Znak brzine radara za nisku cijenu: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Jeste li ikada poželjeli napraviti vlastiti jeftini radarski znak brzine? Živim u ulici u kojoj automobili voze prebrzo i brinem se za sigurnost svoje djece. Mislio sam da bi bilo mnogo sigurnije da mogu postaviti vlastiti radarski znak za brzinu koji prikazuje brzinu kako bih natjerao vozače da usporavaju. Na internetu sam pokušao kupiti radarski znak za brzinu, ali otkrio sam da većina znakova košta preko 1.000 USD, što je prilično skupo. Također ne želim prolaziti kroz dugačak proces postavljanja znaka u gradu, jer sam čuo da ih to može koštati više od 5 000 do 10 000 dolara. Umjesto toga, odlučio sam sam izgraditi jeftino rješenje i uštedjeti nešto novca dok se zabavljate.

Otkrio sam OmniPreSense koji nudi jeftin radarski senzorski modul kratkog dometa idealan za moju primjenu. Faktor oblika PCB modula je vrlo mali, samo 2,1 x 2,3 x 0,5 inča, a teži samo 11 g. Elektronika je samostalna i potpuno integrirana, tako da nema cijevi za napajanje, glomazne elektronike ili potrebe za mnogo energije. Domet za velike objekte, poput automobila, je 50 do 100 stopa (15 do 30 metara). Modul vrši sva mjerenja brzine, obrađuje svu obradu signala, a zatim jednostavno šalje neobrađene podatke o brzini preko svog USB porta. Za primanje podataka koristim jeftinu Raspberry Pi (ili Arduino, ili bilo što drugo što ima USB priključak). Uz malo python kodiranja i nekoliko velikih jeftinih LED dioda montiranih na ploču, mogu prikazati brzinu. Moja ploča za prikaz može se pričvrstiti na stup uz cestu. Dodavanjem znaka koji na ekranu kaže "Brzina je provjerila RADAR", sada imam svoj vlastiti radarski znak za brzinu koji privlači pažnju vozača i usporava ih! Sve to za manje od 500 USD!

Korak 1: Materijali i alati

• 1 OPS241-A radarski senzor kratkog dometa
• 1 nosač OPS241-A (3D štampano)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 5V microUSB napajanje
• 1 Rhino model AS-20 110V do 12V/5V 4-pinski molex izvor napajanja i kabel za napajanje
• 1 Priključni blok 3polni Vertikalno, centrirano 5,0 mm
• 1 Micro-USB na standardni USB kabel
• 4 odstojnika, vijci, matice
• 1 Kutija za kućište i pozlaćena PCB
• 4 pričvršćena vijka za pričvršćivanje PCB -a
• 3 1/8W 330ohm otpornika
• 3 NTE 490 FET tranzistor
• 1 NTE 74HCT04 Integrirani TTL CMOS šesterokutni pretvarač velike brzine
• 1 OSEPP mini ploča za kruh s ljepljivom podlogom
• 2 0,156”zaglavlja kvadratna ravna žičana iglica, 8 krugova
• 20 6”F/F vrhunske kratkospojnice 22AWG
• 1 1”x 12” od 24”drvena montažna ploča
• 1 Crna boja u spreju
• 2 Sparkfun 7 -segmentni ekran - 6,5”(crveni)
• 2 Sparkfun velika upravljačka ploča (SLDD)
• 1 Znak "Radar provjerava brzinu"

Korak 2: Podno planiranje elektroničke PCB ploče

Počeo sam s glavnim upravljačkim hardverom koji je Raspberry Pi. Ovdje se pretpostavlja da već imate Raspberry Pi sa OS -om na njemu i da imate neko iskustvo kodiranja na Pythonu. Raspberry Pi kontrolira radarski senzor OPS241-A i prima prijavljene informacije o brzini. Ovo se zatim pretvara u prikaz na velikom LED 7-segmentnom ekranu.

a. Želim postaviti sve električne komponente osim radarskog senzora i LED zaslona na jednu zatvorenu elektroničku PCB ploču montiranu na stražnjoj strani ploče zaslona. Ovo drži ploču izvan vidokruga i zaštićeno je od elemenata. Na ovaj način, samo dva kabla moraju proći od stražnje strane ploče prema naprijed. Jedan kabel je USB kabel koji napaja modul OPS241-A i prima podatke izmjerene brzine. Drugi kabel pokreće 7-segmentni ekran.

b. PCB ploča mora omogućiti dovoljno prostora za Raspberry Pi, koji zauzima veći dio prostora. Također moram biti siguran da ću moći lako pristupiti nekoliko njegovih portova nakon što se montiraju. Priključci kojima moram pristupiti su USB port (podaci o brzini modula OPS241-A), Ethernet port (PC sučelje za razvoj/otklanjanje grešaka Python koda), HDMI port (prikaz Raspberry Pi prozora i otklanjanje grešaka/razvoj) i mikro USB priključak (Napajanje 5V za Raspberry Pi).

