Mababang Gastos na Pag-sign ng Bilis ng Radar: 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Nais mo na bang bumuo ng iyong sariling mag-sign ng bilis ng radar na may murang halaga? Nakatira ako sa isang kalye kung saan masyadong mabilis ang pagmamaneho ng mga kotse, at nag-aalala ako tungkol sa kaligtasan ng aking mga anak. Naisip ko na magiging mas ligtas kung mai-install ko ang isang radar speed sign na sarili ko na nagpapakita ng bilis upang makakuha ako ng mga driver na mabagal. Tumingin ako sa online sa pagbili ng isang palatandaan ng bilis ng radar, ngunit nalaman ko na ang karamihan sa mga palatandaan ay nagkakahalaga ng higit sa $ 1, 000, na medyo mahal. Hindi ko rin nais na dumaan sa mahabang proseso ng pag-install ng isang tanda ng lungsod, dahil narinig kong maaaring gastos sa kanila ng mas mataas sa $ 5, 000-10, 000. Sa halip ay nagpasya akong bumuo ng isang murang solusyon sa aking sarili, at makatipid ilang pera habang nagkakaroon ng kasiyahan.

Natuklasan ko ang OmniPreSense na nag-aalok ng isang murang module na radar sensor ng murang halaga na perpekto para sa aking aplikasyon. Ang kadahilanan ng form ng module ng PCB ay napakaliit sa lamang 2.1 x 2.3 x 0.5 pulgada, at may bigat lamang na 11g. Ang electronics ay nakapag-iisa at ganap na isinama, kaya walang mga tubo ng kuryente, napakalaking electronics, o ang pangangailangan para sa maraming lakas. Ang saklaw para sa isang malaking bagay tulad ng isang kotse ay 50ft hanggang 100ft (15m hanggang 30m). Kinukuha ng module ang lahat ng mga pagsukat ng bilis, hinahawakan ang lahat ng pagpoproseso ng signal, at pagkatapos ay simpleng output ng hilaw na bilis ng data sa port ng USB nito. Gumagamit ako ng isang murang Raspberry Pi (o Arduino, o anumang bagay na may isang USB port) upang matanggap ang data. Sa isang maliit na coding ng python at ilang malalaking mababang gastos na mga LED na naka-mount sa isang board, maaari kong ipakita ang bilis. Ang aking display board ay maaaring ikabit sa isang poste sa gilid ng kalsada. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang karatula na may mababasa na "Bilis ng Suriin ng RADAR" sa itaas ng display, mayroon na akong sariling sariling palatandaan ng bilis ng radar na kumukuha ng pansin ng mga driver at nagpapabagal sa kanila! Ang lahat ng ito sa mas mababa sa $ 500!

Hakbang 1: Mga Materyales at Tool

• 1 OPS241-Isang maikling sensor ng radar na saklaw
• 1 OPS241-Isang bundok (naka-print na 3D)
• 1 Raspberry Pi Model B v1.2
• 1 5V microUSB power supply
• 1 Rhino Model AS-20 110V hanggang 12V / 5V 4-pin molex power supply at power cable
• 1 Terminal block 3poles Vertical, 5.0mm center
• 1 Micro-USB hanggang sa Standard USB cable
• 4 Spacer, turnilyo, mani
• 1 Enclosure box at tubog na PCB
• 4 Plated PCB mounting screws
• 3 1 / 8W 330ohm resistors
• 3 NTE 490 FET transistor
• 1 NTE 74HCT04 Integrated TTL High Speed CMOS hex inverter
• 1 OSEPP mini tinapay board na may malagkit na pag-back
• 2 0.156 "header square straight wire pin, 8-circuit
• 20 6”F / F premium jumper wires 22AWG
• 1 1 "x 12" ng 24 "mounting board na kahoy
• 1 Itim na pintura ng spray
• 2 Sparkfun 7-Segment Display - 6.5”(Pula)
• 2 Sparkfun malaking digit na board ng driver (SLDD)
• 1 Mag-sign ng "Bilis na Sinuri ng Radar"

Hakbang 2: Pagpaplano sa Palapag ng Lupon ng Elektronikong PCB

Nagsimula ako sa pangunahing control hardware na kung saan ay ang Raspberry Pi. Ang palagay dito ay mayroon ka ng isang Raspberry Pi na may OS dito at mayroong ilang karanasan sa pag-coding ng Python. Kinokontrol ng Raspberry Pi ang OPS241-A radar sensor at kinukuha ang naiulat na impormasyon sa bilis. Pagkatapos ay mai-convert ito upang maipakita sa malaking display na 7-segment na LED.

