Modulador de farol Arduino para segurança de motocicleta: 20 etapas (com fotos)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

As motocicletas são difíceis de ver na estrada principalmente porque têm apenas cerca de um quarto da largura de um carro ou caminhão. Desde 1978, nos EUA, os fabricantes de motocicletas são obrigados a tornar as motocicletas mais visíveis ligando os faróis continuamente, mas às vezes isso não é suficiente para distingui-los dos carros e torná-los "mais visíveis". Os regulamentos federais e canadenses dos EUA permitem a modulação dos faróis das motocicletas. A modulação está piscando os faróis em uma determinada taxa para torná-los mais visíveis. Este link mostra os requisitos para moduladores de faróis para os EUA e Canadá.

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

Como sou um entusiasta de eletrônica, tenho alguma experiência com microcontroladores e ando de motocicleta, decidi fazer meu próprio modulador de farol e adicionar alguns outros recursos de segurança só para mim. Dois recursos foram adicionados para aumentar minha conveniência e segurança. Eles são um indicador de velocidade, o que eu chamo de "controle de cruzeiro do pobre", com visor LED e uma luz de segurança âmbar na parte traseira. Qualquer um desses recursos pode ser adicionado ao design do modulador a qualquer momento.

O velocímetro da minha motocicleta é difícil de ler devido à sua localização e design. Ler o velocímetro significa tirar os olhos da estrada. O indicador de velocidade consiste em um interruptor momentâneo montado no guidão próximo ao polegar direito, um dispositivo de efeito hall com ímã conectado à roda dianteira e um LED tricolor montado no para-brisa próximo ao nível dos olhos. Quando a velocidade desejada é alcançada, o interruptor é pressionado e imediatamente o LED fica azul indicando que você está indo na velocidade definida ou próximo a ela. Se você perder velocidade, o LED ficará verde indicando que, para manter a velocidade definida, você precisa aumentar a velocidade. Se você for muito rápido, o LED ficará vermelho indicando que você precisa diminuir a velocidade. O objetivo é manter o LED azul.

Este projeto foi um projeto de aprendizado para mim e cometi muitos erros ao longo do caminho (principalmente no software, onde as alterações são fáceis de fazer). Estou sugerindo que, como um projeto único, você use a construção sugerida na seção "Como é construída".

NOTA: Este projeto não se destina a qualquer uso comercial e não atende à "letra" da lei em duas áreas

(d) O interruptor do modulador deve ser conectado ao cabo de alimentação do filamento do feixe sendo modulado e não no lado do terra do circuito.

(e) Devem ser fornecidos meios para que tanto o feixe inferior quanto o superior permaneçam operáveis em caso de falha do modulador [NOTA: Um interruptor pode ser instalado em todo o dispositivo MOSFET para atender a este requisito]

Conjunto de habilidades necessário:

• Este Instructable não é um "How to", é um "How". Você terá que fazer alguns projetos e adaptações para sua própria motocicleta.
• Capacidade de ler e seguir um diagrama esquemático, localizar componentes em uma placa de prototipagem e conectá-los com fio de conexão.
• Capacidade de soldar
• Capacidade mecânica para instalar o modulador em uma motocicleta

Etapa 1: Objetivo do Projeto

Antes de iniciar qualquer projeto de design, gosto de escrever uma lista de tudo que eu gostaria que o design fizesse. Aqui está minha lista:

• Deve ser "plug-n-play". Instala-se entre o chicote do farol e os faróis. Nenhum corte ou modificação na fiação do veículo.
• Module os faróis em 240 transições por minuto entre 100% e 20% de brilho em farol alto ou baixo.
• Module uma luz de advertência traseira em 60 transições por minuto, 240 transições por minuto quando os freios são acionados.
• Foto-resistor montado no garfo dianteiro que detecta a luz do dia. Ao anoitecer, a modulação do farol cessa e o display heads-up escurece.
• Indicador LED de velocidade de três cores. O display indica "muito rápido" (vermelho), "muito lento" (verde), "na velocidade" (azul) com histerese programável.
• Interruptor de ajuste montado no guiador para o indicador de velocidade do cabeçote.
• Dispositivo de efeito Hall montado no garfo dianteiro com ímã colado na roda dianteira para detectar a velocidade do veículo.

