Panneau de vitesse radar à faible coût : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Avez-vous déjà voulu construire votre propre panneau radar à faible coût ? Je vis dans une rue où les voitures roulent trop vite et je m'inquiète pour la sécurité de mes enfants. Je pensais que ce serait beaucoup plus sûr si je pouvais installer mon propre panneau de signalisation radar qui affiche la vitesse afin que je puisse faire ralentir les conducteurs. J'ai cherché en ligne à acheter un panneau de signalisation radar, mais j'ai découvert que la plupart des panneaux coûtaient plus de 1 000 $, ce qui est assez cher. Je ne veux pas non plus passer par le long processus d'installation d'un panneau par la ville, car j'ai entendu dire que cela pouvait leur coûter plus de 5 000 à 10 000 $. Au lieu de cela, j'ai décidé de créer moi-même une solution à faible coût et d'économiser un peu d'argent tout en s'amusant.

J'ai découvert OmniPreSense qui propose un module de capteur radar à courte portée à faible coût idéal pour mon application. Le facteur de forme du module PCB est très petit à seulement 2,1 x 2,3 x 0,5 pouces et ne pèse que 11 g. L'électronique est autonome et entièrement intégrée, il n'y a donc pas de lampes de puissance, d'électronique encombrante ou de besoin de beaucoup de puissance. La portée d'un objet volumineux comme une voiture est de 15 à 30 m (50 pi à 100 pi). Le module prend toutes les mesures de vitesse, gère tout le traitement du signal, puis sort simplement les données de vitesse brutes sur son port USB. J'utilise un Raspberry Pi à bas prix (ou Arduino, ou tout autre appareil doté d'un port USB) pour recevoir les données. Avec un peu de codage python et quelques grandes LED bon marché montées sur une carte, je peux afficher la vitesse. Mon tableau d'affichage peut être fixé sur un poteau au bord de la route. En ajoutant un panneau indiquant « Vitesse vérifiée par RADAR » au-dessus de l'écran, j'ai maintenant mon propre panneau de vitesse radar qui attire l'attention des conducteurs et les ralentit ! Tout ça pour moins de 500$ !

Étape 1: Matériaux et outils

• 1 capteur radar courte portée OPS241-A
• 1 support OPS241-A (imprimé en 3D)
• 1 Raspberry Pi modèle B v1.2
• 1 alimentation microUSB 5V
• 1 Rhino modèle AS-20 110V à 12V/5V alimentation molex 4 broches et câble d'alimentation
• 1 Bornier 3 pôles Vertical, 5,0 mm entraxe
• 1 câble micro-USB vers USB standard
• 4 Entretoises, vis, écrous
• 1 Boitier boîtier et PCB plaqué
• 4 vis de montage PCB plaquées
• 3 résistances 1/8W 330ohm
• 3 transistors NTE 490 FET
• 1 onduleur hexagonal CMOS haute vitesse TTL intégré NTE 74HCT04
• 1 mini planche à pain OSEPP avec support adhésif
• 2 broches droites carrées en-tête 0,156", 8 circuits
• 20 fils de connexion haut de gamme 6" F/F 22AWG
• 1 panneau de montage en bois de 1" x 12" par 24"
• 1 peinture en aérosol noire
• 2 écrans Sparkfun 7 segments - 6,5" (rouge)
• 2 Carte pilote Sparkfun à grands chiffres (SLDD)
• 1 panneau « Vitesse contrôlée par radar »

Étape 2: Planification de l'étage de la carte PCB électronique

J'ai commencé avec le matériel de contrôle principal qui est le Raspberry Pi. L'hypothèse ici est que vous avez déjà un Raspberry Pi avec le système d'exploitation dessus et que vous avez une certaine expérience du codage Python. Le Raspberry Pi contrôle le capteur radar OPS241-A et enregistre les informations de vitesse signalées. Ceci est ensuite converti pour être affiché sur le grand écran LED à 7 segments.

une. Je souhaite placer tous les composants électriques autres que le capteur radar et les affichages LED sur une seule carte de circuit imprimé électronique fermée montée à l'arrière de la carte d'affichage. Cela permet de garder la planche hors de vue et à l'abri des éléments. De cette manière, seuls deux câbles doivent passer de l'arrière de la carte à l'avant. L'un des câbles est le câble USB qui alimente le module OPS241-A et reçoit les données de vitesse mesurées. Le deuxième câble pilote l'affichage à 7 segments.

b. La carte PCB doit laisser suffisamment de place au Raspberry Pi, qui occupe la majeure partie de la zone. Je dois également m'assurer que je pourrai accéder facilement à plusieurs de ses ports une fois monté. Les ports auxquels j'ai besoin d'accéder sont le port USB (données de vitesse du module OPS241-A), le port Ethernet (interface PC pour développer/déboguer le code Python), le port HDMI (afficher la fenêtre Raspberry Pi et le débogage/développement) et le port micro USB (alimentation 5V pour Raspberry Pi).

