Arduino-koplampmodulator voor motorfietsveiligheid - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Motorfietsen zijn moeilijk te zien op de weg, vooral omdat ze slechts ongeveer een vierde van de breedte van een auto of vrachtwagen zijn. Sinds 1978 zijn motorfabrikanten in de VS verplicht om motorfietsen beter zichtbaar te maken door de koplampen continu aan te sluiten, maar soms is dat niet genoeg om ze te onderscheiden van auto's en ze "opvallender" te maken. VS Federale en Canadese regelgeving staat het moduleren van de koplampen op motorfietsen toe. Modulatie is het knipperen van de koplampen met een bepaalde snelheid om ze beter zichtbaar te maken. Deze link toont de vereisten voor koplampmodulatoren voor zowel de VS als Canada.

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

Aangezien ik een elektronicahobbyist ben, enige ervaring heb met microcontrollers en motorrijd, besloot ik om mijn eigen koplampmodulator te maken en er wat andere veiligheidsvoorzieningen in te gooien, speciaal voor mij. Er zijn twee functies toegevoegd om mijn gemak en veiligheid te vergroten. Ze zijn een snelheidsindicator, wat ik een "poor man's cruise control" noem met een heads-up LED-display en een oranje veiligheidslampje aan de achterkant. Elk van deze functies kan op elk moment aan het modulatorontwerp worden toegevoegd.

De snelheidsmeter op mijn motor is door zijn ligging en vormgeving moeilijk af te lezen. De snelheidsmeter lezen betekent mijn ogen van de weg af halen. De snelheidsindicator bestaat uit een tijdelijke schakelaar die op het stuur bij de rechterduim is gemonteerd, een hall-effectapparaat met magneet bevestigd aan het voorwiel en een driekleurige LED die op ooghoogte op de voorruit is gemonteerd. Wanneer de gewenste snelheid is bereikt, wordt de schakelaar ingedrukt en onmiddellijk wordt de LED blauw om aan te geven dat u op of in de buurt van uw ingestelde snelheid gaat. Als je snelheid verliest, wordt de LED groen om aan te geven dat je moet versnellen om de ingestelde snelheid te behouden. Als je te snel gaat, wordt de LED rood om aan te geven dat je moet vertragen. Het doel is om de LED blauw te houden.

Dit project was een leerproject voor mij en ik heb onderweg veel fouten gemaakt (meestal in de software waar veranderingen gemakkelijk te maken zijn). Ik stel voor dat u, als een eenmalig project, de constructie gebruikt die wordt voorgesteld in het gedeelte 'Hoe het is gebouwd'.

OPMERKING: Dit ontwerp is niet bedoeld voor commercieel gebruik en voldoet op twee gebieden niet aan de "letter" van de wet

(d) De modulatorschakelaar moet worden aangesloten op de voedingskabel van de bundelgloeidraad die wordt gemoduleerd en niet in de massazijde van het circuit.

(e) Er moeten middelen worden voorzien zodat zowel de onderbalk als de bovenbalk kunnen blijven werken in het geval van een modulatorstoring [OPMERKING: er kan een schakelaar over het MOSFET-apparaat worden geïnstalleerd om aan deze eis te voldoen]

Vaardigheden vereist:

• Dit Instructable is niet een "How to", het is een "How". U zult wat ontwerp en aanpassing aan uw eigen motorfiets moeten doen.
• Mogelijkheid om een schematisch diagram te lezen en te volgen, componenten op een prototypebord te lokaliseren en ze te verbinden met aansluitdraad.
• Mogelijkheid om te solderen
• Mechanische mogelijkheid om de modulator op een motorfiets te installeren

Stap 1: Projectdoel

Voordat ik aan een ontwerpproject begin, schrijf ik graag een lijst op van alles wat ik wil dat het ontwerp doet. Hier is mijn lijst:

• Moet "plug-n-play" zijn. Installeert tussen koplampharnas en koplampen. Geen bezuinigingen of aanpassingen aan voertuigbedrading.
• Moduleer de koplampen met 240 overgangen per minuut tussen 100% en 20% helderheid op grootlicht of dimlicht.
• Moduleer een waarschuwingslicht achter met 60 overgangen per minuut, 240 overgangen per minuut wanneer de remmen worden gebruikt.
• Fotoweerstand gemonteerd op de voorvork die daglicht detecteert. Bij schemering stopt de koplampmodulatie en wordt het heads-updisplay gedimd.
• Heads-up driekleurige LED-snelheidsindicator. Display geeft "te snel" (rood), "te langzaam" (groen), "op snelheid" (blauw) aan met programmeerbare hysterese.
• Op het stuur gemonteerde setschakelaar voor de heads-up snelheidsindicator.
• Hall-effectapparaat gemonteerd op de voorvork met magneet gelijmd op het voorwiel om de snelheid van het voertuig te detecteren.

