Zpětný parkovací asistent v garáži pomocí stávajícího bezpečnostního senzoru a analogového obvodu: 5 kroků

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

Mám podezření, že mnoho vynálezů v historii lidstva bylo vyrobeno kvůli stěžujícím si manželkám. Pračka a lednička se rozhodně jeví jako životaschopní kandidáti. Můj malý „vynález“popsaný v tomto Instructable je elektronický parkovací asistent v garáži, který je také důsledkem (ano, uhodli jste) manželských stížností.:)

Rád parkovám auto v naší garáži v opačném směru, abych ráno mohl rychle vyjet. Pokud to zaparkuji příliš daleko, moje žena je nešťastná z úzkého průchodu ke dveřím domu. Pokud to zaparkuji dostatečně daleko, pak přední nárazník stojí v cestě dálkově ovládaným garážovým vratům. Ideálním místem je mít přední nárazník 1 až 2 palce od zavřených dveří, což je docela obtížné pokaždé dosáhnout.

Nejjednodušším řešením je přirozeně klasický tenisový míček na provázku visícím ze stropu. Jistě, šlo by to, ale kde je zábava? Pro elektronického fandu, jako jsem já, je první myšlenkou stavba obvodu! Existuje nejméně tucet instruktáží popisujících garážový dálkoměr na základě ultrazvukového senzoru, Arduina a nějakého druhu světelného signálu pomocí LED diod. Aby to bylo zajímavější, rozhodl jsem se pro alternativní řešení, které využívá výhod stávajícího bezpečnostního zpětného čidla, které je nedílnou součástí automatických garážových vrat vyráběných společností LiftMaster. Následující video vysvětluje, jak to funguje, což mi ušetří spoustu psaní.

Přijímač senzoru signalizuje „vše jasné“v okamžiku, kdy přední nárazník přestane protínat infračervený paprsek. Perfektní! Jediné, co musím udělat, je zachytit tento signál, že? Snadněji se to říká, než dělá…

(Odmítnutí odpovědnosti: Pokračováním k dalšímu kroku potvrzujete, že se v elektronice vyznáte a dobře si uvědomujete, že tento projekt pohrává s existujícím bezpečnostním vybavením. Funguje dobře, pokud je provedeno správně, ale pokud něco pokazíte, riskujete, že uvedete neúčinné bezpečnostní zařízení. Pokračujte na vlastní nebezpečí, nenesu odpovědnost za žádné škodlivé účinky, jako jsou mrtví/zranění mazlíčci, děti atd., které by mohly nastat při implementaci tohoto Instructable.)

Krok 1: Problém 1: Jak zachytit a využít signál z bezpečnostního senzoru LiftMaster?

Je -li dráha infračerveného (IR) paprsku mezi vysílačem a přijímačem čistá, přijímač vysílá prostřednictvím dvojice vodičů 156 Hz obdélníkový signál, jak je znázorněno na prvním obrázku. Během jedné periody následuje 6,5 ms vysokého ~ 6 V a ne více než 0,5 ms nízkého ~ 0 V (druhý a třetí obrázek). Když se infračervený paprsek setká s překážkou, přijímač nevysílá žádný signál a vedení zůstává na napájecím napětí vysoko (čtvrtý obrázek). Zajímavé je, že napájení pro vysílač i přijímač, stejně jako signál přijímače, pochází z jednoho páru terminálů v zadní části otvíráku LiftMaster (pátý obrázek).

Podstatou tohoto problému tedy je, jak detekovat signál čtvercové vlny na 1. obrázku ze stejnosměrného signálu na obrázku 4. Není nutné znovu objevovat kolo, protože tento problém vyřešili jiní s obvodem Missing Pulse Detector. Existuje mnoho implementací; Vybral jsem jeden z této stránky Circuits Today a mírně jsem jej upravil, jak ukazuje pátý obrázek. Původní stránka podrobně popisuje její principy fungování. Stručně řečeno, časovač NE555 pracující v monostabilním režimu udrží pin OUTPUT vysoko tak dlouho, dokud je doba příchozí čtvercové vlny (připojená k TRIGGER) kratší než časový interval na pinech THRESHOLD+DISCHARGE. Ten závisí na hodnotách R1 a C2. Stejnosměrné napětí na TRIGGERu umožní C2 nabíjet se nad prahovou hodnotou a pin OUTPUT bude nízký. Problém je vyřešen!

Krok 2: Problém 2: Jak vizuálně indikovat stav kolíku OUTPUT časovače?

To není problém: použijte LED. Pokud je infračervený paprsek neporušený a VÝSTUP je vysoký (což se stává 99,999% případů), vypněte jej a zapněte jej, když je paprsek přerušen a VÝSTUP zhasne. Jinými slovy, invertujte OUTPUT signál pro napájení LED. Nejjednodušší přepínač tohoto druhu, IMHO, používá P-kanálový tranzistor MOSFET, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku. OUTPUT časovače je připojen k jeho bráně. Dokud je vysoký, je tranzistor v režimu vysoké impedance a LED nesvítí. A naopak, nízké napětí na bráně umožní tok proudu. Vytahovací odpor R4 zajišťuje, že brána nikdy nezůstane viset a udržována ve svém preferovaném stavu. Problém je vyřešen!

