Tanda Kelajuan Radar Kos Rendah: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Adakah anda pernah mahu membina tanda kelajuan radar kos rendah anda sendiri? Saya tinggal di jalan di mana kereta memandu terlalu laju, dan saya bimbangkan keselamatan anak-anak saya. Saya fikir akan lebih selamat jika saya memasang tanda kelajuan radar saya sendiri yang memaparkan kelajuan sehingga saya dapat membuat pemandu menjadi perlahan. Saya melihat dalam talian untuk membeli tanda kelajuan radar, tetapi saya mendapati bahawa kebanyakan tanda berharga lebih dari $ 1, 000, yang cukup mahal. Saya juga tidak mahu melalui proses panjang di bandar untuk memasang papan tanda, kerana saya mendengar ia boleh menelan belanja lebih tinggi daripada $ 5, 000-10, 000. Sebaliknya saya memutuskan untuk membina penyelesaian kos rendah sendiri, dan menjimatkan sejumlah wang sambil berseronok.

Saya menemui OmniPreSense yang menawarkan modul sensor radar jarak pendek kos rendah yang sesuai untuk aplikasi saya. Faktor bentuk modul PCB sangat kecil hanya 2,1 x 2,3 x 0,5 inci, dan beratnya hanya 11g. Elektronik adalah mandiri dan bersepadu sepenuhnya, jadi tidak ada tabung kuasa, elektronik besar, atau memerlukan banyak tenaga. Julat untuk objek besar seperti kereta adalah 50 kaki hingga 100 kaki (15m hingga 30m). Modul ini mengambil semua pengukuran kelajuan, menangani semua pemprosesan isyarat, dan kemudian hanya mengeluarkan data kelajuan mentah melalui port USB-nya. Saya menggunakan Raspberry Pi kos rendah (atau Arduino, atau apa sahaja yang mempunyai port USB) untuk menerima data. Dengan sedikit pengekodan python dan beberapa LED kos rendah besar yang dipasang ke papan, saya dapat menunjukkan kelajuannya. Papan paparan saya boleh dipasang di tiang di tepi jalan. Dengan menambahkan tanda yang bertuliskan "Speed Checked by RADAR" di atas paparan, saya sekarang mempunyai tanda kelajuan radar saya sendiri yang menarik perhatian pemandu dan melambatkannya! Semua ini dengan harga kurang dari $ 500!

Langkah 1: Bahan dan Alat

• 1 OPS241-Sensor radar jarak pendek
• 1 pemasangan OPS241-A (dicetak 3D)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 5V bekalan kuasa microUSB
• 1 kabel kuasa dan kabel kuasa molex 4-pin Model Rhino AS-20 110V hingga 12V / 5V
• 1 Terminal blok 3 tiang Vertikal, pusat 5.0mm
• 1 Mikro USB ke kabel USB Standard
• 4 Spacer, skru, kacang
• 1 Kotak kandang dan PCB bersalut
• 4 Skru pemasangan PCB bersalut
• 3 1 / 8W 330ohm perintang
• Transistor 3 NTE 490 FET
• 1 NTE 74HCT04 Penyongsang hex CMOS Berkelajuan Tinggi TTL Bersepadu
• 1 papan roti mini OSEPP dengan sokongan pelekat
• 2 pin dawai lurus persegi 0.156 ", litar 8
• Wayar pelompat premium 20 6 "F / F 22AWG
• Papan pelekap kayu 1 1 "x 12" x 24"
• 1 Cat semburan hitam
• 2 Paparan Sparkfun 7-Segmen - 6,5 "(Merah)
• 2 papan pemacu digit besar Sparkfun (SLDD)
• 1 Tanda "Kelajuan Diperiksa oleh Radar"