c. Pour permettre l'accès à ces ports, des trous sont découpés dans le boîtier qui correspondent aux emplacements des ports sur le Raspberry Pi.

ré. Ensuite, je dois trouver de la place pour la planche à pain qui contient les composants électroniques discrets pour piloter les LED d'affichage. C'est le deuxième plus gros élément. Il doit y avoir suffisamment d'espace autour de celui-ci pour que je puisse y connecter des câbles de liaison depuis le Raspberry Pi et des signaux de sortie vers un en-tête pour piloter les LED. Idéalement, si j'avais plus de temps, je souderais les composants et les fils directement sur la carte PCB au lieu d'utiliser une planche à pain, mais pour mes besoins, c'est assez bon.

e. Je prévois d'avoir l'en-tête du pilote d'affichage à côté de la planche à pain au bord du PCB, afin que je puisse garder mes longueurs de fil courtes, et aussi pour que je puisse couper un trou dans le couvercle et brancher un câble au connecteur.

F. Enfin, je laisse de la place sur le PCB pour un bloc d'alimentation. Le système nécessite 5 V pour les sélecteurs de niveau et le pilote d'affichage, et 12 V pour les LED. Je connecte un connecteur d'alimentation standard 5V/12V au bloc d'alimentation, puis achemine les signaux d'alimentation du bloc vers la maquette et l'en-tête LED. J'ai découpé un trou dans le couvercle pour pouvoir brancher un cordon d'alimentation 12V/5V au connecteur d'alimentation.

g. Voici à quoi ressemble le plan d'étage final des circuits imprimés électroniques (avec le couvercle):

Étape 3: Montage du Raspberry Pi

J'ai monté mon Raspberry Pi sur une carte PCB perforée et plaquée à l'aide de 4 entretoises, vis et écrous. J'aime utiliser une carte PCB plaquée pour pouvoir souder des composants et des fils si besoin est.

Étape 4: Décaleurs de niveau de signal LED

Les GPIO Raspberry Pi peuvent fournir un maximum de 3,3 V chacun. Cependant, l'affichage LED nécessite des signaux de commande 5V. Par conséquent, j'avais besoin de concevoir un circuit simple et peu coûteux pour décaler le niveau des signaux de commande Pi de 3,3 V à 5 V. Le circuit que j'ai utilisé se compose de 3 transistors FET discrets, de 3 résistances discrètes et de 3 inverseurs intégrés. Les signaux d'entrée proviennent des GPIO Raspberry Pi et les signaux de sortie sont acheminés vers un en-tête qui se connecte à un câble à partir des LED. Les trois signaux qui sont convertis sont GPIO23 en SparkFun LDD CLK, GPIO4 en SparkFun LDD LAT et SPIO5 en SparkFun LDD SER.

Étape 5: Grand écran LED à sept segments

Pour afficher la vitesse, j'ai utilisé deux grandes LED que j'ai trouvées sur SparkFun. Ils mesurent 6,5 de haut, ce qui devrait être lisible à bonne distance. Pour les rendre plus lisibles, j'ai utilisé du ruban adhésif bleu pour couvrir le fond blanc bien que le noir puisse fournir plus de contraste.

Étape 6: Carte de commande LED

Chaque LED nécessite un registre à décalage série et un verrou pour maintenir les signaux de contrôle du Raspberry Pi et piloter les segments LED. SparkFun a un très bon article pour le faire ici. Le Raspberry Pi envoie les données série aux affichages LED à sept segments et contrôle le temps de verrouillage. Les cartes de commande sont montées à l'arrière de la LED et ne sont pas visibles de l'avant.

Étape 7: montage du module radar OPS241-A

Le capteur radar OPS241-A est vissé dans un support imprimé en 3D qu'un ami a fabriqué pour moi. Sinon, j'aurais pu le visser directement dans la planche. Le capteur radar est monté sur la face avant de la carte à côté des LED. Le module de capteur est monté avec les antennes (plaques dorées en haut de la carte) montées horizontalement, bien que la fiche technique indique que le diagramme d'antenne est assez symétrique dans les directions horizontale et verticale, donc le tourner à 90 ° serait probablement bien. Lorsqu'il est monté sur un poteau téléphonique, le capteur radar est orienté vers l'extérieur dans la rue. Quelques hauteurs différentes ont été essayées et ont été trouvées en le plaçant à environ 2 m de haut pour être le meilleur. Plus haut et je suggérerais peut-être d'incliner un peu la planche vers le bas.

Étape 8: Connexions d'alimentation et de signal

Il existe deux sources d'alimentation pour le signe. L'un est une alimentation HDD convertie qui fournit à la fois 12V et 5V. L'affichage à 7 segments nécessite 12V pour les LED et les niveaux de signal 5V. La carte de conversion prend les signaux de 3,3 V du Raspberry Pi et les fait passer à 5 V pour l'affichage, comme indiqué ci-dessus. L'autre alimentation est un adaptateur USB 5V pour téléphone portable ou tablette standard avec connecteur micro USB pour le Raspberry Pi.