a. Nais kong ilagay ang lahat ng mga de-koryenteng sangkap bukod sa sensor ng radar at LED na ipinapakita sa isang solong nakapaloob na electronics PCB board na naka-mount sa likuran ng display board. Pinapanatili nitong hindi nakikita ang board at ligtas mula sa mga elemento. Sa ganitong paraan, dalawang kable lamang ang kailangang tumakbo mula sa likuran ng board hanggang sa harap. Ang isang cable ay ang USB cable na nagpapagana sa OPS241-A module at tumatanggap ng sinusukat na data ng bilis. Ang pangalawang cable ay hinihimok ang display na 7-Segment.

b. Kailangang payagan ng PCB board ang maraming silid para sa Raspberry Pi, na tumatagal ng halos lahat ng lugar. Kailangan ko ring tiyakin na madali kong mai-access ang ilan sa mga port nito sa sandaling naka-mount. Ang mga port na kailangan kong ma-access ay ang USB port (OPS241-A data ng bilis ng module), Ethernet port (interface ng PC para sa pagbuo / pag-debug ng Python code), port ng HDMI (ipakita ang window ng Raspberry Pi at debug / development), at ang micro USB port (5V lakas para sa Raspberry Pi).

c. Upang magbigay ng pag-access para sa mga port na ito, ang mga butas ay pinuputol sa enclosure na tumutugma sa mga lokasyon ng port sa Raspberry Pi.

d. Susunod na kailangan kong maghanap ng lugar para sa tinapay board na naglalaman ng mga discrete electronics na mga sangkap upang himukin ang mga LED na display. Ito ang pangalawang pinakamalaking item. Kailangang magkaroon ng sapat na puwang sa paligid nito na maaari kong mai-jumper wires dito mula sa Raspberry Pi at output signal sa isang header para sa pagmamaneho ng mga LED. Sa isip, kung mayroon akong mas maraming oras, maghinang ako ng mga bahagi at wires nang direkta sa PCB board sa halip na gumamit ng isang breadboard, ngunit para sa aking mga hangarin sapat na ito.

e. Plano kong magkaroon ng display driver header sa tabi ng breadboard sa gilid ng PCB, upang mapanatili kong maikli ang haba ng aking wire, at upang maputol ko ang isang butas sa takip at mag-plug sa isang cable sa konektor.

f. Panghuli, pinapayagan ko ang puwang sa PCB para sa isang power block. Ang sistema ay nangangailangan ng 5V para sa mga antas ng shifters at display driver, at 12V para sa mga LED. Ikonekta ko ang isang karaniwang 5V / 12V power konektor sa power block, pagkatapos ay i-ruta ang mga signal ng kuryente mula sa bloke patungo sa breadboard at sa LED header. Pinutol ko ang isang butas sa takip upang maikonekta ko ang isang 12V / 5V power cord sa konektor ng kuryente.

g. Ito ang hitsura ng panghuling electronics PCB na plano sa sahig (na may takip):

Hakbang 3: Pag-mount sa Raspberry Pi

Inilagay ko ang aking Raspberry Pi sa isang butas na butas na board ng PCB gamit ang 4 spacer, turnilyo, at mani. Gusto kong gumamit ng isang tubog na PCB board upang makapaghinang ako ng mga bahagi at wires kung kinakailangan.

Hakbang 4: Mga LED Shiffer ng Antas ng Signal

Ang Raspberry Pi GPIOs ay maaaring mapagkukunan ng maximum na 3.3V bawat isa. Gayunpaman, ang LED display ay nangangailangan ng 5V signal signal. Samakatuwid, kailangan kong mag-disenyo ng isang simple, murang gastos sa circuit upang ilipat ang antas ng mga signal ng control ng Pi mula sa 3.3V hanggang 5V. Ang circuit na ginamit ko ay binubuo ng 3 discrete FET transistors, 3 discrete resistors, at 3 integrated inverters. Ang mga signal ng pag-input ay nagmula sa mga Raspberry Pi GPIO, at ang mga signal ng output ay inilalagay sa isang header na kumokonekta sa isang cable mula sa mga LED. Ang tatlong signal na na-convert ay GPIO23 sa SparkFun LDD CLK, GPIO4 sa SparkFun LDD LAT, at SPIO5 sa SparkFun LDD SER.

