Pomoć pri parkiranju unatrag u garaži pomoću postojećeg sigurnosnog senzora i analognog kruga: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Sumnjam da su mnogi izumi u povijesti čovječanstva napravljeni zbog žena koje se žale. Perilica rublja i hladnjak zasigurno se doimaju kao održivi kandidati. Moj mali "izum" opisan u ovom Instructableu je elektronički pomoćnik za parkiranje u garaži koji je također rezultat (da, pogađate) žalbi supruga.:)

Volim parkirati auto u našoj garaži unatrag radi brzog izlaska ujutro. Ako parkiram predaleko, moja je žena nesretna zbog uskog prolaza do kućnih vrata. Ako ga parkiram nedovoljno, prednji branik je na putu daljinski upravljanih garažnih vrata. Idealno mjesto je imati prednji odbojnik 1-2 cm od zatvorenih vrata, što je svaki put teško postići.

Naravno, najjednostavnije rješenje je klasična teniska lopta na uzici koja visi sa stropa. Naravno, uspjelo bi, ali gdje je zabava? Za elektronskog hobista poput mene prva pomisao je izgradnja kola! Postoji najmanje desetak instrukcija koje opisuju garažni daljinomer na temelju ultrazvučnog senzora, Arduina i neke vrste svjetlosnog signala pomoću LED dioda. Stoga sam se, kako bi bilo zanimljivije, odlučio za alternativno rješenje koje iskorištava postojeći sigurnosni senzor za vožnju unatrag koji je sastavni dio automatskih garažnih vrata proizvođača LiftMaster. Sljedeći video objašnjava kako to funkcionira, štedeći mi puno pisanja.

Prijemnik senzora signalizira "sve je jasno" u trenutku kada prednji branik prestane presijecati infracrveno zračenje. Savršen! Sve što moram učiniti je presresti ovaj signal, zar ne? Pa lakše je reći nego učiniti…

(Odricanje od odgovornosti: Prelaskom na sljedeći korak potvrđujete da ste dobro upućeni u elektroniku i svjesni da ovaj projekt petlja sa postojećom sigurnosnom opremom. Radi dobro ako se radi ispravno, ali ako nešto zeznete, riskirate zaštitna oprema nedjelotvorna. Nastavite na vlastitu odgovornost, ne snosim odgovornost za bilo kakve štetne učinke, poput mrtvih/ozlijeđenih kućnih ljubimaca, djece itd., koji su posljedica vaše primjene ovog Uputa.)

Korak 1: Problem 1: Kako presresti i upotrijebiti signal iz sigurnosnog senzora LiftMastera?

Kad je put infracrvenog (IR) snopa između odašiljača i prijamnika čist, prijamnik šalje kroz par žica signal kvadratnog vala od 156 Hz kao što je prikazano na prvoj slici. U jednom razdoblju od 6,5 ms visine ~ 6 V slijedi ne više od 0,5 ms niske vrijednosti ~ 0 V (druga i treća slika). Kad IC snop naiđe na prepreku, prijemnik ne šalje signal i linija ostaje visoka na naponu napajanja (četvrta slika). Zanimljivo je da napajanje i emitera i prijemnika, kao i signal prijemnika, potječu iz jednog para terminala na stražnjoj strani otvarača LiftMaster (peta slika).

Dakle, srž ovog problema je kako detektirati signal kvadratnog vala na prvoj slici iz istosmjernog signala na slici 4. Nema potrebe za ponovnim izmišljanjem kotača, jer su drugi problem riješili drugi s krugom nedostajućeg detektora impulsa. Postoji mnogo implementacija; Odabrao sam jedan sa ove stranice Circuits Today i malo ga izmijenio kao što je prikazano na petoj slici. Izvorna stranica detaljno opisuje načela rada. Ukratko, mjerač vremena NE555 koji radi u monostabilnom načinu rada održat će svoj OUTPUT pin visoko dok je razdoblje dolaznog kvadratnog vala (spojeno na TRIGGER) kraće od vremenskog intervala na pinovima THRESHOLD+DISCHARGE. Ovo posljednje ovisi o vrijednostima R1 i C2. Jednosmjerni napon na TRIGGER -u omogućit će C2 da se napuni iznad praga, a OUTPUT pin će pasti nisko. Problem riješen!

Korak 2: Problem 2: Kako vizualno pokazati stanje izlaznog pina tajmera?

Ovo nije problem: upotrijebite LED. Isključite ga kad je IC snop netaknut i OUTPUT je visok (što se događa 99,999% vremena) i uključite ga kad se snop prekine, a OUTPUT padne. Drugim riječima, obrnite OUTPUT signal za napajanje LED diode. Najjednostavniji prekidač ove vrste, IMHO, koristi P-kanalni MOSFET tranzistor, kao što je prikazano na gornjoj slici. Timer's OUTPUT je spojen na vrata. Sve dok je visok, tranzistor je u modu visoke impedancije i LED je isključena. I obrnuto, niski napon na vratima omogućit će protok struje. Povučni otpornik R4 osigurava da se vrata nikada ne ostave da vise i drže se u željenom stanju. Problem riješen!

