Знак за ниска цена на радарната скорост: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Искали ли сте някога да създадете свой собствен евтин знак за скорост на радар? Живея на улица, където колите карат твърде бързо, и се притеснявам за безопасността на децата си. Мислех, че би било много по -безопасно, ако мога да инсталирам собствен знак за скоростта на радара, който показва скоростта, така че да накарам шофьорите да забавят скоростта. Потърсих онлайн да си купя знак за скоростта на радар, но открих, че повечето знаци струват над 1 000 долара, което е доста скъпо. Също така не искам да минавам през дългия процес на инсталиране на табела в града, тъй като чух, че може да им струва повече от $ 5, 000-10, 000. Вместо това реших сам да изградя евтино решение и да спестя малко пари, докато се забавлявате.

Открих OmniPreSense, който предлага евтин модул за радарни сензори за къси разстояния, идеален за моето приложение. Форматният фактор на модула за печатни платки е много малък - едва 2,1 x 2,3 x 0,5 инча и тежи само 11 g. Електрониката е самостоятелна и напълно интегрирана, така че няма захранващи тръби, обемна електроника или нужда от много енергия. Обхватът за голям обект като кола е от 50 фута до 100 фута (15 метра до 30 метра). Модулът извършва всички измервания на скоростта, обработва цялата обработка на сигнала и след това просто извежда необработените данни за скоростта през своя USB порт. Използвам евтин Raspberry Pi (или Arduino, или всичко друго, което има USB порт), за да получавам данните. С малко кодиране на python и някои големи евтини светодиоди, монтирани на дъска, мога да покажа скоростта. Моята табла може да бъде закачена на стълб встрани от пътя. С добавянето на знак, който гласи „Скоростта е проверена от RADAR“над дисплея, сега имам свой собствен знак за скорост на радар, който привлича вниманието на шофьорите и ги забавя! Всичко това за по -малко от 500 долара!

Стъпка 1: Материали и инструменти

• 1 OPS241-A радарен сензор за къси разстояния
• 1 монтаж OPS241-A (3D печат)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 5V microUSB захранване
• 1 Rhino модел AS-20 110V до 12V/5V 4-пинов molex захранване и захранващ кабел
• 1 Клемен блок 3 полюса Вертикални, 5,0 мм центрове
• 1 Micro-USB към стандартен USB кабел
• 4 дистанционни елементи, винтове, гайки
• 1 Кутия за кутии и плакирана платка
• 4 монтажни винта с платка
• 3 1/8W 330ohm резистора
• 3 NTE 490 FET транзистор
• 1 NTE 74HCT04 Вграден TTL високоскоростен CMOS шестостен инвертор
• 1 малка дъска за хляб OSEPP с лепилна основа
• 2 0,156”заглавен квадрат правоъгълен щифт, 8 вериги
• 20 6”F/F първокласни джъмперни проводници 22AWG
• 1 1”x 12” на 24”дървена монтажна дъска
• 1 Черна спрей боя
• 2 7 -сегментен дисплей Sparkfun - 6.5”(червен)
• 2 Голяма цифрова платка с драйвер Sparkfun (SLDD)
• 1 Знак „Проверка на скоростта от радар“

Стъпка 2: Подово планиране на платката за електронна платка

Започнах с основния хардуер за управление, който е Raspberry Pi. Предположението тук е, че вече имате Raspberry Pi с операционната система и имате известен опит в кодирането на Python. Raspberry Pi контролира радарния сензор OPS241-A и приема отчетената информация за скоростта. След това това се преобразува, за да се покаже на големия LED 7-сегментен дисплей.

а. Искам да поставя всички електрически компоненти, различни от радарния сензор и светодиодните дисплеи, върху една затворена електронна платка с електроника, монтирана на задната страна на платката на дисплея. Това държи дъската далеч от погледа и безопасна от елементите. По този начин само два кабела трябва да преминат от задната страна на платката към предната част. Един кабел е USB кабелът, който захранва модула OPS241-A и получава данните за измерената скорост. Вторият кабел управлява 7-сегментния дисплей.

б. Печатната платка трябва да остави достатъчно място за Raspberry Pi, която заема по -голямата част от площта. Също така трябва да се уверя, че ще мога лесно да получа достъп до няколко от неговите портове, след като бъдат монтирани. Портовете, до които трябва да получа достъп, са USB портът (данни за скоростта на модула OPS241-A), Ethernet порт (PC интерфейс за разработване/отстраняване на грешки в Python код), HDMI порт (показване на прозорец Raspberry Pi и отстраняване на грешки/разработка) и микро USB порт (5V мощност за Raspberry Pi).

