia luminosa sul retro della motocicletta e fissarne il cavo con delle fascette. Collegare il modulo della luce di avvertimento al modulo del modulatore del faro, collegare il ponticello 12VDC della luce di avvertimento dal modulo del modulatore del faro al modulo della luce di avvertimento posteriore.

Passaggio 14: schema del modulo indicatore di velocità

Passaggio 15: elenco delle parti dell'indicatore di velocità

Passaggio 16: assemblaggio del cavo ad effetto Hall dell'indicatore di velocità

Passaggio 17: interruttore di impostazione della velocità dell'indicatore di velocità e gruppo del cavo dell'interruttore del freno

Passaggio 18: assemblaggio del cavo dell'indicatore di velocità "LED in alto"

Il montaggio del LED è lasciato al costruttore.

Passaggio 19: installazione dell'indicatore di velocità

La disposizione e le connessioni tra i componenti su questa scheda devono essere determinate dal costruttore. Utilizzare un connettore ad angolo retto a 2 pin come connettore per il gruppo del cavo del set di velocità e un altro per il cavo dell'interruttore del freno. Utilizzare un connettore ad angolo retto a 3 pin come connettore per l'assieme del cavo del dispositivo ad effetto hall e un connettore a 4 pin per l'assieme del cavo del LED dell'indicatore di velocità.

Montare l'interruttore di impostazione della velocità, il sensore Hall, il LED dell'indicatore di velocità e il cavo sull'interruttore del freno della moto in conformità con le immagini del gruppo del cavo. Collegare il modulo dell'indicatore di velocità al modulo della spia di avvertimento.

Fase 20: NOTE FINALI

Uso il modulatore dei fari/luce di avvertimento/indicatore di velocità da oltre un anno e non si è mai guastato. Aspettati qualche secondo di ritardo (mentre l'Arduino si avvia) fino a quando i fari non si accendono e iniziano a lampeggiare. Sebbene sia impossibile dimostrare un non-evento, sembro essere visibile ai conducenti intorno a me. Almeno 3 persone hanno menzionato e apprezzato la luce di avvertimento posteriore color ambra.