Hakbang 5: Malaking LED na Seven-Segment Display

Para sa pagpapakita ng bilis gumamit ako ng dalawang malalaking LEDs na nakita ko sa SparkFun. Ang mga ito ay 6.5 matangkad na dapat mabasa mula sa isang mahusay na distansya. Upang mas mabasa ang mga ito, gumamit ako ng asul na tape upang takpan ang puting background kahit na ang itim ay maaaring magbigay ng higit na kaibahan.

Hakbang 6: LED Driver Board

Ang bawat LED ay nangangailangan ng isang serial shift register at latch para sa paghawak ng mga signal ng control mula sa Raspberry Pi at pagmamaneho ng mga LED segment. Ang SparkFun ay may napakahusay na pagsusulat para sa paggawa nito dito. Ang Raspberry Pi ay nagpapadala ng serial data sa LED na pitong-segment na pagpapakita at kinokontrol ang tiyempo ng aldaba. Ang mga board ng driver ay naka-mount sa likod ng LED at hindi nakikita mula sa harap.

Hakbang 7: Pag-mount sa OPS241-A Radar Module

Ang OPS241-Isang radar sensor ay na-scrwed sa isang naka-print na 3D na mount na ginawa ng isang kaibigan para sa akin. Bilang kahalili maaari kong mai-screw ito nang direkta sa board. Ang sensor ng radar ay naka-mount sa harap na bahagi ng board sa tabi ng mga LED. Ang module ng sensor ay naka-mount sa mga antennas (mga ginto na patches sa tuktok ng board) na naka-mount nang pahalang bagaman sinabi ng sheet ng detalye na ang pattern ng antena ay medyo simetriko sa parehong pahalang at patayong mga direksyon kaya ang pag-on nito 90 ° ay maaaring maging maayos. Kapag naka-mount sa isang poste ng telepono, ang sensor ng radar ay nakaharap sa labas ng kalye. Sinubukan ang isang magkakaibang magkaibang taas at natagpuan ang paglalagay nito sa paligid ng 6’(2 m) taas upang maging pinakamahusay. Anumang mas mataas at iminumungkahi ko na posibleng angling ng board pababa nang kaunti.

Hakbang 8: Mga Koneksyon sa Lakas at Signal

Mayroong dalawang mapagkukunan ng kuryente para sa pag-sign. Ang isa ay isang na-convert na HDD power supply na nagbibigay ng parehong 12V at 5V. Ang 7-segment na display ay nangangailangan ng 12V para sa mga antas ng LED at 5V signal. Kinukuha ng converter board ang mga signal ng 3.3V mula sa Raspberry Pi at inililipat ito ng antas sa 5V para sa display tulad ng tinalakay sa itaas. Ang iba pang supply ng kuryente ay isang karaniwang cell phone o tablet 5V USB adapter na may USB micro konektor para sa Raspberry Pi.

Hakbang 9: Pangwakas na Pag-mount

Upang hawakan ang radar sensor, LEDs, at board board, lahat ay naka-mount sa isang 12 "x 24" x 1 "na piraso ng kahoy. Ang mga LED ay naka-mount sa harap na bahagi kasama ang sensor ng radar at ang board ng controller na nasa loob nito sa likuran. Ang kahoy ay pininturahan ng itim upang matulungan na mas mabasa ang mga LED. Ang mga signal ng kuryente at kontrol para sa LED ay naihatid sa pamamagitan ng isang butas sa kahoy sa likod ng mga LED. Ang sensor ng radar ay naka-mount sa harap na bahagi sa tabi ng mga LED. Ang Ang USB power at control cable para sa sensor ng radar ay nakabalot sa tuktok sa board ng kahoy. Ang ilang mga butas sa tuktok ng board na may mga bind-wraps ay nagbigay ng isang paraan upang mai-mount ang board sa isang poste ng telepono sa tabi ng "Bilis na Sinuri ng Radar”sign.

Ang board ng controller ay na-bolt sa likod na bahagi ng board kasama ang power adapter.

Hakbang 10: Python Code

Ang Python na tumatakbo sa Raspberry Pi ay ginamit upang hilahin ang system nang magkasama. Ang code ay matatagpuan sa GitHub. Ang mga pangunahing bahagi ng code ay ang mga setting ng pagsasaayos, ang data na nabasa sa isang USB-serial port mula sa sensor ng radar, ang nagko-convert ng data ng bilis upang maipakita, at ang kontrol sa tiyempo ng display.