Plannen voor toekomstige implementatie:

• Een echte cruisecontrol met op het stuur gemonteerde stappenmotor om de gashendel te bedienen.
• Amberkleurige zijwaarschuwingslichten.

Stap 2: Hoe het is gebouwd

Microcontrollers zijn zeer krachtig met betrekking tot wat ze allemaal kunnen doen. Het is vrij eenvoudig om apparaten aan te sluiten op de pinnen van een microcontroller en deze vervolgens softwarematig aan te sturen. Ik gebruikte een Arduino (of Arduino-kloon) voor dit project en verschillende prototypeborden (één voor elke functie). Later ontwierp ik mijn eigen printplaat. Deze prototyping-boards worden in een stapel op elkaar aangesloten, waarbij de Arduino-pinnen op elk prototyping-bord worden gerepliceerd. De afbeelding hierboven laat zien hoe dit project in fasen kan worden gebouwd, één functie op elk prototypebord. Het wordt aangeraden om eerst de koplampmodulator te bouwen, deze op de motorfiets te installeren en ervoor te zorgen dat deze goed werkt voordat u doorgaat naar de volgende module. Dit type constructie biedt u ook de mogelijkheid om uw eigen speciale functies uit te vinden, te ontwerpen en te bouwen.

Stap 3: Het schema van de koplampmodulator

Er wordt van uitgegaan dat u een Arduino UNO R3 of een compatibele microcontroller gebruikt. Gebruik het bovenstaande schema om de componenten voor de modulator te bedraden. Als je maar één koplamp hebt, kun je het tweede regelcircuit weglaten (weergegeven in het blauwe kader). Zelfs als je twee koplampen hebt, overweeg dan om er maar één te laten knipperen. Het lijkt misschien (en is) overdreven om een microcontroller te gebruiken om een koplamp te laten knipperen. De reden voor het gebruik van de microcontroller is de eenvoud van de elektronica en de mogelijkheid om de andere modulefuncties uit te voeren. Om het koplamp modulator board te bouwen, heeft u de onderdelen nodig die in de volgende onderdelenlijst staan.

Stap 4: De onderdelenlijst van de koplampmodulator

Stap 5: Koplampmodulatorkabelassemblages

Deze kabels zijn nodig voor de koplamp modulator module. Gebruik altijd een draadmeter dan geschikt is voor het circuit dat het bedient. Het wordt aanbevolen om elke losse draad en niet-gepolariseerde connector te labelen. Dit moet op elke kabel en aan beide zijden van de protoshield-printplaat worden gedaan. Aangezien uw motorfiets mogelijk geen H4-koplampgloeilamp zoals de mijne gebruikt, moet u:

• Bepaal het type lamp voor uw motorfiets
• Bestel de juiste koplampkabelverlenger
• Bepaal welke van de drie draden "Grond", "Grootlicht" en "Dimlicht" zijn en sluit dienovereenkomstig aan

Stap 6: Koplamp Modulator Installatie

De lay-out en verbindingen tussen de componenten op dit bord zijn voor de bouwer om te bepalen. Gebruik een 2-pins haakse header als connector voor de fotoweerstandskabel en een andere voor de voeding die wordt gebruikt voor het leveren van 12VDC aan het achterste waarschuwingslicht. Sluit de koplampmodulatormodule aan op het Arduino-bord. De afbeelding hierboven laat zien hoe de modulator wordt geïnstalleerd tussen de koplamp van de motorfiets en de koplampharnas. Alle kracht komt van het koplampharnas van de motorfiets.

Stap 7: Installatie van fotoweerstand

Monteer de fotoweerstandskabel met een of meer kabelbinders om deze vast te maken aan de voorvork van de motorfiets, naar beneden gericht naar de grond.

Stap 8: De software

Deze Arduino-code bedient de koplampmodulator, het waarschuwingslampje achter en de "heads-up" snelheidsindicator. Hoewel het op geen enkele manier professionele code is, toont het wel voorbeelden van timers en interrupts.

Modulator-software

De centrale kenmerken van de koplampmodulatorsoftware zijn:

• Een 8 Hz-timer.
• Een reeks van 16 elementen die de status van de koplamp opslaan voor elke tik van de timer. (bijvoorbeeld op 100%, op 20%, op 100%, op 20%, enz.)
• Een timer-interrupt die de statusarray leest en die status overbrengt naar de koplamppen op de Arduino.

Elke keer door de lus wordt de waarde van de fotoweerstand afgelezen. Als de afgelezen waarde groter is dan de opgeslagen waarde die de schemering vertegenwoordigt, blijven de koplampen moduleren.

