Budowa stacjonarnego miernika prędkości z wyświetlaczem.

[Raf_Tech]

Tak jak w temacie. Muszę zbudować takie urządzenie. Mam kilka koncepcji, ale nie wiem jak to sprawdzi się w praktyce wszystko. Całe urządzenie ma być jak najtańsze oraz stacjonarne.

Myślałem o tym, żeby wykorzystać coś gotowego i dołączyć do tego jakiś układ sterujący, żeby wszystko działało automatycznie.

Np: gotowy radar bushnell speedster 3 do którego można dokupić spory wyświetlacz LCD (http://www.radarguns.com/bushnell-speedster-iii-multi-sport-radar-gun-w-lcd-display.html)

Również wykorzystanie najtańszego czujnika mikrofal HB100 i podłączenie go do jakiegoś uC (zapewne jakaś Atmega). Tutaj pozostaje kwestia wyświetlacza oraz zasięg modułu, ale skłaniam się do tej koncepcji najbardziej.

3 koncepcja to wykorzystanie gotowego dalmierza podłączonego również pod jakiś kontroler, ale tutaj jest kilka problemów. Mianowicie samo światło lasera jest widoczne oraz niebezpieczne a nigdy nie wiadomo komu się zachce patrzeć prosto w emitowany promień oraz jak zmierzyć dwie odległości pojazdu w stacjonarnym radarze bez żadnego ruchu urządzenia.

4 koncepcja na zasadzie bramki najazdowej, ale tutaj też problemem jest kwestia rozmieszczania urządzenia w kilku punktach w przestrzeni a co za tym idzie również zasilania tego.

Wszelkie sugestie, usprawnienia, propozycje, inne pomysły mile widziane.

P.S. Jest to mój pierwszy post i mam nadzieję, że w piszę w odpowiednim dziale 😉

[marek1707]

Może Ty wiesz, ale ja po przeczytaniu powyższego kompletnie nie mam pojęcia czego prędkość chcesz mierzyć. A to chyba jest kluczowe, prawda? Pojazdu czyli "dorosłego" samochodu, modelu RC (skala?), traktora, robota na torze, pociągu?

Nie opisuj planowanych/możliwych rozwiązań zanim szczegółowo nie wyjaśnisz co, w jakich warunkach, w jakich zakresach, precyzjach i rozdzielczościach chcesz mierzyć. Co to w ogóle jest ten pojazd i z czego jest wykonany, z czego ma to być zasilane, czy ma pracować w polu, pełnym słońcu lub deszczu, mgle, 24h/dobę? Montowany na słupie, drzewie, mecie wyścigu, pod asfaltem lub trzymany w ręku jak policyjna suszarka? Co to znaczy "wszystko działało automatycznie"? Czy ma gdzieś przesyłać wyniki, liczyć statystyki, być dostępne w sieci? Do czego ten wyświetlacz? Czy jako główne wyjście, czy do zadawania jakichś parametrów? Jakie są możliwe/dopuszczalne/akceptowalne wzajemne konfiguracje obiektu i ew. czujników (prostopadłe, pod kątem, czołowe, od spodu) itd itp.

Acha, przydałoby się też wiedzieć ile wiesz bo możesz dostać odpowiedzi (z Twojego punktu widzenia) dziecinne albo takie z których niewiele zrozumiesz. Co już zbudowałeś, czy programujesz i co, jak u Ciebie z lutowaniem i ogólnie elektroniką. No i czy jest to teoretyczny projekt zaliczeniowy na uczelnię, czy naprawdę ma zadziałać (w jakim czasie) albo co gorsza ma być produkowany. Czy od wyników pomiarów będzie coś ważnego zależało (np. miejsce na podium w zawodach lub wysokość mandatu). Ile masz na to kasy? itd.. Skup się i napisz czego oczekujesz.

Poza tym witamy na Forum.

[Raf_Tech]

Faktycznie podałem dość mało szczegółów.

