Laserový parkovací asistent: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Bohužel musím sdílet naši garážovou dílnu s našimi vozy! To obvykle funguje dobře, ale pokud je některý z našich dvou aut zaparkován v jejich stánku příliš daleko, stěží se mohu pohybovat kolem svého vrtacího lisu, frézky, stolní pily atd. Naopak, pokud auto není zaparkováno dostatečně daleko, garážová vrata se ještě nezavřou nebo ještě hůře, při zavírání narazí na zadní část vozidla!

Jak budete pravděpodobně souhlasit, „přesnost parkování“se mezi řidiči liší a často jsem byl frustrovaný uhýbat kolem nárazníku, abych se dostal na pracovní stůl. Zkoušel jsem „mechanická řešení“, jako je tenisový míček visící ze šňůrky přivázané k horní krokvě, ale zjistil jsem, že mi překážely při pohybu nebo práci uvnitř prázdného stánku s auty.

Abych vyřešil toto dilema, přišel jsem s tímto hi-tech (potenciálně nadměrným zabíjením!) Řešením, které pomáhá dostat auta vždy na palec dokonalosti pokaždé. Pokud se potýkáte s podobným problémem, nabízím vám laserového parkovacího asistenta. Toto řešení MICROCOMPUTER-GEEK funguje dobře, ale je dostatečně jednoduché na to, aby bylo možné jej postavit a nainstalovat přes víkend.

Lasery na záchranu

Nedávno mi v nevyžádané krabici zbyly nějaké laserové moduly, které hledaly něco, co by bylo možné udělat. Takže ve světle (bez zamýšlené slovní hříčky) mých přetrvávajících problémů s parkováním v garáži jsem vypracoval schéma pro montáž laserů do stropních krokví mé garáže namířených dolů na auta níže. Výsledkem je laserový bod promítaný na palubní desku automobilu přesně tam, kde je třeba auto zastavit. Pokyny pro řidiče jsou jednoduché. Stačí zajet s autem do garáže a zastavit se, když poprvé uvidíte ČERVENOU BODKU na palubní desce!

Krok 1: Laserová bezpečnost

Než půjdeme dále, chci se zastavit na pár slov o bezpečnosti laseru. I relativně nízkoenergetické ČERVENÉ lasery 5 mw použité v tomto projektu jsou schopné produkovat extrémně jasné, pevně zaostřené paprsky světla s vysokou energií. Takové světlo může poškodit váš zrak! NIKDY NEDÍVEJTE PŘÍMO DO LASEROVÉHO PÁSU.

Krok 2: Výběr laserového modulu

Pro mé nastavení dvou automobilů jsem nainstaloval pár malých 5mw (miliwattových) zaostřitelných červených laserových modulů, jeden nad každou pozicí auta. Jak ukazuje obrázek 2, jedná se o malé samostatné moduly, které lze napájet z jakéhokoli zdroje napájení 3 až 6 V DC. Tyto moduly lze zakoupit na eBay za 4 až 10 $ ročně. dosah, snadno se montují a lze je zaostřit na palubní desku vašeho vozu, aby poskytly červenou tečku, která je dobře vidět i za denního světla. Ve skutečnosti doporučuji, abyste během instalace trochu změkčili zaostření, protože to zvýší velikost laserového bodu na palubní desce a také trochu sníží jeho intenzitu.

Laserové alternativy

Můžete se zeptat: „Nejsou k dispozici levnější lasery?“Odpověď je ANO, velmi levné laserové ukazovátka napájené bateriemi lze najít za babku nebo dvě. Vlastně jsem nějaké koupil pro jiné projekty, ale zjistil jsem, že nemají výstupní jas. Neváhejte to vyzkoušet, protože pro vás mohou být dostatečně jasné, ale pro moji instalaci jsem zjistil, že jasnější a zaostřitelné moduly jsou lepší hra.

Ale počkej! Některé lasery produkují vzor LINE nebo CROSS. Nebyly by tyto ještě lepší? Chcete -li vytvořit vzor LINE nebo CROSS, je do laserového modulu umístěna sekundární čočka, která má transformovat normální výstup zdroje laserového bodu do požadovaného vzoru. Při generování vzoru LINE nebo CROSS je laserový výstup s vysokou intenzitou distribuován, „chcete -li“, aby vytvořil liniový (nebo křížový) obraz. Při pokusech s těmito čočkami v garáži se mi zdálo, že výsledné laserové čáry jsou příliš slabé na to, aby byly vidět na palubní desce automobilu, zejména v denní době, kdy sluneční světlo pronikalo skrz okna garáže.

