Omvendt parkeringshjelp i garasjen ved hjelp av eksisterende sikkerhetssensor og analog krets: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Jeg mistenker at mange oppfinnelser i menneskehetens historie ble gjort på grunn av klagende koner. Vaskemaskin og kjøleskap virker absolutt som levedyktige kandidater. Min lille "oppfinnelse" som er beskrevet i denne instruksjonsboken, er en elektronisk garasjeparkeringsassistent som også er et resultat av (ja, du gjettet det) kvinne klager.:)

Jeg liker å parkere bilen min i garasjen i revers for rask avkjørsel om morgenen. Hvis jeg parkerer den for langt, er kona min misfornøyd med den smale passasjen til hjemmets dør. Hvis jeg parkerer den ikke langt nok, så er den fremre støtfangeren i veien for fjernstyrt garasjeport. Det ideelle stedet er å ha støtfangeren foran 1-2 tommer fra den lukkede døren, noe som er ganske vanskelig å oppnå hver gang.

Naturligvis er den enkleste løsningen den klassiske tennisballen på en snor som henger i taket. Jada, det ville fungere, men hvor er moroa? For en elektronisk hobbyist som meg er den første tanken å bygge en krets! Det finnes minst dusin instrukser som beskriver garasjeavstandsmåler basert på en ultralydssensor, Arduino og et slags lyssignal ved bruk av lysdioder. Derfor, for å gjøre det mer interessant, valgte jeg en alternativ løsning som drar fordel av en eksisterende reverseringssensor som er en integrert del av den automatiske garasjeporten produsert av LiftMaster. Videoen nedenfor forklarer hvordan det fungerer, og sparer meg for mye skriving.

Sensormottakeren signaliserer "helt klart" i det øyeblikket den fremre støtfangeren slutter å krysse den infrarøde strålen. Perfekt! Alt jeg trenger å gjøre er å fange opp dette signalet, ikke sant? Vel, det er lettere sagt enn gjort …

(Ansvarsfraskrivelse: Ved å gå videre til neste trinn, erkjenner du at du er godt kjent med elektronikk og er godt klar over at dette prosjektet klirrer med et eksisterende sikkerhetsutstyr. Det fungerer fint hvis det gjøres riktig, men hvis du ødelegger noe, risikerer du å gjengi nevnte sikkerhetsutstyr ineffektivt. Fortsett på egen risiko, jeg er ikke ansvarlig for eventuelle skadelige effekter, for eksempel døde/skadde kjæledyr, barn osv. som følge av implementeringen av denne instruksen.)

Trinn 1: Oppgave 1: Hvordan fange opp og bruke signal fra LiftMasters sikkerhetssensor?

Når banen til den infrarøde (IR) strålen mellom sender og mottaker er klar, sender mottakeren gjennom et par ledninger et 156 Hz firkantbølgesignal som vist på det første bildet. I en enkelt periode blir 6,5 ms ~ 6 V høy etterfulgt av ikke mer enn 0,5 ms ~ 0 V lav (andre og tredje bilde). Når IR -strålen møter en hindring, sender mottakeren ikke noe signal og linjen forblir høy ved forsyningsspenningen (fjerde bilde). Interessant nok kommer strømforsyningen til både sender og mottaker, så vel som mottakerens signal, fra et par terminaler på baksiden av LiftMaster -åpneren (femte bilde).

Dermed er essensen av dette problemet hvordan man oppdager firkantbølgesignalet i det første bildet fra likestrømssignalet i bilde 4. Det er ikke nødvendig å finne opp hjulet på nytt, siden dette problemet er løst av andre med en manglende pulsdetektorkrets. Det er mange implementeringer; Jeg har valgt en fra denne Circuits Today -siden og litt endret den som vist på det femte bildet. Den originale siden beskriver driftsprinsippene i detalj. Kort sagt, NE555 -timeren som opererer i monostabil modus vil holde OUTPUT -pinnen høy så lenge perioden for den innkommende firkantbølgen (koblet til TRIGGER) er kortere enn tidsintervallet på THRESHOLD+DISCHARGE -pinner. Sistnevnte er avhengig av verdiene til R1 og C2. En likestrømsspenning på TRIGGER vil la C2 lades over terskelverdien og OUTPUT -pinnen vil gå lavt. Problem løst!

Trinn 2: Oppgave 2: Hvordan visuelt angi tilstanden til Timers OUTPUT Pin?

Dette er ingen idé: bruk en LED. Hold den av når IR -strålen er intakt og OUTPUT er høy (som skjer 99,999% av tiden) og slå den på når strålen blir avbrutt og OUTPUT blir lav. Med andre ord, snu OUTPUT -signalet for å slå LED -en på. Den enkleste bryteren av denne typen, IMHO, bruker en P-kanal MOSFET-transistor, som vist på bildet ovenfor. Timers OUTPUT er koblet til porten. Så lenge den er høy, er transistoren i modus med høy impedans og LED -en er av. Og omvendt vil lav spenning på porten gjøre det mulig for strøm å strømme. Trekkmotstanden R4 sikrer at porten aldri blir hengende og holdes i sin foretrukne tilstand. Problem løst!

