ตัวปรับไฟหน้า Arduino เพื่อความปลอดภัยของรถจักรยานยนต์: 20 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

รถจักรยานยนต์มองเห็นได้ยากบนท้องถนนโดยหลักแล้ว เนื่องจากมีความกว้างเพียง 1 ใน 4 ของความกว้างของรถยนต์หรือรถบรรทุก ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2521 ในสหรัฐอเมริกา ผู้ผลิตรถจักรยานยนต์จำเป็นต้องทำให้รถจักรยานยนต์มองเห็นได้ชัดเจนขึ้นโดยการเดินสายไฟไฟหน้าอย่างต่อเนื่อง แต่บางครั้งก็ไม่เพียงพอที่จะแยกความแตกต่างจากรถยนต์และทำให้พวกเขา "เด่นชัดขึ้น" ข้อบังคับของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกาและแคนาดาอนุญาตให้ปรับไฟหน้าของรถจักรยานยนต์ได้ การมอดูเลตจะกะพริบไฟหน้าในอัตราที่แน่นอนเพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น ลิงค์นี้แสดงข้อกำหนดสำหรับตัวปรับไฟหน้าสำหรับทั้งในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา

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

เนื่องจากฉันเป็นงานอดิเรกเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีประสบการณ์กับไมโครคอนโทรลเลอร์และขี่มอเตอร์ไซค์บ้าง ฉันจึงตัดสินใจสร้างโมดูเลเตอร์ไฟหน้าของตัวเองและนำเสนอคุณสมบัติด้านความปลอดภัยอื่นๆ สำหรับฉันโดยเฉพาะ เพิ่มคุณสมบัติสองอย่างเพื่อเพิ่มความสะดวกและความปลอดภัยของฉัน พวกเขาเป็นตัวบ่งชี้ความเร็ว สิ่งที่ฉันเรียกว่า "ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติของคนจน" พร้อมจอแสดงผล LED แบบ head up และไฟความปลอดภัยสีเหลืองอำพันที่ด้านหลัง คุณสามารถเพิ่มคุณลักษณะเหล่านี้ไปยังการออกแบบโมดูเลเตอร์ได้ตลอดเวลา

มาตรวัดความเร็วบนมอเตอร์ไซค์ของฉันอ่านยากเนื่องจากตำแหน่งและการออกแบบ การอ่านมาตรวัดความเร็วหมายถึงการละสายตาจากถนน ตัวแสดงความเร็วประกอบด้วยสวิตช์ตั้งค่าชั่วขณะซึ่งติดตั้งอยู่บนแฮนด์จับใกล้กับนิ้วโป้งขวา อุปกรณ์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่มีแม่เหล็กติดอยู่ที่ล้อหน้า และไฟ LED สามสีติดตั้งที่กระจกหน้ารถใกล้กับระดับสายตา เมื่อถึงความเร็วที่ต้องการแล้ว สวิตช์จะถูกกดและทันทีที่ LED เปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินเพื่อระบุว่าคุณกำลังไปที่หรือใกล้ความเร็วที่ตั้งไว้ หากคุณสูญเสียความเร็ว ไฟ LED จะเปลี่ยนเป็นสีเขียวเพื่อระบุว่าคุณต้องเพิ่มความเร็วเพื่อรักษาความเร็วที่ตั้งไว้ หากคุณขับเร็วเกินไป LED จะเปลี่ยนเป็นสีแดงแสดงว่าคุณจำเป็นต้องลดความเร็วลง เป้าหมายคือให้ LED เป็นสีน้ำเงิน

โปรเจ็กต์นี้เป็นโปรเจ็กต์การเรียนรู้สำหรับฉัน และฉันทำผิดพลาดมากมายระหว่างทาง (ส่วนใหญ่ในซอฟต์แวร์ที่ทำการเปลี่ยนแปลงได้ง่าย) ฉันกำลังแนะนำว่า คุณใช้โครงสร้างที่แนะนำในส่วน "วิธีสร้าง" สำหรับโครงการแบบครั้งเดียว

หมายเหตุ: การออกแบบนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ใดๆ และไม่เป็นไปตาม "จดหมาย" ของกฎหมายในสองประเด็น

