Düşük Maliyetli Radar Hız İşareti: 11 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Hiç kendi düşük maliyetli radar hız işaretinizi oluşturmak istediniz mi? Arabaların çok hızlı gittiği bir sokakta yaşıyorum ve çocuklarımın güvenliğinden endişe ediyorum. Sürücülerin yavaşlamasını sağlamak için hızı gösteren kendime ait bir radar hız işareti takabilirsem çok daha güvenli olacağını düşündüm. Bir radar hız işareti satın almak için internete baktım, ancak çoğu işaretin 1000 doların üzerinde olduğunu gördüm, ki bu oldukça pahalı. Ayrıca, şehre bir tabela yerleştirmekle ilgili uzun bir süreçten geçmek istemiyorum çünkü bunun onlara 5.000-10.000$'a mal olabileceğini duydum. Bunun yerine kendim düşük maliyetli bir çözüm oluşturmaya karar verdim ve tasarruf ettim. eğlenirken biraz para.

Uygulamam için ideal olan düşük maliyetli kısa menzilli radar sensör modülü sunan OmniPreSense'i keşfettim. PCB modülü form faktörü sadece 2,1 x 2,3 x 0,5 inç boyutlarında çok küçüktür ve yalnızca 11g ağırlığındadır. Elektronikler bağımsızdır ve tamamen entegredir, bu nedenle güç tüpleri, hacimli elektronikler veya çok fazla güç ihtiyacı yoktur. Araba gibi büyük bir nesnenin menzili 50ft ila 100ft (15m ila 30m). Modül tüm hız ölçümlerini alır, tüm sinyal işlemeyi yönetir ve ardından ham hız verilerini USB bağlantı noktası üzerinden verir. Verileri almak için düşük maliyetli bir Raspberry Pi (veya Arduino veya USB bağlantı noktası olan başka bir şey) kullanıyorum. Biraz python kodlaması ve bir panoya monte edilmiş bazı büyük düşük maliyetli LED'ler ile hızı görüntüleyebilirim. Ekran kartım yol kenarındaki bir direğe takılabilir. Ekranın üzerine “RADAR Tarafından Kontrol Edilen Hız” yazan bir işaret ekleyerek, artık sürücülerin dikkatini çeken ve onları yavaşlatan kendi radar hız işaretime sahibim! Bütün bunlar 500 doların altında!

Adım 1: Malzemeler ve Araçlar

• 1 OPS241-A kısa menzilli radar sensörü
• 1 OPS241-A yuvası (3D baskılı)
• 1 Ahududu Pi Model B v1.2
• 1 5V microUSB güç kaynağı
• 1 Rhino Model AS-20 110V - 12V/5V 4 pinli molex güç kaynağı ve güç kablosu
• 1 Terminal bloğu 3 kutuplu Dikey, 5.0 mm merkezler
• 1 Mikro-USB - Standart USB kablosu
• 4 Ara parçalar, vidalar, somunlar
• 1 Muhafaza kutusu ve kaplamalı PCB
• 4 Kaplamalı PCB montaj vidası
• 3 1/8W 330ohm direnç
• 3 NTE 490 FET transistör
• 1 NTE 74HCT04 Entegre TTL Yüksek Hızlı CMOS altıgen invertör
• 1 OSEPP mini ekmek tahtası, arkası yapışkanlı
• 2 0.156” başlık kare düz tel pim, 8 devreli
• 20 6” F/F premium atlama teli 22AWG
• 1 1” x 12” x 24” ahşap montaj panosu
• 1 Siyah sprey boya
• 2 Sparkfun 7 Segment Ekran - 6.5” (Kırmızı)
• 2 Sparkfun büyük haneli sürücü kartı (SLDD)
• 1 adet “Radar Tarafından Kontrol Edilen Hız” İşareti

