🧘 🛷 🤰🏾 Télémétrie pour les courses de motos. Partie 1

Debout sur le terrain d'entraînement près de la piste balisée pour moto-jhana (un type de sport automobile qui gagne en popularité), j'ai regardé comment les temps au tour sont mesurés sur un chronomètre dans un smartphone. Il est clair que des données précises ne peuvent pas être obtenues de cette façon. À la maison, il y avait plusieurs arduins, quelques écrans et, il semblerait, tout ce qui est nécessaire pour assembler la télémétrie automatique est de trouver une paire de capteurs appropriés qui fonctionnent lorsque le vélo passe. Ainsi commença de nombreuses nuits blanches avec un fer à souder, vim, dremel et parfois même un broyeur.

Pour l'avenir - tout s'est avéré, les appareils ont fonctionné avec succès aux trois étapes du championnat de motogimkhan [G] -RSBK et sont activement utilisés pendant l'entraînement. Résultat:

contrôleur pour mesurer l'heure d'arrivée
capteurs pour le contrôleur
tableau de bord pour afficher les résultats
panneau d'arbitre

ainsi que quelque chose d'autre!

Les capteurs ont été achetés et après une demi-heure, le prototype clignotait déjà avec des chiffres sur l'écran. Certes, je me suis un peu trompé en pensant que pour tout le reste, j'en avais assez pour plusieurs soirées.

L'article n'a pas de schéma dans Fritzing - il y a beaucoup de guides sur la connexion des capteurs et des écrans sur le réseau, et il n'y a pas de sources - ~~(chaque programmeur qui se respecte va tout jeter et l'écrire à partir de zéro)~~ Je pense que je peux gérer l'intervalle entre les signaux de deux entrées. Avec l'aide de moyens et d'outils improvisés, il s'est avéré être une tâche beaucoup plus intéressante d'assembler d'abord le prototype dans une boîte à chaussures adaptée au transport, puis de l'amener à une forme presque de production.

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En compétition, la course commence à partir d'une case de départ à cône limité, puis suit l'itinéraire, et l'arrivée se fait également vers la case à cône limité située à côté du départ. Deux capteurs sont nécessaires - l'intersection de départ et l'intersection de fin. Jusqu'à présent, il a été décidé de vérifier l'heure directement à partir du départ du participant de la boîte, à l'avenir - au signal d'un feu de circulation, et le capteur peut être utilisé pour vérifier le faux départ.

Oui, le divertissement ajoute des courses en couple sur deux pistes identiques, ce qui signifie qu'il devrait y avoir deux ensembles d'équipements.

Capteurs

Après avoir étudié l'assortiment, j'ai trouvé et acheté des capteurs de croisement de faisceaux optiques, constitués de deux modules - un émetteur et un récepteur. Une large plage de tension d'alimentation est de 6-36 V, le signal du capteur est une sortie NPN. Pendant les tests en salle, ils se sont révélés excellents - une portée de plusieurs mètres, une bonne focalisation du faisceau et la vitesse de réponse - en quelques millisecondes.

C'est bien, maintenant vous devez décider comment les nourrir, les attacher et les diriger. Tous les employés de l'informatique savent que les normes sont bonnes, je serai donc alimenté à partir de 12V et je fixerai et guiderai avec des supports photo standard.

Emetteurs

Par une combinaison étonnante de circonstances, la taille de l'émetteur a coïncidé avec la taille d'une batterie standard 18650. La solution est venue à ma propre décision - prendre un boîtier de charge autonome! À la fin, j'ai percé un trou pour le faisceau du capteur, ajouté un support à un trépied photographique pour GoPro avec un dessus scié, une batterie et un convertisseur DC-DC élévateur miniature à 12V. Bonus - une LED verte brillante qui illumine un morceau de tuyau en silicone qui encadre le trou pour le faisceau, brillant lorsqu'il est allumé.

