Bộ điều biến đèn pha Arduino cho an toàn xe máy: 20 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Rất khó để nhìn thấy xe máy trên đường vì chúng chỉ có chiều rộng bằng một phần tư chiều rộng của ô tô hoặc xe tải. Kể từ năm 1978 ở Hoa Kỳ, các nhà sản xuất xe máy đã bắt buộc phải làm cho xe máy dễ nhìn thấy hơn bằng cách bật đèn pha liên tục nhưng đôi khi điều đó không đủ để phân biệt chúng với ô tô và khiến chúng trở nên "dễ thấy" hơn. Các quy định của Liên bang Hoa Kỳ và Canada cho phép điều chỉnh đèn pha trên xe máy. Điều chế là nhấp nháy đèn pha ở một tỷ lệ nhất định để làm cho chúng dễ nhìn thấy hơn. Liên kết này cho thấy các yêu cầu đối với bộ điều biến đèn pha cho cả Hoa Kỳ và Canada.

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

Vì tôi là một người yêu thích đồ điện tử, có một số kinh nghiệm về vi điều khiển và lái xe mô tô, tôi quyết định tạo bộ điều biến đèn pha của riêng mình và bổ sung một số tính năng an toàn khác chỉ dành cho tôi. Hai tính năng đã được thêm vào để nâng cao sự tiện lợi và an toàn của tôi. Chúng là một chỉ báo tốc độ, cái mà tôi gọi là "kiểm soát hành trình của người nghèo" với màn hình LED ở phía trước và đèn an toàn màu hổ phách ở phía sau. Một trong hai tính năng này có thể được thêm vào thiết kế bộ điều chế bất kỳ lúc nào.

Đồng hồ tốc độ trên xe máy của tôi rất khó đọc vì vị trí và thiết kế của nó. Để đọc đồng hồ tốc độ có nghĩa là tôi rời mắt khỏi con đường. Đồng hồ báo tốc độ bao gồm một công tắc đặt thời điểm gắn trên ghi đông gần ngón tay cái bên phải, một thiết bị tạo hiệu ứng hội trường với nam châm gắn vào bánh trước và một đèn LED ba màu gắn trên kính chắn gió gần ngang tầm mắt. Khi đạt đến tốc độ mong muốn, công tắc được nhấn và ngay lập tức đèn LED chuyển sang màu xanh lam cho biết bạn đang đi bằng hoặc gần tốc độ đã đặt. Nếu bạn giảm tốc độ, đèn LED sẽ chuyển sang màu xanh lục cho biết rằng để duy trì tốc độ cài đặt, bạn cần tăng tốc độ. Nếu bạn đi quá nhanh, đèn LED sẽ chuyển sang màu đỏ cho biết bạn cần giảm tốc độ. Mục đích là giữ cho đèn LED có màu xanh lam.

Dự án này là một dự án học tập đối với tôi và tôi đã mắc rất nhiều lỗi trong quá trình thực hiện (chủ yếu là trong phần mềm dễ thực hiện các thay đổi). Tôi gợi ý rằng, là dự án một lần, bạn sử dụng công trình được đề xuất trong phần "Cách nó được xây dựng".

LƯU Ý: Thiết kế này không dành cho bất kỳ mục đích sử dụng thương mại nào và không đáp ứng "chữ" của luật trong hai lĩnh vực

(d) Công tắc điều chế phải được nối dây trong dây dẫn nguồn của dây tóc chùm đang được điều chế và không được nối trong mặt đất của mạch.

(e) Phải cung cấp các phương tiện để cả dầm dưới và chùm trên vẫn hoạt động được trong trường hợp hỏng bộ điều chế [LƯU Ý: Có thể lắp một công tắc trên thiết bị MOSFET để đáp ứng yêu cầu này]

Bộ kỹ năng yêu cầu:

• Có thể hướng dẫn này không phải là "Cách thực hiện", mà là "Cách thực hiện". Bạn sẽ phải thực hiện một số thiết kế và điều chỉnh cho phù hợp với xe máy của riêng bạn.
• Khả năng đọc và làm theo một sơ đồ, xác định vị trí các thành phần trên bảng tạo mẫu và kết nối chúng với dây móc.
• Khả năng hàn
• Khả năng cơ học để cài đặt bộ điều biến trên xe máy