Achterwaarschuwingslichtsoftware

De software voor het waarschuwingslicht achter gebruikt dezelfde 8 Hz-timer, timeronderbreking en array als de koplampmodulator, maar terwijl de rem van de motorfiets niet is ingeschakeld, is het waarschuwingslicht achter 8 tikken aan en 8 tikken uit. Als de remmen worden gebruikt, knippert het achterste waarschuwingslampje 1 vinkje, 1 vinkje uit, enz. totdat de rem wordt losgelaten.

Snelheidsindicatorsoftware

De centrale kenmerken van de snelheidsindicator zijn:

• Een 2000 Hz-timer.
• Een hardware-interrupt gegenereerd door het hall-effectapparaat
• De snelheidsschakelaar:
• De LED's die "te snel", "te langzaam" en "aan snelheid" aangeven

Elke keer dat de voorwielmagneet het hall-effectapparaat passeert, wordt een teller opgeslagen, aangedreven door de 2000 Hz-timer; dan wordt de teller op nul gezet en begint de telling opnieuw. Wanneer de knop "snelheid instellen" wordt ingedrukt, wordt de opgeslagen teller de ingestelde snelheid. Daarna wordt de ingestelde snelheid vergeleken met de opgeslagen teller en gaat de bijbehorende LED branden om aan te geven of de telling minder (te snel) meer (te langzaam) is of binnen het tolerantiebereik voor op snelheid berekend door een percentage van de ingestelde snelheid op te tellen of af te trekken. Als de tolerantie niet zou worden ingevoerd, zou de telling precies de ingestelde snelheid moeten zijn, anders zou de blauwe LED nooit branden.

Stap 9: De achterste waarschuwingslichtmodule

De afbeelding hierboven toont een oranje LED-waarschuwingslampje dat is bevestigd aan de rugleuning van de achterbank van mijn motorfiets. Tijdens het rijden knippert dit lampje constant één seconde aan, één seconde uit. Wanneer de remmen worden gebruikt, knippert dit lampje vier keer per seconde hetzelfde als de koplampen.

Stap 10: Het achterste waarschuwingslichtschema

Gebruik het bovenstaande schema om de componenten voor het achterste waarschuwingslicht te bedraden. Om het achterste waarschuwingslichtbord te bouwen, hebt u de onderdelen nodig die in de volgende onderdelenlijst staan.

Stap 11: Onderdelenlijst voor waarschuwingslampjes achter

Stap 12: Achterste waarschuwingslichtkabelassemblage

Stap 13: Let op Lichtinstallatie

De lay-out en verbindingen tussen de componenten op dit bord zijn voor de bouwer om te bepalen. Gebruik een 2-pins haakse header als connector voor de waarschuwingslichtkabel en een andere voor de 12VDC-voeding van de koplampmodulatormodule.

Monteer het waarschuwingslampje aan de achterkant van de motorfiets en zet de kabel vast met kabelbinders. Steek de waarschuwingslichtmodule in de koplampmodulatormodule, sluit de waarschuwingslicht 12VDC-jumper van de koplampmodulatormodule aan op de achterste waarschuwingslichtmodule.

Stap 14: Het schema van de snelheidsindicatormodule

Stap 15: Onderdelenlijst snelheidsindicator

Stap 16: Snelheidsindicator Hall-effectkabelassemblage

Stap 17: Snelheidsindicator Snelheidssetschakelaar en remschakelaarkabelassemblage

Stap 18: Snelheidsindicator "Heads-up LED" kabelassemblage

De LED-montage wordt overgelaten aan de bouwer.

Stap 19: Installatie snelheidsindicator

De lay-out en verbindingen tussen de componenten op dit bord zijn voor de bouwer om te bepalen. Gebruik een 2-pins haakse header als connector voor de kabelset voor de snelheidsset en een andere voor de remschakelaarkabel. Gebruik een 3-pins haakse header als connector voor de Hall-effectapparaatkabelassemblage en een 4-pins voor de snelheidsindicator LED-kabelassemblage.

Monteer de snelheidsschakelaar, de hall-sensor, de snelheidsindicator-LED en de kabel op de motorfietsremschakelaar in overeenstemming met de afbeeldingen van de kabelmontage. Steek de snelheidsindicatormodule in de waarschuwingslichtmodule.

Stap 20: SLOTOPMERKINGEN

Ik gebruik mijn koplampmodulator/waarschuwingslampje/snelheidsindicator al meer dan een jaar en het heeft nooit gefaald. Verwacht een vertraging van een paar seconden (terwijl de Arduino opstart) totdat de koplampen gaan branden en beginnen te knipperen. Hoewel het onmogelijk is om een non-event te bewijzen, lijk ik zichtbaar te zijn voor chauffeurs om me heen. Minstens 3 mensen hebben het amberkleurige waarschuwingslampje achteraan genoemd en gewaardeerd.