Planos para implementação futura:

• Um verdadeiro controle de cruzeiro com motor de passo montado no guiador para acionar o acelerador.
• Luzes de advertência laterais âmbar.

Etapa 2: como é construído

Os microcontroladores são muito poderosos em relação a tudo o que podem fazer. É bastante fácil conectar dispositivos aos pinos de um microcontrolador e controlá-los com software. Eu usei um Arduino (ou clone do Arduino) para este projeto e várias placas de prototipagem (uma para cada função). Mais tarde, projetei minha própria placa de circuito. Essas placas de prototipagem se conectam umas às outras em uma pilha com os pinos do Arduino replicados em cada placa de prototipagem. A figura acima mostra como este projeto pode ser construído em etapas, uma função em cada placa de prototipagem. É sugerido que você construa o modulador de farol primeiro, instale-o na motocicleta e verifique se ele funciona corretamente antes de passar para o próximo módulo. Este tipo de construção também oferece a oportunidade de inventar, projetar e construir suas próprias características especiais.

Etapa 3: o esquema do modulador de farol

Presume-se que você usará um Arduino UNO R3 ou microcontrolador compatível. Use o esquema acima para conectar os componentes do modulador. Se você tiver apenas um farol, pode omitir o segundo circuito de controle (mostrado na caixa azul). Mesmo se você tiver dois faróis, considere piscar apenas um. Pode parecer (e é) exagero usar um microcontrolador para piscar um farol. A razão para usar o microcontrolador é a simplicidade da eletrônica e a capacidade de executar as outras funções do módulo. Para construir a placa do modulador do farol, você precisará das peças mostradas na lista de peças a seguir.

Etapa 4: Lista de peças do modulador de farol

Etapa 5: conjuntos de cabos do modulador de farol

Esses cabos são necessários para o módulo modulador do farol. Sempre use uma bitola de fio que seja apropriada para o circuito que atende. Recomenda-se que cada fio solto e conector não polarizado sejam rotulados. Isso deve ser feito em cada cabo e em ambos os lados da placa de circuito proto-escudo. Uma vez que sua motocicleta não pode usar uma lâmpada de farol H4 como a minha, será necessário que você:

• Determine o tipo de lâmpada para sua motocicleta
• Peça o extensor de cabo de farol apropriado
• Identifique quais dos três fios são "Terra", "Farol alto" e "Farol baixo" e conecte de acordo

Etapa 6: Instalação do modulador de farol

O layout e as conexões entre os componentes nesta placa são para o construtor determinar. Use um conector de ângulo reto de 2 pinos como conector para o conjunto do cabo do foto-resistor e outro para a energia usada para fornecer 12 VCC à luz de advertência traseira. Conecte o módulo modulador do farol na placa Arduino. A imagem acima mostra como o modulador é instalado entre o farol da motocicleta e o chicote do farol. Toda a energia vem do chicote do farol da motocicleta.

Etapa 7: Instalação do foto-resistor

Monte o conjunto do cabo do foto-resistor usando uma ou mais abraçadeiras para prendê-lo no garfo dianteiro da motocicleta apontando para baixo em direção ao solo.

Etapa 8: o software

Este código Arduino irá operar o modulador de farol, luz de advertência traseira e indicador de velocidade "heads up". Embora não seja um código profissional de forma alguma, ele mostra exemplos de temporizadores e interrupções.

Software modulador

As características centrais do software do modulador de farol são:

• Um temporizador de 8 Hz.
• Uma matriz de 16 elementos que armazenam o status do farol para cada tique do temporizador. (por exemplo, em 100%, em 20%, em 100%, em 20%, etc.)
• Uma interrupção do cronômetro que lê a matriz de status e transfere esse status para o pino do farol no Arduino.

Cada vez que você passa pelo loop, o valor do resistor fotográfico é lido. Se o valor lido for maior que o valor armazenado que representa o crepúsculo, os faróis continuam a se modular.