Bước 1: Mục tiêu dự án

Trước khi bắt đầu bất kỳ dự án thiết kế nào, tôi muốn viết ra danh sách mọi thứ tôi muốn thiết kế đó làm. Đây là danh sách của tôi:

• Phải là "plug-n-play". Cài đặt giữa dây bảo hiểm đèn pha và đèn pha. Hoàn toàn không cắt hoặc sửa đổi hệ thống dây điện của xe.
• Điều chỉnh đèn pha ở 240 lần chuyển đổi mỗi phút giữa độ sáng 100% và 20% trên chùm sáng cao hoặc thấp.
• Điều chỉnh đèn cảnh báo phía sau ở 60 chuyển đổi mỗi phút, 240 chuyển đổi mỗi phút khi phanh được áp dụng.
• Photo điện trở gắn vào phuộc trước cảm biến ánh sáng ban ngày. Vào lúc hoàng hôn, quá trình điều biến đèn pha ngừng và màn hình hiển thị hướng lên phía trên mờ đi.
• Cảnh báo tốc độ LED ba màu. Màn hình cho biết "quá nhanh" (màu đỏ), "quá chậm" (màu xanh lá cây), "trên tốc độ" (màu xanh lam) với độ trễ có thể lập trình.
• Công tắc cài đặt gắn trên tay lái cho đèn báo tốc độ tăng tốc.
• Thiết bị hiệu ứng hội trường gắn vào phuộc trước với nam châm dán vào bánh trước để cảm nhận tốc độ xe.

Kế hoạch thực hiện trong tương lai:

• Một điều khiển hành trình thực sự với động cơ bước gắn trên tay lái để kích hoạt bướm ga.
• Đèn cảnh báo bên màu hổ phách.

Bước 2: Cách nó được xây dựng

Bộ vi điều khiển rất mạnh về những gì chúng có thể làm. Khá dễ dàng để kết nối các thiết bị với các chân của bộ vi điều khiển và sau đó điều khiển chúng bằng phần mềm. Tôi đã sử dụng Arduino (hoặc bản sao Arduino) cho dự án này và một số bảng tạo mẫu (một bảng cho mỗi chức năng). Sau này tôi tự thiết kế bảng mạch cho riêng mình. Các bảng tạo mẫu này cắm vào nhau trong một ngăn xếp với các chân Arduino được sao chép trên mỗi bảng tạo mẫu. Hình trên cho thấy cách dự án này có thể được xây dựng theo từng giai đoạn, một chức năng trên mỗi bảng tạo mẫu. Bạn nên xây dựng bộ điều biến đèn pha trước, lắp nó vào xe máy và đảm bảo nó hoạt động bình thường trước khi chuyển sang mô-đun tiếp theo. Kiểu xây dựng này cũng tạo cơ hội cho bạn phát minh, thiết kế và xây dựng các tính năng đặc biệt của riêng mình.

Bước 3: Sơ đồ bộ điều chế đèn pha

Giả sử bạn sẽ sử dụng Arduino UNO R3 hoặc vi điều khiển tương thích. Sử dụng sơ đồ trên để nối dây các thành phần cho bộ điều chế. Nếu bạn chỉ có một đèn pha, bạn có thể bỏ qua mạch điều khiển thứ hai (hiển thị trong hộp màu xanh lam.) Ngay cả khi bạn có hai đèn pha, hãy xem xét chỉ nhấp nháy một đèn. Có vẻ (và đang) quá mức cần thiết khi sử dụng bộ vi điều khiển để nháy đèn pha. Lý do sử dụng bộ vi điều khiển là vì sự đơn giản của thiết bị điện tử và khả năng thực hiện các chức năng mô-đun khác. Để xây dựng bảng điều chế đèn pha, bạn sẽ cần các bộ phận được hiển thị trong danh sách các bộ phận sau.