Adım 2: Elektronik PCB Kartının Kat Planlaması

Raspberry Pi olan ana kontrol donanımı ile başladım. Buradaki varsayım, üzerinde işletim sistemi bulunan bir Raspberry Pi'ye sahip olduğunuz ve biraz Python kodlama deneyimine sahip olduğunuzdur. Raspberry Pi, OPS241-A radar sensörünü kontrol eder ve bildirilen hız bilgilerini alır. Bu daha sonra büyük LED 7 segmentli ekranda görüntülenmek üzere dönüştürülür.

a. Radar sensörü ve LED ekranlar dışındaki tüm elektrikli bileşenleri, ekran kartının arkasına monte edilmiş tek bir kapalı elektronik PCB kartına yerleştirmek istiyorum. Bu, tahtayı gözden uzak tutar ve elemanlardan korur. Bu şekilde, kartın arkasından öne doğru sadece iki kablonun geçmesi gerekir. Bir kablo, OPS241-A modülüne güç sağlayan ve ölçülen hız verilerini alan USB kablosudur. İkinci kablo 7-Segment ekranı çalıştırır.

B. PCB kartının, alanın çoğunu kaplayan Raspberry Pi için bolca alana izin vermesi gerekiyor. Ayrıca, monte edildikten sonra bağlantı noktalarının birçoğuna kolayca erişebileceğimden emin olmam gerekiyor. Erişmem gereken bağlantı noktaları, USB bağlantı noktası (OPS241-A modül hız verileri), Ethernet bağlantı noktası (Python kodunu geliştirmek/hata ayıklamak için PC arabirimi), HDMI bağlantı noktası (Raspberry Pi penceresini ve hata ayıklama/geliştirmeyi görüntüle) ve mikro USB bağlantı noktası (Raspberry Pi için 5V güç).

C. Bu bağlantı noktalarına erişim sağlamak için, muhafazada Raspberry Pi'deki bağlantı noktalarının konumlarıyla eşleşen delikler açılır.

NS. Ardından, ekran LED'lerini sürmek için ayrı elektronik bileşenleri içeren ekmek tahtası için yer bulmam gerekiyor. Bu ikinci en büyük kalemdir. Etrafında, Raspberry Pi'den kabloları atlayabilmem ve LED'leri sürmek için çıkış sinyallerini bir başlığa atabilmem için yeterli alan olması gerekiyor. İdeal olarak, daha fazla zamanım olsaydı, bir devre tahtası kullanmak yerine bileşenleri ve kabloları doğrudan PCB kartına lehimlerdim, ancak benim amacım için bu yeterince iyi.

e. Ekran sürücüsü başlığını PCB'nin kenarındaki devre tahtasının yanında bulundurmayı planlıyorum, böylece kablo uzunluklarımı kısa tutabilirim ve ayrıca kapakta bir delik açıp konektöre bir kablo takabilirim.

F. Son olarak, bir güç bloğu için PCB üzerinde yer bırakıyorum. Sistem, seviye değiştiriciler ve ekran sürücüsü için 5V ve LED'ler için 12V gerektirir. Güç bloğuna standart bir 5V/12V güç konektörü bağlarım, ardından güç sinyallerini bloktan devre tahtasına ve LED başlığına yönlendiririm. 12V/5V güç kablosunu güç konektörüne bağlayabilmem için kapakta bir delik açtım.

G. Son elektronik PCB kat planı şöyle görünür (kapak kapalı):

3. Adım: Raspberry Pi'nin Montajı

Raspberry Pi'mi 4 ara parça, vida ve somun kullanarak delikli ve kaplamalı bir PCB kartına monte ettim. Gerektiğinde bileşenleri ve kabloları lehimleyebilmem için kaplamalı bir PCB kartı kullanmayı seviyorum.

Adım 4: LED Sinyal Seviye Değiştiricileri

Raspberry Pi GPIO'ların her biri maksimum 3,3V kaynak sağlayabilir. Ancak LED ekran 5V kontrol sinyalleri gerektirir. Bu nedenle, Pi kontrol sinyallerini 3.3V'dan 5V'a seviye kaydırmak için basit, düşük maliyetli bir devre tasarlamam gerekiyordu. Kullandığım devre 3 adet ayrık FET transistör, 3 adet ayrık direnç ve 3 adet entegre inverterden oluşmaktadır. Giriş sinyalleri Raspberry Pi GPIO'larından gelir ve çıkış sinyalleri LED'lerden gelen bir kabloya bağlanan bir başlığa yönlendirilir. Dönüştürülen üç sinyal, GPIO23'ten SparkFun LDD CLK'ya, GPIO4'ten SparkFun LDD LAT'a ve SPIO5'ten SparkFun LDD SER'ye.

