Modulador de faros delanteros Arduino para la seguridad de las motocicletas: 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Las motocicletas son difíciles de ver en la carretera principalmente porque tienen solo una cuarta parte del ancho de un automóvil o camión. Desde 1978 en los EE. UU., Los fabricantes de motocicletas han estado obligados a hacer las motocicletas más visibles conectando los faros encendidos continuamente, pero a veces eso no es suficiente para distinguirlos de los automóviles y hacerlos "más visibles". Las regulaciones federales y canadienses de EE. UU. Permiten modular los faros de las motocicletas. La modulación consiste en hacer parpadear los faros a cierta velocidad para hacerlos más visibles. Este enlace muestra los requisitos de los moduladores de faros para EE. UU. Y Canadá.

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

Como soy un aficionado a la electrónica, tengo algo de experiencia con microcontroladores y conduzco una motocicleta, decidí hacer mi propio modulador de faros y agregar algunas otras características de seguridad solo para mí. Se agregaron dos características para mejorar mi conveniencia y seguridad. Son un indicador de velocidad, lo que yo llamo un "control de crucero de los pobres" con una pantalla LED frontal y una luz de seguridad ámbar en la parte trasera. Cualquiera de estas características se puede agregar al diseño del modulador en cualquier momento.

El velocímetro de mi motocicleta es difícil de leer debido a su ubicación y diseño. Leer el velocímetro significa apartar la vista de la carretera. El indicador de velocidad consta de un interruptor de ajuste momentáneo montado en el manillar cerca del pulgar derecho, un dispositivo de efecto hall con imán unido a la rueda delantera y un LED de tres colores montado en el parabrisas cerca del nivel de los ojos. Cuando se alcanza la velocidad deseada, se presiona el interruptor e inmediatamente el LED se vuelve azul, lo que indica que está yendo a la velocidad establecida o cerca de ella. Si pierde velocidad, el LED se ilumina en verde, lo que indica que para mantener la velocidad establecida, debe aumentar la velocidad. Si va demasiado rápido, el LED se ilumina en rojo, lo que indica que debe reducir la velocidad. El objetivo es mantener el LED azul.

Este proyecto fue un proyecto de aprendizaje para mí y cometí muchos errores en el camino (principalmente en el software, donde los cambios son fáciles de hacer). Sugiero que, como proyecto único, utilice la construcción sugerida en la sección "Cómo se construyó".

NOTA: Este diseño no está destinado a ningún uso comercial y no cumple con la "letra" de la ley en dos áreas

(d) El interruptor modulador debe estar cableado en el cable de alimentación del filamento del haz que se está modulando y no en el lado de tierra del circuito.

(e) Se deben proporcionar medios para que tanto el haz inferior como el haz superior permanezcan operables en caso de falla del modulador [NOTA: Se puede instalar un interruptor en el dispositivo MOSFET para cumplir con este requisito]

Se requiere un conjunto de habilidades:

• Este Instructable no es un "Cómo", es un "Cómo". Tendrás que diseñar y adaptar tu propia motocicleta.
• Capacidad para leer y seguir un diagrama esquemático, ubicar componentes en una placa de creación de prototipos y conectarlos con cables de conexión.
• Capacidad para soldar
• Capacidad mecánica para instalar el modulador en una motocicleta.

Paso 1: objetivo del proyecto

Antes de comenzar cualquier proyecto de diseño, me gusta escribir una lista de todo lo que me gustaría que hiciera el diseño. Aquí está mi lista:

• Debe ser "plug-n-play". Se instala entre el arnés de los faros y los faros. Sin cortes ni modificaciones en el cableado del vehículo.
• Modula los faros delanteros a 240 transiciones por minuto entre el 100% y el 20% de brillo en las luces de cruce o de carretera.
• Modula una luz de precaución trasera a 60 transiciones por minuto, 240 transiciones por minuto cuando se aplican los frenos.
• Foto resistor montado en la horquilla delantera que detecta la luz del día. Al anochecer cesa la modulación de los faros y la pantalla de visualización frontal se atenúa.
• Indicador de velocidad LED de tres colores. La pantalla indica "demasiado rápido" (rojo), "demasiado lento" (verde), "en velocidad" (azul) con histéresis programable.
• Interruptor de ajuste montado en el manillar para el indicador de velocidad frontal.
• Dispositivo de efecto Hall montado en la horquilla delantera con imán pegado a la rueda delantera para detectar la velocidad del vehículo.

