Всем привет! Недавно, вдохновившись моим опытом, мой товарищ решил приобщиться к моноколёсному комьюнити и купил моноколесо Inmotion V12 Pro. В целом колесо достаточно хорошее, но первая совместная поездка выявила одну проблему, а именно: практически невидимые задние сигналы. Этот недостаток не добавляет безопасности поездкам, поэтому, как всегда, я спешу исправить ситуацию. А что из этого вышло — читайте далее.

❯ Начало

Да, совместная поездка на моноколёсах без сигналов добавляет немного экстрима, но всё же лучше исправить ситуацию и наслаждаться безопасными поездками с чётко читаемыми сигналами. Так как временные рамки не позволяли купить готовый вариант умного стоп-сигнала, я решил собрать свой DIY-вариант, потратив на разработку и сборку менее двух часов. По традиции проект будет состоять из компонентов, которые уже есть у меня в наличии.

❯ Я его слепил из того, что было

Итак, так как было решено собирать умный сигнал, нам понадобятся следующие компоненты:

• Красные яркие светодиоды 5 мм.

  Как правило, они всегда лежат в запасе, купленные ещё в «нормальные времена». А если нет, то можно купить по цене семечек на Алиэкспрессе:

• Микроконтроллер;

  Здесь нужно компактное решение. У меня пару месяцев валялась без дела одна из вариаций платы ESP32-C3-Zero — будем использовать её:

• Датчик положения в пространстве;

  В данном проекте я буду использовать трёхосевой гироскоп MPU6050. У меня их «горка и маленькая кучка» — остались ещё с прошлых экспериментов:

• Дополнительные компоненты.

  N-канальный мосфет P0603BDG для управления матрицей светодиодов и несколько резисторов на 100 Ом.

❯ Как это работает

Ниже представлена принципиальная схема моего стоп-сигнала:

Принцип работы очень прост: для работы сигнала нам нужно отслеживать данные с акселерометра MPU6050 и при наличии отрицательного ускорения по оси Y зажигать матрицу светодиодов.

❯ Прошивка и отладка

Для дальнейших экспериментов собираем минимальный сет из датчика и отладочной платы. Затем, «абы как» припаиваем датчик и начинаем эксперименты:

И загрузив первую попавшуюся библиотеку MPU6050 начинаем эксперименты:

После установки библиотеки загружаем из примеров скетч MPU6050_Raw и закомментируем в нём следующие строки:

Далее загружаем код в отладочную плату и запускаем в среде вывод значений в виде графика. Затем мы сможем наблюдать следующий результат, если подвигаем датчик по направлению оси Y вперед-назад:

Здесь мы наблюдаем положительное и отрицательное ускорение по оси Y. Данные при этом достаточно шумные, поэтому далее нам нужно их сгладить. Обычно это делается с помощью фильтра Калмана. После обработки сигнала датчика данным фильтром мы сможем наблюдать следующее:

Теперь мы можем использовать далее данные в нашей логике управления зажигания матрицы:

По моей задумке, стоп-сигнал должен работать в двух режимах: габаритного огня (яркость 20%) и сигнала торможения (яркость 100%). Для этой цели и используется ШИМ-регулирование в представленном коде, а сам порог зажигания стоп-сигнала определяется переменной target, значение которой зависит от необходимой границы отрицательного ускорения.

Код прошивки можно посмотреть тут.

❯ Корпус

Для разработки корпуса я, как всегда, использую FreeCAD. Сам корпус имеет довольно простую конструкцию: сборка выполняется без единого болта, по принципу матрёшки. Ниже представлен скриншот проекта:

Печать корпуса выполнялась на моём 3D принтере Flashforge Adventurer 5M и заняла не более двадцати минут.

❯ Сборка стоп-сигнала

Самый интересный момент — когда твоя задумка воплощается в жизнь. Вставляем светодиоды в распечатанный корпус и припаиваем элементы согласно представленной выше схеме:

В состав корпуса входит разделяющая панель, на которую устанавливается датчик и отладочная плата:

Я очень торопился с реализацией и не предусмотрел в панели отверстия для болтов, поэтому фиксирующие датчик болты были просто вплавлены в пластик. Примерно так же было реализовано крепление платы, но в этот раз уже вплавлялись небольшие отрезки выводов, оставшиеся от ножек светодиодов, к которым позднее припаивалась отладочная плата:

Аналогичным способом крепится и мосфет. А так выглядит вся электроника в сборе:

Подключаем питающие провода и в обратной крышке герметизируем соединение:

Всё, стоп-сигнал собран:

Осталось разобраться с подключением: здесь всё просто. Моноколесо имеет USB-порт с функцией зарядки мобильных устройств, обеспечивающий достаточную мощность для работы стоп-сигнала. Его и будем использовать для питания. Для подключения используется разъем USB-A («папа»), который нужно максимально укоротить, чтобы он влез в отсек с портами при закрытой заглушке. Сам фонарь крепится на резиновую заглушку отсека моноколеса с помощью наноскотча, перед этим нужно обязательно обезжирить поверхность заглушки.

В итоге, после нескольких тестовых поездок, крепление стоп-сигнала на наноскотч оказалось очень надёжным решением.

❯ Итоги

Итоговым результатом я остался очень доволен! У меня были сомнения насчёт видимости фонаря в дневное время при прямом солнечном свете, но они не подтвердились. Стоп-сигнал очень хорошо видно даже на ярком солнце. Теперь поездки на моноколесе стали значительно комфортнее и безопаснее.

Само собой, этот стоп-сигнал можно применить не только на моноколесе, но и, например, на велосипеде. В этом случае стоит позаботиться о внешнем источнике питания. Да и данное решение будет экономически более целесообразным, чем покупка готовых решений, а удовольствие от сборки — бесценно!

На этой позитивной ноте можно и закончить статью! Спасибо за уделенное время! Интересных проектов и всех благ! А если остались вопросы или есть что добавить — добро пожаловать в комментарии.

Ссылки к статье:

• Модель корпуса стоп-сигнала;

• Моноколесо? — дайте два! И почему для меня это идеальный транспорт.

Автор: CyberexTech

Написано при поддержке Timeweb Cloud ↩

Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

📚 Вам может быть интересно:

• Эти программы знали все. Но сейчас не каждый разберётся, как ими пользоваться. Софт из нулевых, про который мы забыли

• Самый суровый кодовый замок СССР

• Золото в вашем смартфоне и ноутбуке. Или про современный урбан майнинг