Projekt:MiniBlitzer: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schaffenburg
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{{Infobox Projekt
|name            = Mini Blitzer
|status          = stable
|beschreibung = Maßstabsgerechte Geschwindigkeitskontrolle für Hobbytrucker
|autor          = [[Benutzer:Dg3hda|Hendrik]]
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= Übersicht =
= Übersicht =
Es liegt eine Anfrage von den [http://www.mini-trucker.de/ Minitrucker Aschaffenburg] vor, für eine Ausstellung im Oktober eine Mini-Blitzanlage aufzubauen.  
Es kam Idee auf, für die [http://www.mini-trucker.de/ Minitrucker Aschaffenburg] für eine Ausstellung im Oktober eine Mini-Blitzanlage aufzubauen.  


Diese soll eine Blitzersäule in einem der üblichen Maßstäbe 1:14,5 oder 1:16 sein, die notwendige Technik die nicht passt könnte z.B. als Trafohäuschen getarnt in der Nähe versteckt werden.
Viele Ideen kamen auf und wurden verworfen, endgültig wurde dann in einen (ursprünglich rosa) Dickie VW--Bus der passenden Größe eine Blitzanlage mit Leitung zu einer in der Nähe positionierten LED-Anzeigetafel, auf der die passend zum Modellmaßstab skalierte Geschwindigkeit angezeigt wird. Das System wird wahrscheinlich in Zukunft noch um das Feature des aus dem VW-Bus geschossenen Beweisfoto ergänzt.
Die Messergebnisse sollen dargestellt werden, z.B. auf einem Bildschirm Bilder mit Geschwindigkeitsangabe als eine Art Highscore.


=== Ansprechpartner ===
=== Ansprechpartner ===
* Hendrik
* Hendrik[[Datei:rindphi.jpg|50px|]]
* Marcel


=== Kurze Beschreibung ===
=== Kurze Beschreibung ===


====Baugruppen:====
====Baugruppen====


* Sensor-Einheit: Die Geschwindigkeit der Trucks auf der Meßstrecke kann mit einem Radarsensor (Türöffner-Sensor) leicht schräg oder zwei bis drei parallelen Lichtschranken quer über die Strecke ermittelt werden. Von Arduino oder ESP ausgewertet und zum Host-PC senden. Gleichzeitig soll eine Blitz-LED auslösen.
* Sensor-Einheit: Die Geschwindigkeit der Trucks auf der Meßstrecke wird mit dem Radarsensor eines Automatik-Türöffner ermittelt. Dies funktioniert da dieser Türöffnertyp im Normalfall das Vorhandensein und Stärke eines mit (geschwidnigkeitsabhängiger) Dopplerverschiebung reflektierten Signal des Radarstrahls auswertet, wir hingegen nutzen die Frequenzdifferenz des reflektierten Signals zur Geschwindigkeitsermittlung. Dazu wird das Signal verstärkt und begrenzt, wodurch es als Logikpegel von einem Input-Pin eines Arduino eingelesen und die Zeit zwischen HI/LO oder LO/HI Wechseln gezählt werden kann. Der Arduino gibt die ermittelte Geschwindigkeit nach einer Nachverarbeitung (maximalwerthaltung u. dergl.) seriell aus. Auch wird bei einer erkannten Geschwindigkeit von 30 km/h (skaliert) für den Showeffekt eine Blitz-LED ausgelöst.


* Webcam (optional)


* Host-PC: z.B. ein RasPi, Software für optionale Webcam und Sensorabfrage. Webserver, der füttert die Scoreboards, d.h. Tablet PC oder dergleichen mit der aktuellen Highscoreliste.  
* Displayunit: Ein Arduino empfängt die seriell übertragene Geschwindigkeitsmessung und zeigt sie auf einem aus einzel-LEDs angezeigten Display an. Geschwindigkeiten über 30 km/h werden rot, darunter grün dargestellt. Geschwindigkeiten von 200 km/h aufwärts werden auf eine Anzeige von 199 begrenzt.


* Verbindungen: Viele USB- und Stromkabel
* Kamera (nächste Aufbaustufe)


====Softwaremodell:====
*Übertragung der Beweisfotos an Präsentationseinrichtung (nächste Ausbaustufe)


Arduino: Messung der Transitzeit der Lichtschranken oder der Radar-Dopplerfrequenz, Vergleich mit Schwellenwert, bei Überschreitung Blitz-LED leuchten lassen und serial write Übertragung des Messwerts. Optional WLAN Übertragung.
====Softwaremodell====


====Host-PC:====
Arduino Sensorseite: Messung Radar-Dopplerperiodendauer, Vergleich mit Schwellenwert, bei Überschreitung Blitz-LED leuchten lassen und serielle Übertragung des Messwerts.