Les inconvénients de la conception sont la masse, même si vous ne prenez pas en compte l'augmentation de tension double séquentielle des convertisseurs DC-DC - intégrés jusqu'à 5V et soudés jusqu'à 12V. Premièrement, c'est un appareil actif qui est instable à l'humidité et nécessite une charge. Deuxièmement, il s'est avéré que la charge de l'alimentation de l'émetteur n'est pas suffisante, et après une minute, l'électronique de la banque d'alimentation est désactivée.

Après de longs essais et le rejet d'options absolument béquilles, j'ai trouvé une issue - trouver et remplacer la résistance de shunt pour la mesure de courant afin que la carte considère que l'appareil connecté n'a pas encore été chargé. L'intuition a suggéré que cette résistance soit la plus grande de la carte:

Et peu importe que la résistance CMS ait été soigneusement soudée: dans les cas de charge suivants achetés, le circuit électrique et la logique de travail se sont avérés être considérablement modifiés, devenant inadaptés à mes besoins: l'alimentation a continué de s'allumer avec le bouton, et elle s'est éteinte - elle n'est devenue automatiquement que pour réduire la consommation actuelle de l'appareil connecté, qui ne convient que pour charger des téléphones.

Néanmoins, il existe plusieurs banques de puissance avec la bonne logique à portée de main - suffisamment pour créer un prototype fonctionnel. La non-optimalité de la consommation d'énergie n'est pas non plus critique - la batterie a duré deux jours de fonctionnement continu.

Récepteurs

Connaissant les fournisseurs peu fiables qui changent de circuit, il a conclu que plus le composant est accessible et répandu, mieux c'est. Cela signifie que les récepteurs seront dans d'autres bâtiments (au départ, il y avait une idée de tout faire à l'intérieur des banques d'alimentation et de transmettre des données via un canal radio à un contrôleur avec un écran).

Profil carré en aluminium, prise téléphonique 6P4C, support de trépied pour GoPro, rivets et beaucoup d'adhésif thermofusible:

Pour former des cubes thermofusibles avec des composants à l'intérieur, j'ai utilisé un mandrin en profil garni d'un spray silicone - après durcissement, la pièce est extrudée avec une légère pression.

De plus, pour faciliter le réglage, deux LED clignotantes fusionnées en cubes sont connectées à la sortie du capteur: ainsi, lorsque vous visez les capteurs, vous pouvez immédiatement voir l'état, malgré l'affichage du contrôleur.

Mission accomplie - presque tous les composants peuvent être achetés dans la quincaillerie la plus proche! En conséquence, la porte de départ avec des capteurs installés sur les trépieds les plus simples ressemble à ceci:

Contrôleur

Le contrôleur est très simple - lorsqu'un signal est reçu du premier capteur, le chronomètre démarre, à partir du second, il s'arrête. L'heure est affichée sur l'écran OLED et envoyée par voie hertzienne à l'aide du module nRF24L01. Le circuit est également primitif - l'écran est connecté par deux fils via I2C, nRF24L01 - par quatre fils via SPI, plus la terre et l'alimentation. Fils de signal de deux capteurs - via des diviseurs de tension vers deux entrées avec prise en charge des interruptions matérielles.

Les premières courses sont déjà en route - il faut se dépêcher avec le prototype. J'ai pris la banque d'alimentation qui est venue à portée de main (avec un bouton d'alimentation matériel) sur quatre banques. La place sur une batterie sera prise par l'écran en face avant et les prises téléphoniques au dos:

La deuxième batterie est remplacée par un Arduino Pro Mini PCB, soudé sur une carte de circuit imprimé LUT, un module radio et un tas de résistances. Il y a une pénurie d'espace libre - il convient désormais de considérer que les fils occupent le plus d'espace: peu

importe à quel point cela semble effrayant - la conception s'est avérée très efficace, et après six mois, la carte de la banque d'alimentation elle-même a échoué.