° С. За да се осигури достъп за тези портове, в кутията се изрязват дупки, които съответстват на местоположението на портовете на Raspberry Pi.

д. След това трябва да намеря място за дъската за хляб, която съдържа дискретни компоненти на електрониката, за да управлява светодиодите на дисплея. Това е вторият по големина артикул. Трябва да има достатъчно място около него, за да мога да прехвърлям проводници към него от Raspberry Pi и да извеждам сигнали към заглавка за задвижване на светодиодите. В идеалния случай, ако имах повече време, щях да запоя компонентите и проводниците директно към печатната платка, вместо да използвам макет, но за моите цели това е достатъчно добро.

д. Планирам да имам заглавката на драйвера на дисплея до макета в края на печатната платка, за да мога да поддържам дължините на проводниците си къси, а също и за да мога да изрежа дупка в капака и да включа кабел към конектора.

е. И накрая, оставям място на платката за захранващ блок. Системата изисква 5V за превключвателите на нивата и драйвера на дисплея и 12V за светодиодите. Свързвам стандартен 5V/12V захранващ конектор към блока за захранване, след което насочвам захранващите сигнали от блока към макета и LED заглавката. Изрязах дупка в капака, за да мога да свържа захранващ кабел 12V/5V към конектора за захранване.

g. Ето как изглежда окончателният етажен план за електронна платка (без покритие):

Стъпка 3: Монтиране на Raspberry Pi

Монтирах моя Raspberry Pi към перфорирана и покрита печатна платка, използвайки 4 дистанционни елемента, винтове и гайки. Обичам да използвам плакирана печатна платка, за да мога да запоя компоненти и проводници, ако е необходимо.

Стъпка 4: Превключватели на нивото на LED сигнала

GPIO на Raspberry Pi могат да генерират максимум 3.3V всеки. LED дисплеят обаче изисква 5V управляващи сигнали. Ето защо трябваше да проектирам проста, евтина схема за промяна на нивото на управляващите сигнали Pi от 3.3V на 5V. Използваната от мен схема се състои от 3 дискретни FET транзистора, 3 дискретни резистора и 3 интегрирани инвертора. Входните сигнали идват от Raspberry Pi GPIO, а изходните сигнали се насочват към заглавка, която се свързва към кабел от светодиодите. Трите сигнала, които се преобразуват, са GPIO23 в SparkFun LDD CLK, GPIO4 в SparkFun LDD LAT и SPIO5 в SparkFun LDD SER.

Стъпка 5: Голям светодиоден седемсегментен дисплей

За показване на скоростта използвах два големи светодиода, които намерих на SparkFun. Те са високи 6,5 инча, което трябва да се чете от добро разстояние. За да ги направя по -четими, използвах синя лента, за да покрия белия фон, въпреки че черното може да осигури по -голям контраст.

Стъпка 6: LED платка за драйвери

Всеки светодиод изисква сериен регистър за смяна и фиксатор за задържане на управляващите сигнали от Raspberry Pi и задвижване на LED сегментите. SparkFun има много добра информация за това тук. Raspberry Pi изпраща серийните данни към светодиодните седемсегментни дисплеи и контролира времето на заключване. Таблата за драйвери са монтирани на гърба на светодиода и не се виждат отпред.

Стъпка 7: Монтиране на радарния модул OPS241-A

Радарният сензор OPS241-A е извит в 3D отпечатана стойка, направена от мой приятел. Като алтернатива бих могъл директно да го завинтя в дъската. Радарният сензор е монтиран от предната страна на платката до светодиодите. Сензорният модул е монтиран с антени (златни петна в горната част на дъската), монтирани хоризонтално, въпреки че в спецификационния лист се казва, че антената е доста симетрична както в хоризонталната, така и във вертикалната посока, така че завиването й на 90 ° вероятно би било добре. Когато е монтиран на телефонен стълб, радарният сензор е обърнат навън надолу по улицата. Няколко различни височини бяха изпробвани и установено, че го поставят на височина около 6 фута (2 м), за да бъде най -добрият. Все по -високо и бих предложил евентуално да наклоните дъската малко надолу.

