Помощ за паркиране при заден ход в гаража, използвайки съществуващ сензор за безопасност и аналогова верига: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Подозирам, че много изобретения в историята на човечеството са направени поради оплакващи се съпруги. Пералнята и хладилникът определено изглеждат като жизнеспособни кандидати. Моето мъничко „изобретение“, описано в тази инструкция, е електронен асистент за паркиране в гараж, който също е резултат от (да, предположихте) жалби на съпруга.:)

Харесва ми да паркирам колата си в нашия гараж на заден ход за бързо излизане сутрин. Ако го паркирам твърде далеч, жена ми е недоволна от тесния проход до вратата на дома. Ако го паркирам не достатъчно далече, тогава предната броня е на пътя на дистанционно управляемата гаражна врата. Идеалното място е да имате предна броня на 1-2 инча от затворената врата, което е доста трудно да се постигне всеки път.

Естествено, най -простото решение е класическата топка за тенис на връв, висяща от тавана. Разбира се, щеше да свърши работа, но къде е забавлението? За електронен любител като мен първата мисъл е изграждането на верига! Съществуват поне дузина инструкции, описващи гаражен далекомер, базиран на ултразвуков сензор, Arduino и някакъв вид светлинен сигнал, използващ светодиоди. Следователно, за да стане по -интересно, избрах алтернативно решение, което се възползва от съществуващ сензор за обръщане на безопасността, който е неразделна част от автоматичните гаражни врати, произведени от LiftMaster. Следващото видео обяснява как работи, спестявайки ми много писане.

Приемникът на сензора сигнализира „всичко ясно“в момента, в който предната броня спре да пресича инфрачервения лъч. Перфектно! Всичко, което трябва да направя, е да прехвана този сигнал, нали? Е, по -лесно е да се каже, отколкото да се направи …

(Отказ от отговорност: Преминавайки към следващата стъпка, вие потвърждавате, че сте добре запознати с електрониката и добре знаете, че този проект работи със съществуващо оборудване за безопасност. Той работи добре, ако е направено правилно, но ако прецакате нещо, рискувате да го направите предпазното оборудване е неефективно. Продължете на свой собствен риск, няма да нося отговорност за каквито и да било вредни ефекти, като например мъртви/ранени домашни любимци, деца и т.н., в резултат на прилагането на тази инструкция.)

Стъпка 1: Проблем 1: Как да прихващаме и използваме сигнал от сензора за безопасност на LiftMaster?

Когато пътят на инфрачервения (IR) лъч между излъчвателя и приемника е ясен, приемникът изпраща чрез чифт проводници сигнал с квадратна вълна от 156 Hz, както е показано на първото изображение. В един период 6.5 ms от ~ 6 V височина е последвано от не повече от 0.5 ms от ~ 0 V ниско (второ и трето изображение). Когато инфрачервеният лъч срещне препятствие, приемникът не изпраща сигнал и линията остава висока при захранващото напрежение (четвърто изображение). Интересното е, че захранването както на излъчвателя, така и на приемника, както и на сигнала на приемника, произхождат от една двойка терминали в задната част на отварящия механизъм LiftMaster (пето изображение).

По този начин същността на този проблем е как да се открие квадратният вълнов сигнал в първото изображение от DC сигнала в изображение 4. Няма нужда да се преоткрива колелото, тъй като този проблем е решен от други с верига за липсващ импулсен детектор. Има много реализации; Избрах един от тази страница Circuits Today и леко го промених, както е показано на петото изображение. Оригиналната страница описва подробно нейните принципи на работа. Накратко, таймерът NE555, работещ в моностабилен режим, ще поддържа изхода си OUTPUT висок, докато периодът на входящата квадратна вълна (свързан с TRIGGER) е по -кратък от интервала на синхронизиране на щифтове THRESHOLD+DISCHARGE. Последното зависи от стойностите на R1 и C2. DC напрежение на TRIGGER ще позволи на C2 да се зареди над праговата стойност и изходът на OUTPUT ще се понижи. Проблема решен!

Стъпка 2: Проблем 2: Как визуално да се посочи състоянието на изхода на таймера?

Това не е проблем: използвайте светодиод. Изключете го, когато инфрачервеният лъч е непокътнат и OUTPUT е висок (което се случва 99,999% от времето) и го включете, когато лъчът е прекъснат и OUTPUT падне. С други думи, обърнете OUTPUT сигнала за захранване на светодиода. Най-простият превключвател от този вид, IMHO, използва P-канал MOSFET транзистор, както е показано на горното изображение. OUTPUT на таймера е свързан към портата му. Докато е висок, транзисторът е в режим на висок импеданс и светодиодът е изключен. И обратно, ниското напрежение на портата ще позволи ток да тече. Издърпващият се резистор R4 гарантира, че портата никога не се оставя да виси и се поддържа в предпочитаното от нея състояние. Проблема решен!

