Asistență la parcare inversă în garaj utilizând senzorul de siguranță existent și circuitul analogic: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Bănuiesc că multe invenții din istoria omenirii au fost făcute din cauza soțiilor care se plângeau. Mașina de spălat și frigiderul cu siguranță par a fi candidați viabili. Micuța mea „invenție” descrisă în acest Instructable este un asistent electronic de parcare în garaj care este, de asemenea, rezultatul (da, ați ghicit-o) plângeri ale soției.:)

Îmi place să-mi parc mașina în garajul nostru invers pentru ieșirea rapidă dimineața. Dacă o parchez prea departe, soția mea este nemulțumită de trecerea îngustă la ușa casei. Dacă o parchez nu suficient de departe, atunci bara de protecție din față este în calea ușii de garaj controlate de la distanță. Punctul ideal este să aveți bara față la 1-2 centimetri de ușa închisă, ceea ce este destul de greu de realizat de fiecare dată.

Bineînțeles, cea mai simplă soluție este clasica minge de tenis pe o sfoară atârnată de tavan. Sigur, ar funcționa, dar unde este distracția? Pentru un hobbyist electronic ca mine, primul gând este construirea unui circuit! Există cel puțin o duzină de instrumente care descriu telemetrul de garaj bazat pe un senzor cu ultrasunete, Arduino și un fel de semnal luminos folosind LED-uri. Prin urmare, pentru a-l face mai interesant, am optat pentru o soluție alternativă care profită de un senzor de inversare a siguranței existent, care face parte integrantă din ușa automată de garaj fabricată de LiftMaster. Următorul videoclip explică cum funcționează, economisindu-mă mult de scris.

Receptorul senzorului semnalizează „totul clar” în momentul în care bara frontală se oprește din intersecția fasciculului infraroșu. Perfect! Tot ce trebuie să fac este să intercept acest semnal, nu? Ei bine, este mai ușor de spus decât de făcut …

(Declinare de responsabilitate: Trecând la pasul următor, recunoașteți că sunteți bine versat în domeniul electronicii și sunteți foarte conștienți de faptul că acest proiect este echipat cu un echipament de siguranță existent. Funcționează bine dacă este făcut corect, dar dacă înșelați ceva, riscați să redați ceea ce am spus echipamentele de siguranță sunt ineficiente. Procedați pe propria răspundere, nu voi fi răspunzător pentru niciun efect rău, cum ar fi animalele moarte / rănite, copii etc.

Pasul 1: Problema 1: Cum să intercepți și să utilizezi semnalul de la senzorul de siguranță al LiftMaster?

Când traseul fasciculului infraroșu (IR) între emițător și receptor este clar, receptorul trimite printr-o pereche de fire un semnal de undă pătrată de 156 Hz, așa cum se arată în prima imagine. Într-o singură perioadă 6,5 ms de ~ 6 V înălțime este urmată de cel mult 0,5 ms de ~ 0 V în jos (a doua și a treia imagine). Când fasciculul IR întâlnește un obstacol, receptorul nu trimite semnal și linia rămâne ridicată la tensiunea de alimentare (a patra imagine). Interesant este faptul că sursa de alimentare pentru emițător și receptor, precum și semnalul receptorului, provin dintr-o singură pereche de terminale din spatele deschizătorului LiftMaster (a cincea imagine).

Astfel, esența acestei probleme este cum să detectăm semnalul de undă pătrată din prima imagine din semnalul DC din imaginea 4. Nu este nevoie să reinventăm roata, deoarece această problemă a fost rezolvată de alții cu un circuit Detector de impulsuri lipsă.. Există multe implementări; Am ales una din această pagină Circuits Today și am modificat-o ușor așa cum se arată în imaginea a cincea. Pagina originală descrie în detaliu principiile sale de funcționare. Pe scurt, cronometrul NE555 care funcționează în modul monostabil își va menține pinul OUTPUT ridicat atâta timp cât perioada undei pătrate de intrare (conectată la TRIGGER) este mai scurtă decât intervalul de sincronizare pe pinii THRESHOLD + DISCHARGE. Acesta din urmă depinde de valorile lui R1 și C2. O tensiune continuă pe TRIGGER va permite C2 să se încarce peste valoarea pragului, iar pinul OUTPUT va scădea. Problema rezolvata!

Pasul 2: Problema 2: Cum să indicați vizual starea PIN-ului OUTPUT al temporizatorului?

Aceasta este o problemă: folosiți un LED. Păstrați-l oprit când fasciculul IR este intact și OUTPUT este mare (ceea ce se întâmplă 99,999% din timp) și porniți-l când fasciculul este întrerupt și OUTPUT scade. Cu alte cuvinte, inversați semnalul OUTPUT pentru a alimenta LED-ul. Cel mai simplu comutator de acest tip, IMHO, folosește un tranzistor MOSFET cu canal P, așa cum se arată în imaginea de mai sus. IEȘIREA Timerului este conectată la poarta sa. Atâta timp cât este ridicat, tranzistorul este în modul cu impedanță ridicată și LED-ul este oprit. Și invers, tensiunea redusă pe poartă va permite curentul să curgă. Rezistența de tracțiune R4 asigură faptul că poarta nu este lăsată niciodată atârnată și menținută la starea sa preferată. Problema rezolvata!

