Laserparkeringsassistent: 12 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Desværre må jeg dele mit garageværksted med vores biler! Dette fungerer normalt godt, men hvis en af vores to biler parkeres for længe i deres bås, kan jeg næsten ikke bevæge mig rundt i min boremaskine, fræsemaskine, bordsav osv. Hvis en bil ikke står parkeret langt nok, garageporten lukker ikke eller endnu værre, smækker bag på et køretøj, mens den lukkes!

Som du sikkert vil være enig om, varierer "parkeringspræcision" mellem bilisterne, og jeg var ofte frustreret over at komme udenom en skærm bare for at komme til min arbejdsbænk. Jeg har prøvet 'mekaniske løsninger' som f.eks. En tennisbold, der dingler fra en snor, der er bundet til en overligger, men fandt ud af, at de kom i vejen for mig, når jeg bevægede mig rundt eller arbejdede inde i en tom bilbod.

For at løse dette dilemma kom jeg frem til denne hi-tech (potentielt over-kill!) Løsning, der hjælper med at få bilerne placeret inden for en tomme eller deromkring af perfektion hver gang. Hvis du står over for et lignende problem, tilbyder jeg dig Laser Parking Assitant. Denne MICROCOMPUTER-GEEK-løsning fungerer godt, men er alligevel enkel nok til at blive bygget og installeret i løbet af en weekend.

Lasere til redning

Jeg havde for nylig nogle tilovers lasermoduler i min uønskede boks, der ledte efter noget at lave. Så i lyset (ingen ordspil beregnet) til mine igangværende parkeringsproblemer i garagen udarbejdede jeg en ordning for at montere laserne i overspærrene i min garage rettet ned mod bilerne herunder. Resultatet er en laserprot projiceret på bilens instrumentbræt, præcis hvor bilen skal stoppes. Driverinstruktioner er enkle. Bare kør bilen ind i garagen, og stop, når du første gang ser den RØDE DOT på instrumentbrættet!

Trin 1: Lasersikkerhed

Inden jeg går videre, vil jeg stoppe med et par ord om lasersikkerhed. Selv de relativt lave effekt 5 mw RØDE lasere, der bruges i dette projekt, er i stand til at producere ekstremt lyse, tæt fokuserede, højenergi lysstråler. Sådan lys kan skade dit syn! STAR IKKE DIREKT IND I LASERBJÆLKEN NÅGEN TID.

Trin 2: Valg af lasermodul

Til mine to bilers opsætning installerede jeg et par små 5 mw (milliwatt) fokuserbare røde lasermoduler, et over hver bilrum. Som vist i figur 2 er disse små, selvstændige moduler, der kan drives fra en hvilken som helst 3 til 6 VDC strømkilde. Disse moduler kan købes fra eBay for $ 4- $ 10 stk. rækkevidde, er lette at montere og kan fokuseres på din bils instrumentbræt for at give en rød prik, der er let at se selv under dagslysforhold. Faktisk anbefaler jeg, at du under installationen blødgør fokus lidt, da dette både vil vokse størrelsen på laserprikken set på instrumentbrættet samt reducere dens intensitet en smule.

Laser alternativer

Du kan spørge: "Findes der ikke billigere lasere?" Svaret er JA, meget billige batteridrevne laserpegere kan findes for en peng eller to. Jeg har faktisk købt nogle til andre projekter, men fandt, at de mangler outputlysthed. Giv dem et forsøg, da de måske er lyse nok til dig, men til min installation fandt jeg, at lysere, fokuserbare moduler var et bedre spil.

Men vent! Nogle lasere udsender et LINE- eller et CROSS -mønster. Ville disse ikke være endnu bedre? For at lave et LINE- eller CROSS -mønster placeres en sekundær linse inde i lasermodulet for at transformere det normale laserpunkts kildeoutput til det ønskede mønster. Ved generering af LINE- eller CROSS -mønsteret distribueres laserintensiteten med høj intensitet, "fortyndet", hvis du vil, for at danne linje (eller kryds) billedet. I mine garageprøver med disse linser fandt jeg de resulterende laserlinjer for svage til at kunne ses på det automatiske instrumentbræt, især i dagtimerne med sollys, der skyllede ind gennem garagevinduerne.