Стъпка 3: Проблем 3: Как да захранваме описаната досега верига?

Детекторът на липсващ импулс, показан в Стъпка 1, се нуждае от постоянно DC захранващо напрежение. Мога да използвам батерии или да си купя подходящ AC/DC адаптер. Мм, прекалено много проблеми. Какво ще кажете за използването на захранването на сензора за безопасност, предоставено от LiftMaster? Е, проблемът е, че той пренася сигнала на IR приемника, който нито е "стабилен", нито "DC". Но той може да бъде правилно филтриран и изгладен с много проста схема, показана по -горе. Голям електролитен кондензатор от 1 mF е достатъчно добър филтър и прикрепеният диод гарантира, че не се разрежда обратно, когато сигналът е нисък. Проблема решен!

Номерът не е да извличате твърде много ток от LiftMaster, в противен случай работата на сензора за безопасност може да бъде компрометирана. Поради тази причина не използвах стандартния таймер NE555, а неговия CMOS клон TS555 с много ниска консумация на енергия.

Стъпка 4: Проблем 4: Как да съберем всички компоненти заедно?

Лесно; вижте пълната схема по -горе. Ето списъка с части, които използвах:

• U1 = Единичен CMOS таймер с ниска мощност TS555, произведен от STMicroelectronics.
• M1 = P-канал MOSFET транзистор IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT транзистор BC157.
• D1 = Диод 1N4148.
• D2 = жълт светодиод, тип неизвестен.
• C1 = 10 nF керамичен кондензатор.
• C2 = 10 uF електролитен кондензатор.
• C3 = 1 mF електролитен кондензатор.
• R1 и R2 = 1 k-ома резистори.
• R3 = 100 ома резистор.
• R4 = 10 k-ома резистор.

При захранване от 5.2 V горната схема консумира само ~ 3 mA, когато светодиодът е изключен и ~ 25 mA, когато е включен. Консумацията на ток може допълнително да бъде намалена до ~ 1 mA чрез промяна на R1 на 100 k-ohm и C2 на 100 nF. По -нататъшното увеличаване на съпротивлението и намаляване на капацитета, ограничено чрез поддържане на RC продукта постоянна (= 0,01), не намалява тока.

Поставих LED и R3 резистора в сладка малка Altoids кутия и го приковах към стената. От него прокарах дълъг кабел чак до отварачката LiftMaster на тавана. Схемата на драйвера беше запоена върху платка с общо предназначение и поставена в сладка малка кутия, която получих от Adafruit. Кутията е прикрепена към рамката на LiftMaster, а двойката захранващи проводници е прикрепена към клемите на сензора за безопасност.

Докато връщам колата си в гаража, спирам веднага щом светодиодът се изключи. Резултатът е перфектно подравняване, както е показано на последното изображение. Проблема решен!

Стъпка 5: Допълнение: По -лек, макар и не по -ярък помощник при паркиране:)

10 дни след първото публикуване на тази инструкция, построих водещата лампа за паркиране за втората си гаражна врата. Заслужава да се спомене тук, тъй като направих малки подобрения в дизайна на веригата. Вижте първото изображение. Първо, избрах опцията за по-нисък ток за двойката RC, описана в предишната стъпка, където ниският капацитет от 100 nF съвпада с по-високо съпротивление от 100 k-ома. След това елиминирах PMOS транзистора и 10 k-ohm издърпващ се резистор и свързах LED земята директно към изходния извод на TS555. Възможно е, защото обект по пътя на инфрачервения лъч намалява ниското изходно напрежение, като ефективно включва светодиода. За това опростяване обаче трябва да платите цена. При наличието на PMOS не трябваше да се притеснявам за LED тока: IRF9Z34N може да отнеме 19 A, така че светодиодът може да свети толкова ярко, колкото искам. Изходният щифт на TS555 може да потъне само 10 mA, затова трябваше да сдвоя светодиода с по -висок резистор от 220 ома, което намали яркостта му. Все още е добре видим, както показва четвъртото изображение, така че работи за мен. Списъкът на частите за този дизайн е следният:

• U3 = Единичен CMOS таймер с ниска мощност TS555, произведен от STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT транзистор BC157.
• D5 = Диод 1N4148.
• D6 = жълт светодиод, тип неизвестен.
• C7 = 10 nF керамичен кондензатор.
• C8 = керамичен кондензатор 100 nF.
• C9 = 1 mF електролитен кондензатор.
• R9 = 100 k-ом резистор.
• R10 = 1 k-ом резистор.
• R11 = 220 ома резистор.

Веригата консумира 1 mA и 12 mA съответно в изключено и включено състояние.