Pasul 3: Problema 3: Cum se alimentează circuitul descris până acum?

Detectorul de impulsuri lipsă prezentat în pasul 1 are nevoie de o tensiune de alimentare continuă continuă. Aș putea folosi baterii sau cumpăra un adaptor AC / DC adecvat. Meh, prea multe probleme. Ce zici de utilizarea în sine a senzorului de siguranță furnizat de LiftMaster? Ei bine, problema este că poartă semnalul receptorului IR, care nu este nici „constant”, nici „DC”. Dar poate fi filtrat și netezit corespunzător cu un circuit foarte simplu prezentat mai sus. Un condensator electrolitic mare de 1 mF este un filtru suficient de bun, iar dioda atașată asigură că nu se descarcă înapoi când semnalul este scăzut. Problema rezolvata!

Trucul este să nu trageți prea mult curent de la LiftMaster, altfel funcționarea senzorului de siguranță poate fi compromisă. Din acest motiv nu am folosit cronometrul standard NE555 ci clona sa CMOS TS555 cu un consum foarte redus de energie.

Pasul 4: Problema 4: Cum să punem împreună toate componentele?

Uşor; vezi circuitul complet de mai sus. Iată lista pieselor pe care le-am folosit:

• U1 = Temporizator CMOS unic de putere redusă TS555 realizat de STMicroelectronics.
• M1 = tranzistor MOSFET cu canal P IRF9Z34N.
• Q1 = tranzistor PNP BJT BC157.
• D1 = Dioda 1N4148.
• D2 = LED galben, tip necunoscut.
• C1 = 10 nF condensator ceramic.
• C2 = 10 uF condensator electrolitic.
• C3 = 1 mF condensator electrolitic.
• R1 și R2 = rezistențe de 1 k-ohm.
• R3 = rezistor de 100 ohmi.
• R4 = rezistor de 10 k-ohm.

Cu alimentare de 5,2 V, circuitul de mai sus consumă doar ~ 3 mA când LED-ul este stins și ~ 25 mA când este aprins. Consumul de curent poate fi redus în continuare la ~ 1 mA prin schimbarea R1 la 100 k-ohm și C2 la 100 nF. Creșterea suplimentară a rezistenței și reducerea capacității constrânse prin menținerea constantă a produsului RC (= 0,01) nu reduce curentul.

Am amplasat rezistorul LED și R3 într-o cutie drăguță Altoids și l-am cuie pe perete. Din el, am rulat un cablu lung până la deschizătorul LiftMaster de pe tavan. Circuitul șoferului a fost lipit pe o placă de uz general și plasat într-o cutie drăguță pe care am primit-o de la Adafruit. Cutia este atașată la cadrul LiftMaster, iar perechea de fire de alimentare este atașată la bornele senzorului de siguranță.

În timp ce-mi întorc mașina în garaj mă opresc imediat ce ledul se stinge. Rezultatul este o aliniere perfectă, așa cum se arată în ultima imagine. Problema rezolvata!

Pasul 5: Addendum: Mai ușor, deși nu mai luminos Asistent de parcare:)

La 10 zile după ce a fost publicat acest Instructable, am construit lumina de parcare pentru a doua ușă de garaj. Merită menționat aici, deoarece am făcut mici îmbunătățiri în proiectarea circuitului. Vezi prima imagine. În primul rând, am optat pentru opțiunea de curent mai mic pentru perechea RC descrisă în pasul anterior, unde capacitatea scăzută de 100 nF se potrivește cu o rezistență mai mare de 100 k-ohm. Apoi, am eliminat tranzistorul PMOS și rezistorul de tracțiune de 10 k-ohm și am conectat masa LED direct la pinul OUTPUT al TS555. Este posibil, deoarece un obiect din calea fasciculului IR aduce tensiunea de IEȘIRE scăzută, aprinzând în mod eficient LED-ul. Totuși, există un preț de plătit pentru această simplificare. Cu PMOS prezent, nu a trebuit să-mi fac griji cu privire la curentul cu LED-uri: IRF9Z34N poate dura 19 A, astfel încât LED-ul să poată străluci cât de luminos vreau eu. Pinul OUTPUT al TS555 poate scufunda doar 10 mA, prin urmare a trebuit să împerechez LED-ul cu un rezistor mai mare de 220 ohmi, care i-a redus luminozitatea. Este încă bine vizibil, așa cum arată a patra imagine, așa că funcționează pentru mine. Lista pieselor pentru acest design este următoarea:

• U3 = Temporizator CMOS unic de putere redusă TS555 realizat de STMicroelectronics.
• Q3 = tranzistor PNP BJT BC157.
• D5 = Dioda 1N4148.
• D6 = LED galben, tip necunoscut.
• C7 = 10 nF condensator ceramic.
• C8 = 100 nF condensator ceramic.
• C9 = 1 mF condensator electrolitic.
• R9 = rezistor de 100 k-ohm.
• R10 = rezistor de 1 k-ohm.
• R11 = rezistor de 220 ohmi.

Circuitul consumă 1 mA și 12 mA în starea OFF, respectiv ON.