Initialisierung der Webcam, Überwachung des Seriellen Port, bei Empfang eines Meßwerts umrechnen in Geschwindigkeit, verzögerungsarm Foto von Webcam aufnehmen, Foto und Meßwert in Highscore-Datenbank einsortieren, auf nächsten seriellen Event warten. Parallel dazu Datenbank mittels Webserver für Scoreboards zur Verfügung stellen.
Arduino Anzeigeseite: Empfang des seriellen Messwerts, Auswahl LED-Farbe je nach Lage zum Schwellwert, Anzeige des Maximalwert der Geschwindigkeit auf 7-Segment-Anzeige(188-Konfiguration), halten und löschen der Anzeige.


==== RadarBGr 6/2016 ====
<u>[https://github.com/Schaffenburg/Miniblitzer Code auf Github]</u>
An einem BESAM-Bewegungsmelder, der für Automatiktüren gedacht ist, kann man u.a ein verstärktes und begrenztes Differenzfrequenzsignal abgreifen. Das Signal wird mit einem 330R Widerstand abgegriffen und liegt an der Anode einer gelben LED an. Hierdurch ist es auf einen Spannungspegel von etwa 2V begrenzt, und damit sicher zur Ansteuerung eines digitalen GPIO Port eines ESP8266. Die Versorgung dieses WLAN-SoC wird aus einer Hilfsspannung des Türöffners erfolgen.


==== RadarBGr 9/2016 ====
Eine kompakte Radarbaugruppe aus einem Türöffner mit Differenzsignalausgang wird mittels Vorverstärker mit Doppel-Opamp für einen ADC und mittels Schmitt-Trigger für den GPIO des sensorseitigen Arduino konditioniert.


==== Blitzer ====
[[File:flash.jpeg|mini]]
Hauptsächlich aus dekorativen Gründen, mit Glück für die Bildaufnahme hilfreich ist eine helle 08/15 LED (3V/350 mA max) mit einem N-Kanal MOSFET (kein Depletion Typ, Faulheit beim Zeichnen) ansteuerbar vorhanden. Durch den Vorwiderstand ist die Stromaufnahme bei +5V Versorgungsspannung auf ca. 200 mA begrenzt, also stirbt sie nicht sofort wenn der Rechner hängt obwohl sie nur durch Lötzinseen an den beiden Versorgungspins gekühlt wird.


====Modifikationen am Truck:====
Das Radar dürfte aufgrund der verbauten Technik ausreichend starke Echos von den Truck erkennen. Um die Detektion zu verbessern kann man an unauffälliger Stelle radar-reflektierendes Material unterbingen, z.B. von innen Alufolie ankleben. Das einfachste Verfahren suche ich noch mithilfe von Juniors Plastikspielzeug raus. Günstig könnten Winkelreflektoren sein, wie sie auf dem Bild zu sehen sind (Kantenlänge ca. 33mm, Alu- oder Kupferfolie, 90° Winkel), sofern Platz dafür vorhanden ist,  oder Alufoliestreifen von 16,5 mm Länge (Düppel). Hierzu kommen Details etwas später.


[[Datei:20160622 103404.jpg|mini|Winkelreflektor worst case]]


=== Finanzierung ===
=== Finanzierung ===
Minitrucker und Schaffenburg  
Bisher Schaffenburg


=== Nach Projektabschluss ===
=== Nach Projektabschluss ===
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=== Beteiligte Personen ===
=== Beteiligte Personen ===
* Marcel: Projektleitung, Webprogrammierung
* Karsten: Programmierung, Platine für Displaysteuerung
* Hendrik: H/W
* Robert: Design und Bau Displayeinheit, Testvorrichtung "Rasende Box"
* Eve: Bau Displayeinheit
* Jonas: Bau Displayeinheit, Tests uart
* Patrick: WiFi Tacho für Kalibrierung
* Lukas:  Einbau des Radars, 3D-Design und Druck, Tests
* Hendrik: Hardware Radar, Blitz, Programmierung
* Jochen (Version 2)
 
=== Fotos des Einsatzes 09.10.2016 ===
 
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=== Fotos von Bau & Test ===
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File:Windows Phone_20161009_002.jpg
 
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=== Benötigte Teile ===
* Blitzersäule: Webcam mit Fixfocus, Radarsensor, Blitz-LED, Arduino oder dergleichen als Controller. Bei Messung durch Lichtschrankenarray sind die Sensoren extern angeordnet, z.B. am Straßenrand.


