Χαμηλό κόστος Ταμπέλα ταχύτητας ραντάρ: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Θέλατε ποτέ να φτιάξετε τη δική σας πινακίδα ταχύτητας ραντάρ χαμηλού κόστους; Ζω σε έναν δρόμο όπου τα αυτοκίνητα κινούνται πολύ γρήγορα και ανησυχώ για την ασφάλεια των παιδιών μου. Πίστευα ότι θα ήταν πολύ πιο ασφαλές αν μπορούσα να εγκαταστήσω ένα δικό μου σήμα ταχύτητας ραντάρ που εμφανίζει την ταχύτητα, ώστε να μπορώ να κάνω τους οδηγούς να επιβραδύνουν. Έψαξα στο διαδίκτυο για να αγοράσω μια πινακίδα ταχύτητας ραντάρ, αλλά διαπίστωσα ότι οι περισσότερες πινακίδες κοστίζουν πάνω από $ 1, 000, το οποίο είναι αρκετά ακριβό. Επίσης, δεν θέλω να περάσω από τη μακρά διαδικασία εγκατάστασης μιας πινακίδας στην πόλη, αφού άκουσα ότι μπορεί να τους κοστίσει πάνω από $ 5, 000-10, 000. Αντίθετα, αποφάσισα να φτιάξω μια λύση χαμηλού κόστους μόνος μου και να εξοικονομήσω κάποια χρήματα ενώ διασκεδάζετε.

Ανακάλυψα το OmniPreSense το οποίο προσφέρει μια μονάδα αισθητήρα ραντάρ μικρής εμβέλειας χαμηλού κόστους ιδανική για την εφαρμογή μου. Ο συντελεστής μορφής της μονάδας PCB είναι πολύ μικρός σε μόλις 2,1 x 2,3 x 0,5 ίντσες και ζυγίζει μόνο 11g. Τα ηλεκτρονικά είναι αυτόνομα και πλήρως ενσωματωμένα, επομένως δεν υπάρχουν σωλήνες τροφοδοσίας, ογκώδη ηλεκτρονικά είδη ή ανάγκη για πολλή ισχύ. Η εμβέλεια για ένα μεγάλο αντικείμενο όπως ένα αυτοκίνητο είναι 50 πόδια έως 100 πόδια (15 μέτρα έως 30 μέτρα). Η μονάδα λαμβάνει όλες τις μετρήσεις ταχύτητας, χειρίζεται όλη την επεξεργασία σήματος και στη συνέχεια απλώς εξάγει τα ακατέργαστα δεδομένα ταχύτητας μέσω της θύρας USB. Χρησιμοποιώ ένα Raspberry Pi χαμηλού κόστους (ή Arduino, ή οτιδήποτε άλλο έχει θύρα USB) για να λάβω τα δεδομένα. Με λίγη κωδικοποίηση python και μερικά μεγάλα LED χαμηλού κόστους τοποθετημένα σε έναν πίνακα, μπορώ να εμφανίσω την ταχύτητα. Ο πίνακας οθόνης μου μπορεί να στερεωθεί σε έναν στύλο στην άκρη του δρόμου. Προσθέτοντας μια πινακίδα που γράφει "Speed Checked by RADAR" πάνω από την οθόνη, έχω τώρα το δικό μου σήμα ταχύτητας ραντάρ που τραβά την προσοχή των οδηγών και τους επιβραδύνει! Όλα αυτά για λιγότερο από $ 500!

Βήμα 1: Υλικά και εργαλεία

• 1 OPS241-Αισθητήρας ραντάρ μικρής εμβέλειας
• 1 βάση OPS241-A (τρισδιάστατη εκτύπωση)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 τροφοδοτικό 5V microUSB
• 1 Rhino Model AS-20 110V έως 12V/5V 4-pin molex τροφοδοτικό και καλώδιο τροφοδοσίας
• 1 Τερματικό μπλοκ 3 πόλων Κάθετα, κέντρα 5,0 mm
• 1 Καλώδιο Micro-USB σε Standard USB
• 4 αποστάτες, βίδες, παξιμάδια
• 1 κουτί περιβλήματος και επιχρυσωμένο PCB
• 4 επιχρυσωμένες βίδες στερέωσης PCB
• 3 αντιστάσεις 1/8W 330ohm
• 3 τρανζίστορ NTE 490 FET
• 1 NTE 74HCT04 Ενσωματωμένος εξάγωνος μετατροπέας CMOS υψηλής ταχύτητας TTL
• 1 μίνι σανίδα ψωμιού OSEPP με αυτοκόλλητη επένδυση
• 2 0,156”κεφαλίδα με τετράγωνο ευθύγραμμο πείρο σύρματος, 8 κυκλώματος
• 20 καλώδια premium άλματος F/F 6 "22AWG
• 1 ξύλινη σανίδα στερέωσης 1 "x 12" επί 24"
• 1 Μαύρη βαφή ψεκασμού
• 2 Οθόνη Sparkfun 7 τμημάτων - 6,5”(Κόκκινο)
• 2 Sparkfun πολυψήφιος πίνακας οδηγών (SLDD)
• 1 Πινακίδα «Έλεγχος ταχύτητας με ραντάρ»

