Laserparkeringsassistent: 12 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Dessverre må jeg dele garasjeverkstedet mitt med bilene våre! Dette fungerer vanligvis bra, men hvis en av våre to biler står for langt inne i boden, kan jeg knapt bevege meg rundt boremaskinen, fresemaskinen, bordsagen osv. Omvendt, hvis en bil ikke parkeres langt nok, garasjeporten vil ikke lukke eller verre ennå, smeller på baksiden av et kjøretøy mens du stenger!

Som du sikkert er enig i, varierer "parkeringspresisjon" mellom sjåfører, og jeg var ofte frustrert over å stikke rundt en skjerm bare for å komme til arbeidsbenken min. Jeg har prøvd "mekaniske løsninger", for eksempel en tennisball som henger fra en snor knyttet til en takbjelke, men fant ut at de kom i veien for meg når jeg beveget meg rundt eller jobbet inne i en tom bilstall.

For å løse dette dilemmaet, kom jeg på denne høyteknologiske løsningen (potensielt over-kill!) Som hjelper til med å få bilene posisjonert til en tommers perfeksjon hver gang. Hvis du står overfor et lignende problem, tilbyr jeg deg Laser Parking Assitant. Denne MICROCOMPUTER-GEEK-løsningen fungerer bra, men er enkel nok til å bli bygget og installert i løpet av en helg.

Lasere til unnsetning

Jeg hadde nylig noen lasermoduler til overs i søppelboksen min som lette etter noe å gjøre. Så i lyset (ingen ordspill) for mine pågående garasjeparkeringsproblemer, utarbeidet jeg et opplegg for å montere laserne i takbjelkene i garasjen min rettet ned mot bilene nedenfor. Resultatet er en laserprikk projisert på bilens dashbord nøyaktig der bilen må stoppes. Driverinstruksjoner er enkle. Bare kjør bilen inn i garasjen og stopp når du først ser den RØDE DOTEN på dashbordet!

Trinn 1: Lasersikkerhet

Før jeg går videre, vil jeg stoppe noen ord om lasersikkerhet. Selv de relativt lave effektene på 5 mW RØDE lasere som brukes i dette prosjektet er i stand til å produsere ekstremt lyse, tett fokuserte, høyenergistråler av lys. Slikt lys kan skade synet ditt! IKKE STAR direkte inn i laserstrålen når som helst.

Trinn 2: Valg av lasermodul

For mitt to biloppsett installerte jeg et par små 5 mw (milliwatt) fokuserbare røde lasermoduler, en over hver bilplass. Som vist i figur 2 er dette små, frittstående moduler som kan drives fra en hvilken som helst 3 til 6 VDC strømkilde. Disse modulene kan kjøpes fra eBay for $ 4- $ 10 ea. rekkevidde, er enkle å montere, og kan fokuseres på bilens dashbord for å gi en rød prikk som er lett å se selv i dagslysforhold. Faktisk anbefaler jeg at du under installasjonen myker opp fokuset litt, da dette både vil øke størrelsen på laserprikken sett på dashbordet, samt redusere intensiteten litt.

Laser alternativer

Du kan spørre: "Er det ikke billigere lasere tilgjengelig?" Svaret er JA, veldig rimelige batteridrevne laserpekere kan bli funnet for en krone eller to. Jeg har faktisk kjøpt noen til andre prosjekter, men fant ut at de manglet lysstyrke. Prøv dem, ettersom de kan være lyse nok for deg, men for min installasjon fant jeg ut at lysere, fokuserbare moduler var et bedre spill.

Men vent! Noen lasere sender ut et LINE- eller et CROSS -mønster. Ville ikke disse vært enda bedre? For å lage et LINE- eller CROSS -mønster, plasseres et sekundært objektiv inne i lasermodulen for å transformere den normale laserpunktkildeutgangen til ønsket mønster. Ved generering av LINE- eller CROSS -mønsteret distribueres laserintensiteten med høy intensitet, "fortynnet" om du vil, for å danne linjebildet (eller krysset). I garasjeprøvene mine med disse linsene fant jeg de resulterende laserlinjene for svake til å se på det automatiske dashbordet, spesielt på dagtid med sollys som vaskes inn gjennom garasjevinduene.

