Arduino Scheinwerfermodulator für Motorradsicherheit - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Motorräder sind im Straßenverkehr vor allem deshalb schwer zu erkennen, weil sie nur etwa ein Viertel der Breite eines Pkw oder Lkw haben. Seit 1978 sind Motorradhersteller in den USA verpflichtet, Motorräder durch kontinuierliches Einschalten der Scheinwerfer sichtbarer zu machen, aber manchmal reicht das nicht aus, um sie von Autos zu unterscheiden und "auffälliger" zu machen. Die bundesstaatlichen und kanadischen Vorschriften der USA erlauben die Modulation der Scheinwerfer von Motorrädern. Bei der Modulation blinken die Scheinwerfer mit einer bestimmten Geschwindigkeit, um sie besser sichtbar zu machen. Dieser Link zeigt die Anforderungen an Scheinwerfermodulatoren sowohl für die USA als auch für Kanada.

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

Da ich ein Elektronik-Bastler bin, etwas Erfahrung mit Mikrocontrollern habe und Motorrad fahre, habe ich beschlossen, meinen eigenen Scheinwerfermodulator zu bauen und einige andere Sicherheitsfunktionen nur für mich einzubauen. Zwei Funktionen wurden hinzugefügt, um meinen Komfort und meine Sicherheit zu erhöhen. Sie sind ein Geschwindigkeitsanzeiger, was ich einen "Tempomat des armen Mannes" mit Heads-up-LED-Display und einem gelben Sicherheitslicht am Heck nenne. Jede dieser Funktionen kann dem Modulatordesign jederzeit hinzugefügt werden.

Der Tacho an meinem Motorrad ist aufgrund seiner Lage und seines Designs schwer abzulesen. Den Tacho abzulesen bedeutet, den Blick von der Straße abzuwenden. Die Geschwindigkeitsanzeige besteht aus einem am Lenker in der Nähe des rechten Daumens angebrachten Taster, einem am Vorderrad angebrachten Hall-Effekt-Gerät mit Magnet und einer dreifarbigen LED, die in Augenhöhe an der Windschutzscheibe angebracht ist. Wenn die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist, wird der Schalter gedrückt und die LED wird sofort blau, was anzeigt, dass Sie mit oder nahe Ihrer eingestellten Geschwindigkeit fahren. Wenn Sie die Geschwindigkeit verlieren, wird die LED grün und zeigt damit an, dass Sie beschleunigen müssen, um die eingestellte Geschwindigkeit beizubehalten. Wenn Sie zu schnell fahren, wird die LED rot, um anzuzeigen, dass Sie langsamer fahren müssen. Ziel ist es, die LED blau zu halten.

Dieses Projekt war ein Lernprojekt für mich und ich habe viele Fehler gemacht (hauptsächlich in der Software, wo Änderungen einfach vorgenommen werden können). Ich schlage vor, dass Sie als einmaliges Projekt die im Abschnitt "Wie es gebaut" vorgeschlagene Konstruktion verwenden.

HINWEIS: Dieses Design ist nicht für eine kommerzielle Nutzung bestimmt und entspricht in zwei Bereichen nicht dem „Wortlaut“des Gesetzes

(d) Der Modulatorschalter muss in der Stromleitung des zu modulierenden Strahlfadens und nicht in der Masseseite des Stromkreises verdrahtet werden.

(e) Es müssen Mittel bereitgestellt werden, damit sowohl der untere als auch der obere Strahl im Falle eines Modulatorausfalls betriebsbereit bleiben [HINWEIS: Ein Schalter kann über dem MOSFET-Gerät installiert werden, um diese Anforderung zu erfüllen]

Erforderliche Fähigkeiten:

• Dieses Instructable ist kein "How to", es ist ein "How". Sie müssen einiges an Design und Anpassung an Ihr eigenes Motorrad vornehmen.
• Fähigkeit, Schaltpläne zu lesen und zu befolgen, Komponenten auf einer Prototyping-Platine zu lokalisieren und sie mit Anschlusskabel zu verbinden.
• Fähigkeit zu löten
• Mechanische Fähigkeit, den Modulator an einem Motorrad zu installieren