Urządzenie ma mierzyć prędkość pojazdów w miejskim ruchu ulicznym (samochodu, ciężarówki, motocykla) i wyświetlać ją na widocznym dla kierowcy wyświetlaczu czysto informacyjnie. Ma to być urządzenie stojące przy drodze, stacjonarne. Jeśli chodzi o kwestie budowy najlepiej jak by było w całości w jednym miejscu ale nie wykluczam ekranu w innym miejscu a przesył danych realizować bezprzewodowo. Błąd pomiaru w granicach +/- 5 km/h będzie ok. Jest to projekt na uczelnie, który ma działać. Nie mam z góry ustalonego budżetu. Im taniej tym lepiej, ale myślę, że max do 500-600 zł. Kwestia lutowania i programowania. Podstawy są oraz chęci do dalszej nauki również 😉

[marek1707]

Hm, a dlaczego uważasz że taka kwota wystarczy? Spróbujmy oszacować z czego taki zestaw miałby się składać.

1. Wyświetlacz. Wg mnie wysokość cyfr widocznych z sensownej odległości z jadącego samochodu to min 50cm. Muszą być jasne nawet w dzień, więc trzeba użyć dobrych diodek LED, tak pewnie ze 30 sztuk na segment. No to mamy 210 na jedną cyfrę i 630 drogich LEDów na cały wyświetlacz. Można trochę zaoszczędzić gdy pierwsza cyfra dostanie tylko dwa segmenty. Do tego drivery (MOSFET?) i zasilanie: 600x20mA to 12A. Ile kosztuje taki zasilacz przemysłowy? Może da się wstawić używanego ATXa z PC. Chyba jednak będzie potrzebne zasilanie sieciowe. LCD raczej nie zda egzaminu w świetle dnia, wyjdź z notebookiem na dwór, na słońce i odsuń się z 20-50m.

2. Czujnik. Jeśli chcesz wykrywać samochód z 50-100m to raczej odpadają wszelkie zabawki ultradźwiękowe czy radary za 20zł. Jakikolwiek moduł radaru FMCW z anteną to min. kilkaset dolarów. Ten Bushnell jest pewnie dopplerem z obróbką sygnału na pokładzie, ale nie wiadomo jak z jego zasięgiem i kątem widzenia. Może znajdziesz jakąś specyfikację, ale wąski kąt anteny i zasięg będą kosztować (i muszą mieć wymiar, a to wygląda na miniaturkę). Po kosztach mógłbyś ustawić gdzieś blisko pasa drogi i w miarę równolegle do niego (np. pod kątem 30°) taniego HB100, ale będziesz musiał pogłówkować nad obróbką analogową sygnału, bo to goły frontend z wyjściem wprost z miksera IF. Duży zakres prędkości samochodów będzie wymagał szerokiego pasma wzmacniacza - to znacznie pogarsza jego parametry szumowe a szeroki kąt anteny sprawi, że mijający bramkę obiekt będzie generował wiele składowych niemożliwych do wydzielenia prostymi metodami. Do tego dojdą samochody oddalające się na przeciwnym pasie - nie do odróżnienia w dziedzinie częstotliwości.

3. Reszta zależy wybranego czujnika, ale dziś komputery są tanie więc nawet gdyby Malina miała robić FFT z radaru dopplera to i tak kosztu większego jak 200zł nie zrobi. Plus przetworniki ADC, ale może można wejść przez audio. Do trywialnej obróbki wystarczy groszowe Arduino (ale to może działać marnie) plus jakiś moduł łączności z wyświetlaczem.

Jeżeli zrobisz to ekonomicznie to będzie widać taniość na każdym kroku choć jest szansa, że zmieścisz się w budżecie.

Zakładam, że wszelkie bramki optyczne (poprzeczne) nie sprawdzą się w przypadku wielu pasów ruchu a lasery na światło widzialne sam odrzuciłeś.

