Arduino strålkastarmodulator för motorcykelsäkerhet: 20 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Motorcyklar är svåra att se på vägen främst eftersom de bara är ungefär en fjärdedel bredden på en bil eller lastbil. Sedan 1978 i USA har motorcykeltillverkare varit tvungna att göra motorcyklar mer synliga genom att koppla strålkastarna kontinuerligt men ibland räcker det inte för att skilja dem från bilar och göra dem "mer iögonfallande". USA: s federala och kanadensiska regler tillåter modulering av strålkastarna på motorcyklar. Modulation blinkar strålkastarna i en viss takt för att göra dem mer synliga. Denna länk visar kraven för strålkastarmodulatorer för både USA och Kanada.

www.kriss.com/pdf/modulator-headlamp.pdf

Eftersom jag är elektronikhobbyist, har lite erfarenhet av mikrokontroller och cyklar, bestämde jag mig för att göra min egen strålkastarmodulator och slänga in några andra säkerhetsfunktioner bara för mig. Två funktioner har lagts till för att förbättra min bekvämlighet och säkerhet. De är en hastighetsindikator, det jag kallar en "stackars farthållare" med head -up LED -display och ett gult säkerhetsljus bak. Endera av dessa funktioner kan läggas till i modulatorns design när som helst.

Hastighetsmätaren på min motorcykel är svårläst på grund av dess läge och design. Att läsa hastighetsmätaren innebär att ta ögonen från vägen. Hastighetsindikatorn består av en tillfällig inställningsbrytare monterad på styret nära höger tumme, en hall-effektanordning med magnet fäst på framhjulet och en trefärgad LED monterad på vindrutan nära ögonhöjd. När önskad hastighet har uppnåtts trycks omkopplaren och LED -lampan blir omedelbart blå för att indikera att du kör med eller nära din inställda hastighet. Om du tappar hastigheten blir lysdioden grön för att indikera att för att bibehålla den inställda hastigheten måste du snabba upp. Om du går för fort blir lysdioden röd för att indikera att du måste sakta ner. Målet är att hålla lysdioden blå.

Detta projekt var ett lärande projekt för mig och jag gjorde många misstag under vägen (mestadels i programvaran där det är enkelt att göra ändringar). Jag föreslår att du som ett engångsprojekt använder den konstruktion som föreslås i avsnittet "Hur det byggdes".

OBS: Denna design är inte avsedd för kommersiellt bruk och uppfyller inte lagens "bokstav" på två områden

d) Modulatoromkopplaren ska vara inkopplad i strömkabeln för strålfilamentet som moduleras och inte i kretsens jordsida.

(e) Medel ska tillhandahållas så att både den nedre och den övre strålen förblir funktionsdugliga vid ett modulatorfel [OBS: En omkopplare kan installeras över MOSFET -enheten för att uppfylla detta krav]

Kompetensuppsättning krävs:

• Denna instruerbara är inte ett "hur", det är ett "hur". Du måste göra lite design för och anpassning till din egen motorcykel.
• Möjlighet att läsa och följa ett schematiskt diagram, hitta komponenter på ett prototypkort och ansluta dem med anslutningstråd.
• Möjlighet att lödas
• Mekanisk förmåga att installera modulatorn på en motorcykel

Steg 1: Projektmål

Innan jag startar ett designprojekt skriver jag gärna ner en lista över allt jag skulle vilja att designen skulle göra. Här är min lista:

• Måste vara "plug-n-play". Monteras mellan strålkastarsele och strålkastare. Inga nedskärningar eller modifieringar av fordonets ledningar alls.
• Modulera strålkastarna med 240 övergångar per minut mellan 100% och 20% ljusstyrka på antingen helljus eller halvljus.
• Modulera en bakre varningslampa vid 60 övergångar per minut, 240 övergångar per minut när bromsarna aktiveras.
• Fotomotstånd monterat på framgaffeln som känner av dagsljus. I skymningen upphör strålkastarmoduleringen och head-up-displayen dämpas.
• Pekar upp trefärgad LED-hastighetsindikator. Displayen visar "för snabbt" (rött), "för långsamt" (grönt), "på hastighet" (blått) med programmerbar hysteres.
• Styrmonterad set -omkopplare för hastighetsindikatorn.
• Hall -effektanordning monterad på framgaffeln med magnet limmad på framhjulet för att känna av fordonets hastighet.