Trinn 3: Laser Controller Gen 1

For å maksimere laserens levetid, er det nødvendig med noen kretser for å slå laseren PÅ når det er nødvendig, og deretter AV når den ikke er det. Den elektriske døråpneren vår, som de fleste andre, slår automatisk på en lyspære hver gang døråpneren sykler. Denne pæren forblir på i omtrent 5 minutter og slår seg deretter av. I min første implementering plasserte jeg ganske enkelt en lyssensor rett over åpningspæren og brukte den til å drive en effekttransistor som aktiverte Parking Assistant Lasers. Selv om dette satte ting i gang, la jeg snart merke til at hvis garasjeporten allerede hadde vært åpen en stund før jeg trakk meg opp for å parkere, ville Lasers ikke aktivere. Det vil si at siden åpningstiden for lyspære var utløpt, måtte man faktisk sykle i garasjeportåpneren for å slå på lyspæren og igjen få parkeringsassistentlaserne i gang.

For å overvinne denne begrensningen, fant jeg på Gen-2, en mer komplett løsning for å utløse parkeringsassistentlaserne HVER gang en bil kommer inn i garasjen

Trinn 4: Laser Controller Gen 2 - Bruke Opener Saftey Sensor

En "blokkert dørsensor" er en nødvendig sikkerhetsfunksjon på alle garasjeportåpnere. Dette oppnås vanligvis ved å skyte en infrarød lysstråle over garasjeportåpningen, omtrent 6 tommer over gulvnivå. Som vist i figur 3, stammer denne lysstrålen fra senderen 'A' og detekteres av sensoren 'B'. Hvis noe hindrer denne lysstrålen under lukking av en dør, oppdages det en BLOKKET DØR-TILSTAND og dørlukkingsbevegelsen reverseres av åpneren for å sette døren tilbake til fullt hevet posisjon.

Som vist i figuren ovenfor består sikkerhetssensoren 'Blokkerte dører' av IR-lysemitter 'A' og IR-lysdetektor 'B'.

Du vil vanligvis finne sensorene med blokkerte dører koblet til døråpneren ved hjelp av en 2-leder ledning som de RØDE linjene som vises i figur 3. Dette enkle ledningsparet forbinder emitteren, detektoren og åpneren med hverandre. Det viser seg at denne sammenkoblingsplanen 1) leverer POWER fra åpneren for å kjøre sensorene, og 2) gir en kommunikasjonsbane fra sensorene tilbake til åpneren.

Trinn 5: Hvordan dørsikkerhetssensoren fungerer

Siden den blokkerte dørføleren alltid er aktiv, fant jeg ut at jeg kunne bruke sensoren til å oppdage den øyeblikkelige "blokkerte dørhendelsen" som oppstår når et kjøretøy kjøres inn i garasjen for parkering. For å få dette til å fungere, var det bare å forstå strøm- og signalformatet som er tilkoblet til den blokkerte dørsensorledningen.

Figuren ovenfor viser signalbølgeformen Blocked Door for et døråpnersystem av GENIE-merke

Jeg har en "GENIE" merkeåpner, og ved å plassere et oscilloskop på tvers av trådparet som løper mellom åpneren og sensorene, fant jeg en pulserende 12 Volt Peak-Peak-bølgeform tilstede når dørsensoren IKKE var BLokkerT. Som sett blir spenningen over sensortrådene en jevn +12VDC når sensoren BLokkerES.

Jeg valgte å implementere dette prosjektet med programvare inne i en liten Arduino NANO mikrokontroller. Hele skjemaet for NANO -laserkontrolleren finner du i neste trinn. Jeg brukte et lite stykke prototype kretskortmateriale i perf-board stil for å holde NANO og de få gjenværende komponentene som kreves for dette prosjektet. En liten kontaktlist eller andre kontakter du kan velge kan brukes til å koble til døråpneren og lasermodulene.

Hvis du hopper over til skjematisk, ser du at det innkommende +12V PP dørfølersignalet går gjennom noen få dioder (bare for å få polariteten riktig) og deretter gjennom en NPN -transistor (Q1) før den blir levert til en inngangspinne på NANO. Som illustrert i bølgeformer ovenfor, gjør denne transistoren to ting. 1) Den konverterer 12 V topp til topp signalet til et 5 volt signal som er kompatibelt med NANO, og 2) det INVERTERER logikknivåene.