Software de luz de advertência traseira

O software da luz de advertência traseira usa o mesmo temporizador de 8 Hz, interrupção do temporizador e matriz que o modulador do farol, mas enquanto o freio da motocicleta não é aplicado, a luz de advertência traseira fica acesa por 8 tique-taques e apagada por 8 tiquetaques. Se os freios forem aplicados, a luz de advertência traseira pisca em 1 tique, 1 tique, etc. até que o freio seja liberado.

Software indicador de velocidade

As características centrais do indicador de velocidade são:

• Um temporizador de 2000 Hz.
• Uma interrupção de hardware gerada pelo dispositivo de efeito Hall
• O interruptor de definição de velocidade
• Os LEDs que indicam "muito rápido", "muito lento" e "na velocidade"

Cada vez que o ímã da roda dianteira passa pelo dispositivo de efeito Hall, um contador, acionado pelo temporizador de 2000 Hz, é armazenado; então o contador é zerado e a contagem começa novamente. Quando o botão “configuração de velocidade” é pressionado, o contador armazenado torna-se a velocidade configurada. Depois disso, a velocidade definida é comparada com o contador armazenado e o LED apropriado é aceso indicando se a contagem é menos (muito rápido) mais (muito lento) ou dentro da faixa de tolerância para a velocidade calculada adicionando ou subtraindo uma porcentagem da velocidade definida. Se a tolerância não fosse introduzida, a contagem teria que ser exatamente a velocidade definida ou o LED azul nunca acenderia.

Etapa 9: o módulo de luz de advertência traseira

A imagem acima mostra uma luz LED âmbar de advertência presa ao encosto do banco traseiro da minha motocicleta. Durante a condução, esta luz pisca a uma taxa constante de um segundo acesa e um segundo apagada. Quando os freios são aplicados, essa luz pisca quatro vezes por segundo como os faróis.

Etapa 10: o esquema da luz traseira de advertência

Use o esquema acima para conectar os componentes da luz de advertência traseira. Para construir a placa de luz de advertência traseira, você precisará das peças mostradas na lista de peças a seguir.

Etapa 11: Lista de peças da luz de advertência traseira

Etapa 12: Montagem do cabo da luz de advertência traseira

Etapa 13: Instalação da luz de cuidado

O layout e as conexões entre os componentes nesta placa são para o construtor determinar. Use um conector em ângulo reto de 2 pinos como conector para o conjunto do cabo da luz de advertência e outro para a alimentação de 12 VCC do módulo modulador do farol.

Monte a luz de advertência na parte traseira da motocicleta e prenda o cabo com abraçadeiras. Conecte o módulo de luz de advertência ao módulo modulador de farol, conecte o jumper de 12 VCC da luz de advertência do módulo modulador de farol ao módulo de luz de advertência traseiro.

Etapa 14: O esquema do módulo indicador de velocidade

Etapa 15: Lista de peças do indicador de velocidade

Etapa 16: Montagem do cabo de efeito Hall do indicador de velocidade

Etapa 17: Chave de configuração de velocidade do indicador de velocidade e conjunto de cabo da chave de freio

Etapa 18: Conjunto do cabo do indicador de velocidade "Heads-up LED"

A montagem do LED é deixada para o construtor.

Etapa 19: Instalação do indicador de velocidade

O layout e as conexões entre os componentes nesta placa são para o construtor determinar. Use um conector em ângulo reto de 2 pinos como conector para o conjunto do cabo de definição de velocidade e outro para o cabo da chave do freio. Use um conector de ângulo reto de 3 pinos como conector para o conjunto do cabo do dispositivo de efeito Hall e um conector de 4 pinos para o conjunto do cabo do LED indicador de velocidade.

Monte a chave de configuração de velocidade, o sensor hall, o LED indicador de velocidade e o cabo para a chave de freio da motocicleta de acordo com as fotos de montagem do cabo. Conecte o módulo indicador de velocidade no módulo de luz de advertência.

Etapa 20: NOTAS FINAIS

Eu tenho usado meu modulador de farol / luz de advertência / indicador de velocidade por mais de um ano e nunca falhou. Espere alguns segundos de atraso (enquanto o Arduino é inicializado) até que os faróis se acendam e comecem a piscar. Embora seja impossível provar um não evento, pareço estar visível para os motoristas ao meu redor. Pelo menos 3 pessoas mencionaram e apreciam a luz âmbar de advertência traseira.