Стъпка 8: Връзки за захранване и сигнал

За знака има два източника на енергия. Единият е преобразувано захранване на HDD, което осигурява 12V и 5V. 7-сегментният дисплей изисква 12V за светодиодите и 5V нива на сигнала. Конверторната платка приема 3.3V сигнали от Raspberry Pi и нивото ги премества на 5V за дисплея, както е обсъдено по -горе. Другото захранване е стандартен 5V USB адаптер за мобилен телефон или таблет с USB микро конектор за Raspberry Pi.

Стъпка 9: Окончателно монтиране

За да държи радарния сензор, светодиодите и контролната платка, всичко беше монтирано на парче дърво с размери 12”x 24” x 1”. Светодиодите бяха монтирани от предната страна заедно с радарния сензор и контролната платка в кутията на задната част. Дървото е боядисано в черно, за да стане светодиодите по -четими. Захранващите и управляващите сигнали за светодиода се насочват през отвор в дървото зад светодиодите. Радарният сензор е монтиран от предната страна до светодиодите. USB захранващ и контролен кабел за радарния сензор беше увит отгоре към дървената дъска. Няколко дупки в горната част на дъската с обвивки за вратовръзка осигуриха средство за монтиране на дъската върху телефонен стълб до „Скоростта е проверена от Радар”.

Платката на контролера беше закрепена към задната страна на платката заедно със захранващия адаптер.

Стъпка 10: Python код

Python, работещ на Raspberry Pi, беше използван за обединяване на системата. Кодът се намира на GitHub. Основните части на кода са конфигурационни настройки, данни, прочетени през USB-сериен порт от радарния сензор, преобразуване на данните за скоростта към показване и контрол на времето за показване.

Конфигурацията по подразбиране на радарния сензор OPS241-A е добре, но открих, че са необходими няколко корекции за конфигурацията за стартиране. Те включват промяна от отчитане на m/s на mph, промяна на честотата на семплиране на 20ksps и регулиране на настройката за шумопотискане. Честотата на извадката директно диктува максималната скорост, която може да се отчете (139mph) и ускорява скоростта на отчитане.

Ключово обучение е настройката на стойността на шумопоглъщането. Първоначално открих, че радарният сензор не е вдигнал колите на много далечен обхват, може би само на 5-10 м (15-30 фута). Мислех, че може би съм поставил радарния сензор твърде високо, тъй като е бил разположен на около 7 фута над улицата. Спускането му надолу до 4 фута изглежда не помогна. Тогава видях настройката за шумоподтискане в документа на API и я промених на най -чувствителната (QI или 10). С това обхватът на откриване се увеличи значително до 30-30 фута (10-30 метра).

Приемането на данните през сериен порт и превеждането за изпращане към светодиодите беше доста директно. При 20 kps данните за скоростта се отчитат около 4-6 пъти в секунда. Това е малко бързо и не е добре дисплеят да се променя толкова бързо. Добавен е контролен код на дисплея, за да се търси най -бързата отчетена скорост всяка секунда и след това да се показва този номер. Това поставя забавяне от една секунда при отчитането на номера, но това е добре или може лесно да се коригира.

Стъпка 11: Резултати и подобрения

Направих свое собствено тестване, като карах кола покрай него с зададени скорости и показанията съответстваха на скоростта ми сравнително добре. OmniPreSense заяви, че са тествали модула и той може да премине същото тестване, през което преминава стандартен полицейски радар с точност от 0,5 мили в час.

Обобщавайки го, това беше страхотен проект и хубав начин да се вгради известна безопасност за моята улица. Има няколко подобрения, които могат да направят това още по-полезно, което ще разгледам в следващата актуализация. Първият е намирането на по -големи и по -ярки светодиоди. В листа с данни се казва, че те са 200-300 mcd (millicandela). Определено е необходимо нещо по -високо от това, тъй като слънцето лесно се измива, гледайки ги на дневна светлина. Като алтернатива, добавянето на екраниране около краищата на светодиодите може да предпази слънчевата светлина.

Ще бъде необходимо да се направи цялото решение устойчив на атмосферни влияния, ако ще бъде публикувано за постоянно. За щастие това е радар и сигналите лесно ще преминат през пластмасов корпус, просто трябва да се намери такъв с правилния размер, който също е водоустойчив.

Накрая добавянето на модул за камера към Raspberry Pi, за да направите снимка на всеки, който надвишава ограничението на скоростта на нашата улица, би било наистина страхотно. Бих могъл да направя това по-нататък, като използвам бордовия WiFi и изпращам сигнал и снимка на превишаващата се кола. Добавянето на времева маркировка, дата и открита скорост към изображението наистина ще довърши нещата. Може би дори има просто приложение за изграждане, което може да представи информацията добре.