Schritt 1: Projektziel

Bevor ich ein Designprojekt beginne, schreibe ich gerne eine Liste von allem auf, was das Design tun soll. Hier ist meine Liste:

• Muss "Plug-n-Play" sein. Wird zwischen Scheinwerferkabelbaum und Scheinwerfer installiert. Keine Schnitte oder Änderungen an der Fahrzeugverkabelung.
• Modulieren Sie die Scheinwerfer mit 240 Übergängen pro Minute zwischen 100 % und 20 % Helligkeit bei Fern- oder Abblendlicht.
• Modulieren Sie ein hinteres Warnlicht mit 60 Übergängen pro Minute, 240 Übergänge pro Minute, wenn die Bremsen betätigt werden.
• An der Vorderradgabel montierter Fotowiderstand zur Erfassung von Tageslicht. Bei Einbruch der Dunkelheit wird die Scheinwerfermodulation beendet und das Heads-up-Display wird abgedunkelt.
• Heads-up dreifarbige LED-Geschwindigkeitsanzeige. Display zeigt "zu schnell" (rot), "zu langsam" (grün), "eingeschaltet" (blau) mit programmierbarer Hysterese an.
• Am Lenker montierter Set-Schalter für die Heads-Up-Geschwindigkeitsanzeige.
• Hall-Effekt-Gerät an der Vorderradgabel montiert, wobei der Magnet am Vorderrad geklebt ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu messen.

Pläne für die zukünftige Umsetzung:

• Ein echter Tempomat mit am Lenker montiertem Schrittmotor zur Betätigung des Gashebels.
• Gelbe seitliche Warnleuchten.

Schritt 2: Wie es aufgebaut ist

Mikrocontroller sind sehr leistungsfähig in Bezug auf das, was sie können. Es ist relativ einfach, Geräte an die Pins eines Mikrocontrollers anzuschließen und diese dann mit Software zu steuern. Ich habe für dieses Projekt einen Arduino (oder Arduino-Klon) und mehrere Prototyping-Boards (eine für jede Funktion) verwendet. Später entwarf ich meine eigene Platine. Diese Prototyping-Boards werden in einem Stapel ineinander gesteckt, wobei die Arduino-Pins auf jedem Prototyping-Board repliziert werden. Das Bild oben zeigt, wie dieses Projekt in Etappen aufgebaut werden kann, eine Funktion auf jedem Prototyping-Board. Es wird empfohlen, dass Sie zuerst den Scheinwerfermodulator bauen, ihn am Motorrad installieren und sicherstellen, dass er ordnungsgemäß funktioniert, bevor Sie zum nächsten Modul übergehen. Diese Typenkonstruktion bietet Ihnen auch die Möglichkeit, eigene Besonderheiten zu erfinden, zu konstruieren und zu bauen.

Schritt 3: Das Schema des Scheinwerfermodulators

Es wird davon ausgegangen, dass Sie einen Arduino UNO R3 oder einen kompatiblen Mikrocontroller verwenden. Verwenden Sie das obige Schema, um die Komponenten für den Modulator zu verdrahten. Wenn Sie nur einen Scheinwerfer haben, können Sie den zweiten Steuerkreis (im blauen Kasten dargestellt) weglassen. Auch wenn Sie zwei Scheinwerfer haben, sollten Sie nur einen blinken. Es mag (und ist) übertrieben, einen Mikrocontroller zum Blinken eines Scheinwerfers zu verwenden. Der Grund für die Verwendung des Mikrocontrollers liegt in der Einfachheit der Elektronik und der Möglichkeit, die anderen Modulfunktionen auszuführen. Um die Scheinwerfer-Modulatorplatine zu bauen, benötigen Sie die in der folgenden Stückliste gezeigten Teile.