Βήμα 2: Σχεδιασμός δαπέδου της πλακέτας PCB Electronics

Ξεκίνησα με το κύριο υλικό ελέγχου που είναι το Raspberry Pi. Η υπόθεση εδώ είναι ότι έχετε ήδη ένα Raspberry Pi με το λειτουργικό σύστημα και έχετε κάποια εμπειρία κωδικοποίησης Python. Το Raspberry Pi ελέγχει τον αισθητήρα ραντάρ OPS241-A και λαμβάνει τις αναφερόμενες πληροφορίες ταχύτητας. Αυτό στη συνέχεια μετατρέπεται ώστε να εμφανίζεται στη μεγάλη οθόνη LED 7 τμημάτων.

ένα. Θέλω να τοποθετήσω όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα εκτός από τον αισθητήρα ραντάρ και τις οθόνες LED σε μια ενιαία κλειστή πλακέτα ηλεκτρονικών PCB τοποθετημένη στην πίσω πλευρά της πλακέτας οθόνης. Αυτό κρατά τον πίνακα μακριά από την όραση και ασφαλή από τα στοιχεία. Με αυτόν τον τρόπο, μόνο δύο καλώδια πρέπει να τρέξουν από το πίσω μέρος της σανίδας προς τα εμπρός. Ένα καλώδιο είναι το καλώδιο USB που τροφοδοτεί την μονάδα OPS241-A και λαμβάνει τα δεδομένα μετρημένης ταχύτητας. Το δεύτερο καλώδιο οδηγεί την οθόνη 7 τμημάτων.

σι. Η πλακέτα PCB πρέπει να αφήνει άφθονο χώρο για το Raspberry Pi, το οποίο καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής. Πρέπει επίσης να βεβαιωθώ ότι θα έχω εύκολη πρόσβαση σε αρκετές από τις θύρες του μόλις τοποθετηθεί. Οι θύρες στις οποίες πρέπει να αποκτήσω πρόσβαση είναι η θύρα USB (δεδομένα ταχύτητας μονάδας OPS241-A), θύρα Ethernet (διεπαφή υπολογιστή για ανάπτυξη/εντοπισμός σφαλμάτων κώδικα Python), θύρα HDMI (οθόνη παραθύρου Raspberry Pi και εντοπισμός σφαλμάτων/ανάπτυξης) και θύρα micro USB (Ισχύς 5V για Raspberry Pi).

ντο. Για να παρέχεται πρόσβαση σε αυτές τις θύρες, κόβονται τρύπες στο περίβλημα που ταιριάζουν με τις θέσεις των θυρών στο Raspberry Pi.

ρε. Στη συνέχεια πρέπει να βρω χώρο για την σανίδα ψωμιού που περιέχει τα διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα για να οδηγήσει τα LED της οθόνης. Αυτό είναι το δεύτερο μεγαλύτερο στοιχείο. Πρέπει να υπάρχει αρκετός χώρος γύρω του ώστε να μπορώ να μεταφέρω καλώδια σε αυτό από το Raspberry Pi και να εξάγω σήματα σε μια κεφαλίδα για την οδήγηση των LED. Στην ιδανική περίπτωση, αν είχα περισσότερο χρόνο, θα συγκολλούσα τα εξαρτήματα και τα καλώδια απευθείας στην πλακέτα PCB αντί να χρησιμοποιώ ένα breadboard, αλλά για τους σκοπούς μου είναι αρκετά καλό.

μι. Σκοπεύω να έχω την κεφαλίδα του προγράμματος οδήγησης της οθόνης δίπλα στο breadboard στην άκρη του PCB, έτσι ώστε να μπορώ να κρατήσω τα μήκη του καλωδίου μου κοντά και επίσης να κόψω μια τρύπα στο κάλυμμα και να συνδέσω ένα καλώδιο στο βύσμα.