Planer för framtida genomförande:

• En riktig farthållare med styrmonterad stegmotor för att aktivera gasreglaget.
• Gula sidoljus.

Steg 2: Hur det är byggt

Mikrokontroller är mycket kraftfulla när det gäller vad de kan göra. Det är ganska enkelt att ansluta enheter till stiften på en mikrokontroller och sedan styra dem med programvara. Jag använde en Arduino (eller Arduino -klon) för detta projekt och flera prototyper (ett för varje funktion). Senare designade jag mitt eget kretskort. Dessa prototypplattor ansluts till varandra i en bunt med Arduino -stiften replikerade på varje prototypkort. Bilden ovan visar hur detta projekt kan byggas upp i etapper, en funktion på varje prototypplatta. Det föreslås att du först bygger strålkastarmodulatorn, installerar den på motorcykeln och ser till att den fungerar som den ska innan du går vidare till nästa modul. Denna konstruktion ger dig också möjlighet att uppfinna, designa och bygga dina egna särdrag.

Steg 3: Strålkastarmodulatorn schematisk

Det antas att du kommer att använda en Arduino UNO R3 eller kompatibel mikrokontroller. Använd schemat ovan för att ansluta komponenterna till modulatorn. Om du bara har en strålkastare kan du utelämna den andra styrkretsen (visas i den blå rutan.) Även om du har två strålkastare, överväg bara att blinka en. Det kan tyckas (och är) överkill att använda en mikrokontroller för att blinka en strålkastare. Anledningen till att använda mikrokontrollen är elektronikens enkelhet och möjligheten att utföra de andra modulfunktionerna. För att bygga strålkastarmodulatorkortet behöver du delarna som visas i följande dellista.

Steg 4: Listan över strålkastarmodulatorn

Steg 5: Strålkastarmodulatorkablar

Dessa kablar behövs för strålkastarmodulatormodulen. Använd alltid en trådmätare som är lämplig för kretsen som den tjänar. Det rekommenderas att varje lös tråd och opolariserad kontakt märks. Detta bör göras på varje kabel och båda sidor av protoshield -kretskortet. Eftersom din motorcykel kanske inte använder en H4 -strålkastarlampa som min, är det nödvändigt för dig att:

• Bestäm typ glödlampa för din motorcykel
• Beställ lämplig strålkastarkabelförlängare
• Identifiera vilka av de tre ledningarna som är "mark", "helljus" och "halvljus" och anslut därefter

Steg 6: Installation av strålkastarmodulator

Layouten och anslutningarna mellan komponenterna på detta kort är av byggaren. Använd en 2-stifts rätvinklig rubrik som kontakt för fotomotståndskabeln och en annan för strömmen som används för att mata 12VDC till det bakre varningslampan. Anslut strålkastarmodulatormodulen till Arduino -kortet. Bilden ovan visar hur modulatorn installeras mellan motorcykelns strålkastare och dess strålkastarsele. All kraft kommer från motorcyklarnas strålkastarsele.

Steg 7: Foto motståndsinstallation

Montera fotomotståndskabeln med en eller flera buntband för att fästa den vid motorcykelns framgaffel och nedåt mot marken.

Steg 8: Programvaran

Denna Arduino -kod kommer att styra strålkastarmodulatorn, bakljuset och "head up" hastighetsindikatorn. Även om det inte är professionell kod på något sätt, visar det exempel på timers och avbrott.

Modulatorprogramvara

De centrala funktionerna i strålkastarmodulatorn är:

• En 8 Hz timer.
• En uppsättning med 16 element som lagrar strålkastarens status för varje tick på timern. (t.ex. på 100%, på 20%, på 100%, på 20%, etc.)
• Ett timeravbrott som läser statusmatrisen och överför den statusen till strålkastarpinnen på Arduino.

Varje gång genom slingan läses fotomotståndets värde. Om det lästa värdet är större än det lagrade värdet som representerar skymning fortsätter strålkastarna att moduleras.