Krok 3: Problém 3: Jak napájet dosud popsaný obvod?

Detektor chybějících pulzů zobrazený v kroku 1 potřebuje stabilní DC napájecí napětí. Mohl bych použít baterie nebo koupit vhodný adaptér AC/DC. Meh, příliš mnoho problémů. Co takhle použít dodávku bezpečnostního senzoru, kterou poskytuje LiftMaster? Problém je v tom, že přenáší signál IR přijímače, který není ani „stabilní“, ani „DC“. Lze jej však správně filtrovat a vyhladit pomocí velmi jednoduchého obvodu uvedeného výše. Velký 1 mF elektrolytický kondenzátor je dostatečně dobrý filtr a připojená dioda zajišťuje, že se nevybíjí zpět, když je signál nízký. Problém je vyřešen!

Jde o to, aby z LiftMasteru nebylo odebíráno příliš mnoho proudu, jinak by mohla být ohrožena činnost bezpečnostního senzoru. Z tohoto důvodu jsem nepoužil standardní časovač NE555, ale jeho klon CMOS TS555 s velmi nízkou spotřebou energie.

Krok 4: Problém 4: Jak dát dohromady všechny součásti?

Snadno; viz celý obvod výše. Zde je seznam dílů, které jsem použil:

• U1 = Časovač s malým výkonem CMOS TS555 od společnosti STMicroelectronics.
• M1 = P-kanálový tranzistor MOSFET IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D1 = dioda 1N4148.
• D2 = žlutá LED, typ neznámý.
• C1 = 10 nF keramický kondenzátor.
• C2 = 10 uF elektrolytický kondenzátor.
• C3 = 1 mF elektrolytický kondenzátor.
• R1 a R2 = odpory 1 k-ohm.
• R3 = odpor 100 ohmů.
• R4 = odpor 10 k-ohmů.

Při napájení 5,2 V spotřebuje výše uvedený obvod pouze ~ 3 mA, když LED nesvítí, a ~ 25 mA, když je zapnuto. Odběr proudu lze dále snížit na ~ 1 mA změnou R1 na 100 k-ohm a C2 na 100 nF. Další zvýšení odporu a snížení kapacity omezené udržováním konstantního RC produktu (= 0,01) nesnižuje proud.

Rezistor LED a R3 jsem umístil do roztomilého altoidního plechu a přibil na zeď. Z něj jsem dlouhým kabelem vedl až k otvíráku LiftMaster na stropě. Řidičský obvod byl připájen na desku pro všeobecné použití a umístěn do roztomilé krabičky, kterou jsem dostal od Adafruitu. Krabice je připevněna k rámu LiftMaster a dvojice napájecích vodičů je připojena ke svorkám bezpečnostního senzoru.

Při couvání auta do garáže zastavuji, jakmile LED zhasne. Výsledkem je dokonalé zarovnání, jak ukazuje poslední obrázek. Problém je vyřešen!

Krok 5: Dodatek: Lehčí, i když ne jasnější parkovací asistent:)

10 dní poté, co byl tento Instructable poprvé publikován, jsem postavil naváděcí parkovací světlo pro moje druhá garážová vrata. Zde stojí za zmínku, protože jsem provedl malá vylepšení v návrhu obvodu. Viz první obrázek. Nejprve jsem se rozhodl pro možnost nižšího proudu pro dvojici RC popsanou v předchozím kroku, kde nízká kapacita 100 nF odpovídá vyššímu odporu 100 k-ohm. Dále jsem odstranil tranzistor PMOS a pull-up odpor 10 k-ohm a připojil uzemnění LED přímo na pin OUTPUT na TS555. Je to možné, protože předmět v dráze infračerveného paprsku přináší nízké VÝSTUPNÍ napětí a účinně rozsvítí LED. Za toto zjednodušení se však platí. S přítomností PMOS jsem se nemusel starat o proud LED: IRF9Z34N může mít 19 A, takže LED může svítit tak jasně, jak chci. Kolík OUTPUT TS555 může klesnout pouze o 10 mA, a proto jsem musel spárovat LED s vyšším odporem 220 ohmů, což snížilo jeho jas. Je stále dobře viditelný, jak ukazuje čtvrtý obrázek, takže mi to funguje. Seznam dílů pro tento design je následující:

• U3 = Časovač s malým výkonem CMOS TS555 od společnosti STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D5 = dioda 1N4148.
• D6 = žlutá LED, typ neznámý.
• C7 = 10 nF keramický kondenzátor.
• C8 = 100 nF keramický kondenzátor.
• C9 = 1 mF elektrolytický kondenzátor.
• R9 = odpor 100 kOhm.
• R10 = odpor 1 k-ohm.
• R11 = odpor 220 ohmů.

Obvod spotřebovává 1 mA a 12 mA ve vypnutém a zapnutém stavu.