φά. Τέλος, αφήνω χώρο στο PCB για μπλοκ τροφοδοσίας. Το σύστημα απαιτεί 5V για τους επιλογείς στάθμης και το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης και 12V για τα LED. Συνδέω έναν τυπικό σύνδεσμο τροφοδοσίας 5V/12V στο μπλοκ τροφοδοσίας και στη συνέχεια δρομολογώ τα σήματα ισχύος από το μπλοκ στην πλάκα ψωμιού και την κεφαλίδα LED. Έκοψα μια τρύπα στο κάλυμμα έτσι ώστε να μπορώ να συνδέσω ένα καλώδιο τροφοδοσίας 12V/5V στον σύνδεσμο τροφοδοσίας.

σολ. Έτσι φαίνεται η τελική κάτοψη ηλεκτρονικών PCB (με το κάλυμμα απενεργοποιημένο):

Βήμα 3: Τοποθέτηση του Raspberry Pi

Τοποθέτησα το Raspberry Pi μου σε μια διάτρητη και επιχρυσωμένη πλακέτα PCB χρησιμοποιώντας 4 αποστάτες, βίδες και παξιμάδια. Μου αρέσει να χρησιμοποιώ μια επιμεταλλωμένη πλακέτα PCB, ώστε να μπορώ να συγκολλήσω εξαρτήματα και σύρματα, αν χρειαστεί.

Βήμα 4: Μετατροπείς επιπέδου σήματος LED

Τα Raspberry Pi GPIO μπορούν να τροφοδοτήσουν έως 3,3V το καθένα. Ωστόσο, η οθόνη LED απαιτεί σήματα ελέγχου 5V. Επομένως, χρειάστηκε να σχεδιάσω ένα απλό κύκλωμα χαμηλού κόστους για να μετατοπίσω τα σήματα ελέγχου Pi από 3,3V σε 5V. Το κύκλωμα που χρησιμοποίησα αποτελείται από 3 διακριτά τρανζίστορ FET, 3 διακριτές αντιστάσεις και 3 ενσωματωμένους μετατροπείς. Τα σήματα εισόδου προέρχονται από τα Raspberry Pi GPIO και τα σήματα εξόδου κατευθύνονται σε μια κεφαλίδα που συνδέεται με ένα καλώδιο από τα LED. Τα τρία σήματα που μετατρέπονται είναι GPIO23 σε SparkFun LDD CLK, GPIO4 σε SparkFun LDD LAT και SPIO5 σε SparkFun LDD SER.

Βήμα 5: Μεγάλη οθόνη επτά τμημάτων LED

Για την εμφάνιση της ταχύτητας χρησιμοποίησα δύο μεγάλα LED που βρήκα στο SparkFun. Είναι ύψους 6,5 που πρέπει να διαβάζονται από καλή απόσταση. Για να είναι πιο ευανάγνωστα, χρησιμοποίησα μπλε ταινία για να καλύψω το λευκό φόντο, αν και το μαύρο μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη αντίθεση.

Βήμα 6: Πίνακας οδηγού LED

Κάθε LED απαιτεί σειριακό καταχωρητή αλλαγής ταχυτήτων και μάνδαλο για τη συγκράτηση των σημάτων ελέγχου από το Raspberry Pi και την οδήγηση των τμημάτων LED. Το SparkFun έχει μια πολύ καλή σύνταξη για να το κάνει εδώ. Το Raspberry Pi στέλνει τα σειριακά δεδομένα στις οθόνες LED των επτά τμημάτων και ελέγχει το χρονικό κλείδωμα. Οι σανίδες οδηγού είναι τοποθετημένες στο πίσω μέρος της λυχνίας LED και δεν είναι ορατές από μπροστά.