Adım 5: Büyük LED Yedi Segment Ekran

Hızı göstermek için SparkFun'da bulduğum iki büyük LED kullandım. 6,5 boyundalar ve iyi bir mesafeden okunabilmeleri gerekiyor. Daha okunaklı olmaları için beyaz arka planı kapatmak için mavi bant kullandım, ancak siyah daha fazla kontrast sağlayabilir.

Adım 6: LED Sürücü Kartı

Her LED, Raspberry Pi'den gelen kontrol sinyallerini tutmak ve LED segmentlerini sürmek için bir seri kaydırma yazmacı ve mandalı gerektirir. SparkFun'un burada bunu yapmak için çok iyi bir yazısı var. Raspberry Pi, seri verileri LED yedi segmentli ekranlara gönderir ve mandal zamanlamasını kontrol eder. Sürücü panoları LED'in arkasına monte edilmiştir ve önden görünmez.

7. Adım: OPS241-A Radar Modülünün Monte Edilmesi

OPS241-A radar sensörü, bir arkadaşımın benim için yaptığı 3D baskılı bir yuvaya vidalandı. Alternatif olarak, doğrudan tahtaya vidalayabilirdim. Radar sensörü, kartın ön tarafına LED'lerin yanına monte edilmiştir. Sensör modülü, antenler (panonun üst kısmındaki altın yamalar) yatay olarak monte edilmiş halde monte edilmiştir, ancak teknik özellik sayfası anten modelinin hem yatay hem de dikey yönlerde oldukça simetrik olduğunu, dolayısıyla 90° döndürmenin muhtemelen iyi olacağını söylemektedir. Bir telefon direğine monte edildiğinde, radar sensörü sokağın aşağısına bakar. Birkaç farklı yükseklik denendi ve en iyisi olarak 6 '(2 m) yüksekliğe yerleştirildiği bulundu. Daha yüksek ve muhtemelen tahtayı biraz aşağı doğru eğmenizi öneririm.

Adım 8: Güç ve Sinyal Bağlantıları

İşaret için iki güç kaynağı vardır. Biri, hem 12V hem de 5V sağlayan dönüştürülmüş bir HDD güç kaynağıdır. 7 segmentli ekran, LED'ler için 12V ve 5V sinyal seviyeleri gerektirir. Dönüştürücü kartı, Raspberry Pi'den 3.3V sinyalleri alır ve seviye, yukarıda tartışıldığı gibi ekran için bunları 5V'a kaydırır. Diğer güç kaynağı, Raspberry Pi için USB mikro konektörlü standart bir cep telefonu veya tablet 5V USB adaptörüdür.

Adım 9: Son Montaj

Radar sensörünü, LED'leri ve kontrol kartını tutmak için her şey 12” x 24” x 1 boyutunda bir tahta parçası üzerine monte edilmiştir. LED'ler, radar sensörü ve muhafazasındaki kontrol panosu ile birlikte ön tarafa monte edilmiştir. LED'lerin daha okunaklı olması için ahşap siyaha boyanmıştır. LED'ler için güç ve kontrol sinyalleri, LED'lerin arkasındaki ahşaptaki bir delikten yönlendirilmiştir. Radar sensörü, LED'lerin yanına ön tarafa monte edilmiştir. Radar sensörü için USB güç ve kontrol kablosu, tahta panele üst kısımdan sarılmıştı. Kartın üst kısmındaki bir çift delik, kartın bir telefon direğine monte edilmesi için bir araç sağladı. Radar” işareti.

Denetleyici kartı, güç adaptörüyle birlikte kartın arka tarafına cıvatalanmıştır.