Sprawdź jeszcze czy i gdzie wolno instalować takie rzeczy bez stosownych homologacji, pozwoleń i uzgodnień z lokalnym ZDM. Szczerze wątpię, ale jeśli próby będziesz prowadził na własnym podwórku to pewnie nikt nie będzie się czepiał.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Raf_Tech]

Ad 2. Właśnie myślę nad HB100 cały czas, bo są do niego gotowe biblioteki pod Arduino, np:

https://docs.google.com/document/d/1CVdH3UVTROaJ4_Bgsx_-hyg5_LvoNxYiB13pPRN9gzU/edit

Co do prędkości pojazdów w ruchu miejskim to też nie przesadzajmy. Raczej nikt ponad 100 km/h nie jeździ po dość wąskich, dziurawych i ruchliwych ulicach a jak widać w tym dokumencie 33Hz to 1MPH. Chyba nie zbyt dużo więc wzmacniacz nie musiał by być na jakieś duże zakresy częstotliwości. Czy się mylę?

I właśnie największy problem będzie z wyświetlaczem do tego. Różne banery reklamowe LED to koszt ponad 2 tyś. zł...

[marek1707]

Nie chciałbym, żebyś się rozczarował. Biblioteki mierzące częstotliwość robią to jedną z dwóch metod (pomiar okresu lub liczby zboczy w zadanym czasie), ale obie bazują na czystym sygnale cyfrowym doprowadzonym do wejścia procesora. Nie dostaniesz czegoś takiego z HB100 chyba, że będziesz pracował w sterylnym środowisku, tj. duże puste pole, droga jednokierunkowa, jeden samochód, żadnych ludzi dookoła i czujnik patrzący lekko w dół, umocowany na poprzeczce ponad jezdnią. W każdym innym wypadku szerokość wiązki anteny tego czujnika (>180°) sprawi, że będą łapane wszelkie rzeczy będące w jego zasięgu. Ruch każdej z nich (innych samochodów, ludzi, ptaków) będzie generował większy lub mniejszy sygnał jednocześnie z tym głównym. W dziedzinie czasu - jeśli przepuścisz takie coś przez detektor przejścia przez zero - dostaniesz kompletną kaszanę. Weź sobie dla treningu dwie sinusoidy jedną o amplitudzie powiedzmy dwa razy większej niż druga i o częstotliwościach w stosunku powiedzmy 1:1.234567, zsumuj je i zrób z tego prostokąt. Potem spróbuj zmierzyć tego (oczywiście w głowie) okres lub częstotliwość. Jakieś wyniki? Tak będzie działał (w prostym przypadku tylko jednego sygnału zakłócającego) Twój miernik. Moim zdaniem bez FFT i dodatkowej tego obróbki DSP się nie obejdzie. A pokazujący różne przypadkowe wartości szybkościomierz jest gorszy niż żaden. Nawet jeśli wśród wciąż zmieniających się liczb będzie przez chwilę ta właściwa.

[Raf_Tech]

A co powiesz na ekranowanie czujnika? Dało by się zastosować coś, żeby ograniczyć mu kąt "widzenia"? Nawet na jedną stronę.

[marek1707]

Tak, w przypadku wyboru HB100 ograniczenie kąta widzenia to będzie jeden z ważniejszych aspektów Twojej pracy. Niestety nie wiem, czy na tym poziomie możesz sobie pozwolić na robienie tego trochę w ciemno. Nie mając dokładnego modelu tego modułu, ani wiedzy, ani wyczucia, ani też oprogramowania do symulacji pól EM nie będziesz w stanie poprzeć swojej konstrukcji żadnymi obliczeniami. Bo tego, że uda Ci się zawęzić kąt jestem pewien. W ruch pójdzie folia aluminiowa, garnki, rurki i kubeczki. To się oczywiście daje robić, ale nie udowodnisz nikomu, że przyjęte rozwiązanie jest "optymalne" w jakimś założonym aspekcie tj, że nie pogorszyłeś istotnie zasięgu, parametrów szumowych czy promieniowanych harmonicznych itp. Obronę tego fragmentu projektu będziesz musiał wziąć na siebie i liczyć na dobrą wolę komisji. Być może "okolicznością łagodzącą" będzie cena tego modułu, grubo ponad rząd wielkości niższa niż jakiegokolwiek innego, przewidywalnego modułu radarowego.