(ง) สวิตช์โมดูเลเตอร์ต้องต่อสายในตัวนำกำลังของไส้บีมที่กำลังมอดูเลตอยู่ และต้องไม่อยู่ที่ด้านกราวด์ของวงจร

(e) ต้องมีวิธีการเพื่อให้ทั้งลำแสงล่างและลำแสงบนยังคงทำงานในกรณีที่ตัวปรับสัญญาณขัดข้อง [หมายเหตุ: สามารถติดตั้งสวิตช์ข้ามอุปกรณ์ MOSFET เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้]

ชุดทักษะที่จำเป็น:

• คำแนะนำนี้ไม่ใช่ "วิธีการ" แต่เป็น "วิธีการ" คุณจะต้องออกแบบและปรับให้เข้ากับมอเตอร์ไซค์ของคุณเอง
• ความสามารถในการอ่านและทำตามแผนผังไดอะแกรม ค้นหาส่วนประกอบบนบอร์ดสร้างต้นแบบ และเชื่อมต่อกับสายเชื่อมต่อ
• ความสามารถในการบัดกรี
• ความสามารถทางกลในการติดตั้งโมดูเลเตอร์บนรถจักรยานยนต์

ขั้นตอนที่ 1: เป้าหมายของโครงการ

ก่อนที่จะเริ่มโครงการออกแบบใด ๆ ฉันชอบเขียนรายการของทุกสิ่งที่ฉันต้องการให้ออกแบบทำ นี่คือรายการของฉัน:

• ต้องเป็น "plug-n-play" ติดตั้งระหว่างสายรัดไฟหน้าและไฟหน้า ไม่มีการตัดหรือดัดแปลงสายไฟรถยนต์เลย
• ปรับไฟหน้าที่ 240 การเปลี่ยนภาพต่อนาทีระหว่างความสว่าง 100% ถึง 20% ในไฟสูงหรือต่ำ
• ปรับไฟเตือนด้านหลังที่ 60 ครั้งต่อนาที, 240 ครั้งต่อนาทีเมื่อใช้เบรก
• ตัวต้านทานภาพถ่ายติดตั้งที่เซ็นเซอร์โช้คหน้าในเวลากลางวัน ในเวลาพลบค่ำ การปรับไฟหน้าจะหยุดลงและจอแสดงผลบนกระจกหน้าจะหรี่ลง
• เปิดไฟ LED แสดงความเร็วสามสี จอแสดงผลระบุว่า "เร็วเกินไป" (สีแดง), "ช้าเกินไป" (สีเขียว), "บนความเร็ว" (สีน้ำเงิน) พร้อมฮิสเทรีซิสที่ตั้งโปรแกรมได้
• สวิตช์ชุดติดตั้งบนแฮนด์บาร์สำหรับไฟแสดงความเร็วส่วนหัวขึ้น
• อุปกรณ์ Hall effect ติดตั้งที่ตะเกียบหน้าพร้อมแม่เหล็กติดที่ล้อหน้าเพื่อตรวจจับความเร็วของรถ

แผนสำหรับการดำเนินการในอนาคต:

• ครูซคอนโทรลที่แท้จริงพร้อมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ติดบนแฮนด์รถเพื่อสั่งงานคันเร่ง
• ไฟเตือนด้านข้างสีเหลืองอำพัน

ขั้นตอนที่ 2: มันถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร

ไมโครคอนโทรลเลอร์มีประสิทธิภาพมากในสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้ การเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับหมุดของไมโครคอนโทรลเลอร์นั้นค่อนข้างง่าย แล้วควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ ฉันใช้ Arduino (หรือ Arduino clone) สำหรับโปรเจ็กต์นี้และบอร์ดสร้างต้นแบบหลายอัน (หนึ่งอันสำหรับแต่ละฟังก์ชัน) ต่อมาฉันออกแบบแผงวงจรของตัวเอง บอร์ดสร้างต้นแบบเหล่านี้เชื่อมต่อกันในสแต็กโดยมีหมุด Arduino จำลองบนบอร์ดสร้างต้นแบบแต่ละอัน ภาพด้านบนแสดงให้เห็นว่าโครงการนี้สามารถสร้างขึ้นได้อย่างไรในแต่ละขั้นตอน โดยจะมีหนึ่งฟังก์ชันบนกระดานสร้างต้นแบบแต่ละบอร์ด ขอแนะนำว่าคุณควรสร้างโมดูเลเตอร์ไฟหน้าก่อน ติดตั้งบนรถจักรยานยนต์ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้องก่อนที่จะไปยังโมดูลถัดไป โครงสร้างประเภทนี้ยังเปิดโอกาสให้คุณประดิษฐ์ ออกแบบ และสร้างคุณสมบัติพิเศษของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 3: แผนผังตัวปรับไฟหน้า

