Znak brzine radara niske cijene: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Jeste li ikada poželjeli izgraditi vlastiti jeftin radarski znak brzine? Živim u ulici gdje automobili voze prebrzo i brinem se za sigurnost svoje djece. Mislio sam da bi bilo puno sigurnije da mogu instalirati 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 1000 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, pa nema cijevi za napajanje, glomazne elektronike niti 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 sirove podatke o brzini preko svog USB priključka. Za primanje podataka koristim jeftinu Raspberry Pi (ili Arduino, ili bilo što drugo što ima USB priključak). Uz malo python kodiranja i neke velike jeftine LED diode montirane na ploču, mogu prikazati brzinu. Moja ploča za prikaz može se pričvrstiti na stup uz cestu. Dodavanjem znaka s natpisom "Brzina provjerava RADAR" iznad zaslona, sada imam svoj vlastiti radarski znak brzine koji plijeni 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 ispis)
• 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 3pola Okomito, centri 5,0 mm
• 1 Micro-USB na standardni USB kabel
• 4 odstojnika, vijci, matice
• 1 Okvir kućišta i plakirana PCB
• 4 vijka za pričvršćivanje PCB -a
• 3 1/8 W 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”pravokutna ravna žica sa zaglavljem, 8 krugova
• 20 6”F/F vrhunske kratkospojne žice 22AWG
• 1 1”x 12” od 24”drvena montažna ploča
• 1 Crna boja u spreju
• 2 Sparkfun 7 -segmentni zaslon - 6,5”(crveno)
• 2 Sparkfun velika upravljačka ploča (SLDD)
• 1 Znak "Radar provjerava brzinu"

Korak 2: Tlocrtno planiranje elektroničke PCB ploče

Počeo sam s glavnim upravljačkim hardverom, a to je Raspberry Pi. Ovdje se pretpostavlja da već imate Raspberry Pi s OS -om na njemu i da imate iskustvo u kodiranju Pythona. Raspberry Pi kontrolira radarski senzor OPS241-A i prima prijavljene podatke o brzini. To se zatim pretvara u prikaz na velikom LED 7-segmentnom zaslonu.

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 kabela trebaju voditi 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 zaslon.

b. PCB ploča mora omogućiti dosta 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 priključak (podaci o brzini modula OPS241-A), Ethernet priključak (sučelje računala za razvoj/otklanjanje pogrešaka Python koda), HDMI priključak (prikaz Raspberry Pi prozora i ispravljanje pogrešaka/razvoj) i mikro USB priključak (5V napajanje za Raspberry Pi).

c. Kako bi se omogućio pristup tim priključcima, u kućištu su izrezane rupe koje odgovaraju lokacijama priključaka na Raspberry Pi.

d. Zatim moram pronaći mjesto za ploču za kruh koja sadrži diskretne elektroničke komponente za pogon LED dioda na zaslonu. Ovo je druga najveća stavka. Oko njega mora biti dovoljno prostora za prespajanje žica na njega s Raspberry Pi -a i izlazne signale na zaglavlje za pogon LED -a. U idealnom slučaju, da imam više vremena, lemio bih komponente i žice izravno na PCB ploču umjesto da koristim ploču za kruh, ali za moje potrebe to je dovoljno dobro.

e. Planiram imati zaglavlje upravljačkog programa zaslona 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, dopuštam prostor na PCB -u za blok napajanja. Sustav zahtijeva 5V za mjenjače nivoa i upravljački program zaslona, te 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 tako da mogu spojiti kabel za napajanje od 12V/5V u utičnicu 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 pomoću 4 odstojnika, vijaka i matica. Volim koristiti oplaštenu PCB ploču tako da mogu lemiti komponente i žice ako je potrebno.