Na pewno warto powalczyć z kątem, bo żaden inny sposób nie zmniejszy zakłóceń jak walka z nimi u źródła. Jeśli uzyskasz wiązkę widzącą tylko jeden pas drogi, sprawa znacznie się uprości i może nawet prymitywny pomiar częstotliwości wystarczy 🙂 Naprawdę szczerze kibicuję.

Do pierwszych eksperymentów możesz zrobić wzmacniacz pokazany w dokumencie producenta modułu. Zrób koniecznie regulowane wzmocnienie no i musisz dospawać stopień detektora szczytowego żeby znać siłę sygnału (żeby w ogóle odróżniać sygnał od jego braku) i komparatora (żeby wysłać do procesora sensowny prostokąt). No i może weź lepszy wzmacniacz, choć jeśli zjedziesz ze wzmocnieniem to może i ten wystarczy. Samochody są duże i metalowe więc dają bardzo silne echo, ale dobrze byłoby móc wykrywać je z daleka (>20m), więc tak czy tak sygnał IF będzie słaby. Myślę, że minimalne wzmocnienie będzie w granicach 200-2000.

[Raf_Tech]

Dość długo mnie nie było, ale kompletuje wszystkie części i chce zrobić wzmacniacz jak na schemacie poniżej i utknąłem z rezystorami zaznaczonymi czerwonym kółkiem. Oporność 1 mili ohm. Czy ktoś wie gdzie mógłbym taki kupić w technologii przewlekanej do płytki protypowej? Przekopuje internet, ale nie mogę na nic trafić. Najmniejszy jaki udało mi się znaleźć to 10 mili ohm.

Schemat:

[deshipu]

Wydaje mi się, że tam jest błąd i albo to nie są rezystory, albo miało być wielkie "M", czyli MΩ. Miliomy to mają miedziane druciki...

[ Dodano: 03-01-2017, 19:26 ]

Być może autor (lub przerysowywacz) schematu nie mógł znaleźć symbolu dławika i zamiast tego narysował rezystor, bo wyglądał podobnie?

[ Dodano: 03-01-2017, 19:30 ]

W sumie, to zmusza to trochę do refleksji nad tym jakich innych symboli autor nie mógł znaleźć? Być może te wzmacniacze, to wcale nie mają być wzmacniacze, tylko na przykład bramki logiczne? A ten kondensator to tak naprawdę bateria? W końcu ma narysowany "+".

[marek1707]

"Oporność 1 mili ohm"

Ojej, to jednak znaczy, że kompletnie nie rozumiesz jak ten wzmacniacz działa 😐 i nawet nie zadałeś sobie trudu by poczytać o tym cokolwiek lub choćby znaleźć wzór na wzmocnienie takiego stopnia. Zajrzyj np. tutaj:

https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier

albo tutaj:

http://www.ti.com/ww/en/bobpease/assets/AN-31.pdf

Twój układ to dwa wzmacniacze nieodwracające a każdy stopień możesz rozpatrywać osobno. Jeśli policzysz wzmocnienie pierwszego K1 a potem drugiego jako K2 to wzmocnienie całości będzie K1*K2. Nie warto budować układów których się nie rozumie, to strata czasu bo jeśli włączysz i coś nie zadziała, będziesz bezradny.