Krok 3: Laserový ovladač Gen 1

Aby se maximalizovala provozní životnost laseru, jsou potřeba nějaké obvody pro zapnutí laseru, když je to potřeba, a pak vypnuto, když ne. Náš elektrický otvírač dveří, jako většina, automaticky zapne žárovku pokaždé, když se otvírač dveří cykluje. Tato žárovka zůstane zapnutá přibližně 5 minut a poté se vypne. Ve své první implementaci jsem jednoduše umístil světelný senzor přímo nad žárovku otvírače a použil jsem k pohonu výkonový tranzistor, který aktivoval lasery parkovacího asistenta. Zatímco se to rozjelo, brzy jsem si všiml, že pokud by garážová vrata byla otevřená chvíli předtím, než jsem zastavil a zaparkoval, Lasery by se neaktivovaly. To znamená, že protože časovač žárovky otvírače vypršel, ve skutečnosti bylo potřeba zapnout otvírač garážových vrat, aby se rozsvítila žárovka otvírače a následně se spustily lasery parkovacího asistenta.

Abych toto omezení překonal, přišel jsem s Gen-2, úplnějším řešením spouštění laserů parkovacího asistenta KAŽDÉ, když auto vjede do garáže

Krok 4: Laserový ovladač Gen 2 - pomocí senzoru otvíráku Saftey

„Senzor blokovaných dveří“je požadovanou bezpečnostní funkcí všech otvíračů garážových vrat. Toho je obvykle dosaženo vystřelením infračerveného paprsku světla přes otvor garážových vrat, přibližně 6 palců nad úrovní podlahy. Jak ukazuje obrázek 3, tento světelný paprsek pochází z vysílače „A“a je detekován senzorem „B“. Pokud něco brání tomuto paprsku světla během zavírání dveří, je detekován BLOKOVANÝ STAV DVEŘÍ a pohyb zavírání dveří je obrácen otvíračem, aby se vrata vrátila do plně zvednuté polohy.

Jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku, bezpečnostní senzor „blokovaných dveří“se skládá z vysílače infračerveného světla „A“a detektoru infračerveného světla „B“.

Senzory zablokovaných dveří obvykle najdete připojené k otvírači dveří pomocí 2vodičového vodiče, jako jsou ČERVENÉ čáry na obrázku 3. Tento jednoduchý pár vodičů propojuje vysílač, detektor a otvírač dohromady. Ukazuje se, že toto propojovací schéma 1) dodává POWER z otvírače pro spuštění senzorů a 2) poskytuje komunikační cestu ze senzorů zpět k otvírači.

Krok 5: Jak funguje bezpečnostní senzor dveří

Protože je senzor zablokovaných dveří vždy aktivní, zjistil jsem, že bych mohl senzor použít k detekci momentální „události zablokovaných dveří“, ke které dochází vždy, když je vozidlo zaparkováno do garáže. Aby to fungovalo, šlo jen o pochopení formátu napájení a signalizace přítomného na kabeláži senzoru blokovaných dveří.

Výše uvedený obrázek ukazuje průběh signalizace blokovaných dveří systému otevírání dveří značky GENIE

Mám otvírák značky „GENIE“a umístěním osciloskopu přes dvojici vodičů probíhajících mezi otvíračem a senzory jsem našel pulzující 12voltový průběh Peak-Peak, kdykoli nebyl dveřní senzor ZABLOKOVÁN. Jak je vidět, napětí na vodičích senzoru se stává stabilním +12VDC, kdykoli je senzor BLOKOVANÝ.

Rozhodl jsem se implementovat tento projekt se softwarem uvnitř malého mikrokontroléru Arduino NANO. Kompletní schéma laserového ovladače NANO najdete v dalším kroku. Použil jsem malý kus materiálu desky prototypu obvodové desky, který má držet NANO a několik zbývajících komponent potřebných pro tento projekt. K propojení s otvíračem dveří a laserovými moduly lze použít malou svorkovnici nebo jiné konektory podle vašeho výběru.

Pokud nepřeskočíte do schématu, je vidět, že příchozí signál dveřního senzoru +12 V PP prochází několika diodami (jen aby byla správně polarita) a poté tranzistorem NPN (Q1), než je dodán na vstupní pin na NANO. Jak je znázorněno na křivkách výše, tento tranzistor dělá dvě věci. 1) Převádí signál 12 V Peak na Peak na 5 V signál kompatibilní s NANO a 2) INVERTUJE logické úrovně.