Bước 4: Danh sách các bộ phận của bộ điều chế đèn pha

Bước 5: Lắp ráp cáp bộ điều chế đèn pha

Những dây cáp này là cần thiết cho mô-đun bộ điều chế đèn pha. Luôn sử dụng thiết bị đo dây thích hợp với mạch mà nó phục vụ. Bạn nên dán nhãn từng dây lỏng và đầu nối không phân cực. Điều này phải được thực hiện trên từng cáp và cả hai mặt của bảng mạch protoshield. Vì xe máy của bạn có thể không sử dụng bóng đèn pha H4 như của tôi, bạn cần phải:

• Xác định loại bóng đèn cho xe máy của bạn
• Đặt mua bộ mở rộng cáp đèn pha thích hợp
• Xác định dây nào trong số ba dây là "Nối đất", "Chùm cao" và "Chùm thấp" và kết nối cho phù hợp

Bước 6: Cài đặt bộ điều chế đèn pha

Cách bố trí và kết nối giữa các thành phần trên bo mạch này là để người xây dựng xác định. Sử dụng một đầu cắm góc vuông 2 chân làm đầu nối cho cụm cáp quang điện trở và một đầu cắm khác cho nguồn được sử dụng để cung cấp 12VDC cho đèn cảnh báo phía sau. Cắm mô-đun bộ điều chế đèn pha vào bảng Arduino. Hình trên cho thấy cách lắp đặt bộ điều biến giữa đèn pha của xe máy và dây nịt đèn pha của nó. Tất cả sức mạnh đến từ bộ khai thác đèn pha xe máy.

Bước 7: Lắp đặt điện trở ảnh

Gắn cụm cáp quang điện trở bằng một hoặc nhiều dây cáp để cố định nó vào phuộc trước của xe máy hướng xuống đất.

Bước 8: Phần mềm

Mã Arduino này sẽ vận hành bộ điều biến đèn pha, đèn cảnh báo phía sau và chỉ báo tốc độ "hướng lên". Mặc dù không phải là mã chuyên nghiệp bằng bất kỳ phương tiện nào, nhưng nó hiển thị các ví dụ về bộ định thời và ngắt.

Phần mềm điều chế

Các tính năng chính của phần mềm điều chế đèn pha là:

• Bộ đếm thời gian 8 Hz.
• Một mảng gồm 16 phần tử lưu trữ trạng thái của đèn pha cho mỗi lần đánh dấu của bộ hẹn giờ. (ví dụ: trên 100%, trên 20%, trên 100%, trên 20%, v.v.)
• Bộ hẹn giờ ngắt đọc mảng trạng thái và chuyển trạng thái đó đến chân đèn pha trên Arduino.

Mỗi lần qua vòng lặp, giá trị của quang điện trở được đọc. Nếu giá trị đọc được lớn hơn giá trị được lưu trữ đại diện cho hoàng hôn, đèn pha sẽ tiếp tục điều chỉnh.

Phần mềm đèn cảnh báo phía sau

Phần mềm đèn cảnh báo phía sau sử dụng bộ hẹn giờ 8 Hz, ngắt hẹn giờ và mảng giống như bộ điều chế đèn pha nhưng trong khi phanh của xe máy không được áp dụng, đèn cảnh báo phía sau sẽ sáng trong 8 tích tắc và tắt trong 8 tích tắc. Nếu phanh được áp dụng, đèn cảnh báo phía sau sẽ nhấp nháy trong 1 tích tắc, tắt 1 tích tắc, v.v. cho đến khi nhả phanh.

Phần mềm chỉ báo tốc độ

Các tính năng chính của chỉ báo tốc độ là:

• Bộ đếm thời gian 2000 Hz.
• Một ngắt phần cứng được tạo ra bởi thiết bị hiệu ứng hội trường
• Công tắc cài đặt tốc độ
• Các đèn LED cho biết "quá nhanh", "quá chậm" và "trên tốc độ"

Mỗi khi nam châm bánh trước đi ngang qua thiết bị hiệu ứng sảnh, một bộ đếm, được điều khiển bởi bộ đếm thời gian 2000 Hz sẽ được lưu trữ; sau đó bộ đếm bằng 0 và bắt đầu đếm lại. Khi nhấn nút “đặt tốc độ”, bộ đếm được lưu trữ sẽ trở thành tốc độ cài đặt. Sau đó, tốc độ cài đặt được so sánh với bộ đếm được lưu trữ và đèn LED thích hợp sáng cho biết số đếm ít hơn (quá nhanh) nhiều hơn (quá chậm) hoặc nằm trong phạm vi dung sai đối với tốc độ được tính bằng cách cộng hoặc trừ phần trăm tốc độ cài đặt. Nếu dung sai không được đưa vào, số đếm sẽ phải chính xác là tốc độ cài đặt hoặc đèn LED màu xanh lam sẽ không bao giờ sáng.