Ang default na pagsasaayos sa OPS241-A radar sensor ay mabuti ngunit natagpuan ko ang ilang mga pagsasaayos ay kinakailangan para sa pagsisimula ng pagsasaayos. Kasama rito ang pagbabago mula sa pag-uulat ng m / s patungong mph, binabago ang rate ng sample sa 20ksps, at pagsasaayos ng setting ng squelch. Ang sample rate ay direktang nagdidikta ng pinakamataas na bilis na maaaring iulat (139mph) at pinapabilis ang rate ng ulat.

Ang isang pangunahing pag-aaral ay ang setting ng halaga ng squelch. Sa una ay natagpuan ko na ang sensor ng radar ay hindi kinuha ang mga kotse sa napakalayong saklaw, marahil 15-30 talampakan lamang (5-10m). Akala ko maaaring nagkaroon ako ng radar sensor na itinakda ng masyadong mataas habang nakaposisyon ito sa paligid ng 7 talampakan sa itaas ng kalye. Ang pagdadala nito pababa sa 4 na paa ay tila hindi nakatulong. Pagkatapos nakita ko ang setting ng squelch sa dokumento ng API at binago ito sa pinaka-sensitibo (QI o 10). Sa pamamagitan nito ang saklaw ng pagtuklas ay tumaas nang malaki sa 30-100 talampakan (10-30m).

Ang pagkuha ng data sa isang serial port at pagsasalin para sa pagpapadala sa mga LED ay medyo tuwid. Sa 20ksps, ang data ng bilis ay iniulat sa paligid ng 4-6 beses bawat segundo. Medyo mabilis iyon at hindi maganda upang mabago ang display nang napakabilis. Ang control code sa display ay naidagdag upang hanapin ang pinakamabilis na naiulat na bilis bawat segundo at pagkatapos ay ipakita ang numerong iyon. Naglalagay ito ng isang segundong pagkaantala sa pag-uulat ng numero ngunit ok lang iyon o madaling ayusin.

Hakbang 11: Mga Resulta at Pagpapabuti

Ginawa ko ang aking sariling pagsubok sa pagmamaneho ng isang kotse nakaraan ito sa itinakdang mga bilis at ang mga pagbasa ay tumugma sa aking bilis medyo maayos. Sinabi ng OmniPreSense na nasubukan nila ang module at maaari nitong mapasa ang parehong pagsubok sa isang karaniwang pulisya na radar gun na dumadaan na may katumpakan na 0.5 mph.

Sa kabuuan nito, ito ay isang mahusay na proyekto at magandang paraan upang bumuo ng ilang kaligtasan para sa aking kalye. Mayroong ilang mga pagpapabuti na maaaring gawing mas kapaki-pakinabang ito na titingnan kong gawin sa isang follow-on na pag-update. Ang una ay ang paghahanap ng mas malaki at mas maliwanag na mga LED. Sinasabi ng datasheet na ito ay 200-300 mcd (millicandela). Tiyak na ang isang bagay na mas mataas kaysa dito ay kinakailangan ng madaling maghugas ng araw sa pagtingin sa kanila sa liwanag ng araw. Bilang kahalili, ang pagdaragdag ng kalasag sa paligid ng mga gilid ng LEDs ay maaaring mapigil ang sikat ng araw.

Ang paggawa ng buong solusyon sa patunay ng panahon ay kakailanganin kung permanente itong mai-post. Sa kasamaang palad ito ay radar at ang mga signal ay madaling dumaan sa isang plastic enclosure, kailangan lamang makahanap ng isa sa tamang sukat na pati na rin ang water proof.

Sa wakas ang pagdaragdag ng isang module ng camera sa Raspberry Pi upang kumuha ng larawan ng sinumang lumampas sa limitasyon ng bilis sa aming kalye ay talagang magiging mahusay. Maaari kong gawin ito nang malayo sa pamamagitan ng paggamit ng on-board WiFi at pagpapadala ng isang alerto at larawan ng nagmamaneho na kotse. Ang pagdaragdag ng isang oras ng selyo, petsa, at nakita ang bilis sa imahe ay talagang tatapusin ang mga bagay. Marahil ay mayroong kahit isang simpleng app upang maitayo na maaaring ipakita nang maayos ang impormasyon.