Schritt 4: Die Teileliste des Scheinwerfermodulators

Schritt 5: Scheinwerfer-Modulator-Kabelbaugruppen

Diese Kabel werden für das Scheinwerfer-Modulatormodul benötigt. Verwenden Sie immer einen Drahtquerschnitt, der für den von ihm bedienten Stromkreis geeignet ist. Es wird empfohlen, jeden losen Draht und unpolarisierten Stecker zu beschriften. Dies sollte an jedem Kabel und auf beiden Seiten der Protoshield-Platine erfolgen. Da Ihr Motorrad möglicherweise keine H4-Scheinwerferlampe wie meine verwendet, müssen Sie:

• Bestimmen Sie den Lampentyp für Ihr Motorrad
• Bestellen Sie die passende Scheinwerferkabelverlängerung
• Identifizieren Sie, welche der drei Drähte "Masse", "Fernlicht" und "Abblendlicht" sind und schließen Sie sie entsprechend an

Schritt 6: Installation des Scheinwerfermodulators

Das Layout und die Verbindungen zwischen den Komponenten auf dieser Platine sind vom Erbauer festzulegen. Verwenden Sie einen 2-poligen rechtwinkligen Header als Anschluss für die Fotowiderstandskabelbaugruppe und einen anderen für die Stromversorgung zur Versorgung der hinteren Warnleuchte mit 12 VDC. Stecken Sie das Scheinwerfer-Modulatormodul auf die Arduino-Platine. Das Bild oben zeigt, wie der Modulator zwischen dem Scheinwerfer des Motorrads und seinem Scheinwerferkabelbaum installiert wird. Die gesamte Leistung kommt aus dem Scheinwerferkabelbaum des Motorrads.

Schritt 7: Installation des Fotowiderstands

Montieren Sie die Fotowiderstandskabelbaugruppe mit einem oder mehreren Kabelbindern, um sie an der Vorderradgabel des Motorrads zu befestigen, die nach unten zum Boden zeigt.

Schritt 8: Die Software

Dieser Arduino-Code betätigt den Scheinwerfermodulator, das hintere Warnlicht und die "Heads-Up" -Geschwindigkeitsanzeige. Es ist zwar kein professioneller Code, zeigt jedoch Beispiele für Timer und Interrupts.

Modulator-Software

Die zentralen Features der Scheinwerfer-Modulator-Software sind:

• Ein 8-Hz-Timer.
• Ein Array von 16 Elementen, die den Status des Scheinwerfers für jeden Tick des Timers speichern. (z. B. auf 100 %, auf 20 %, auf 100 %, auf 20 % usw.)
• Ein Timer-Interrupt, der das Status-Array liest und diesen Status an den Scheinwerfer-Pin des Arduino überträgt.

Jedes Mal, wenn die Schleife durchlaufen wird, wird der Wert des Fotowiderstands gelesen. Wenn der gelesene Wert größer ist als der gespeicherte Wert, der die Dämmerung darstellt, modulieren die Scheinwerfer weiter.

Software für die Rückwarnleuchte

Die Software der hinteren Warnleuchte verwendet den gleichen 8-Hz-Timer, Timer-Interrupt und das gleiche Array wie der Scheinwerfermodulator, aber während die Bremse des Motorrads nicht betätigt wird, ist die hintere Warnleuchte für 8 Ticks an und für 8 Ticks aus. Wenn die Bremsen betätigt werden, blinkt die hintere Warnleuchte mit 1 Tick, 1 Tick aus usw., bis die Bremse gelöst wird.

Geschwindigkeitsanzeige-Software

Die zentralen Merkmale des Geschwindigkeitsanzeigers sind:

• Ein 2000-Hz-Timer.
• Ein vom Hall-Effekt-Gerät erzeugter Hardware-Interrupt
• Der Geschwindigkeitsschalter
• Die LEDs, die „zu schnell“, „zu langsam“und „auf Geschwindigkeit“anzeigen

Jedes Mal, wenn der Vorderradmagnet das Hall-Effekt-Gerät passiert, wird ein Zähler gespeichert, der vom 2000-Hz-Timer angetrieben wird; dann wird der Zähler auf Null gesetzt und die Zählung beginnt von neuem. Wenn die Taste „Geschwindigkeitseinstellung“gedrückt wird, wird der gespeicherte Zähler zur eingestellten Geschwindigkeit. Danach wird die eingestellte Geschwindigkeit mit dem gespeicherten Zähler verglichen und die entsprechende LED leuchtet, um anzuzeigen, ob die Zählung geringer (zu schnell) mehr (zu langsam) oder innerhalb des Toleranzbereichs für die Ein-Geschwindigkeit liegt, die durch Addition oder Subtraktion eines Prozentsatzes der eingestellten Geschwindigkeit berechnet wird. Wenn die Toleranz nicht eingeführt würde, müsste die Zählung genau der eingestellten Geschwindigkeit entsprechen oder die blaue LED würde nie leuchten.