Pour faciliter le débogage et la mise à jour du micrologiciel, le port de l'adaptateur série USB FT232RL a été sorti et connecté au port série Arduino Pro Mini. Pour charger les batteries via le même connecteur en même temps, j'ai appliqué une petite astuce: vous devez alimenter le module FTDI via la sortie VCC du circuit interne de l'appareil et rediriger la broche + 5V de MiniUSB vers l'entrée pour charger la banque d'alimentation. Pour ce faire, il suffit d'abandonner la résistance zéro sur l'adaptateur et de faire une prise de courant à partir du plot de contact supérieur:

La manière évidente est de connecter uniquement GND, RX et TX ne fonctionnera pas: le module sera alimenté via la broche RX.

Deuxième contrôleur

Des essais ont eu lieu dans la rue, le temps est considéré, les capteurs enregistrent de manière stable l'intersection - hourra! Et puis - la compétition sur le nez, littéralement dans deux semaines. Cela signifie que le temps presse: vous devez assembler un deuxième ensemble de capteurs selon une conception déjà éprouvée et un deuxième contrôleur.

Et c'est pourquoi j'aime Arduino - pour un démarrage rapide et travailler avec une énorme quantité de fer sans lire les fiches techniques.
Le deuxième boîtier et l'écran OLED chic, mais cher, ainsi que les piles n'auront pas le temps d'apporter du courrier. J'ai pris ce qui était à portée de main: une boîte pour les petites choses, une prise téléphonique, quatre résistances, un Arduino Nano, nRF24L01, une sorte d'écran, un stabilisateur KR142EN5A (il y a toujours une alimentation 12V sur la piste). Littéralement trois points de soudure, tout le reste est sur des fils de maquette, et une heure plus tard, le deuxième set est prêt!

À la livraison - le panel judiciaire! Boîtier pour équipement radio, Arduino Uno, nRF24L01 et une paire d'écrans avec huit indicateurs à sept segments. Tout connecté à nouveau avec des fils de planche à pain. Dans le cas, j'ai percé un trou pour un port USB pour l'alimentation à partir d'une banque d'alimentation externe ou d'un ordinateur portable, des écrans - un adhésif thermofusible attaché à un couvercle transparent. Recevoir un paquet via un module radio et l'afficher sur l'un des deux écrans n'est pas une tâche très difficile, le code a été écrit rapidement. Le résultat est un panel de juges dupliquant les informations des contrôleurs et un deuxième ensemble de télémétrie:

Compétition

Avant la compétition, j'ai vérifié à nouveau tous les appareils, et pour cause: dans l'un des contrôleurs, le quartz était au standard 16 MHz, et dans le second - 16,384 MHz! Inutile de dire qu'ils considéraient le temps différemment.

J'ai chargé les batteries et vérifié la connexion - les modules radio se sont montrés très bien, diffusant des dizaines de mètres de données avec une antenne câblée sur une carte de circuit imprimé. Tous les appareils ensemble semblent déjà plus impressionnants:

pour la bonne chance, le jour de la course s'est avéré être chaud et sec - l'équipement survivra. Pendant que la piste est balisée, j'organise le matériel:

Les premières courses commencent et - bravo, tout fonctionne clairement! Il n'y a pas de faux positifs, le temps est sûr. Les filles au départ aident les athlètes à placer le vélo dans la porte de départ et à enregistrer le résultat à l'arrivée. Le panneau portable des juges aide à peu près - en plein soleil, les indicateurs LED du contrôleur allongé sur l'asphalte sont presque invisibles.

L'idée a porté ses fruits: près d'une centaine de courses parallèles ont été réalisées (et c'est deux cents fois enregistrées), il n'y a eu aucun échec, et la différence entre les deux premières places dans la catégorie des motos routières était de 0,1 seconde, ce qui est difficile à mesurer manuellement. C'est donc décidé: le projet est en cours!

Télémétrie pour les courses de motos. Partie 1 - Prototype