Attivatore delle Quattro Frecce in frenata

PREMESSA: L’ALTERAZIONE DELL’IMPIANTO DI SEGNALAZIONE DELL’AUTO POTREBBE COMPORTARE PERDITA DI GARANZIA E CONSEGUENZE LEGALI – IL PROGETTO RIPORTATO IN QUESTE PAGINE VIENE FORNITO A SCOPO PURAMENTE DIDATTICO. L’AUTORE DECLINA OGNI RESPONSABILITA’ PER QUALSIASI UTILIZZO CHE ESULI DA TALE SCOPO.

Usando un accelerometro ADXL345 ed un PIC si può realizzare questo dispositivo di attivazione delle luci di direzione dell'auto in caso di brusca frenata. E' prevista anche una funzione di apprendimento dove l'utente decide l'intensità della frenata di "soglia", oltre la quale deve avvenire la segnalazione di emergenza. Per entrare in tale modalità non si utilizza alcun pulsante, bensì occorre seguire una precisa sequenza di accensione manuale delle frecce. Richiede il collegamento con l'alimentazione e con le due linee che vanno verso le luci di direzione.

Negli anni ’80 e ’90 si trovavano circuiti per l’attivazione delle quattro frecce in caso di brusca frenata da installare a bordo dell’auto, basati su un interruttore a goccia di mercurio opportunamente orientato “in salita”. I circuiti integrati MEMS comunemente impiegati sugli smartphone come accelerometri e giroscopi, sono oggi largamente diffusi ed economici. Il sensore accelerometro a tre assi ADXL345 della Analog Devices è disponibile, oltre che come Chip, anche in break-out board come quella mostrata di seguito, prodotta e distribuita da società cinesi a pochi euro. I collegamenti a pettine prevedono una alimentazione che deve essere compresa tra 3 e 5.5V, due linee dati SCL/SDA per l'interfaccia I2C, e due linee dedicate alla gestione delle vibrazioni, programmabile per il Tap o il doppio-Tap, non utilizzate per i nostri scopi. Nello schema della applicazione, si utilizza solo l'interfazzia I2C per ottenere la misura corrente di accelerazione nell'asse X, assunto come direzione di moto dell'automobile.

Il circuito proposto in queste pagine si collega alla batteria ed alle due linee che alimentano i gruppi indicatori di direzione di sinistra e di destra, sia per leggerne lo stato che per forzarne l’accensione quando viene superata l’intensità di frenata programmata. Il tutto viene gestito da un PIC12F1822. Per programmare la soglia, si deve entrare in modalità apprendimento eseguendo due volte una sequenza rapida di accensione e spegnimento delle frecce sinistra e destra, come mostrato nella immagine seguente:

Se la sequenza viene riconosciuta ed eseguita entro un tempo massimo (FLASHMAX), viene memorizzata l’accelerazione residua StdAcc letta in stato di quiete, da sottrarre poi come offset alle misure successive, e vengono accese fisse le luci di direzione fino a quando non si esegue una frenata dell’intensità che si desidera definire come soglia limite MaxAcc. Se la frenata di programmazione non avviene entro un tempo limite (MAXLEARNTIM), si uscirà dal modo apprendimento spegnendo le luci e verrà mantenuta la soglia preesistente. Altrimenti il nuovo valore misurato viene memorizzato in Flash ed usato per stabilire, ad ogni frenata, se attivare le quattro frecce. Ecco i parametri di funzionamento impostati nel codice, che comportano una ricompilazione in caso di modifica:

Segue il diagramma di flusso del ciclo di gestione, eseguito ogni TIC millisecondi:

Schema

Il modulo GY291, contenente l’accelerometro integrato ADXL345, è gestito da un microcontrollore PIC12F1822 che vi si collega tramite le due connessioni SDA ed SCL previste dal protocollo di comunicazione I2C. Il microcontrollore rileva inoltre l’accensione delle frecce, la cui tensione è attenuata tramite partitori ed ulteriormente limitata con l’aggiunta di zener di protezione. L’uscita pilota un Relè certificato automotive tramite un transistor NPN. Il diodo in antiparallelo sulla bobina del relè ne assorbe le extratensioni da auto-induzione generate allo spegnimento dello stesso. D1 previene i danni derivati da un errato collegamento con la tensione di batteria.

Il relè è meglio che sia certificato automotive. Gli zener sono di bassa potenza. Gli elementi R6 e D5 sono disegnati con collegamenti tratteggiati perché non sono indispensabili al funzionamento del circuito: si tratta di un led diagnostico che ho utilizzato durante le fasi di taratura. Essi sono assenti dal circuito stampato, riportato di seguito:

Si ridimensioni il disegno del circuito stampato alle misure riportate nel layout, e si consideri che viene fornito rovesciato per la fotoincisione. Non sono previsti ponticelli, ed il rame si limita ad una sola faccia.

Seguono una vista 3d, alcune foto del circuito durante la fase prototipale, ed in seguito montato e inscatolato dopo la taratura dei parametri di funzionamento, che ha richiesto varie sessioni di prova su strada. Si notino i pulsanti ed i led montati sulla breadboard per simulare le frecce e la relativa leva di comando. La prima realizzazione non mi soddisfaceva perché il modulo GY291 ballava un po’. Ho dovuto rifare il layout per far spazio ad una colonnina di fissaggio che va montata nel foro tra D3 ed R4, che rende il circuito molto stabile.

VERSIONE CON PIC12F675 E ACCELEROMETRO ANALOGICO MMA7361

Aggiorno la pagina con quest'altro progetto, a seguito della richiesta di un utente che vuole costruirne una versione con MMA7361, un accelerometro analogico, ed un PIC12F675. Il progetto è in fase di collaudo da parte dell'utente ed in seguito ai test pubblicherò foto e commenti. Cliccare quà per l'hex file destinato a questa variante.