Langkah 2: Perancangan Lantai Lembaga PCB Elektronik

Saya bermula dengan perkakasan kawalan utama iaitu Raspberry Pi. Andaian di sini adalah bahawa anda sudah mempunyai Raspberry Pi dengan OS di atasnya dan mempunyai beberapa pengalaman pengkodan Python. Raspberry Pi mengawal sensor radar OPS241-A dan mengambil maklumat kelajuan yang dilaporkan. Ini kemudian ditukar untuk dipaparkan pada paparan 7-segmen LED besar.

a. Saya ingin meletakkan semua komponen elektrik selain sensor radar dan paparan LED ke papan PCB elektronik tertutup tunggal yang dipasang di bahagian belakang papan paparan. Ini menjadikan papan tidak kelihatan dan selamat dari unsur-unsur. Dengan cara ini, hanya dua kabel yang perlu dilancarkan dari bahagian belakang papan ke hadapan. Satu kabel adalah kabel USB yang memberi kuasa kepada modul OPS241-A dan menerima data kelajuan yang diukur. Kabel kedua memacu paparan 7-Segmen.

b. Papan PCB perlu memberi banyak ruang untuk Raspberry Pi, yang merangkumi sebahagian besar kawasan. Saya juga perlu memastikan bahawa saya dapat mengakses beberapa portnya dengan mudah setelah dipasang. Port yang perlu saya akses adalah port USB (data kelajuan modul OPS241-A), port Ethernet (antara muka PC untuk membangunkan / menyahpepijat kod Python), port HDMI (paparan tetingkap Raspberry Pi dan debug / pengembangan), dan port USB mikro (Kuasa 5V untuk Raspberry Pi).

c. Untuk menyediakan akses ke port ini, lubang dipotong di kandang yang sesuai dengan lokasi pelabuhan pada Raspberry Pi.

d. Seterusnya saya perlu mencari ruang untuk papan roti yang mengandungi komponen elektronik diskrit untuk menggerakkan LED paparan. Ini adalah item kedua terbesar. Perlu ada ruang yang cukup di sekitarnya sehingga saya dapat memasang kabel dari Raspberry Pi dan mengeluarkan isyarat ke header untuk mengemudi LED. Sebaiknya, jika saya mempunyai lebih banyak masa, saya akan menyolder komponen dan wayar terus ke papan PCB daripada menggunakan papan roti, tetapi untuk tujuan saya, ia cukup baik.

e. Saya merancang untuk meletakkan header paparan di sebelah papan roti di tepi PCB, supaya panjang wayar saya tetap pendek, dan juga supaya saya dapat memotong lubang penutup dan memasang kabel ke penyambung.

f. Terakhir, saya membenarkan ruang di PCB untuk blok kuasa. Sistem ini memerlukan 5V untuk pemindah level dan pemacu paparan, dan 12V untuk LED. Saya menyambungkan penyambung kuasa 5V / 12V standard ke blok kuasa, kemudian mengarahkan isyarat kuasa dari blok ke papan roti dan tajuk LED. Saya memotong lubang di penutup sehingga saya dapat menyambungkan kabel kuasa 12V / 5V ke penyambung kuasa.

g. Seperti inilah rupa lantai PCB elektronik akhir (dengan penutup):

Langkah 3: Memasang Pi Raspberry

Saya memasang Raspberry Pi saya ke papan PCB berlubang dan bersalut menggunakan 4 spacer, skru, dan mur. Saya suka menggunakan papan PCB bersalut supaya saya dapat menyolder komponen dan wayar jika diperlukan.

Langkah 4: Pengubah Tahap Isyarat LED

GPIO Raspberry Pi boleh menghasilkan maksimum 3.3V setiap satu. Walau bagaimanapun, paparan LED memerlukan isyarat kawalan 5V. Oleh itu, saya perlu merancang litar kos rendah yang sederhana untuk mengalihkan isyarat kawalan Pi dari tahap 3.3V ke 5V. Litar yang saya gunakan terdiri daripada 3 transistor FET diskrit, 3 perintang diskrit, dan 3 penyongsang bersepadu. Isyarat input berasal dari Raspberry Pi GPIO, dan isyarat output disalurkan ke header yang menghubungkan ke kabel dari LED. Tiga isyarat yang ditukar adalah GPIO23 ke SparkFun LDD CLK, GPIO4 ke SparkFun LDD LAT, dan SPIO5 ke SparkFun LDD SER.

