👨🏿‍🤝‍👨🏾 🃏 👨🏿‍🤝‍👨🏼 Telemetri untuk balap motor. Bagian 1

Berdiri di tempat latihan di dekat lintasan yang ditandai untuk moto-jhana (sejenis olahraga motor semakin populer), saya menyaksikan bagaimana waktu putaran diukur pada stopwatch di telepon pintar. Jelas bahwa data yang akurat tidak dapat diperoleh seperti itu. Di rumah, ada beberapa arduin, beberapa pajangan, dan, tampaknya, semua yang diperlukan untuk merakit telemetri otomatis adalah menemukan sepasang sensor yang cocok yang berfungsi ketika sepeda melintas. Maka dimulailah banyak malam tanpa tidur dengan besi solder, vim, dremel dan kadang-kadang bahkan penggiling.

Ke depan - semuanya berjalan dengan baik, perangkat berhasil bekerja di ketiga tahap kejuaraan motogimkhan [G] -RSBK, dan secara aktif digunakan selama pelatihan. Dikumpulkan sebagai hasilnya adalah:

pengontrol untuk mengukur waktu kedatangan
sensor untuk pengontrol
papan skor untuk menampilkan hasil
panel wasit

dan juga sesuatu yang lain!

Sensor dibeli dan setelah setengah jam prototipe sudah berkedip-kedip dengan angka di layar. Benar, saya agak keliru dalam meyakini bahwa untuk semua hal lain saya sudah cukup untuk beberapa malam.

Artikel ini tidak memiliki skema dalam Fritzing - ada banyak panduan tentang menghubungkan sensor dan tampilan di jaringan, dan tidak ada sumber - ~~(setiap programmer yang menghargai diri sendiri akan membuang semuanya dan menulisnya dari awal)~~ Saya pikir semua orang dapat menangani interval antara sinyal dari dua input. Menggunakan sarana yang ada di tangan dan alat, ternyata menjadi tugas yang jauh lebih menarik untuk pertama-tama merakit prototipe dalam kotak sepatu yang cocok untuk transportasi, dan kemudian membawanya ke bentuk yang hampir berproduksi.

— , , . , , , . , , , .. — , .

Dalam kompetisi, balapan dimulai dari kotak awal dengan kerucut terbatas, kemudian mengikuti rute, dan finish juga ke kotak terbatas kerucut yang terletak di sebelah awal. Diperlukan dua sensor - persimpangan mulai dan persimpangan selesai. Sejauh ini, telah diputuskan untuk memeriksa waktu secara langsung dari keberangkatan peserta dari kotak, di masa depan - pada sinyal lampu lalu lintas, dan sensor dapat digunakan untuk memeriksa awal yang salah.

Ya, hiburan menambah pacuan pada dua trek yang identik, yang berarti harus ada dua set peralatan.

Sensor

Setelah mempelajari bermacam-macam, saya menemukan dan membeli sensor penghalang sinar optik penghalang, yang terdiri dari dua modul - pemancar dan penerima. Berbagai macam tegangan suplai adalah 6-36V, sinyal dari sensor adalah keluaran NPN. Selama tes di ruangan, mereka terbukti sangat baik - jarak beberapa meter, fokus balok yang baik, dan kecepatan respons - dalam milidetik.

Itu bagus, sekarang Anda harus memutuskan bagaimana memberi makan mereka, melampirkan dan mengarahkan mereka. Semua karyawan TI tahu bahwa standar baik, jadi saya akan didukung dari 12V, dan kencangkan dan pandu dengan rak foto standar.

Emitter

Dengan kebetulan yang luar biasa, ukuran emitor bertepatan dengan ukuran baterai standar 18650. Pada akhirnya saya mengebor lubang untuk sinar sensor, menambahkan mount ke tripod fotografi untuk GoPro dengan atas gergaji, baterai dan mini-step-up converter DC-DC ke 12V. Bonus - LED hijau cerah yang menyinari selembar selang silikon yang membingkai lubang untuk sinar, bersinar ketika dinyalakan.