Trinn 3: Oppgave 3: Hvordan drive kretsen beskrevet så langt?

Den manglende pulsdetektoren vist i trinn 1 trenger en jevn likestrømsspenning. Jeg kan bruke batterier eller kjøpe en passende AC/DC adapter. Meh, for mye trøbbel. Hva med å bruke sikkerhetssensorens forsyning selv levert av LiftMaster? Problemet er at den bærer IR -mottakerens signal, som verken er "stabilt" eller "DC". Men den kan filtreres og glattes ordentlig med en veldig enkel krets vist ovenfor. En stor 1 mF elektrolytkondensator er et godt nok filter, og den vedlagte dioden sørger for at den ikke tømmes tilbake når signalet er lavt. Problem løst!

Trikset er å ikke trekke for mye strøm fra LiftMaster, ellers kan sikkerhetssensoren bli kompromittert. Av denne grunn brukte jeg ikke standard NE555 -timeren, men CMOS -klonen TS555 med veldig lavt strømforbruk.

Trinn 4: Oppgave 4: Hvordan sette sammen alle komponentene?

Enkelt; se hele kretsen ovenfor. Her er listen over deler jeg brukte:

• U1 = Enkel CMOS -timer med lav effekt TS555 laget av STMicroelectronics.
• M1 = P-kanal MOSFET-transistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT transistor BC157.
• D1 = Diode 1N4148.
• D2 = gul LED, type ukjent.
• C1 = 10 nF keramisk kondensator.
• C2 = 10 uF elektrolytisk kondensator.
• C3 = 1 mF elektrolytisk kondensator.
• R1 og R2 = 1 k-ohm motstander.
• R3 = 100 ohm motstand.
• R4 = 10 k-ohm motstand.

Med 5,2 V forsyning bruker kretsen ovenfor bare ~ 3 mA når LED er slukket og ~ 25 mA når den er på. Det nåværende forbruket kan reduseres ytterligere til ~ 1 mA ved å endre R1 til 100 k-ohm og C2 til 100 nF. Ytterligere økning i motstand og reduksjon i kapasitans begrenset ved å holde RC -produktet konstant (= 0,01) reduserer ikke strømmen.

Jeg har plassert LED- og R3 -motstanden i en søt liten Altoids -tinn og spikret den på veggen. Fra den kjørte jeg en lang kabel helt til LiftMaster -åpneren i taket. Førerkretsen ble loddet på et brett for allmenn bruk og plassert i en søt liten eske jeg fikk fra Adafruit. Boksen er festet til LiftMaster -rammen og forsyningskablene er festet til terminalene for sikkerhetssensorer.

Mens jeg rygger bilen inn i garasjen, stopper jeg så snart LED -lampen slås av. Resultatet er en perfekt justering, som vist på det siste bildet. Problem løst!

Trinn 5: Tillegg: Lettere, men ikke lysere parkeringsassistent:)

10 dager etter at denne instruksjonsboken ble publisert første gang, bygde jeg det ledende parkeringslyset for min andre garasjeport. Det er verdt å nevne her siden jeg har gjort små forbedringer i kretsdesignet. Se det første bildet. Først valgte jeg et lavere strømalternativ for RC-paret beskrevet i forrige trinn der lav kapasitans på 100 nF matcher høyere motstand på 100 k-ohm. Deretter eliminerte jeg PMOS-transistoren og 10 k-ohm pull-up-motstand og koblet LED-bakken direkte til OUTPUT-pinnen til TS555. Det er mulig fordi et objekt i banen til IR -strålen reduserer OUTPUT -spenningen og effektivt slår på LED -en. Det er en pris å betale for denne forenklingen, skjønt. Med PMOS tilstede trengte jeg ikke å bekymre meg for LED -strøm: IRF9Z34N kan ta 19 A, så LED -en kan skinne så sterkt som jeg vil. OUTPUT -pinnen til TS555 kan synke bare 10 mA, derfor måtte jeg koble LED -en med en høyere motstand på 220 ohm, noe som senket lysstyrken. Det er fortsatt godt synlig, som det fjerde bildet viser, så det fungerer for meg. Listen over deler for dette designet er som følger:

• U3 = Enkel CMOS -timer med lav effekt TS555 laget av STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT transistor BC157.
• D5 = Diode 1N4148.
• D6 = gul LED, type ukjent.
• C7 = 10 nF keramisk kondensator.
• C8 = 100 nF keramisk kondensator.
• C9 = 1 mF elektrolytisk kondensator.
• R9 = 100 k-ohm motstand.
• R10 = 1 k-ohm motstand.
• R11 = 220 ohm motstand.

Kretsen bruker henholdsvis 1 mA og 12 mA i AV og PÅ -tilstand.