Bakre försiktighetsljusprogramvara

Programvaran för den bakre varningslampan använder samma 8 Hz -timer, timeravbrott och array som strålkastarmodulatorn, men medan motorcykelns broms inte är aktiverad är den bakre varningslampan tänd för 8 fästingar och av för 8 fästingar. Om bromsarna aktiveras blinkar den bakre varningslampan på 1 fästing, av 1 fästing etc. tills bromsen släpps.

Hastighetsindikatorprogramvara

De centrala funktionerna i hastighetsindikatorn är:

• En timer på 2000 Hz.
• Ett hårdvaruavbrott som genereras av halleffektapparaten
• Knappen för hastighetsinställning
• Lysdioderna indikerar "för snabbt", "för långsamt" och "på hastighet"

Varje gång framhjulsmagneten passerar förbi hall -effektanordningen lagras en räknare, driven av 2000 Hz -timern; sedan nollställs räknaren och räkningen börjar igen. När knappen”hastighetsinställning” trycks in blir den lagrade räknaren den inställda hastigheten. Därefter jämförs den inställda hastigheten med den lagrade räknaren och lämplig lysdiod tänds för att indikera om räkningen är mindre (för snabb) mer (för långsam) eller inom toleransområdet för hastighet beräknad genom att lägga till eller subtrahera en procentandel av den inställda hastigheten. Om toleransen inte infördes måste räkningen vara exakt den inställda hastigheten annars skulle den blå lysdioden aldrig tändas.

Steg 9: Den bakre försiktighetsljusmodulen

Bilden ovan visar ett gult LED -varningsljus fäst på baksätets ryggstöd på min motorcykel. Under ridning blinkar den här lampan med en jämn sekund, en sekund av. När bromsarna är aktiverade kommer denna lampa att blinka samtidigt fyra gånger per sekund som strålkastarna.

Steg 10: Bakre försiktighetsljuset

Använd schemat ovan för att koppla ihop komponenterna för den bakre varningslampan. För att bygga den bakre varningslampan behöver du delarna som visas i följande dellista.

Steg 11: Lista över bakre försiktighetsljus

Steg 12: Bakre försiktighetsljuskabelmontering

Steg 13: Varning Ljusinstallation

Layouten och anslutningarna mellan komponenterna på detta kort är av byggaren. Använd en 2-stifts rätvinklig rubrik som en kontakt för varningsljuskabeln och en annan för 12VDC-strömmen från strålkastarmodulatormodulen.

Montera varningslampan på motorcykelns baksida och fäst kabeln med buntband. Anslut varningsljusmodulen till strålkastarmodulatormodulen, anslut varningslampans 12VDC -bygel från strålkastarmodulatormodulen till den bakre varningsljusmodulen.

Steg 14: Hastighetsindikatormodulen Schematisk

Steg 15: Lista över hastighetsindikatorer

Steg 16: Hastighetsindikator Hall Effect Cable Assembly

Steg 17: Hastighetsindikator Hastighetsinställningsbrytare och bromsomkopplare

Steg 18: Hastighetsindikator "Heads-up LED" -kabelmontering

LED -monteringen är upp till byggaren.

Steg 19: Installation av hastighetsindikator

Layouten och anslutningarna mellan komponenterna på detta kort är av byggaren. Använd en 2-stifts rätvinklig rubrik som en kontakt för hastighetsinställningskabeln och en annan för bromskopplingskabeln. Använd en 3-stifts rätvinklig header som en kontakt för hall-effekt-enhetens kabelmontering och en 4-pins för hastighetsindikatorens LED-kabelmontering.

Montera hastighetsomkopplaren, hallsensorn, hastighetsindikator -LED och kabel till motorcykelbromsbrytaren i enlighet med bilderna på kabelmonteringen. Anslut hastighetsindikatormodulen till varningslampan.

Steg 20: SLUTANMÄRKNINGAR

Jag har använt min strålkastarmodulator/varningslampa/hastighetsindikator i över ett år och det har aldrig misslyckats. Räkna med några sekunders fördröjning (medan Arduino startar upp) tills strålkastarna tänds och börjar blinka. Även om det är omöjligt att bevisa en icke-händelse, verkar jag vara synlig för förare runt mig. Minst 3 personer har nämnt och uppskattar den gula bakre varningslampan.