Βήμα 7: Τοποθέτηση της μονάδας ραντάρ OPS241-A

Ο αισθητήρας ραντάρ OPS241-A είναι στριμωγμένος σε μια βάση τρισδιάστατης εκτύπωσης που έκανε ένας φίλος για μένα. Εναλλακτικά θα μπορούσα να το βιδώσω απευθείας στον πίνακα. Ο αισθητήρας ραντάρ είναι τοποθετημένος στην μπροστινή πλευρά του πίνακα δίπλα στα LED. Η μονάδα αισθητήρα είναι τοποθετημένη με τις κεραίες (χρυσά μπαλώματα στο πάνω μέρος του πίνακα) τοποθετημένα οριζόντια, αν και το φύλλο προδιαγραφών λέει ότι το μοτίβο της κεραίας είναι αρκετά συμμετρικό τόσο στην οριζόντια όσο και στην κάθετη κατεύθυνση, οπότε η στροφή του κατά 90 ° θα ήταν πιθανότατα καλή. Όταν είναι τοποθετημένος σε έναν τηλεφωνικό στύλο, ο αισθητήρας ραντάρ κοιτάζει προς τα έξω στο δρόμο. Δυο διαφορετικά ύψη δοκιμάστηκαν και βρέθηκε να το τοποθετούν σε ύψος περίπου 6’(2 m) ως το καλύτερο. Οποιοδήποτε υψηλότερο και θα πρότεινα ενδεχομένως να στρέψετε λίγο τον πίνακα προς τα κάτω.

Βήμα 8: Συνδέσεις ισχύος και σήματος

Υπάρχουν δύο πηγές ισχύος για το σήμα. Το ένα είναι μετατρεπόμενο τροφοδοτικό HDD που παρέχει και 12V και 5V. Η οθόνη 7 τμημάτων απαιτεί 12V για LED και επίπεδα σήματος 5V. Ο πίνακας μετατροπέα λαμβάνει τα σήματα 3.3V από το Raspberry Pi και το επίπεδο τα μετατοπίζει σε 5V για την οθόνη, όπως συζητήθηκε παραπάνω. Το άλλο τροφοδοτικό είναι ένας τυπικός προσαρμογέας USB κινητού τηλεφώνου ή tablet 5V με υποδοχή μικροϋπολογιστή USB για το Raspberry Pi.

Βήμα 9: Τελική τοποθέτηση

Για να συγκρατήσετε τον αισθητήρα ραντάρ, τις λυχνίες LED και την πλακέτα ελεγκτή, όλα ήταν τοποθετημένα σε ένα ξύλο 12”x 24” x 1 ". Τα LED ήταν τοποθετημένα στην μπροστινή πλευρά μαζί με τον αισθητήρα ραντάρ και την πλακέτα ελεγκτή στο περίβλημα του το πίσω μέρος. Το ξύλο ήταν βαμμένο μαύρο για να κάνει τα LED πιο ευανάγνωστα. Τα σήματα τροφοδοσίας και ελέγχου για τα LED κατευθύνθηκαν μέσω μιας τρύπας στο ξύλο πίσω από τα LED. Ο αισθητήρας ραντάρ τοποθετήθηκε στην μπροστινή πλευρά δίπλα στα LED. Το Το καλώδιο τροφοδοσίας και ελέγχου USB για τον αισθητήρα ραντάρ ήταν τυλιγμένο στην κορυφή στην ξύλινη σανίδα. Δύο τρύπες στο πάνω μέρος της σανίδας με περιτυλίγματα πρόσδεσης παρείχαν ένα μέσο για να τοποθετήσετε την πλακέτα σε έναν τηλεφωνικό στύλο δίπλα στο "Speed Checked by Ραντάρ ».

Η πλακέτα του ελεγκτή ήταν βιδωμένη στην πίσω πλευρά της πλακέτας μαζί με τον προσαρμογέα ρεύματος.

Βήμα 10: Κώδικας Python

Η Python που τρέχει στο Raspberry Pi χρησιμοποιήθηκε για να συσπειρώσει το σύστημα. Ο κωδικός βρίσκεται στο GitHub. Τα κύρια μέρη του κώδικα είναι ρυθμίσεις διαμόρφωσης, δεδομένα που διαβάζονται μέσω σειριακής θύρας USB από τον αισθητήρα ραντάρ, μετατροπή δεδομένων ταχύτητας σε οθόνη και έλεγχος χρονισμού οθόνης.

Η προεπιλεγμένη διαμόρφωση στον αισθητήρα ραντάρ OPS241-A είναι εντάξει, αλλά διαπίστωσα ότι χρειάζονταν μερικές προσαρμογές για τη διαμόρφωση εκκίνησης. Αυτά περιλάμβαναν αλλαγή από αναφορά m/s σε mph, αλλαγή του ρυθμού δειγματοληψίας σε 20ksps και προσαρμογή της ρύθμισης squelch. Ο ρυθμός δείγματος υπαγορεύει άμεσα τη μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να αναφερθεί (139 μίλια / ώρα) και επιταχύνει το ρυθμό αναφοράς.