A schemat jest OK, wzięty wprost z karty katalogowej czujnika radarowego i tak jak zgadł deshipu w miejscu małych "m" powinny być duże "M". Jedyne co bym zmienił to napięcie masy pozornej, bo 2.5V dla LM324 to nie jest środek ich zakresu pracy. Albo zmienił wzmacniacze na RRIO.

Pisałem o wzmocnieniu: może warto do eksperymentów zrobić regulowane wzmocnienie? Zastanów się jak to zrobić w tym torze, które oporniki zamienić na potencjometry? Przemyśl jakie próby chcesz robić z tym układem zanim cokolwiek kupisz i weźmiesz lutownicę do ręki. Układy znalezione w sieci raczej nigdy nie pasują wprost akurat do Twojego zastosowania.

Rzeczywiście, nikt normalny nie używa oporników 1miliom bo takie chyba nie istnieją jako elementy. Pierwszy lepszy kalkulator pokazuje, że taką rezystancje ma 0.25mm ścieżki a dużo więcej mają lutowania po obu stronach opornika:

http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/24/trace-resistance-calculator/

I pomyśl nad ARW bo sygnał z radaru zmienia się bardzo z odległością i wielkością celu a tu zajdą oba te przypadki. No i na razie masz wzmacniacz - co dalej? Wpuszczasz to od razu na ADC i robisz w procku FFT (to naprawdę nietrudne) czy kleisz jakiś detektor amplitudy czy przejść przez zero?

[Lukaszm]

nikt normalny nie używa oporników 1miliom bo takie chyba nie istnieją jako elementy.

Rozumiem że pomijasz rezystory do pomiaru prądu?

http://eu.mouser.com/ProductDetail/Vishay/WSLP27261L000FEA/?qs=%2fha2pyFaduiEZjDk69Lg%252b2jCxqrj%2fI0Y0kKlnEN2tSfwvDYVy7cjH%2f2KNJl1E9A9

[marek1707]

Nie wiem co rozumiesz. Moim zdaniem rezystor 1mΩ w takiej postaci jak pokazałeś jest niestosowalny. Może w formie z wyprowadzeniami Kelvina, gzie masz 4 druty a na 2 z nich mierzysz (bezprądowo) napięcie zdjęte bezpośrednio z elementu oporowego to jeszcze. Takich używałem (10-22mΩ) i to ma sens:

http://www.mouser.com/ds/2/414/lrk-769897.pdf

Przy normalnym, 2 wyprowadzeniowym oporniku, już przy 0R050 (5W/THT) miałem problemy z jego tolerancją bo każda sztuka miała trochę inną rezystancję po lutowaniu do PCB - spoiwa było raz więcej a raz mniej a i powierzchnia styku była za każdym razem inna. Trzeba było kalibrować układ na aktualną rezystancję i temperaturę - bo przecież takie złącza od razu dają współczynniki temperaturowe plus napięcia termiczne jak termopary...

W każdym razie - kończąc OT - kolega na szczęście potrzebuje 1MΩ, a zawsze może sobie przeliczyć układ na inne wartości. Ciekaw jestem jego szerszych planów, czyli: no dobra mamy wzmacniacz i.. co dalej?

[Lukaszm]

No w tym elemencie są wyprowadzenia do pomiaru metodą Kelvina, footprint wygląda tak

Sorry za offtopic.

[Raf_Tech]

Dzięki za wyjaśnienie. Jeśli chodzi o oporniki 1 mili ohm wiedziałem, że istnieją, ale jak widać nawet na schematach w notach katalogowych urządzenia zdarzają się błędy.

Cały układ i jak to ma działać jest opisane poniżej:

https://docs.google.com/document/d/1CVdH3UVTROaJ4_Bgsx_-hyg5_LvoNxYiB13pPRN9gzU/edit

Podłączam cały ten układ do Arduino, który mierzy częstotliwość sygnału i przez odpowiedni wzór zamienia to wprost na prędkość w km/h lub mil/h.

marek1707 pomyślę nad tymi potencjometrami, które zasugerowałeś.