FORSIKTIG: Lednings- og signalordningen som er beskrevet ovenfor, gjelder for døråpnere av GENIE -merke. Selv om jeg tror at de fleste to-leders sensorordninger fungerer ved hjelp av en lignende signaleringsteknikk, må du kanskje sette et omfang over sensorledningen på garasjeportåpningssystemet for å forstå signaldetaljene og justere prosjektet etter behov

Trinn 6: Maskinvaren

Jeg valgte å implementere dette prosjektet i programvare ved hjelp av en liten Arduino NANO mikrokontroller. Hele skjemaet for NANO -laserkontrolleren finner du i neste trinn. Jeg brukte et lite stykke prototype kretskortmateriale i perf-board stil for å holde NANO og de få gjenværende komponentene som kreves for dette prosjektet. En liten kontaktlist eller andre kontakter du kan velge kan brukes til å koble til døråpneren og lasermodulene.

Som du kan se i skjematikken, går det innkommende +12V PP dørfølersignalet (forutgående trinn!) Gjennom noen få dioder (bare for å få polariteten riktig) og deretter gjennom en NPN-transistor (Q1) før den blir levert til en inngangs- pin på NANO. Som illustrert i figur 4 -bølgeformer, gjør denne transistoren to ting. 1) Den konverterer 12 V topp til topp signalet til et 5 volt signal som er kompatibelt med NANO, og 2) det INVERTERER logikknivåene.

En NANO -utgangspinne driver en MOSFET -transistor (Q3) for å levere strøm til laserne. De resterende komponentene gir LED-indikatorer og en "testmodus" bryterinngang.

Trinn 7: Bygg laserparkeringsvakten

Delelisten for dette prosjektet finnes ovenfor. Jeg brukte et lite stykke perf-board for å montere NANO, transistorer og andre deler. Punkt til punkt ledninger ble brukt til å fullføre alle sammenkoblinger på perf-kortet. Jeg fant deretter en liten verktøykasse i plast for å huse den ferdige perf -brettet. Jeg boret de nødvendige hullene i boksen slik at lysdioder og TESTBRYTER var tilgjengelige. Jeg førte likestrømkabelen fra strømforsyningen fra veggen gjennom kassen og koblet den direkte til perf-kortet. Jeg brukte noen "RCA" -stiler til å lage strømtilkoblinger til laserne og hacket opp noen gamle lydkabler for å koble laserne til disse RCA-kontaktene ved ganske enkelt å splitte den SVARTE (- LASER VDC) lasertråden til SHIELD, og RØD (+ LASER VDC) lasertråd til senterlederen. Deretter dekket jeg hver spleis med et par lag krympeslanger for å gi isolasjon og mekanisk forsterkning.

Jeg brukte et par treskruer til å montere Laser Control -boksen opp i sperrene i nærheten av garasjeportåpneren.

Når det gjelder programvare, må du laste ned kildekoden og redigere/kompilere/laste den opp med din Arduio IDE.

Trinn 8: Alternativer for strømforsyning

En liten plug-in strømforsyning som kan levere regulert 5VDC er nødvendig for dette prosjektet. Siden hver laser trenger omtrent 40 ma ved 5 VDC, trenger en to laserinstallasjon en forsyning som kan ha minst 100 ma. Jeg fant en passende regulert, 5VDC veggvorter strømforsyning i søppelboksen min som fungerte bra. En regulert 5 VDC mobiltelefonlader er også et brukbart alternativ. Disse er fullstendig isolerte, har en USB -kontakt for tilkobling til en mobiltelefon eller et nettbrett, og er vanligvis tilgjengelig for bare noen få dollar. Man kan bare hakke av den ene enden av en USB -kabel og koble de riktige 5 VDC- og GROUND -ledningene til inngangsterminalene for laserstyring.

FORSIKTIG:

1. Vær nøye med å måle og sjekke utmatingen av forsyninger du bruker. Mange veggvorter er IKKE REGLERTE og kan ha svært høy spenningsutgang ved lett belastning. Overspenning kan overdrive laserne og skape usikre laserlysnivåer samt forkortet levetid for laseren.

2. Jeg anbefaler ikke å trekke +5VDC av NANO for å drive laserne, da dette kan overskride NANOs utgangsstrømskapasitet som kan overopphetes eller skade NANO CPU -kortet.