สันนิษฐานว่าคุณจะใช้ Arduino UNO R3 หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เข้ากันได้ ใช้แผนผังด้านบนเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบสำหรับโมดูเลเตอร์ หากคุณมีไฟหน้าเพียงดวงเดียว คุณสามารถละเว้นวงจรควบคุมที่สองได้ (แสดงในกล่องสีน้ำเงิน) แม้ว่าคุณจะมีไฟหน้าสองดวง ให้พิจารณาให้กระพริบเพียงดวงเดียว อาจดูเหมือน (และ) เกินกำลังที่จะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อกระพริบไฟหน้า เหตุผลในการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์คือความเรียบง่ายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และความสามารถในการใช้งานฟังก์ชันอื่นๆ ของโมดูล ในการสร้างบอร์ดปรับไฟหน้า คุณจะต้องมีชิ้นส่วนที่แสดงในรายการชิ้นส่วนต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 4: รายการชิ้นส่วนปรับไฟหน้า

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบสายเคเบิลตัวปรับไฟหน้า

สายเคเบิลเหล่านี้จำเป็นสำหรับโมดูลโมดูเลเตอร์ไฟหน้า ใช้เกจลวดมากกว่าที่เหมาะสมกับวงจรที่ให้บริการเสมอ ขอแนะนำให้ติดฉลากสายหลวมและขั้วต่อที่ไม่มีโพลาไรซ์แต่ละอัน ควรทำบนสายเคเบิลแต่ละเส้นและทั้งสองด้านของแผงวงจรโปรโตชิลด์ เนื่องจากรถจักรยานยนต์ของคุณอาจไม่ได้ใช้หลอดไฟหน้า H4 แบบของฉัน คุณจึงต้อง:

• กำหนดประเภทหลอดไฟสำหรับรถจักรยานยนต์ของคุณ
• สั่งซื้อตัวขยายสายไฟไฟหน้าที่เหมาะสม
• ระบุว่าสายไฟใดในสามสายคือ "กราวด์" "ไฟสูง" และ "ไฟต่ำ" แล้วเชื่อมต่อตามลำดับ

ขั้นตอนที่ 6: การติดตั้งตัวปรับไฟหน้า

เลย์เอาต์และการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบบนบอร์ดนี้มีให้ผู้สร้างเป็นผู้กำหนด ใช้ส่วนหัวมุมขวาแบบ 2 พินหนึ่งอันเป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับการประกอบสายเคเบิลตัวต้านทานภาพถ่าย และอีกอันสำหรับพลังงานที่ใช้สำหรับจ่ายไฟ 12VDC ให้กับไฟเตือนด้านหลัง เสียบโมดูลปรับไฟหน้าเข้ากับบอร์ด Arduino ภาพด้านบนแสดงให้เห็นว่าโมดูเลเตอร์ติดตั้งระหว่างไฟหน้าของรถจักรยานยนต์กับสายรัดไฟหน้าอย่างไร กำลังทั้งหมดมาจากสายรัดไฟหน้าของรถจักรยานยนต์

ขั้นตอนที่ 7: การติดตั้งตัวต้านทานภาพถ่าย

ติดตั้งชุดสายเคเบิลตัวต้านทานภาพถ่ายโดยใช้สายรัดยึดหนึ่งเส้นหรือมากกว่าเพื่อยึดไว้กับตะเกียบหน้าของรถจักรยานยนต์โดยชี้ลงไปที่พื้น