Adım 10: Python Kodu

Sistemi bir araya getirmek için Raspberry Pi üzerinde çalışan Python kullanıldı. Kod GitHub'da bulunur. Kodun ana bölümleri, konfigürasyon ayarları, radar sensöründen bir USB seri bağlantı noktası üzerinden okunan veriler, hız verilerini ekrana dönüştürmek ve zamanlama kontrolünü görüntülemektir.

OPS241-A radar sensörünün varsayılan konfigürasyonu iyi ama başlangıç konfigürasyonu için birkaç ayarlamanın gerekli olduğunu gördüm. Bunlar, m/s raporlamadan mph'ye değiştirmeyi, örnekleme hızını 20kps'ye değiştirmeyi ve susturma ayarını yapmayı içeriyordu. Örnekleme hızı, rapor edilebilecek en yüksek hızı (139mph) doğrudan belirler ve raporlama hızını hızlandırır.

Anahtar öğrenme, susturma değeri ayarıdır. Başlangıçta, radar sensörünün arabaları çok uzak bir mesafeden, belki de sadece 15-30 fit (5-10m) algılamadığını gördüm. Radar sensörünü caddeden yaklaşık 7 fit yüksekte olduğu için çok yükseğe ayarlamış olabileceğimi düşündüm. 4 metreye indirmek yardımcı olmadı. Sonra API belgesinde susturma ayarını gördüm ve en hassas (QI veya 10) olarak değiştirdim. Bununla algılama aralığı önemli ölçüde 30-100 fit (10-30m)'ye yükseldi.

Verileri bir seri port üzerinden almak ve LED'lere göndermek için çevirmek oldukça basitti. 20kps'de hız verileri saniyede yaklaşık 4-6 kez rapor edilir. Bu biraz hızlı ve ekranın bu kadar hızlı değişmesi iyi değil. Her saniye bildirilen en yüksek hızı aramak ve ardından bu sayıyı görüntülemek için ekran kontrol kodu eklendi. Bu, sayının bildirilmesinde bir saniyelik bir gecikmeye neden olur, ancak sorun değil veya kolayca ayarlanabilir.

11. Adım: Sonuçlar ve İyileştirmeler

Belirli hızlarda yanından geçen bir araba sürerek kendi testimi yaptım ve okumalar hızıma nispeten iyi uyuyordu. OmniPreSense, modülü test ettirdiklerini ve standart bir polis radar silahının 0,5 mil hassasiyetle geçtiği aynı testi geçebileceğini söyledi.

Özetle, bu harika bir projeydi ve sokağım için biraz güvenlik sağlamanın güzel bir yoluydu. Bunu daha da kullanışlı hale getirebilecek ve bir sonraki güncellemede yapmaya çalışacağım birkaç iyileştirme var. Birincisi, daha büyük ve daha parlak LED'ler bulmak. Veri sayfası bunların 200-300 mcd (milikandela) olduğunu söylüyor. Kesinlikle bundan daha yüksek bir şeye ihtiyaç vardır, çünkü güneş onları gün ışığında kolayca yıkar. Alternatif olarak, LED'lerin kenarlarına koruma ekleyerek güneş ışığını dışarıda tutabilirsiniz.

Kalıcı olarak gönderilecekse, tüm çözümü hava koşullarına dayanıklı hale getirmek gerekecektir. Neyse ki bu bir radar ve sinyaller plastik bir muhafazadan kolayca geçecek, sadece su geçirmez olan doğru boyutta bir tane bulmanız gerekiyor.

Sonunda Raspberry Pi'ye sokağımızdaki hız sınırını aşan birinin fotoğrafını çekmek için bir kamera modülü eklemek gerçekten harika olurdu. Yerleşik WiFi'yi kullanarak ve hızlanan arabanın bir uyarısını ve resmini göndererek bunu daha da ileri götürebilirim. Görüntüye bir zaman damgası, tarih ve algılanan hız eklemek işleri gerçekten bitirirdi. Belki de bilgileri güzel bir şekilde sunabilen, oluşturulacak basit bir uygulama bile vardır.