* Trafohäuschen: RasPi oder vergleichbares Zwergensystem, USB-Ports für Arduinos und Webcams, mit Webserver zur Präsentation des Highscore, Netzwerkverbindung zu den Highscoreboards


= Projekttagebuch =
= Projekttagebuch =
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| 29.05.2016 || Hendi || Konzept aufgestellt
| 29.05.2016 || Hendi || Konzept aufgestellt
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| 22.06.2016 || Hendi || CW-Radarbaugruppe aus Bewegungsmelder modifiziert: Das Differenzsignal wurde verfolgt bis ich an einen Pin kam, an dem die Dopplerfrequenz verstärkt und geclippt wurde. Hier liegt die Dopplerfrequenz als digitales Signal 0V/8V an. Mit einem Vorwiderstand von 330 Ohm und einer gelben LED habe ich es auf 2V/0V begrenzt, damit sollte der ESP ein digitales Einganssignal sicher erkennen. (GGf. noch eine Diode in Serie um Hi-Niveau anzuheben falls Arduino benutzt wird.) Eine Gleichspannung von 8V angezapft, um ESP oder Arduino zu versorgen. Belastbarkeit prüfen!
| 22.06.2016 || Hendi || 1. Variante Radarbaugruppe, wird wegen Größe verworfen.
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| 22.06.2016 || Hendi || Zweiseitigen Winelreflektor mit Kantenlänge von 33 mm ausprobiert. In Hand bewegt, Radar damit sensibler als wenn sich nur die Hand bewegt. Schlecht reflektierende, kleine Modelle können damit für das Radar "sichtbarer" gemacht werden.
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| 24.06.2016 || Hendi || 1. Radarbaugruppe digital ausgewertet, Probetag an Autoverkehr hinter Hoftor.
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| 29.06.2016 || Marcel || Treffen mit den Minitruckern. Diese stellten ein Modellauto zur Verfügung, bevorzugen optische Erfassung, wird aber als zu schwierig später verworfen.  
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| 22.06.2016 || Hendi || Zweiseitigen Winelreflektor mit Kantenlänge von 33 mm ausprobiert. In Hand bewegt, Radar damit sensibler als wenn sich nur die Hand bewegt. Sollten die Modelle schlecht reflektieren (was ich nicht glaube) kann mit diesen oder ähnlichen Tricks die Erkennbarkeit für das CW-Radar verbessert werden.
| 09.2016 || Hendi || Radarbaugruppe 9/2016 mit kleinerem Sensor entsteht, mit ADC-Ausgang z.B. zum Görtzeln und mit Schmitt-Trigger mit Empfindlichkeitspoti ausgestattet um Periodendauer mit digitalem Input von Arduino zu erfassen
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| 24.06.2016 || Hendi || Datenleitung verbunden, ESP wird noch extern gespeist. Rudimentäre Software, serviert Website mit letzer Messung beui 1s Gatezeit. Scheint zu funktionieren, Software zwigt Differenzfrequenzwerte bis um ca. 30 Hz.
| 09.10.2016 || Alle || Fertigstellung des Blitzers und Inbetriebnahme auf der Veranstaltung bei eigenem Stand.
|}
|}


= Referenzen =
= Referenzen =

Aktuelle Version vom 1. Oktober 2017, 20:06 Uhr

Crystal Clear action run.png
Mini Blitzer

Status: stable

14543688 972170276239244 5682621227038026126 o.jpg
Beschreibung Maßstabsgerechte Geschwindigkeitskontrolle für Hobbytrucker
Ansprechpartner Hendrik


Übersicht

Es kam Idee auf, für die Minitrucker Aschaffenburg für eine Ausstellung im Oktober eine Mini-Blitzanlage aufzubauen.

Viele Ideen kamen auf und wurden verworfen, endgültig wurde dann in einen (ursprünglich rosa) Dickie VW--Bus der passenden Größe eine Blitzanlage mit Leitung zu einer in der Nähe positionierten LED-Anzeigetafel, auf der die passend zum Modellmaßstab skalierte Geschwindigkeit angezeigt wird. Das System wird wahrscheinlich in Zukunft noch um das Feature des aus dem VW-Bus geschossenen Beweisfoto ergänzt.

Ansprechpartner

  • HendrikRindphi.jpg

Kurze Beschreibung

Baugruppen

  • Sensor-Einheit: Die Geschwindigkeit der Trucks auf der Meßstrecke wird mit dem Radarsensor eines Automatik-Türöffner ermittelt. Dies funktioniert da dieser Türöffnertyp im Normalfall das Vorhandensein und Stärke eines mit (geschwidnigkeitsabhängiger) Dopplerverschiebung reflektierten Signal des Radarstrahls auswertet, wir hingegen nutzen die Frequenzdifferenz des reflektierten Signals zur Geschwindigkeitsermittlung. Dazu wird das Signal verstärkt und begrenzt, wodurch es als Logikpegel von einem Input-Pin eines Arduino eingelesen und die Zeit zwischen HI/LO oder LO/HI Wechseln gezählt werden kann. Der Arduino gibt die ermittelte Geschwindigkeit nach einer Nachverarbeitung (maximalwerthaltung u. dergl.) seriell aus. Auch wird bei einer erkannten Geschwindigkeit von 30 km/h (skaliert) für den Showeffekt eine Blitz-LED ausgelöst.