3. For å unngå jording med garasjeportåpneren må du kontrollere at 5VDC strømforsyningen du bruker til dette prosjektet flyter i forhold til bakken.

Legg merke til at metallkassen til hver lasermodul er elektrisk koblet til den POSITIVE (RØDE) laserstrømforsyningskabelen. Som sådan bør hele kretsen som vist bygges for å være fullstendig isolert (aka: "flytende") med hensyn til jordjord

Trinn 9: Montering av lasere

Jeg brukte en halv tommers kabelklemmer for å feste hver laser til en treblokk som jeg deretter skrudde til garasjestangen. Noen lag med elektrisk tape var nødvendig rundt hver laser for å forstørre lasermodulens 12 mm diameter slik at den ville holdes tett på plass av kabellampen. Den eneste skruen på kabelklemmen gjør at laseren kan rotere etter behov for justering. Som nevnt er selve treblokken forankret til sperren med en enkelt skrue slik at selve treblokken kan roteres etter behov.

Ved å bruke "TEST MODE" -bryteren og de to "optiske justeringsjusteringene", er det enkelt å oppnå laserprikken nøyaktig på riktig sted på bilens dashbord.

Trinn 10: Slik fungerer det

Driftslogikken for laserkontrolleren er ganske enkel. Så snart signalet til den blokkerte dørføleren går fra pulserende til et jevnt nivå, vet vi at vi har en blokkert dør-hendelse. Forutsatt at den blokkerte døren skyldes at et kjøretøy kommer inn i garasjen og et øyeblikk avbryter dørens sensorbjelke, kan vi umiddelbart slå på parkeringsassistentlaserne. Etter omtrent 30 sekunder kan vi deretter slå av laserne.

Programvarekoden "kjøremodus" som implementerer denne logikken, er vist i figur 5. NANO overvåker ganske enkelt inngangspinnen til dørsensoren, og når signalet forblir på logikk 0 i mer enn ½ sekund, konkluderer det med at vi har en blokkert sensor- hendelse og slår på Parking Assist Lasers. Når pulssignalet kommer tilbake (bilen helt i garasjen, dørsensoren ikke lenger blokkert) starter vi en 30 sekunders “Laser-OFF timer”. Når denne timeren utløper er sekvensen fullført og laserne er slått AV.

Hele kodesettet er bare litt mer komplekst, ettersom det også må håndtere noen få LED -indikatorer og en bryter. Vippebryteren velger mellom normal “RUN MODE” og “TEST MODE”. I TESTMODUS ignoreres garasjeportsensoren og laserne slås PÅ. Dette brukes under installasjon og oppsett slik at man kan sikte laserne til riktig sted på bilens frontrute/dashbord. Tre lysdioder viser POWER-ON, LASER-ON og STATUS. STATUS-LED-lampen lyser konstant når en blokkert dør oppdages. Denne LED-lampen blinker omtrent en gang i sekundet når døren ikke lenger er blokkert og Laser-OFF-timeren teller ned. STATUS -lampen blinker raskt når vippebryteren er satt til TEST MODE -posisjon.

Trinn 11: Oppsummering

Laser Parking Assistant -prosjektet gjør jobben for meg og ble overraskende godt akseptert av "brukerfellesskapet" (ektefelle). Nå oppnås rutinemessig parkering med høy presisjon. Jeg opplever at laserprikken er lett synlig under alle lysforhold, men føreren er ikke altfor distrahert av prikken og forblir oppmerksom på omgivelsene mens han parkerer.

Hvis du står overfor et lignende parkeringsproblem og leter etter en NERD-INTENSIV tilnærming, kan dette også være løsningen som fungerer for deg!

God parkering!

Trinn 12: Referanser, skjematiske, Arduino kildekodefiler

Se vedlagte filer for kildekoden og en PDF -fil av hele skjemaet.

ANDRE REFERANSER

Kilder til lasermoduler:

Søk på eBay etter: 5mW Dot Laser Focus

Kilder til miniatyrbryter:

Søk på eBay etter vippebryter for miniturer

Kilder for IRFD9120 MOSFET:

Søk på eBay etter: IRFD9120

Kilder for +5VDC strømforsyning

Søk på eBay etter: 5VDC mobiltelefonlader

Dataark for P-kanal MOSFET-enhet

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