Trin 3: Laser Controller Gen 1

For at maksimere laserens levetid er der brug for nogle kredsløb for at tænde laseren TIL, når det er nødvendigt, og derefter FRA, når det ikke er det. Vores elektriske døråbner, som de fleste, tænder automatisk en pære hver gang døråbneren cykler. Denne pære forbliver tændt i cirka 5 minutter og slukker derefter. I min første implementering placerede jeg simpelthen en lyssensor lige over åbnerens pære og brugte den til at drive en effekttransistor, der aktiverede Parking Assistant Lasers. Selvom det fik gang i tingene, bemærkede jeg hurtigt, at hvis garageporten allerede havde været åben et stykke tid, før jeg trak op for at parkere, ville Laserne ikke aktiveres. Det vil sige, da timeren til åbnerpære var udløbet, var det faktisk nødvendigt at cykle garageportåbneren for at tænde åbnerens pære og igen få parkeringsassistentlaserne til at køre.

For at overvinde denne begrænsning kom jeg med Gen-2, en mere komplet løsning til at udløse parkeringsassistentlaserne HVER gang en bil kommer ind i garagen

Trin 4: Laser Controller Gen 2 - Brug af Opener Saftey Sensor

En "blokeret dørføler" er en påkrævet sikkerhedsfunktion på alle garageportåbnere. Dette opnås normalt ved at skyde en infrarød lysstråle hen over garageportåbningen, cirka 6 tommer over gulvniveau. Som vist i figur 3 stammer denne lysstråle fra emitter 'A' og detekteres af sensor 'B'. Hvis noget forhindrer denne lysstråle under dørlukning, registreres en BLOCKED DOOR CONTITION, og dørens lukkebevægelse vendes af åbneren for at bringe døren tilbage til sin fuldt hævede position.

Som vist i figuren ovenfor består sikkerhedssensoren 'Blokeret dør' af IR-lysemitter 'A' og IR-lysdetektor 'B'.

Du finder typisk de blokerede dørsensorer, der er forbundet til døråbneren ved hjælp af en 2-leder ledning, ligesom de RØDE linjer vises i figur 3. Dette enkle trådpar forbinder emitteren, detektoren og åbneren sammen. Det viser sig, at denne sammenkoblingsplan 1) leverer POWER fra åbneren til at køre sensorerne, og 2) tilvejebringer en kommunikationssti fra sensorerne tilbage til åbneren.

Trin 5: Sådan fungerer dørsikkerhedssensoren

Da sensoren til blokeret dør altid er aktiv, fandt jeg ud af, at jeg kunne bruge sensoren til at registrere den øjeblikkelige "blokerede dørhændelse", der opstår, når et køretøj køres ind i garagen til parkering. For at få dette til at fungere, var det bare et spørgsmål om at forstå strøm- og signalformatet, der findes på den blokerede dørsensors ledninger.

Ovenstående figur viser Signalbølgeform for blokeret dør til et døråbnersystem fra GENIE-mærket

Jeg har en "GENIE" mærkeåbner, og ved at placere et oscilloskop på tværs af trådparret, der kører mellem åbneren og sensorerne, fandt jeg en pulserende 12 Volt Peak-Peak-bølgeform til stede, når dørføleren IKKE var BLOKED. Som det ses, bliver spændingen over sensortrådene en stabil +12VDC, når sensoren BLOKERES.

Jeg valgte at implementere dette projekt med software inde i en lille Arduino NANO mikrokontroller. Den komplette skematiske oversigt over NANO laser controller findes i det næste trin. Jeg brugte et lille stykke prototype-printkort i perf-board-stil til at holde NANO og de få resterende komponenter, der kræves til dette projekt. En lille klemrække eller andre stik efter eget valg kan bruges til at forbinde til din døråbner og lasermodulerne.