Planes para implementación futura:

• Un verdadero control de crucero con motor paso a paso montado en el manillar para accionar el acelerador.
• Luces de precaución laterales de color ámbar.

Paso 2: cómo se construye

Los microcontroladores son muy poderosos con respecto a todo lo que pueden hacer. Es bastante fácil conectar dispositivos a los pines de un microcontrolador y luego controlarlos con software. Usé un Arduino (o clon de Arduino) para este proyecto y varias placas de creación de prototipos (una para cada función). Más tarde diseñé mi propia placa de circuito. Estas placas de creación de prototipos se conectan entre sí en una pila con los pines Arduino replicados en cada placa de creación de prototipos. La imagen de arriba muestra cómo este proyecto se puede construir en etapas, una función en cada placa de prototipos. Se sugiere que primero construya el modulador de faros, lo instale en la motocicleta y asegúrese de que funcione correctamente antes de pasar al siguiente módulo. Este tipo de construcción también le brinda la oportunidad de inventar, diseñar y construir sus propias características especiales.

Paso 3: Esquema del modulador de faros delanteros

Se supone que utilizará un Arduino UNO R3 o un microcontrolador compatible. Utilice el esquema anterior para conectar los componentes del modulador. Si solo tiene un faro, puede omitir el segundo circuito de control (que se muestra en el cuadro azul). Incluso si tiene dos faros, considere hacer parpadear solo uno. Puede parecer (y es) excesivo utilizar un microcontrolador para hacer parpadear un faro. La razón para usar el microcontrolador es la simplicidad de la electrónica y la capacidad de realizar las otras funciones del módulo. Para construir la placa del modulador de faros, necesitará las piezas que se muestran en la siguiente lista de piezas.

Paso 4: Lista de piezas del modulador de faros delanteros

Paso 5: Conjuntos de cables del modulador de faros delanteros

Estos cables son necesarios para el módulo modulador de faros. Utilice siempre un calibre de cable que sea apropiado para el circuito al que sirve. Se recomienda etiquetar cada cable suelto y conector no polarizado. Esto debe hacerse en cada cable y en ambos lados de la placa de circuito del protoshield. Dado que es posible que su motocicleta no utilice una bombilla de faro H4 como la mía, será necesario que:

• Determine el tipo de bombilla para su motocicleta
• Solicite el extensor de cable de faro adecuado
• Identifique cuáles de los tres cables son "Tierra", "Luz de carretera" y "Luz de cruce" y conéctelos en consecuencia.

Paso 6: Instalación del modulador de faros

El diseño y las conexiones entre los componentes de esta placa son para que los determine el constructor. Utilice un cabezal en ángulo recto de 2 clavijas como conector para el conjunto del cable de la fotorresistencia y otro para la alimentación que se usa para suministrar 12 V CC a la luz de precaución trasera. Enchufe el módulo modulador de faros en la placa Arduino. La imagen de arriba muestra cómo se instala el modulador entre el faro de la motocicleta y su arnés de faros. Toda la energía proviene del arnés de los faros de la motocicleta.

Paso 7: instalación de la fotorresistencia

Monte el conjunto del cable de la fotorresistencia con una o más bridas para asegurarlo a la horquilla delantera de la motocicleta apuntando hacia el suelo.

Paso 8: el software

Este código Arduino hará funcionar el modulador de los faros delanteros, la luz trasera de precaución y el indicador de velocidad "frontal". Si bien no es un código profesional de ninguna manera, muestra ejemplos de temporizadores e interrupciones.

Software modulador

Las características centrales del software modulador de faros son:

• Un temporizador de 8 Hz.
• Un conjunto de 16 elementos que almacenan el estado del faro para cada tic del temporizador. (por ejemplo, al 100%, al 20%, al 100%, al 20%, etc.)
• Una interrupción del temporizador que lee la matriz de estado y transfiere ese estado al pin del faro en el Arduino.

Cada vez que pasa por el bucle, se lee el valor de la fotorresistencia. Si el valor leído es mayor que el valor almacenado que representa el anochecer, los faros continúan modulando.