Langkah 5: Paparan Tujuh Segmen LED Besar

Untuk menunjukkan kelajuan, saya menggunakan dua LED besar yang saya dapati di SparkFun. Mereka setinggi 6.5 yang seharusnya dapat dibaca dari jarak yang baik. Untuk menjadikannya lebih mudah dibaca, saya menggunakan pita biru untuk menutup latar putih walaupun hitam mungkin memberikan lebih banyak kontras.

Langkah 6: Papan Pemandu LED

Setiap LED memerlukan register geser bersiri dan kait untuk menahan isyarat kawalan dari Raspberry Pi dan menggerakkan segmen LED. SparkFun mempunyai penulisan yang sangat baik untuk melakukan ini di sini. Raspberry Pi menghantar data bersiri ke paparan tujuh segmen LED dan mengawal pemasaan selak. Papan pemandu dipasang di bahagian belakang LED dan tidak kelihatan dari hadapan.

Langkah 7: Memasang Modul Radar OPS241-A

Sensor radar OPS241-A digeser ke dudukan cetak 3D yang dibuat rakan untuk saya. Sebagai alternatif saya boleh memasukkannya ke papan secara langsung. Sensor radar dipasang di bahagian depan papan di sebelah LED. Modul sensor dipasang dengan antena (tambalan emas di atas papan) dipasang secara mendatar walaupun lembaran spesifikasi mengatakan corak antena cukup simetri dari arah mendatar dan menegak sehingga memutarnya 90 ° mungkin akan baik. Ketika dipasang ke tiang telepon, sensor radar menghadap ke luar di jalan. Beberapa ketinggian yang berbeza telah dicuba dan didapati menjadikannya yang paling tinggi sekitar 6 '(2 m) untuk menjadi yang terbaik. Yang lebih tinggi dan saya cadangkan mungkin memusingkan papan ke bawah sedikit.

Langkah 8: Sambungan Kuasa dan Isyarat

Terdapat dua sumber kuasa untuk tanda tersebut. Salah satunya ialah bekalan kuasa HDD yang ditukar yang menyediakan kedua-dua 12V dan 5V. Paparan 7 segmen memerlukan 12V untuk LED dan tahap isyarat 5V. Papan penukar mengambil isyarat 3.3V dari Raspberry Pi dan aras memindahkannya ke 5V untuk paparan seperti yang dibincangkan di atas. Bekalan kuasa yang lain adalah penyesuai USB telefon bimbit atau tablet standard 5V dengan penyambung mikro USB untuk Raspberry Pi.

Langkah 9: Pemasangan Akhir

Untuk memegang sensor radar, LED, dan papan pengawal, semuanya dipasang pada sekeping kayu 12 "x 24" x 1 ". LED dipasang di sisi depan bersama dengan sensor radar dan papan pengawal di dalamnya tertutup bahagian belakang. Kayu dicat hitam untuk membantu menjadikan LED lebih mudah dibaca. Isyarat kuasa dan kawalan untuk LED disalurkan melalui lubang di kayu di belakang LED. Sensor radar dipasang di bahagian depan di sebelah LED. Kekuatan USB dan kabel kawalan untuk sensor radar dililit di atas ke papan kayu. Beberapa lubang di bahagian atas papan dengan tali pengikat menyediakan alat untuk memasang papan pada tiang telefon di sebelah "Speed Checked by Tanda Radar”.

Papan pengawal disekat ke bahagian belakang papan bersama dengan penyesuai kuasa.