UPOZORNĚNÍ: Výše popsané schéma zapojení a signalizace platí pro otvírače dveří značky GENIE. I když se domnívám, že většina dvouvodičových schémat senzorů pracuje s podobnou signalizační technikou, možná budete muset umístit rozsah přes kabeláž senzoru v systému otevírání garážových vrat, abyste porozuměli podrobnostem signálu a upravili projekt podle potřeby

Krok 6: Hardware

Rozhodl jsem se implementovat tento projekt v softwaru pomocí malého mikrokontroléru Arduino NANO. Kompletní schéma laserového ovladače NANO najdete v dalším kroku. Použil jsem malý kus materiálu desky prototypu obvodové desky, který má držet NANO a několik zbývajících komponent potřebných pro tento projekt. K propojení s otvíračem dveří a laserovými moduly lze použít malou svorkovnici nebo jiné konektory podle vašeho výběru.

Jak vidíte na schématu, přicházející signál dveřního senzoru dveří +12 V PP (předchozí krok!) Prochází několika diodami (jen aby byla správná polarita) a poté tranzistorem NPN (Q1), než je dodán na vstup- špendlík na NANO. Jak je znázorněno na křivkách na obrázku 4, tento tranzistor dělá dvě věci. 1) Převádí signál 12 V Peak to Peak na 5 V signál kompatibilní s NANO a 2) INVERTUJE logické úrovně.

Výstupní pin NANO pohání výkonový tranzistor MOSFET (Q3) pro napájení laserů. Zbývající komponenty jsou vybaveny LED indikátory a vstupem spínače „testovacího režimu“.

Krok 7: Sestavení obsluhy laserového parkování

Seznam dílů pro tento projekt je uveden výše. K montáži NANO, tranzistorů a dalších částí jsem použil malý kousek desky. K dokončení všech propojení na desce perf bylo použito zapojení point to point. Poté jsem umístil malý plastový box, ve kterém byla umístěna dokončená sestava desky perf. Do krabice jsem vyvrtal potřebné otvory, aby byly přístupné LED diody a TESTOVACÍ SPÍNAČ. Skrz pouzdro jsem protáhl stejnosměrný napájecí kabel z napájecího zdroje na bradavici a pevně ho zapojil přímo k výkonové desce. Použil jsem několik phono konektorů ve stylu „RCA“k připojení napájení k laserům a propojil některé staré audio kabely k propojení laserů s těmito konektory RCA jednoduchým spojením BLACK (- LASER VDC) laserového drátu do SHIELD a ČERVENÝ (+ LASER VDC) laserový vodič do středového vodiče. Poté jsem každý spoj spojil několika vrstvami smršťovacích hadiček, aby byla zajištěna izolace a mechanické vyztužení.

Pomocí několika šroubů do dřeva jsem namontoval box Laser Control do krokví poblíž otvírače garážových vrat.

Pokud jde o software, budete si muset stáhnout zdrojový kód a upravit/zkompilovat/nahrát jej pomocí Arduio IDE.

Krok 8: Možnosti napájení

Pro tento projekt je vyžadován malý zásuvný napájecí zdroj schopný poskytovat regulované 5VDC. Protože každý laser potřebuje přibližně 40 mA při 5 V DC, instalace dvou laserů vyžaduje napájení schopné minimálně 100 mA. V nevyžádané krabici jsem našel vhodný regulovaný 5VDC nástěnný napájecí zdroj, který fungoval dobře. Jako funkční varianta je také regulovaná 5 VDC nabíječka mobilního telefonu. Jsou plně uzemněny, mají USB zásuvku pro připojení k mobilnímu telefonu nebo tabletu a běžně dostupné za pár dolarů. Stačí odříznout jeden konec kabelu USB a připojit příslušné vodiče 5 V DC a GROUND do vstupních svorek napájení laserového ovládání.

NAPÁJENÍ A LASEROVÝ MODUL UPOZORNĚNÍ:

1. Dávejte pozor, abyste změřili a zkontrolovali výstup jakéhokoli spotřebního materiálu, který používáte. Mnoho dodávek bradavic není regulováno a při malém zatížení může mít výstupy velmi vysokého napětí. Přepětí může přetížit lasery, což vytváří nebezpečné úrovně laserového světla a zkracuje životnost laseru.

2. Nedoporučuji odebírat +5 V DC z NANO k napájení laserů, protože by to mohlo překročit výstupní proudovou kapacitu NANO, která by se mohla přehřát nebo poškodit desku CPU NANO.

3. Abyste se vyhnuli jakémukoli uzemnění s vaším otvíračem garážových vrat, ujistěte se, že napájecí zdroj 5 V DC, který pro tento projekt používáte, Plovoucí vzhledem k zemi.