Kelemahan dari desain adalah massa, bahkan jika Anda tidak memperhitungkan peningkatan tegangan ganda berurutan oleh konverter DC-DC - bawaan hingga 5V dan disolder hingga 12V. Pertama, ini adalah perangkat aktif yang tidak stabil terhadap kelembaban dan membutuhkan pengisian daya. Kedua, ternyata beban dari catu daya emitor tidak cukup, dan setelah satu menit elektronik bank daya mati.

Setelah uji coba yang lama dan pemberhentian opsi yang benar-benar kruk, saya menemukan jalan keluar - menemukan dan mengganti resistor shunt untuk pengukuran saat ini sehingga dewan menganggap bahwa perangkat yang terhubung belum diisi. Intuisi menyarankan agar resistor ini menjadi yang terbesar di papan:

Dan tidak masalah bahwa resistensi smd disolder dengan rapi: dalam kasus pengisian berikut dibeli, rangkaian listrik dan logika kerja berubah sangat, menjadi tidak sesuai untuk tujuan saya: daya terus menyala dengan tombol, dan dimatikan - hanya secara otomatis untuk mengurangi konsumsi perangkat terhubung saat ini, yang hanya cocok untuk mengisi daya ponsel.

Namun demikian, ada beberapa bank daya dengan logika yang benar di tangan - cukup untuk membuat prototipe yang berfungsi. Non-optimalitas dalam konsumsi energi juga tidak kritis - baterai bertahan selama dua hari operasi terus menerus.

Penerima

Mengetahui tentang pemasok yang tidak dapat diandalkan yang mengubah sirkuit, ia menyimpulkan bahwa semakin mudah mengakses dan memperluas komponen, semakin baik. Ini berarti bahwa penerima akan berada di gedung lain (awalnya ada ide untuk melakukan segalanya di dalam bank daya, dan mengirimkan data melalui saluran radio ke pengontrol dengan layar).

Profil aluminium persegi, jack telepon 6P4C, dudukan tripod untuk GoPro, paku keling, dan banyak perekat lelehan panas:

Untuk membentuk kubus lelehan panas dengan komponen di dalamnya, saya menggunakan mandrel yang terbuat dari pemangkasan profil yang dilumasi dengan semprotan silikon - setelah pengerasan, benda kerja diekstrusi oleh tekanan cahaya.

Selain itu, untuk kenyamanan penyesuaian, dua LED berkedip yang menyatu ke dalam kubus terhubung ke output sensor: jadi ketika mengarahkan sensor, Anda dapat segera melihat statusnya, terlepas dari tampilan pengontrol.

Misi tercapai - hampir semua komponen dapat dibeli di toko perangkat keras terdekat! Hasilnya, gerbang awal dengan sensor yang dipasang pada tripod paling sederhana terlihat seperti ini:

Pengendali

Pengontrolnya sangat sederhana - ketika sebuah sinyal diterima dari sensor pertama, timer mulai, dari yang kedua berhenti. Waktu ditampilkan pada layar OLED dan dikirim melalui udara menggunakan modul nRF24L01. Rangkaian ini juga primitif - layar dihubungkan oleh dua kabel melalui I2C, nRF24L01 - oleh empat kabel melalui SPI, plus ground dan power. Kabel sinyal dari dua sensor - melalui pembagi tegangan ke dua input dengan dukungan untuk gangguan perangkat keras.

Balapan pertama sudah di jalan - Anda harus bergegas dengan prototipe. Saya mengambil bank daya yang datang (dengan tombol daya perangkat keras) di empat bank. Tempat pada satu baterai akan diambil oleh tampilan di sisi depan, dan jack telepon di bagian belakang:

Baterai kedua diganti oleh Arduino Pro Mini PCB, disolder pada papan sirkuit buatan LUT, modul radio, dan banyak resistor. Ada kekurangan ruang kosong - untuk selanjutnya perlu dipertimbangkan bahwa kabel menempati ruang paling banyak:

Tidak peduli seberapa menakutkan kelihatannya - desainnya ternyata cukup bekerja, dan setelah setengah tahun dewan bank daya itu sendiri gagal.