c. Da bi se omogućio pristup ovim portovima, u kućištu su izrezane rupe koje odgovaraju lokacijama portova na Raspberry Pi.

d. Zatim moram pronaći prostor za ploču za kruh koja sadrži diskretne elektroničke komponente za pogon LED dioda na ekranu. Ovo je druga najveća stavka. Mora biti dovoljno prostora oko njega da mogu prespajati žice do njega sa Raspberry Pi -a i izlaziti signale u zaglavlje za pogon LED -a. U idealnom slučaju, da imam više vremena, lemio bih komponente i žice izravno na PCB ploču umjesto da koristim matičnu ploču, ali za moje potrebe to je dovoljno dobro.

e. Planiram imati zaglavlje upravljačkog programa ekrana pored matične ploče na rubu PCB -a, tako da mogu držati kratke duljine žica, a također i tako da mogu izrezati rupu na poklopcu i priključiti kabel u konektor.

f. Na kraju, ostavljam prostor na PCB -u za blok napajanja. Sistem zahteva 5V za menjače nivoa i upravljački program ekrana, i 12V za LED diode. Priključujem standardni priključak za napajanje od 5 V/12 V na blok za napajanje, a zatim usmjeravam signale napajanja iz bloka na matičnu ploču i LED zaglavlje. Izrezao sam rupu na poklopcu kako bih mogao spojiti kabel za napajanje od 12V/5V na konektor za napajanje.

g. Ovako izgleda konačni tlocrt elektroničke PCB ploče (bez poklopca):

Korak 3: Montiranje Raspberry Pi

Montirao sam svoj Raspberry Pi na perforiranu i pozlaćenu PCB ploču koristeći 4 odstojnika, vijke i matice. Volim koristiti presvučenu PCB ploču kako bih mogao lemiti komponente i žice ako je potrebno.

Korak 4: Promjenjivači nivoa LED signala

Raspberry Pi GPIO -i mogu napajati najviše 3,3 V. Međutim, LED zaslon zahtijeva 5V upravljačke signale. Stoga sam morao dizajnirati jednostavno, jeftino kolo za pomicanje Pi upravljačkih signala s 3,3 na 5 V. Krug koji sam koristio sastoji se od 3 diskretna FET tranzistora, 3 diskretna otpornika i 3 integrirana pretvarača. Ulazni signali dolaze iz Raspberry Pi GPIO -a, a izlazni signali se usmjeravaju na zaglavlje koje se povezuje na kabel sa LED dioda. Tri signala koja se pretvaraju su GPIO23 u SparkFun LDD CLK, GPIO4 u SparkFun LDD LAT i SPIO5 u SparkFun LDD SER.

Korak 5: Veliki LED sedmo-segmentni ekran

Za prikaz brzine koristio sam dvije velike LED diode koje sam pronašao na SparkFunu. Visoki su 6,5 inča i trebali bi se čitati s velike udaljenosti. Da bi bili čitljiviji, koristio sam plavu traku za prekrivanje bijele pozadine, iako crna može pružiti veći kontrast.

Korak 6: LED upravljačka ploča

Svaka LED dioda zahtijeva serijski registar pomaka i zasun za držanje kontrolnih signala iz Raspberry Pi i pokretanje LED segmenata. SparkFun ima jako dobre podatke o ovome ovdje. Raspberry Pi šalje serijske podatke na LED sedmo-segmentne zaslone i kontrolira vrijeme zasuna. Upravljačke ploče montirane su na stražnjoj strani LED diode i nisu vidljive sprijeda.

Korak 7: Montiranje radarskog modula OPS241-A

Radarski senzor OPS241-A uvučen je u 3D štampani nosač koji je prijatelj napravio za mene. Alternativno, mogao sam ga direktno uvrnuti u ploču. Radarski senzor je montiran na prednjoj strani ploče pored LED dioda. Senzorski modul montiran je tako da su antene (zlatne mrlje na vrhu ploče) postavljene vodoravno, iako u listu sa specifikacijama stoji da je uzorak antene prilično simetričan i u vodoravnom i u okomitom smjeru pa bi okretanje za 90 ° vjerojatno bilo u redu. Kada se montira na telefonski stub, radarski senzor je okrenut prema ulici. Pokušano je nekoliko različitih visina i otkriveno je da je visoka oko 2 metra (2 metra) najbolja. Bilo koje više i predlažem da možda malo nagnete ploču prema dolje.

Korak 8: Priključci za napajanje i signal

Za znak postoje dva izvora energije. Jedan je pretvoreno napajanje tvrdog diska koje daje i 12V i 5V. Za 7-segmentni ekran potrebno je 12V za LED diode i nivo signala 5V. Ploča pretvarača prima signale od 3.3V iz Raspberry Pi -a i mijenja ih na 5V za prikaz kao što je gore opisano. Drugo napajanje je standardni 5V USB adapter za mobilni telefon ili tablet sa USB mikrokonektorom za Raspberry Pi.