Všimněte si, že kovové pouzdro každého laserového modulu je elektricky připojeno k napájecímu vodiči POZITIVNÍHO (ČERVENÉHO) laseru. Celý obvod, jak je znázorněn, by měl být postaven tak, aby byl zcela izolován (aka: „plovoucí“) s ohledem na zemní zem

Krok 9: Montáž laserů

Pomocí ½ palcových kabelových svorek jsem připevnil každý laser k dřevěnému bloku, který jsem poté přišrouboval k krokvi garáže. Kolem každého laseru bylo zapotřebí několik vrstev elektrické pásky, aby se zvětšil průměr laserového modulu 12 mm, aby byl pevně držen kabelovou lampou na svém místě. Jeden šroub kabelové svorky umožňuje laseru otáčet se podle potřeby k vyrovnání. Jak již bylo uvedeno, samotný dřevěný blok je ukotven k krokvi jediným šroubem, aby bylo možné samotný dřevěný blok otáčet podle potřeby.

Pomocí přepínače „TEST MODE“a dvou „úprav optického zarovnání“lze snadno dosáhnout nastavení pro přesné vyhledání laserového bodu na správném místě palubní desky vozidla.

Krok 10: Jak to funguje

Logika ovládání laserového ovladače je velmi jednoduchá. Jakmile signální linie senzoru zablokovaných dveří přejde z pulzující na stabilní úroveň, víme, že máme událost Blokované dveře. Za předpokladu, že zablokované dveře jsou způsobeny vjezdem vozidla do garáže a dočasným přerušením paprsku dveřního senzoru, můžeme okamžitě zapnout lasery parkovacího asistenta. Asi po 30 sekundách pak můžeme lasery vypnout.

Softwarový kód „run-mode“, který implementuje tuto logiku, je vidět na obrázku 5. NANO jednoduše monitoruje vstupní kolíkový senzor dveří a kdykoli tento signál zůstane na logické 0 déle než ½ sekundy, dojde k závěru, že máme blokovaný senzor- událost a zapne lasery parkovacího asistenta. Jakmile se pulzní signál vrátí (auto plně v garáži, dveřní senzor již není blokován), spustíme 30sekundový „časovač vypnutí laseru“. Když tento časovač vyprší, sekvence je dokončena a lasery jsou vypnuty.

Celá sada kódů je o něco složitější, protože musí také zvládnout několik LED indikátorů a přepínač. Přepínačem se přepíná mezi normálním režimem „RUN MODE“a „TEST MODE“. V TESTOVACÍM REŽIMU je senzor garážových vrat ignorován a lasery jsou právě ZAPNUTY. Používá se během instalace a nastavení, aby bylo možné zaměřit lasery na správné místo na čelním skle/palubní desce automobilu. Tři LED diody zobrazují ZAPNUTÍ, LASEROVÉ ZAPNUTÍ a STAV. LED dioda STATUS bude trvale svítit, kdykoli jsou detekovány zablokované dveře. Tato kontrolka LED bude blikat přibližně jednou za sekundu, pokud již dveře nejsou blokovány a časovač vypnutí laserem odpočítává. Kontrolka STATUS bude rychle blikat, kdykoli bude přepínač přepnut do polohy TEST MODE.

Krok 11: Shrnutí

Projekt laserového parkovacího asistenta to dělá za mě a moje „komunita uživatelů“(manžel) byla překvapivě dobře přijata. Nyní se běžně dosahuje vysoce přesného parkování. Zjistil jsem, že laserový bod je dobře viditelný za všech světelných podmínek, ale řidič není bodem příliš rozptylován a při parkování zůstává pozorný k okolí.

Pokud čelíte podobnému problému s parkováním a hledáte NERD-INTENZIVNÍ přístup, mohlo by to být řešení, které bude fungovat i pro vás!

Šťastné parkování!

Krok 12: Reference, schéma, soubory zdrojového kódu Arduino

V přiložených souborech naleznete zdrojový kód a soubor PDF s úplným schématem.

DALŠÍ ODKAZY

Zdroje laserových modulů:

Na eBay hledejte: 5mW Dot Laser Focus

Zdroje miniaturního přepínače:

Vyhledejte na eBay přepínač miniatur

Zdroje pro IRFD9120 MOSFET:

Hledat na eBay: IRFD9120

Zdroje pro napájení +5VDC

Hledat na eBay: 5VDC nabíječka mobilního telefonu

Datový list pro P-kanálové zařízení MOSFET

www.vishay.com/docs/91139/sihfd912.pdf