  • Displayunit: Ein Arduino empfängt die seriell übertragene Geschwindigkeitsmessung und zeigt sie auf einem aus einzel-LEDs angezeigten Display an. Geschwindigkeiten über 30 km/h werden rot, darunter grün dargestellt. Geschwindigkeiten von 200 km/h aufwärts werden auf eine Anzeige von 199 begrenzt.
  • Kamera (nächste Aufbaustufe)
  • Übertragung der Beweisfotos an Präsentationseinrichtung (nächste Ausbaustufe)

Softwaremodell

Arduino Sensorseite: Messung Radar-Dopplerperiodendauer, Vergleich mit Schwellenwert, bei Überschreitung Blitz-LED leuchten lassen und serielle Übertragung des Messwerts.

Arduino Anzeigeseite: Empfang des seriellen Messwerts, Auswahl LED-Farbe je nach Lage zum Schwellwert, Anzeige des Maximalwert der Geschwindigkeit auf 7-Segment-Anzeige(188-Konfiguration), halten und löschen der Anzeige.

Code auf Github

RadarBGr 9/2016

Eine kompakte Radarbaugruppe aus einem Türöffner mit Differenzsignalausgang wird mittels Vorverstärker mit Doppel-Opamp für einen ADC und mittels Schmitt-Trigger für den GPIO des sensorseitigen Arduino konditioniert.

Blitzer

Flash.jpeg

Hauptsächlich aus dekorativen Gründen, mit Glück für die Bildaufnahme hilfreich ist eine helle 08/15 LED (3V/350 mA max) mit einem N-Kanal MOSFET (kein Depletion Typ, Faulheit beim Zeichnen) ansteuerbar vorhanden. Durch den Vorwiderstand ist die Stromaufnahme bei +5V Versorgungsspannung auf ca. 200 mA begrenzt, also stirbt sie nicht sofort wenn der Rechner hängt obwohl sie nur durch Lötzinseen an den beiden Versorgungspins gekühlt wird.


Finanzierung

Bisher Schaffenburg

Nach Projektabschluss

Gerät soll an Minitrucker übergeben werden und dient dann für uns zu Werbezwecken.

Beteiligte Personen

  • Karsten: Programmierung, Platine für Displaysteuerung
  • Robert: Design und Bau Displayeinheit, Testvorrichtung "Rasende Box"
  • Eve: Bau Displayeinheit
  • Jonas: Bau Displayeinheit, Tests uart
  • Patrick: WiFi Tacho für Kalibrierung
  • Lukas: Einbau des Radars, 3D-Design und Druck, Tests
  • Hendrik: Hardware Radar, Blitz, Programmierung
  • Jochen (Version 2)

Fotos des Einsatzes 09.10.2016

  • 20161009-IMG 9686.jpg
  • 20161009-IMG 9701.jpg
  • 20161009-IMG 9717.jpg
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Fotos von Bau & Test

  • Windows Phone 20161006 001.jpg
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  • Windows Phone 20161008 008.jpg
  • Windows Phone 20161009 001.jpg
  • Windows Phone 20161009 002.jpg


Projekttagebuch

Date Name Was
28.06.2016 Alle 1. Termin mit Minitruckern
29.05.2016 Hendi Konzept aufgestellt
22.06.2016 Hendi 1. Variante Radarbaugruppe, wird wegen Größe verworfen.
22.06.2016 Hendi Zweiseitigen Winelreflektor mit Kantenlänge von 33 mm ausprobiert. In Hand bewegt, Radar damit sensibler als wenn sich nur die Hand bewegt. Schlecht reflektierende, kleine Modelle können damit für das Radar "sichtbarer" gemacht werden.
24.06.2016 Hendi 1. Radarbaugruppe digital ausgewertet, Probetag an Autoverkehr hinter Hoftor.
29.06.2016 Marcel Treffen mit den Minitruckern. Diese stellten ein Modellauto zur Verfügung, bevorzugen optische Erfassung, wird aber als zu schwierig später verworfen.
09.2016 Hendi Radarbaugruppe 9/2016 mit kleinerem Sensor entsteht, mit ADC-Ausgang z.B. zum Görtzeln und mit Schmitt-Trigger mit Empfindlichkeitspoti ausgestattet um Periodendauer mit digitalem Input von Arduino zu erfassen
09.10.2016 Alle Fertigstellung des Blitzers und Inbetriebnahme auf der Veranstaltung bei eigenem Stand.

Referenzen

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