Software de luz trasera de precaución

El software de la luz de precaución trasera usa el mismo temporizador de 8 Hz, la interrupción del temporizador y la matriz que el modulador de los faros, pero mientras no se aplica el freno de la motocicleta, la luz de precaución trasera está encendida durante 8 tics y apagada durante 8 tics. Si se aplican los frenos, la luz de precaución trasera parpadea con 1 tic, 1 tic, etc. hasta que se suelta el freno.

Software indicador de velocidad

Las características centrales del indicador de velocidad son:

• Un temporizador de 2000 Hz.
• Una interrupción de hardware generada por el dispositivo de efecto Hall
• El interruptor de ajuste de velocidad
• Los LED que indican "demasiado rápido", "demasiado lento" y "en velocidad"

Cada vez que el imán de la rueda delantera pasa por el dispositivo de efecto Hall, se almacena un contador, impulsado por el temporizador de 2000 Hz; luego, el contador se pone a cero y el recuento comienza de nuevo. Cuando se presiona el botón de “ajuste de velocidad”, el contador almacenado se convierte en la velocidad ajustada. A partir de entonces, la velocidad establecida se compara con el contador almacenado y el LED correspondiente se enciende indicando si el conteo es menor (demasiado rápido) más (demasiado lento) o dentro del rango de tolerancia para la velocidad calculada sumando o restando un porcentaje de la velocidad establecida.. Si no se introdujera la tolerancia, el conteo tendría que ser exactamente la velocidad establecida o el LED azul nunca se encendería.

Paso 9: el módulo de luz de precaución trasera

La imagen de arriba muestra una luz LED ámbar de precaución conectada al respaldo del asiento trasero de mi motocicleta. Mientras conduce, esta luz parpadea a una velocidad constante de un segundo encendida y un segundo apagado. Cuando se aplican los frenos, esta luz parpadeará cuatro veces por segundo como los faros.

Paso 10: Esquema de la luz trasera de precaución

Utilice el esquema anterior para cablear los componentes de la luz de precaución trasera. Para construir la placa de luces traseras de precaución, necesitará las piezas que se muestran en la siguiente lista de piezas.

Paso 11: Lista de piezas de la luz de precaución trasera

Paso 12: Ensamblaje del cable de la luz de precaución trasera

Paso 13: Instalación de la luz de precaución

El diseño y las conexiones entre los componentes de esta placa son para que los determine el constructor. Utilice un cabezal en ángulo recto de 2 clavijas como conector para el conjunto del cable de la luz de precaución y otro para la alimentación de 12 V CC del módulo modulador de los faros delanteros.

Monte la luz de precaución en la parte trasera de la motocicleta y asegure su cable con bridas. Enchufe el módulo de luces de precaución en el módulo del modulador de faros, conecte el puente de 12 VCC de la luz de precaución desde el módulo del modulador de faros al módulo de luces de precaución trasero.

Paso 14: Esquema del módulo indicador de velocidad

Paso 15: Lista de piezas del indicador de velocidad

Paso 16: Ensamblaje del cable de efecto Hall del indicador de velocidad

Paso 17: Interruptor de ajuste de velocidad del indicador de velocidad y conjunto del cable del interruptor de freno

Paso 18: Conjunto de cables del indicador de velocidad "Heads-up LED"

El montaje del LED se deja en manos del constructor.

Paso 19: Instalación del indicador de velocidad

El diseño y las conexiones entre los componentes de esta placa son para que los determine el constructor. Utilice un cabezal en ángulo recto de 2 clavijas como conector para el conjunto del cable de ajuste de velocidad y otro para el cable del interruptor de freno. Utilice un cabezal en ángulo recto de 3 pines como conector para el conjunto de cables del dispositivo de efecto Hall y un conector de 4 pines para el conjunto de cables LED del indicador de velocidad.

Monte el interruptor de ajuste de velocidad, el sensor de pasillo, el indicador LED de velocidad y el cable al interruptor del freno de la motocicleta de acuerdo con las imágenes del ensamblaje del cable. Enchufe el módulo indicador de velocidad en el módulo de luces de precaución.

Paso 20: NOTAS FINALES

He estado usando mi modulador de faros / luz de precaución / indicador de velocidad durante más de un año y nunca ha fallado. Espere unos segundos de retraso (mientras el Arduino se inicia) hasta que los faros se enciendan y comiencen a parpadear. Si bien es imposible probar que no es un evento, parece que soy visible para los conductores que me rodean. Al menos 3 personas han mencionado y apreciado la luz de advertencia trasera ámbar.