Untuk kenyamanan debugging dan memperbarui firmware, port adaptor serial USB FT232RL dibawa keluar dan terhubung ke port serial Arduino Pro Mini. Untuk mengisi daya baterai melalui konektor yang sama secara bersamaan, saya menerapkan trik kecil: Anda perlu memberi daya modul FTDI melalui output VCC dari sirkuit internal perangkat, dan mengarahkan pin + 5V dari MiniUSB ke input untuk mengisi daya bank daya. Untuk melakukan ini, cukup dengan menjatuhkan nol tahanan pada adaptor, dan membuat ketukan daya dari papan kontak atas:

Cara yang jelas adalah dengan menghubungkan hanya GND, RX dan TX tidak akan berfungsi: modul akan menerima daya melalui pin RX.

Kontroler kedua

Wahana percobaan di jalan diadakan, waktu dipertimbangkan, sensor secara stabil mendaftarkan persimpangan - hore! Dan kemudian - kompetisi di hidung, secara harfiah dalam dua minggu. Ini berarti waktu hampir habis: Anda perlu merakit set sensor kedua sesuai dengan desain yang sudah terbukti, dan kontroler kedua.

Dan itulah mengapa saya menyukai Arduino - untuk memulai dengan cepat dan bekerja dengan sejumlah besar besi tanpa membaca lembar data.
Kasing kedua dan tampilan OLED yang cantik namun mahal plus baterai tidak akan punya waktu untuk membawa surat. Saya mengambil apa yang ada di tangan: kotak untuk hal-hal kecil, soket telepon, empat resistor, Arduino Nano, nRF24L01, beberapa layar, stabilizer KR142EN5A (selalu ada daya 12V di trek). Secara harfiah tiga titik solder, semuanya ada di kabel papan tempat memotong roti, dan satu jam kemudian set kedua siap!

Saat dikirim - panel pengadilan! Kotak untuk peralatan radio, Arduino Uno, nRF24L01 dan sepasang monitor dengan delapan indikator tujuh segmen. Menghubungkan semuanya lagi dengan kabel papan tempat memotong roti. Dalam hal ini, saya mengebor lubang untuk port USB untuk memberi daya dari bank daya eksternal atau laptop, display - terpasang perekat meleleh panas ke penutup transparan. Menerima paket melalui modul radio dan menampilkannya di salah satu dari dua layar bukanlah tugas yang sangat sulit, kodenya ditulis dengan cepat. Hasilnya adalah panel hakim yang menggandakan informasi dari pengontrol, dan perangkat telemetri kedua:

Persaingan

Sebelum kompetisi, saya memeriksa semua perangkat lagi, dan untuk alasan yang baik: di salah satu pengendali kuarsa berada pada standar 16 MHz, dan yang kedua - 16,384 MHz! Tak perlu dikatakan, mereka menganggap waktu berbeda.

Saya mengisi baterai dan memeriksa koneksi - modul radio menunjukkan diri mereka dengan sangat baik, menyiarkan data puluhan meter dengan antena kabel pada papan sirkuit cetak. Semua perangkat bersama terlihat sudah lebih mengesankan:

Untuk keberuntungan, hari perlombaan ternyata menjadi hangat dan kering - peralatan akan bertahan. Saat trek sedang ditandai, saya mengatur peralatan:

Balapan pertama dimulai dan - bersorak, semuanya bekerja dengan jelas! Tidak ada positif palsu, waktu pasti terputus. Gadis-gadis di awal membantu atlet menempatkan sepeda di gerbang awal dan mencatat hasilnya di finish. Panel juri portabel sangat membantu - di bawah sinar matahari, indikator LED dari pengontrol yang terletak di aspal hampir tidak terlihat.

Idenya terbayar: hampir seratus balapan paralel telah dilakukan (dan ini adalah dua ratus kali rekaman), tidak ada kegagalan, dan perbedaan antara dua tempat pertama di kelas sepeda motor jalan adalah 0,1 detik, yang sulit untuk diukur secara manual. Jadi sudah diputuskan: proyeknya harus!

Telemetri untuk balap motor. Bagian 1 - Prototipe