Korak 3: Problem 3: Kako napajati do sada opisani krug?

Detektoru nedostajućeg impulsa prikazanom u koraku 1 potreban je stalan istosmjerni napon napajanja. Mogao bih koristiti baterije ili kupiti odgovarajući AC/DC adapter. Ma, previše problema. Što kažete na korištenje samog napajanja sigurnosnog senzora koje osigurava LiftMaster? Pa, problem je u tome što nosi signal IC prijemnika, koji nije "stalan", niti "DC". Ali može se pravilno filtrirati i zagladiti pomoću vrlo jednostavnog kruga prikazanog gore. Veliki elektrolitski kondenzator od 1 mF dovoljno je dobar filter i pričvršćena dioda pazi da se ne isprazni kad je signal slab. Problem riješen!

Trik nije u tome da izvučete previše struje iz LiftMastera, jer u protivnom može doći do narušavanja rada sigurnosnog senzora. Iz tog razloga nisam koristio standardni timer NE555, već njegov CMOS klon TS555 s vrlo niskom potrošnjom energije.

Korak 4: Problem 4: Kako spojiti sve komponente?

Lako; pogledajte gornji kompletni krug. Evo popisa dijelova koje sam koristio:

• U1 = Jednokrilni CMOS timer male snage TS555 proizvođača STMicroelectronics.
• M1 = P-kanalni MOSFET tranzistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D1 = Dioda 1N4148.
• D2 = žuta LED, tip nepoznat.
• C1 = 10 nF keramički kondenzator.
• C2 = 10 uF elektrolitički kondenzator.
• C3 = 1 mF elektrolitički kondenzator.
• R1 i R2 = 1 k-ohmski otpornici.
• R3 = 100 ohmski otpornik.
• R4 = 10 k-ohmski otpornik.

S napajanjem od 5,2 V gornji krug troši samo ~ 3 mA kad je LED isključena i ~ 25 mA kada je uključena. Potrošnja struje može se dodatno smanjiti na ~ 1 mA promjenom R1 na 100 k-ohma i C2 na 100 nF. Daljnje povećanje otpora i smanjenje kapaciteta ograničeno održavanjem konstantnog RC proizvoda (= 0,01) ne smanjuje struju.

LED i R3 otpornik sam stavio u slatki mali Altoids lim i pričvrstio ga na zid. Od njega sam vodio dugačak kabel sve do otvarača LiftMaster na stropu. Upravljački sklop je lemljen na ploči opće namjene i stavljen u slatku kutijicu koju sam dobio od Adafruit -a. Kutija je pričvršćena na okvir LiftMastera, a par opskrbnih žica pričvršćen je na stezaljke sigurnosnog senzora.

Dok vozim automobil u garažu, stajem čim se LED ugasi. Rezultat je savršeno poravnanje, kao što je prikazano na posljednjoj slici. Problem riješen!

Korak 5: Dodatak: Lakši, iako ne svjetliji pomoćnik pri parkiranju:)

10 dana nakon što je ovaj Instructable prvi put objavljen, sagradio sam vodeće parkirno svjetlo za svoja druga garažna vrata. Ovdje je vrijedno spomenuti budući da sam napravio mala poboljšanja u dizajnu kola. Pogledajte prvu sliku. Prvo sam se odlučio za opciju niže struje za RC par opisanu u prethodnom koraku gdje niski kapacitet od 100 nF odgovara većem otporu od 100 k-ohma. Zatim sam eliminirao PMOS tranzistor i 10 k-ohmski pull-up otpornik i spojio LED masu izravno na OUTPUT pin TS555. Moguće je jer objekt na putu IC snopa dovodi do niskog izlaznog napona, čime se učinkovito pali LED dioda. No, ovo pojednostavljenje mora platiti cijenu. S prisutnim PMOS -om nisam morao brinuti o LED struji: IRF9Z34N može izdržati 19 A, pa LED može svijetliti onoliko jako koliko ja želim. OUTPUT pin TS555 može potonuti samo 10 mA, pa sam morao upariti LED s većim otporom od 220 ohma, što je smanjilo njegovu svjetlinu. I dalje je dobro vidljiv, kao što pokazuje četvrta slika, pa mi radi. Popis dijelova za ovaj dizajn je sljedeći:

• U3 = Jednokrilni CMOS timer male snage TS555, proizveden od strane STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D5 = Dioda 1N4148.
• D6 = žuta LED, nepoznati tip.
• C7 = keramički kondenzator od 10 nF.
• C8 = keramički kondenzator od 100 nF.
• C9 = 1 mF elektrolitički kondenzator.
• R9 = 100 k-ohmski otpornik.
• R10 = 1 k-ohmski otpornik.
• R11 = otpornik od 220 ohma.

Krug troši 1 mA i 12 mA u isključenom i uključenom stanju.