Schritt 9: Das Rückwarnlichtmodul

Das Bild oben zeigt eine gelbe LED-Warnleuchte an der Rücksitzlehne meines Motorrads. Während der Fahrt blinkt diese Leuchte konstant eine Sekunde an, eine Sekunde aus. Beim Bremsen blinkt dieses Licht viermal pro Sekunde wie die Scheinwerfer.

Schritt 10: Das hintere Warnlichtschema

Verwenden Sie das obige Schema, um die Komponenten für die Rückwarnleuchte zu verdrahten. Zum Bau der Rückwarnleuchtenplatine benötigen Sie die in der folgenden Stückliste aufgeführten Teile.

Schritt 11: Teileliste der hinteren Warnleuchte

Schritt 12: Kabelbaugruppe für die hintere Warnleuchte

Schritt 13: Installation der Warnleuchte

Das Layout und die Verbindungen zwischen den Komponenten auf dieser Platine sind vom Erbauer festzulegen. Verwenden Sie einen 2-poligen rechtwinkligen Header als Anschluss für die Warnlichtkabelbaugruppe und einen anderen für die 12-V-Gleichstromversorgung vom Scheinwerfer-Modulatormodul.

Montieren Sie die Warnleuchte am Heck des Motorrads und befestigen Sie dessen Kabel mit Kabelbindern. Stecken Sie das Warnlichtmodul in das Scheinwerfer-Modulatormodul, verbinden Sie den Warnlicht-Jumper 12VDC vom Scheinwerfer-Modulatormodul zum hinteren Warnlichtmodul.

Schritt 14: Das Geschwindigkeitsanzeigemodul-Schema

Schritt 15: Teileliste der Geschwindigkeitsanzeige

Schritt 16: Geschwindigkeitsanzeige Hall-Effekt-Kabelbaugruppe

Schritt 17: Geschwindigkeitsanzeige-Geschwindigkeitsschalter und Bremsschalterkabelbaugruppe

Schritt 18: Geschwindigkeitsanzeige "Heads-up LED" Kabelbaugruppe

Die LED-Montage bleibt dem Erbauer überlassen.

Schritt 19: Einbau der Geschwindigkeitsanzeige

Das Layout und die Verbindungen zwischen den Komponenten auf dieser Platine sind vom Erbauer festzulegen. Verwenden Sie eine 2-polige rechtwinklige Stiftleiste als Anschluss für die Geschwindigkeitsset-Kabelbaugruppe und eine andere für das Bremsschalterkabel. Verwenden Sie einen 3-poligen rechtwinkligen Header als Anschluss für die Kabelbaugruppe des Hall-Effekt-Geräts und einen 4-poligen für die Kabelbaugruppe der Geschwindigkeitsanzeige-LED.

Montieren Sie den Geschwindigkeitsschalter, den Hallsensor, die Geschwindigkeitsanzeige-LED und das Kabel gemäß den Kabelmontagebildern am Motorradbremsschalter. Stecken Sie das Geschwindigkeitsanzeigemodul in das Warnlichtmodul.

Schritt 20: ABSCHLIESSENDE HINWEISE

Ich benutze meinen Scheinwerfermodulator / Warnlicht / Geschwindigkeitsanzeige seit über einem Jahr und es ist nie ausgefallen. Erwarten Sie eine Verzögerung von einigen Sekunden (während der Arduino hochfährt), bis die Scheinwerfer aufleuchten und zu blinken beginnen. Obwohl es unmöglich ist, ein Nicht-Ereignis nachzuweisen, scheine ich für die Fahrer um mich herum sichtbar zu sein. Mindestens 3 Personen haben die gelbe Rückwarnleuchte erwähnt und schätzen sie.