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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Pretpostavljam da su mnogi izumi u istoriji čovječanstva napravljeni zbog žena koje se žale. Mašina za pranje veša i frižider svakako izgledaju kao održivi kandidati. Moj mali "izum" opisan u ovom Instructable -u je elektronički pomoćnik za parkiranje garaže koji je također rezultat (da, pogađate) žalbi supruga.:)

Volim parkirati auto u našoj garaži unatrag radi brzog izlaska ujutro. Ako parkiram predaleko, moja žena nije zadovoljna uskim prolazom 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 prilično 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 zasnovan na ultrazvučnom senzoru, Arduinu i nekoj vrsti svjetlosnog signala pomoću LED dioda. Stoga sam se, kako bi bilo zanimljivije, odlučio za alternativno rješenje koje koristi 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 jasno" u trenutku kada prednji branik prestane presijecati infracrveni snop. Savršeno! Sve što moram učiniti je presresti ovaj signal, zar ne? Pa lakše je reći nego učiniti…

(Odricanje odgovornosti: Prelaskom na sljedeći korak potvrđujete da ste dobro upućeni u elektroniku i da ste svjesni da ovaj projekt petlja sa postojećom zaštitnom opremom. Radi dobro ako se uradi ispravno, ali ako nešto zeznete, riskirate zaštitna oprema je nedjelotvorna. Nastavite na vlastitu odgovornost, neću biti odgovoran za bilo kakve štetne posljedice, poput mrtvih/ozlijeđenih kućnih ljubimaca, djece itd., koje su rezultat vaše primjene ovog uputstva.)

Korak 1: Problem 1: Kako presresti i koristiti signal sa sigurnosnog senzora LiftMastera?

Kada je put infracrvenog (IR) zraka između emitera i prijemnika čist, prijemnik šalje kroz par žica signal kvadratnog vala od 156 Hz, kao što je prikazano na prvoj slici. U jednom periodu, 6,5 ms visokog ~ 6 V, slijedi najviše 0,5 ms niskog ~ 0 V (druga i treća slika). Kada 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 LiftMaster otvarača (peta slika).

Dakle, suština ovog problema je kako otkriti signal kvadratnog vala na prvoj slici iz istosmjernog signala na slici 4. Nema potrebe za ponovnim izmišljanjem kotača, jer su drugi problem riješili drugi pomoću kruga 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. Originalna stranica detaljno opisuje principe rada. Ukratko, NE555 tajmer koji radi u monostabilnom načinu rada će držati svoj OUTPUT pin visoko dok je period dolaznog kvadratnog vala (spojen na TRIGGER) kraći 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 granične vrijednosti i OUTPUT pin će pasti nisko. Problem riješen!

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

Ovo nije problem: koristite LED. Isključite ga ako 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. OUTPUT tajmera je spojen na vrata. Sve dok je visok, tranzistor je u režimu visoke impedanse i LED je isključen. 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 opisano kolo?

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. Šta kažete na korištenje samog napajanja sigurnosnog senzora koje pruža LiftMaster? Pa, problem je u tome što on prenosi signal IC prijemnika, koji nije "stalan", niti "DC". Ali može se pravilno filtrirati i izravnati pomoću vrlo jednostavnog kola prikazanog gore. Veliki elektrolitski kondenzator od 1 mF je dovoljno dobar filter, a 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 NE555 tajmer, već njegov CMOS klon TS555 s vrlo niskom potrošnjom energije.

Korak 4: Problem 4: Kako spojiti sve komponente?

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

• U1 = CMOS tajmer male snage TS555 male snage, proizveden od strane 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-ohm otpornici.
• R3 = 100 ohmski otpornik.
• R4 = 10 k-ohmski otpornik.

Sa napajanjem od 5,2 V gornji krug troši samo ~ 3 mA kada 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.

Postavio sam LED i R3 otpornik u slatki mali Altoids lim i pričvrstio ga za zid. Od njega sam vodio dugačak kabel sve do LiftMaster otvarača na stropu. Upravljački krug 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 ožičenja 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, izgradio sam vodeće parkirno svjetlo za svoja druga garažna vrata. Ovdje vrijedi spomenuti jer sam napravio mala poboljšanja u dizajnu kola. Pogledajte prvu sliku. Prvo sam se odlučio za opciju manje struje za RC par opisanu u prethodnom koraku gdje mali kapacitet od 100 nF odgovara većem otporu od 100 k-ohma. Zatim sam eliminirao PMOS tranzistor i 10 k-ohm pull-up otpornik i spojio LED masu direktno na OUTPUT pin TS555. Moguće je jer objekt na putu IC snopa dovodi do niskog izlaznog napona, čime se LED učinkovito uključuje. Međutim, ovo pojednostavljenje mora platiti cijenu. S prisutnim PMOS -om nisam morao brinuti o LED struji: IRF9Z34N može izdržati 19 A, tako da 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. Lista dijelova za ovaj dizajn je sljedeća:

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

Krug troši 1 mA i 12 mA u svom OFF i ON stanju.