Korak 4: Promjenjivači razine LED signala

Raspberry Pi GPIO -i mogu napajati najviše 3,3 V. Međutim, LED zaslon zahtijeva 5V upravljačke signale. Stoga sam morao dizajnirati jednostavan, jeftin sklop 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 spaja na kabel iz 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 zaslon

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. Kako bi bili čitljiviji, upotrijebio 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 upravljačkih signala iz Raspberry Pi i upravljanje LED segmentima. SparkFun ima jako dobar zapis za to 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 tiskani nosač koji je napravio prijatelj za mene. Alternativno, mogao sam ga izravno uvrnuti u ploču. Radarski senzor postavljen je na prednju stranu ploče pored LED dioda. Senzorski modul montiran je tako da su antene (zlatne mrlje na vrhu ploče) postavljene vodoravno, iako list sa specifikacijama kaže da je uzorak antene prilično simetričan i u vodoravnom i u okomitom smjeru pa bi okretanje za 90 ° vjerojatno bilo u redu. Kada je montiran na telefonski stup, radarski senzor je okrenut prema ulici, prema van. Isprobano je nekoliko različitih visina i otkriveno je da je visoko oko 2 metra (2 metra) najbolja. Bilo koje više i predlažem da se ploča možda malo nagne prema dolje.

Korak 8: Priključci napajanja i signala

Za znak postoje dva izvora energije. Jedan je pretvoreno napajanje tvrdog diska koje daje i 12V i 5V. Za 7-segmentni zaslon potrebno je 12V za LED i 5V razine signala. Pretvaračka ploča prima signale od 3,3 V iz Raspberry Pi i razina ih prebacuje na 5 V za prikaz kao što je gore opisano. Drugo napajanje je standardni 5V USB adapter za mobitel ili tablet s USB mikro priključkom za Raspberry Pi.

Korak 9: Završna montaža

Za držanje radarskog senzora, LED dioda i upravljačke ploče, sve je bilo montirano na komad drveta dimenzija 12”x 24” x 1”. LED diode su montirane na prednjoj strani zajedno s radarskim senzorom i pločom upravljača u njegovom kućištu na drvo je obojano u crno kako bi LED diode bile čitljivije. Signali za napajanje i upravljanje LED diodama usmjereni su kroz rupu u drvu iza LED dioda. Radarski senzor postavljen je na prednju stranu pored LED dioda. USB kabel 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 „Speed Checked by Radar”znak.

Upravljačka ploča pričvršćena je stražnjom stranom ploče zajedno s adapterom za napajanje.

Korak 10: Python kod

Python koji radi na Raspberry Pi korišten je za spajanje sustava. Kôd se nalazi na GitHubu. Glavni dijelovi koda su konfiguracijske postavke, podaci koji se očitavaju 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 s m/s izvješćivanja na mph, promjenu brzine uzorkovanja na 20ksps i prilagodbu postavke squelch. Brzina uzorkovanja izravno diktira najveću brzinu koja se može prijaviti (139mph) i ubrzava brzinu izvješća.

Ključno učenje je postavljanje 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 niže 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).

Prihvaćanje podataka preko serijskog porta i prevođenje za slanje na LED diode bilo je prilično jednostavno. Pri brzini od 20 ks / s podaci o brzini izvijeste se 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

Napravio sam vlastito testiranje vozeći automobil pokraj njega 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 točnošću od 0,5 km / h.

Ukratko, ovo je bio izvrstan projekt i lijep način da ugradim sigurnost za svoju 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 oklopa oko rubova LED dioda može spriječiti sunčevu svjetlost.

Ako će se rješenje trajno objavljivati, bit će potrebno cijelo rješenje. 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 fotografiranje svakoga tko prekorači ograničenje brzine u našoj ulici bilo bi zaista sjajno. Mogao bih to dalje iskoristiti koristeći ugrađeni WiFi i slanjem upozorenja i slike automobila koji juri. Dodavanje vremenske oznake, datuma i otkrivene brzine na sliku doista bi dovršilo stvari. Možda postoji čak i jednostavna aplikacija za izgradnju koja može lijepo prezentirati informacije.