Система повышения безопасности велосипедиста на дороге

Актуальность

Актуальность работы заключается в создании велокомпьютера, который не только выполняет базовые функции измерения скорости, но и обеспечивает сигнализацию приближающейся опасности, а также информирует водителей автомобилей о препятствии на дороге посредством габаритных и стоп-огней. Возможность расширения функциональных возможностей велокомпьютера делает его привлекательным в использовании, что также определяет актуальность этой работы.

Цель

Создать систему повышения безопасности движения велосипедиста по проезжей части, разработав функциональную схему устройства, алгоритм управления и апробацию работы устройства на его макете (повышение безопасности движения велосипедиста обеспечивается за счёт предупреждения о приближении машин сзади и информирования водителей о его намерениях).

Задачи

1. Реализовать измерение скорости с помощью магнита и датчика Холла, разработать программу для микроконтроллера по определению скорости вращения колеса велосипеда.
2. Разработать алгоритм и программу для включения/выключения подсветки велосипеда в тёмное время суток и стоп-огней в зависимости от изменения скорости движения велосипеда.
3. Разработать алгоритм вывода информации о скорости движения велосипедиста, о приближении транспортных средств сзади и другой необходимой информации на экран велокомпьютера.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Микроконтроллер STM32F0DISCOVERY
• Графический дисплей с контроллером ILI9341
• Датчик Холла
• Оптический дальномер VL53L0/1XV2

Описание

Был проведён сравнительный анализ существующих велокомпьютеров, в большинстве из них отсутствуют подсистемы, обеспечивающие безопасность движения велосипедиста.

На основе проведённого анализа разработаны функциональная схема устройства и основные алгоритмы работы велокомпьютера.

Описаны основные методы и принципы измерения скорости вращения колеса велосипеда, приведены их недостатки и преимущества, также приведено описание работы с графическим дисплеем. Одной из проблем при работе с графическим дисплеем явилась необходимость хранения символов в памяти микроконтроллера, при этом простые расчёты показывают, что для хранения шрифта с размером букв 8х8 требуется более 6 Кбайт памяти, а это является критическим для выбранного микроконтроллера (далее – МК) STM32F051R8. Предложен способ архивирования и разархивирования шрифтов, разработаны соответствующие функции для вывода их на графический дисплей.

Разработан интерфейс представления данных на экране.

Представлены методы вычисления скорости и предупреждения велосипедиста о приближении автомобиля со спины и алгоритмы работы программы микроконтроллера. Основным недостатком оптических методов измерения расстояния является атмосфера, т.е. влияние температуры воздуха и погодных условий (туман, дождь и пр.) на оптическое излучение, поэтому в дальнейшем необходимо использовать другой способ измерения расстояния.

Управление сигналами поворота и главной фарой осуществляется с помощью кнопок, расположенных справа и слева на рукоятках руля. Мерцание поворотных огней осуществляется с помощью таймера, прерывание которого срабатывает 2 раза в секунду. Выполнена оценка скорости работы микроконтроллера, приведены разработанные протоколы обмена данными между модулями велокомпьютера.

Результаты работы/выводы

Предложенная идея обеспечения безопасности велосипедиста на дороге за счёт оповещения не только велосипедиста, но и водителей в настоящее время актуальна из-за стремительного увеличения количества велосипедистов и автомобилистов на дорогах.

Данный велокомпьютер представляет собой некий конструктор, который может быть собран из различных модулей, и каждый потребитель может сэкономить, отказавшись от модуля, который ему не понадобится, но при этом останется возможность для улучшения велокомпьютера.

Перспективы использования результатов работы

Модификация последующих версий данного устройства и дополнение его новыми модулями.

Мнение автора

«Во время отборочного этапа Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» конкурсным жюри были выявлены недочёты в моей работе. Большое спасибо проверяющим, которые указали на проблему и пояснили, что именно требуется отредактировать в материале работы, чтобы она смогла быть представлена на конференции.

Спасибо организаторам Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» за творческую дружескую обстановку, интересные замечания и рекомендации экспертного жюри, за возможность представить свой проект и послушать защиты других участников конференции»