ขั้นตอนที่ 8: ซอฟต์แวร์

รหัส Arduino นี้จะใช้งานโมดูเลเตอร์ไฟหน้า ไฟเตือนด้านหลัง และไฟแสดงความเร็ว "หัวขึ้น" แม้ว่าจะไม่ใช่โค้ดระดับมืออาชีพ แต่อย่างใด แต่จะแสดงตัวอย่างของตัวจับเวลาและการขัดจังหวะ

ซอฟต์แวร์โมดูเลเตอร์

คุณสมบัติหลักของซอฟต์แวร์ปรับไฟหน้าคือ:

• ตัวจับเวลา 8 Hz
• อาร์เรย์ของ 16 องค์ประกอบที่เก็บสถานะของไฟหน้าสำหรับแต่ละขีดของตัวจับเวลา (เช่น 100%, 20%, 100%, 20%, ฯลฯ)
• ตัวจับเวลาขัดจังหวะที่อ่านอาร์เรย์สถานะและโอนสถานะนั้นไปยังหมุดไฟหน้าบน Arduino

ทุกครั้งที่มีการวนซ้ำ ค่าของตัวต้านทานภาพถ่ายจะถูกอ่าน หากค่าที่อ่านมีค่ามากกว่าค่าที่เก็บไว้ซึ่งหมายถึงเวลาพลบค่ำ ไฟหน้าจะปรับค่าต่อไป

ซอฟต์แวร์เตือนไฟท้าย

ซอฟต์แวร์ไฟเตือนด้านหลังใช้ตัวจับเวลา 8 Hz ตัวจับเวลาขัดจังหวะและอาร์เรย์เหมือนกับตัวปรับไฟหน้า แต่ในขณะที่ไม่ได้เหยียบเบรกของรถจักรยานยนต์ ไฟเตือนด้านหลังจะติดสว่าง 8 ครั้งและดับ 8 ครั้ง หากใช้เบรก ไฟเตือนด้านหลังจะกะพริบ 1 ขีด ปิด 1 ขีด ฯลฯ จนกว่าเบรกจะปล่อย

ซอฟต์แวร์ตัวบ่งชี้ความเร็ว

คุณสมบัติหลักของตัวแสดงความเร็วคือ:

• ตัวจับเวลา 2000 Hz
• ฮาร์ดแวร์ขัดจังหวะที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์เอฟเฟกต์ฮอลล์
• สวิตช์ตั้งความเร็ว
• ไฟ LED แสดง "เร็วเกินไป", "ช้าเกินไป" และ "บนความเร็ว"

ทุกครั้งที่แม่เหล็กล้อหน้าผ่านอุปกรณ์เอฟเฟกต์ฮอลล์ ตัวนับที่ขับเคลื่อนด้วยตัวจับเวลา 2000 Hz จะถูกเก็บไว้ จากนั้นตัวนับจะเป็นศูนย์และการนับเริ่มต้นอีกครั้ง เมื่อกดปุ่ม "ตั้งค่าความเร็ว" ตัวนับที่เก็บไว้จะกลายเป็นความเร็วที่ตั้งไว้ หลังจากนั้นความเร็วที่ตั้งไว้จะถูกเปรียบเทียบกับตัวนับที่เก็บไว้และไฟ LED ที่เหมาะสมจะสว่างขึ้นเพื่อระบุว่าการนับน้อย (เร็วเกินไป) มาก (ช้าเกินไป) หรือภายในช่วงความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้สำหรับความเร็วที่คำนวณโดยการเพิ่มหรือลบเปอร์เซ็นต์ของความเร็วที่ตั้งไว้. หากไม่ระบุพิกัดความเผื่อ การนับจะต้องเท่ากับความเร็วที่ตั้งไว้ มิฉะนั้นไฟ LED สีฟ้าจะไม่ติดสว่าง

ขั้นตอนที่ 9: โมดูลไฟเตือนด้านหลัง

ภาพด้านบนแสดงไฟเตือน LED สีเหลืองอำพันที่ติดอยู่กับพนักพิงเบาะหลังของรถจักรยานยนต์ของฉัน ขณะขี่ ไฟนี้จะกะพริบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งวินาที ลดอัตราหนึ่งวินาที เมื่อใช้เบรก ไฟนี้จะกะพริบพร้อมกันสี่ครั้งต่อวินาทีเหมือนกับไฟหน้า

