Многие поклонники двухколесных коней в последнее время ставят на свои шлемы видерегистраторы – либо экшн-камеры, либо моторегистраторы. У них всех есть общие черты – автономное питание (на большинстве байков нет «прикуривателя», да и ездить с проводом, тянущимся к мотоциклу не удобно) и длинный кронштейн, чтобы шлем не закрывал обзор камере.
Вот и мне пришла в голову мысль поставить регистратор на шлем. Но хотелось получить некоторые специальные свойства:
1. Фиксация картинки как спереди, так и сзади;
2. Камеры не должны далеко торчать в выключенном состоянии (чтобы удобнее было хранить и носить шлем);
3. Все новые элементы должны размещаться снаружи шлема, чтобы сохранить «капсулу безопасности»;
4. Камеры должны снимать вид на горизонт, а не небо/ноги, когда махаю головой.
Кроме того, хотелось реализовать еще дополнительные функции:
5. Отображать картинку с камеры заднего вида;
6. Отображать служебную информацию о состоянии мотоцикла – напряжение аккумулятора, скорость и так далее.

Для управления камерами решил использовать сервоприводы (остались от радиоуправляемого самолета), для поиска горизонта – акселерометр, для управления всем этим хозяйством – Arduino.
Заказал в Китае Arduino Pro Mini (самый маленький из Arduino), пару аккумуляторов TrustFire (этакие пальчиковые батарейки-переростки), зарядник к ним, импульсный DC-DC преобразователь напряжения. В Москве купил регистратор IconBit – у него 2 камеры и кроме того, они выносные – это позволяет сделать блок из 2-х камер легким, чтобы сервомашинкам было легче их двигать.
Для того, чтобы видеть картинку с мониторчиков во время движения, пришлось увеличить оптический путь до глаз – вынести экран наружу шлема и добавить зеркало.


На картинке серая коробочка справа от шлема – это как раз блок мониторов. Так как мониторы закрыли передние вентиляционные щели, пришлось добавить вентилятор и схему управления его питанием. К сожалению, полевые испытания показали провал идеи с экранами и зеркалом – днем два стекла (шлема и блока камер) сильно бликуют, а громоздкий внешний блок делает шлем не слишком грациозным.

Первая версия устройства управления была собрана навесным монтажом на макетной плате. Ежик из проводов был собран быстро, но имел почти нулевую ремонтопригодность.


На фото камеры еще жалостливо обвисли, но видно элементы дизайна. Так как внешних элементов много — блок аккумуляторов, регистратор, привод камер, преобразователь напряжения – пришлось подумать о дизайне. Блок камер, выдвигаемый из шлема, напомнил лазерную пушку Хищника из одноименного фильма. Так же хотелось сделать козырек, чтобы солнышко в глаза не светило, а под «волосами» можно много чего спрятать:


Целый год (сорри, сезон) я катался с этим регистратором. К концу были понятны следующие минусы:
1. Аккумуляторов хватало на 1,5 – 2 часа;
2. Вентилятор толком ничего не давал, но занимал много места;
3. Нужна гибкая логика управления периферией;
4. Ремонтопригодность все-таки важна;
5. Ткань с эпоксидкой — не самый лучший материал для внешних элементов.

Впереди была зима и с ней пришли новые технологии:
1. ЛУТ для изготовления печатных плат;
2. SMD в качестве элементной базы;
3. Arduino своими руками (отказ от готовой платы и использование только микроконтроллера);
4. Литье полимерного жидкого пластика (оказывается, теперь и такое есть!).

Был кардинально изменен подход к управлению механикой – вместо постоянного питания сервомашинок и удержания камер на месте за счет создания крутящего момента, для силовой подвески использовал механизм складывания шасси для авиамоделей. Особенность в том, что в крайних положениях никакого усилия не требуется – такой привод сам блокирует нежелательные перемещения, а затрат энергии – ноль.
Так же оказалось, что использование для управления периферией микросхемы ULN2003 – не самый лучший подход. Потери напряжения на транзисторе Дарлингтона слишком велики и при питании от 5В + ULN2003 контроллер экрана не завелся. Пришлось осваивать полевые транзисторы. Самый простой в управлении – n-канальный, также, как и ULN2003, отключающий землю от управляемого устройства. Но вот засада – камеры и экран имеют еще одну связку по «земле» — в сигнальном кабеле. Пришлось переходить на p-канальные полевики. Спасибо технологиям, теперь есть полевые транзисторы, управляемые логическим уровнем и коммутирующие по несколько Ампер. Для управления от микроконтроллера достаточно 2 резисторов (ну и неплохо бы обратный диод поставить, ибо мало ли чего). Полевой транзистор имеет очень низкое сопротивление (милиОмы), что позволяет минимизировать расход энергии. Кроме того, сервоприводы теперь включаются только когда нужно изменить положение камер. Так же и акселерометр питается не постоянно, а только 1 раз в секунду и только для одного измерения, корректировки положения камер, и снова отключается. Кроме того, использование спящего режима микроконтроллера и управление прерываниями позволяет убрать силовое реле для питания микроконтроллера. Теперь все управляется без механических элементов.

Единственный элемент, который я решил разместить в шлеме – это центральная плата управления. Все провода к ней проложены по внутренней скорлупе:

Внешние элементы закрыты пластиковыми обтекателями:


Ну и завершающий штрих – у Хищника были зубы. Сделал их из легкого пластика. Вот что получилось в итоге:


Дополнение.
Вот как работает складывание и стабилизация камер по горизонту:


Дальше предстоит решить проблемы:
1. Отображение картинки пилоту (хорошо, водителю) мотоцикла;
2. Отображение текстовой информации (напряжение и так далее);
3. (Совсем мечта) – обработка картинки с камер для поиска опасных передвижений и оповещение о них водителя, а также отображение навигационной информации.