Bước 9: Mô-đun đèn cảnh báo phía sau

Hình trên cho thấy một đèn cảnh báo LED màu hổ phách gắn trên tựa lưng ghế sau của xe máy của tôi. Khi đang đi xe, đèn này nhấp nháy ổn định một giây bật, một giây tắt. Khi phanh được áp dụng, đèn này sẽ nhấp nháy bốn lần mỗi giây giống như đèn pha.

Bước 10: Sơ đồ đèn cảnh báo phía sau

Sử dụng sơ đồ trên để nối dây các bộ phận cho đèn cảnh báo phía sau. Để xây dựng bảng đèn cảnh báo phía sau, bạn sẽ cần các bộ phận được hiển thị trong danh sách các bộ phận sau đây.

Bước 11: Danh sách các bộ phận đèn cẩn thận phía sau

Bước 12: Lắp ráp cáp đèn cẩn thận phía sau

Bước 13: Cài đặt đèn cẩn thận

Cách bố trí và kết nối giữa các thành phần trên bo mạch này là để người xây dựng xác định. Sử dụng một đầu cắm góc vuông 2 chân làm đầu nối cho cụm cáp đèn cẩn thận và một đầu khác cho nguồn 12VDC từ mô-đun bộ điều chế đèn pha.

Gắn đèn cảnh báo ở phía sau xe máy và cố định dây cáp của nó bằng dây cáp. Cắm mô-đun đèn cảnh báo vào mô-đun điều biến đèn pha, kết nối dây nhảy 12VDC của đèn cảnh báo từ mô-đun điều chế đèn pha với mô-đun đèn cảnh báo phía sau.

Bước 14: Sơ đồ mô-đun chỉ báo tốc độ

Bước 15: Danh sách bộ phận chỉ báo tốc độ

Bước 16: Lắp ráp cáp hiệu ứng Hall chỉ báo tốc độ

Bước 17: Bộ công tắc tốc độ Bộ công tắc tốc độ và Lắp ráp cáp công tắc phanh

Bước 18: Chỉ báo tốc độ "Đèn LED cảnh báo" Lắp ráp cáp

Việc lắp đèn LED tùy thuộc vào nhà chế tạo.

Bước 19: Cài đặt chỉ báo tốc độ

Cách bố trí và kết nối giữa các thành phần trên bo mạch này là để người xây dựng xác định. Sử dụng một đầu cắm góc vuông 2 chân làm đầu nối cho cụm cáp bộ tốc độ và một đầu khác cho cáp công tắc phanh. Sử dụng đầu cắm góc vuông 3 chân làm đầu nối cho cụm cáp thiết bị hiệu ứng hội trường và 4 chân cho cụm cáp đèn LED chỉ báo tốc độ.

Gắn công tắc cài đặt tốc độ, cảm biến sảnh, đèn LED báo tốc độ và cáp vào công tắc phanh xe máy phù hợp với hình ảnh lắp ráp cáp. Cắm mô-đun chỉ báo tốc độ vào mô-đun đèn cảnh báo.

Bước 20: LƯU Ý CUỐI CÙNG

Tôi đã sử dụng bộ điều biến đèn pha / đèn cảnh báo / đèn báo tốc độ của mình trong hơn một năm và nó chưa bao giờ bị lỗi. Chờ đợi một vài giây chậm trễ (trong khi Arduino khởi động) cho đến khi đèn pha bật sáng và bắt đầu nhấp nháy. Trong khi không thể chứng minh một sự kiện không phải là sự kiện, tôi dường như có thể nhìn thấy những người lái xe xung quanh tôi. Ít nhất 3 người đã đề cập và đánh giá cao đèn cảnh báo phía sau màu hổ phách.