Μια βασική εκμάθηση είναι η ρύθμιση της τιμής squelch. Αρχικά διαπίστωσα ότι ο αισθητήρας ραντάρ δεν έπαιρνε τα αυτοκίνητα σε πολύ μεγάλη απόσταση, ίσως μόλις 15-30 πόδια (5-10 μέτρα). Σκέφτηκα ότι ίσως είχα τον αισθητήρα ραντάρ πολύ ψηλά καθώς ήταν τοποθετημένος περίπου 7 πόδια πάνω από το δρόμο. Το να το κατεβάσετε στα 4 πόδια δεν φαίνεται να βοηθά. Στη συνέχεια, είδα τη ρύθμιση squelch στο έγγραφο API και την άλλαξα στην πιο ευαίσθητη (QI ή 10). Με αυτό το εύρος ανίχνευσης αυξήθηκε σημαντικά στα 30-100 πόδια (10-30μ).

Η λήψη δεδομένων μέσω μιας σειριακής θύρας και η μετάφραση για αποστολή στα LED ήταν αρκετά απλή. Στα 20psps, τα δεδομένα ταχύτητας αναφέρονται περίπου 4-6 φορές το δευτερόλεπτο. Είναι λίγο γρήγορο και δεν είναι καλό να αλλάζεις τόσο γρήγορα την οθόνη. Ο κωδικός ελέγχου οθόνης προστέθηκε για να αναζητήσει την ταχύτερη αναφερόμενη ταχύτητα κάθε δευτερόλεπτο και στη συνέχεια να εμφανίσει αυτόν τον αριθμό. Αυτό καθυστερεί ένα δευτερόλεπτο στην αναφορά του αριθμού, αλλά είναι εντάξει ή μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί.

Βήμα 11: Αποτελέσματα και βελτιώσεις

Έκανα τις δικές μου δοκιμές οδηγώντας ένα αυτοκίνητο πέρα από αυτό σε καθορισμένες ταχύτητες και οι ενδείξεις ταίριαξαν σχετικά με την ταχύτητά μου. Η OmniPreSense είπε ότι είχαν δοκιμάσει τη μονάδα και μπορεί να περάσει την ίδια δοκιμή που περνάει ένα τυπικό πυροβόλο ραντάρ της αστυνομίας με ακρίβεια 0,5 mph.

Συνοψίζοντας, αυτό ήταν ένα εξαιρετικό έργο και ένας καλός τρόπος για να δημιουργήσω κάποια ασφάλεια για το δρόμο μου. Υπάρχουν μερικές βελτιώσεις που μπορούν να το κάνουν ακόμη πιο χρήσιμο, τις οποίες θα κοιτάξω να κάνω σε μια επόμενη ενημέρωση. Το πρώτο είναι να βρείτε μεγαλύτερες και φωτεινότερες λυχνίες LED. Το φύλλο δεδομένων λέει ότι αυτά είναι 200-300 mcd (millicandela). Σίγουρα χρειάζεται κάτι υψηλότερο από αυτό, καθώς ο ήλιος ξεπλένεται εύκολα βλέποντάς τα στο φως της ημέρας. Εναλλακτικά, η προσθήκη θωράκισης γύρω από τις άκρες LED μπορεί να κρατήσει το φως του ήλιου έξω.

Για να γίνει ολόκληρη η απόδειξη του καιρού θα χρειαστεί εάν θα δημοσιευτεί μόνιμα. Ευτυχώς αυτό είναι ραντάρ και τα σήματα θα περάσουν εύκολα από ένα πλαστικό περίβλημα, απλώς πρέπει να βρείτε ένα στο σωστό μέγεθος το οποίο είναι επίσης αδιάβροχο.

Τέλος, η προσθήκη μιας μονάδας κάμερας στο Raspberry Pi για λήψη φωτογραφίας οποιουδήποτε υπερβαίνει το όριο ταχύτητας στο δρόμο μας θα ήταν πραγματικά υπέροχο. Θα μπορούσα να το προχωρήσω περαιτέρω κάνοντας χρήση του ενσωματωμένου WiFi και στέλνοντας μια ειδοποίηση και μια εικόνα του αυτοκινήτου που υπερβαίνει την ταχύτητα. Η προσθήκη μιας χρονικής σφραγίδας, ημερομηνίας και ανιχνευμένης ταχύτητας στην εικόνα θα τελείωνε πραγματικά τα πράγματα. Maybeσως υπάρχει ακόμη και μια απλή εφαρμογή για δημιουργία, η οποία μπορεί να παρουσιάσει όμορφα τις πληροφορίες.