Korak 9: Završna montaža

Za držanje radarskog senzora, LED dioda i kontrolne ploče, sve je montirano na komad drveta dimenzija 12”x 24” x 1”. LED diode su montirane na prednjoj strani zajedno sa radarskim senzorom i pločom upravljača u njegovom kućištu na Drvo je obojeno crnom bojom kako bi LED diode bile čitljivije. Signali za napajanje i upravljanje LED diodama usmjereni su kroz rupu u drvetu iza LED dioda. Radarski senzor je montiran na prednjoj strani pored LED dioda. USB kabl za napajanje i upravljanje radarskim senzorom omotan je s vrha na drvenu ploču. Nekoliko rupa na vrhu ploče s omotima za kravate pružilo je sredstvo za postavljanje ploče na telefonski stup pored oznake „Brzina provjerila Radar”.

Ploča kontrolera je pričvršćena vijcima na stražnju stranu ploče zajedno s adapterom za napajanje.

Korak 10: Python kod

Python koji radi na Raspberry Pi korišten je za spajanje sistema. Kôd se nalazi na GitHub -u. Glavni dijelovi koda su konfiguracijske postavke, podaci koji se čitaju preko USB serijskog porta s radarskog senzora, pretvaranje podataka o brzini u prikaz i kontrola vremena prikaza.

Zadana konfiguracija na radarskom senzoru OPS241-A je u redu, ali otkrio sam da je potrebno nekoliko prilagodbi za konfiguraciju pokretanja. To je uključivalo promjenu sa m/s izvještavanja na mph, promjenu brzine uzorkovanja na 20 k/s i prilagođavanje postavke prigušivača. Brzina uzorkovanja direktno diktira najveću brzinu koja se može prijaviti (139mph) i ubrzava brzinu izvještavanja.

Ključno učenje je podešavanje vrijednosti prigušivača. U početku sam otkrio da radarski senzor nije podigao automobile na vrlo udaljenom području, možda samo 5-10 metara. Mislio sam da sam možda postavio radarski senzor previsoko jer je bio postavljen oko 7 stopa iznad ulice. Činilo se da to spuštanje dolje na 4 stope nije pomoglo. Zatim sam vidio postavku prigušivača u API dokumentu i promijenio je u najosjetljiviju (QI ili 10). Time se raspon detekcije značajno povećao na 30-30 metara (30-100 stopa).

Unošenje podataka preko serijskog porta i prevođenje za slanje na LED diode bilo je prilično jednostavno. Pri brzini od 20 k / s podaci o brzini se izvještavaju oko 4-6 puta u sekundi. To je malo brzo i nije dobro da se zaslon mijenja tako brzo. Dodan je kontrolni kôd zaslona kako bi se svake sekunde tražila najveća prijavljena brzina, a zatim prikazao taj broj. To stavlja kašnjenje u prijavi broja na jednu sekundu, ali to je u redu ili se lako može prilagoditi.

Korak 11: Rezultati i poboljšanja

Radio sam vlastito testiranje vozeći automobil pokraj njega pri zadanim brzinama i očitanja su relativno dobro odgovarala mojoj brzini. OmniPreSense je rekao da su testirali modul i da može proći isto testiranje kroz koji prolazi standardni policijski radarski pištolj s preciznošću od 0,5 km / h.

Ukratko, ovo je bio odličan projekt i lijep način da se izgradi sigurnost za moju ulicu. Postoji nekoliko poboljšanja koja ovo mogu učiniti još korisnijim, što ću pogledati u sljedećem ažuriranju. Prvi je pronalaženje većih i svjetlijih LED dioda. Tehnički list kaže da su to 200-300 mcd (millicandela). Definitivno je potrebno nešto više od ovoga jer ih je sunce lako ispralo gledajući ih na dnevnom svjetlu. Alternativno, dodavanje zaštite oko rubova LED dioda može spriječiti sunčevu svjetlost.

Ako će cijelo rješenje biti otporno na vremenske uvjete, bit će potrebno ako će se trajno objavljivati. Srećom, ovo je radar i signali će lako proći kroz plastično kućište, samo je potrebno pronaći onu odgovarajuće veličine koja je također vodootporna.

Konačno, dodavanje modula kamere u Raspberry Pi za slikanje svakoga tko prekorači ograničenje brzine na našoj ulici bilo bi zaista sjajno. Mogao bih to učiniti i dalje koristeći ugrađeni WiFi i slanjem upozorenja i slike automobila koji juri. Dodavanjem vremenske oznake, datuma i otkrivene brzine slici zaista bi se stvari dokrajčile. Možda postoji čak i jednostavna aplikacija za izgradnju koja može lijepo predstaviti informacije.