Langkah 10: Kod Python

Python yang berjalan di Raspberry Pi digunakan untuk menarik sistem bersama-sama. Kodnya terdapat di GitHub. Bahagian utama kod tersebut adalah pengaturan konfigurasi, data yang dibaca melalui port bersiri USB dari sensor radar, mengubah data kecepatan menjadi paparan, dan menampilkan pengaturan waktu.

Konfigurasi lalai pada sensor radar OPS241-A baik-baik saja tetapi saya dapati beberapa penyesuaian diperlukan untuk konfigurasi permulaan. Ini termasuk mengubah dari pelaporan m / s ke mph, mengubah laju sampel menjadi 20kps, dan menyesuaikan pengaturan squelch. Kadar sampel secara langsung menentukan kelajuan tertinggi yang dapat dilaporkan (139mph) dan mempercepat kadar laporan.

Pembelajaran utama adalah penetapan nilai squelch. Pada mulanya saya dapati sensor radar tidak mengambil kereta pada jarak yang sangat jauh, mungkin hanya 15-30 kaki (5-10m). Saya fikir saya mungkin memasang sensor radar terlalu tinggi kerana ia berada sekitar 7 kaki di atas jalan. Menjatuhkannya lebih rendah hingga 4 kaki sepertinya tidak membantu. Kemudian saya melihat tetapan squelch dalam dokumen API dan mengubahnya menjadi yang paling sensitif (QI atau 10). Dengan ini jarak pengesanan meningkat dengan ketara hingga 30-100 kaki (10-30m).

Mengambil data melalui port bersiri dan menerjemahkan untuk dihantar ke LED agak lurus ke hadapan. Pada 20ksps, data kelajuan dilaporkan sekitar 4-6 kali sesaat. Agak cepat dan tidak bagus apabila paparan berubah begitu cepat. Kod kawalan paparan ditambahkan untuk mencari kelajuan yang dilaporkan paling cepat setiap saat dan kemudian menunjukkan nombor itu. Ini meletakkan kelewatan satu saat dalam melaporkan nombor tetapi tidak mengapa atau dapat disesuaikan dengan mudah.

Langkah 11: Hasil dan Penambahbaikan

Saya melakukan ujian sendiri memandu kereta melewati kelajuan yang ditetapkan dan bacaannya sepadan dengan kelajuan saya dengan agak baik. OmniPreSense mengatakan bahawa mereka telah menguji modul dan dapat melewati pengujian yang sama dengan pistol radar polis biasa dengan ketepatan 0,5 mph.

Menyimpulkannya, ini adalah projek yang bagus dan cara yang baik untuk membina keselamatan di jalan saya. Terdapat beberapa penambahbaikan yang dapat menjadikannya lebih berguna lagi yang akan saya lihat dalam kemas kini susulan. Yang pertama ialah mencari LED yang lebih besar dan lebih terang. Lembar data mengatakan ini adalah 200-300 mcd (millicandela). Pasti sesuatu yang lebih tinggi daripada ini diperlukan kerana cahaya matahari dengan mudah menghanyutkannya pada waktu siang. Sebagai alternatif, menambahkan pelindung di sekitar tepi LED dapat menjauhkan cahaya matahari.

Membuat keseluruhan penyelesaian adalah bukti cuaca yang diperlukan jika ia akan diposkan secara kekal. Nasib baik ini adalah radar dan isyaratnya akan melalui kandang plastik dengan mudah, hanya perlu mencari ukuran yang tepat yang juga tahan air.

Akhirnya menambahkan modul kamera ke Raspberry Pi untuk mengambil gambar sesiapa sahaja yang melebihi had laju di jalan kami akan menjadi hebat. Saya dapat memperbaikinya dengan menggunakan WiFi di atas kapal dan menghantar amaran dan gambar kereta yang sedang laju. Menambah cap waktu, tarikh, dan kelajuan yang dikesan pada gambar akan benar-benar menyelesaikan semuanya. Mungkin ada aplikasi mudah untuk dibina yang dapat menyampaikan maklumat dengan baik.