Étape 9: Montage final

Pour contenir le capteur radar, les LED et la carte contrôleur, tout a été monté sur un morceau de bois de 12" x 24" x 1". Les LED étaient montées sur la face avant avec le capteur radar et la carte contrôleur dans son boîtier sur l'arrière. Le bois a été peint en noir pour aider à rendre les LED plus lisibles. Les signaux d'alimentation et de contrôle pour la LED ont été acheminés à travers un trou dans le bois derrière les LED. Le capteur radar a été monté sur la face avant à côté des LED. Le Le câble d'alimentation USB et de contrôle du capteur radar était enroulé sur le dessus jusqu'à la planche de bois. Quelques trous dans le dessus de la planche avec des attaches ont fourni un moyen de monter la planche sur un poteau téléphonique à côté du « Vitesse vérifiée par signe "radar".

La carte contrôleur a été boulonnée à l'arrière de la carte avec l'adaptateur secteur.

Étape 10: Code Python

Python exécuté sur le Raspberry Pi a été utilisé pour rassembler le système. Le code se trouve sur GitHub. Les principales parties du code sont les paramètres de configuration, les données lues via un port série USB à partir du capteur radar, la conversion des données de vitesse en affichage et le contrôle de la synchronisation de l'affichage.

La configuration par défaut du capteur radar OPS241-A est correcte, mais j'ai trouvé que quelques ajustements étaient nécessaires pour la configuration de démarrage. Ceux-ci comprenaient le passage du rapport m/s à mph, le changement de la fréquence d'échantillonnage à 20 kps et l'ajustement du réglage du silencieux. Le taux d'échantillonnage dicte directement la vitesse maximale qui peut être signalée (139 mph) et accélère le taux de rapport.

Un apprentissage clé est le réglage de la valeur du silencieux. Au départ, j'ai trouvé que le capteur radar ne détectait pas les voitures à une distance très éloignée, peut-être à seulement 15-30 pieds (5-10 m). Je pensais que le capteur radar était peut-être réglé trop haut car il était positionné à environ 7 pieds au-dessus de la rue. L'abaisser à 4 pieds n'a pas semblé aider. Ensuite, j'ai vu le paramètre de squelch dans le document API et je l'ai changé pour le plus sensible (QI ou 10). Avec cela, la portée de détection a augmenté de manière significative jusqu'à 30-100 pieds (10-30m).

Prendre les données sur un port série et les traduire pour les envoyer aux LED était assez simple. À 20 kps, les données de vitesse sont signalées environ 4 à 6 fois par seconde. C'est un peu rapide et pas bon que l'affichage change si vite. Le code de contrôle d'affichage a été ajouté pour rechercher la vitesse signalée la plus rapide chaque seconde, puis afficher ce nombre. Cela met une seconde de retard dans la déclaration du numéro, mais c'est ok ou peut facilement être ajusté.

Étape 11: Résultats et améliorations

J'ai fait mes propres tests en conduisant une voiture devant elle à des vitesses définies et les lectures correspondaient relativement bien à ma vitesse. OmniPreSense a déclaré que le module avait été testé et qu'il pouvait réussir les mêmes tests qu'un pistolet radar de police standard avec une précision de 0,5 mph.

En résumé, c'était un excellent projet et une bonne façon de créer une certaine sécurité dans ma rue. Il y a quelques améliorations qui peuvent rendre cela encore plus utile que je vais essayer de faire dans une mise à jour de suivi. La première consiste à trouver des LED plus grandes et plus lumineuses. La fiche technique indique que ce sont 200-300 mcd (millicandela). Certainement quelque chose de plus élevé que cela est nécessaire car le soleil les a facilement délavés en les regardant à la lumière du jour. Alternativement, l'ajout d'un blindage autour des bords des LED peut empêcher la lumière du soleil d'entrer.

Il sera nécessaire de rendre l'ensemble de la solution à l'épreuve des intempéries si elle doit être publiée de manière permanente. Heureusement, il s'agit d'un radar et les signaux passeront facilement à travers un boîtier en plastique, il suffit d'en trouver un de la bonne taille qui soit également étanche.

Enfin, ajouter un module de caméra au Raspberry Pi pour prendre une photo de toute personne qui dépasse la limite de vitesse dans notre rue serait vraiment génial. Je pourrais aller plus loin en utilisant le Wi-Fi à bord et en envoyant une alerte et une photo de la voiture qui accélère. L'ajout d'un horodatage, d'une date et d'une vitesse détectée à l'image terminerait vraiment les choses. Peut-être existe-t-il même une application simple à créer qui peut présenter correctement les informations.