ขั้นตอนที่ 10: แผนผังไฟเตือนด้านหลัง

ใช้แผนผังด้านบนเพื่อต่อสายไฟส่วนประกอบสำหรับไฟเตือนด้านหลัง ในการสร้างแผงไฟเตือนด้านหลัง คุณจะต้องมีชิ้นส่วนที่แสดงในรายการชิ้นส่วนต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 11: รายการอะไหล่ไฟเตือนด้านหลัง

ขั้นตอนที่ 12: การประกอบสายเคเบิลไฟเตือนด้านหลัง

ขั้นตอนที่ 13: การติดตั้งไฟเตือน

เลย์เอาต์และการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบบนบอร์ดนี้มีให้ผู้สร้างเป็นผู้กำหนด ใช้ส่วนหัวมุมขวาแบบ 2 พินหนึ่งอันเป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับการประกอบสายเคเบิลไฟเตือน และอีกอันสำหรับกำลัง 12VDC จากโมดูลโมดูเลเตอร์ไฟหน้า

ติดตั้งไฟเตือนที่ด้านหลังของรถจักรยานยนต์และยึดสายเคเบิลด้วยสายรัด เสียบโมดูลไฟเตือนเข้ากับโมดูลโมดูเลเตอร์ไฟหน้า ต่อจัมเปอร์ไฟเตือน 12VDC จากโมดูลโมดูเลเตอร์ไฟหน้ากับโมดูลไฟเตือนด้านหลัง

ขั้นตอนที่ 14: แผนผังโมดูลตัวบ่งชี้ความเร็ว

ขั้นตอนที่ 15: รายการชิ้นส่วนตัวบ่งชี้ความเร็ว

ขั้นตอนที่ 16: การประกอบสายเคเบิล Hall Effect ของตัวบ่งชี้ความเร็ว

ขั้นตอนที่ 17: สวิตช์ตั้งค่าความเร็วตัวบ่งชี้ความเร็วและการประกอบสายเคเบิลสวิตช์เบรก

ขั้นตอนที่ 18: การประกอบสายเคเบิล "Heads-up LED" ไฟแสดงสถานะความเร็ว

การติดตั้ง LED นั้นขึ้นอยู่กับผู้สร้าง

ขั้นตอนที่ 19: การติดตั้งตัวระบุความเร็ว

เลย์เอาต์และการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบบนบอร์ดนี้มีให้ผู้สร้างเป็นผู้กำหนด ใช้ส่วนหัวมุมขวาแบบ 2 พินหนึ่งอันเป็นคอนเน็กเตอร์สำหรับการประกอบสายเคเบิลชุดความเร็ว และอีกอันสำหรับสายสวิตช์เบรก ใช้ส่วนหัวมุมฉากแบบ 3 พินเป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับการประกอบสายเคเบิลอุปกรณ์เอฟเฟกต์ฮอลล์ และแบบ 4 พินสำหรับส่วนประกอบสายเคเบิล LED ตัวแสดงความเร็ว

ติดตั้งสวิตช์ชุดความเร็ว เซ็นเซอร์ฮอลล์ ไฟ LED แสดงความเร็ว และสวิตช์เคเบิลไปยังเบรกของรถจักรยานยนต์ตามภาพการประกอบสายเคเบิล เสียบโมดูลตัวแสดงความเร็วเข้ากับโมดูลไฟเตือน

ขั้นตอนที่ 20: บันทึกสุดท้าย

ฉันใช้โมดูเลเตอร์ไฟหน้า/ไฟเตือน/ไฟแสดงความเร็วมาเป็นเวลากว่าหนึ่งปีแล้ว และมันไม่เคยล้มเหลว คาดว่าจะมีความล่าช้าสองสามวินาที (ในขณะที่ Arduino บูทขึ้น) จนกระทั่งไฟหน้าติดและเริ่มกะพริบ แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะพิสูจน์ว่าไม่ใช่เหตุการณ์ แต่ดูเหมือนว่าคนขับจะมองเห็นฉัน มีคนอย่างน้อย 3 คนที่พูดถึงและชื่นชมไฟเตือนด้านหลังสีเหลืองอำพัน