Hvis du springer videre til skematikken, ses det, at det indkommende +12V PP dørfølersignal går gennem et par dioder (bare for at få polariteten til at passe) og derefter gennem en NPN -transistor (Q1), før den bliver leveret til en indgangsstift på NANO. Som illustreret i bølgeformer ovenfor gør denne transistor to ting. 1) Det konverterer 12 V Peak to Peak signalet til et 5 volt signal, der er kompatibelt med NANO, og 2) det INVERTERER de logiske niveauer.

FORSIGTIG: Lednings- og signalordningen beskrevet ovenfor gælder for døråbnere af mærket GENIE. Selvom jeg mener, at de fleste to-tråds sensorordninger fungerer ved hjælp af en lignende signaleringsteknik, skal du muligvis lægge et omfang på tværs af sensorledningerne på dit garageportåbningssystem for at forstå signaldetaljerne og justere projektet efter behov

Trin 6: Hardware

Jeg valgte at implementere dette projekt i software ved hjælp af en lille Arduino NANO mikrokontroller. Den komplette skematiske oversigt over NANO laser controller findes i det næste trin. Jeg brugte et lille stykke prototype-printkort i perf-board-stil til at holde NANO og de få resterende komponenter, der kræves til dette projekt. En lille klemrække eller andre stik efter eget valg kan bruges til at forbinde til din døråbner og lasermodulerne.

Som du kan se i skematikken, går det indkommende +12V PP dørfølersignal (forudgående trin!) Gennem et par dioder (bare for at få polariteten til at passe) og derefter gennem en NPN-transistor (Q1), før den leveres til en input- pin på NANO. Som illustreret i figur 4 -kurveformer gør denne transistor to ting. 1) Det konverterer 12 V Peak to Peak signalet til et 5 volt signal, der er kompatibelt med NANO, og 2) det INVERTERER de logiske niveauer.

En NANO -udgangsstift driver en MOSFET -transistor (Q3) til at levere strøm til laserne. De resterende komponenter har LED-indikatorer og en “test-mode” switch-indgang.

Trin 7: Opbygning af laserparkeringsvagten

Delelisten til dette projekt findes ovenfor. Jeg brugte et lille stykke perf-board til at montere NANO, transistorer og andre dele. Punkt til punkt ledninger blev brugt til at fuldføre alle sammenkoblinger på perf-boardet. Jeg fandt derefter en lille plastikboks til at huse den færdige perf board -samling. Jeg borede de nødvendige huller i kassen, så lysdioder og TESTKNAPP var tilgængelige. Jeg førte jævnstrømsledningen fra strømforsyningen til vægvorter gennem sagen og fastsluttede den lige til perf-kortet. Jeg brugte nogle "RCA" -stik til at oprette strømforbindelser til laserne og hackede nogle gamle lydkabler for at forbinde laserne til disse RCA-stik ved blot at splejse den SORTE (- LASER VDC) lasertråd til SHIELD, og RØD (+ LASER VDC) lasertråd til centerlederen. Jeg dækkede derefter hver splejs med et par lag krympeslanger for at give isolering og mekanisk forstærkning.

Jeg brugte et par træskruer til at montere Laser Control -boksen op i spærene nær garageportåbneren.

Hvad angår software, skal du downloade kildekoden og redigere/kompilere/uploade den ved hjælp af din Arduio IDE.

Trin 8: Strømforsyningsmuligheder

Der kræves en lille plug-in strømforsyning, der kan levere reguleret 5VDC til dette projekt. Da hver laser har brug for ca. 40 ma ved 5 VDC, har en to laserinstallation brug for en forsyning, der kan mindst 100 ma. Jeg fandt en passende reguleret, 5VDC vægvorte strømforsyning i min junk box, der fungerede fint. En reguleret 5 VDC mobiltelefon oplader er også en brugbar mulighed. Disse er fuldstændigt isolerede, har en USB -kontakt til tilslutning til en mobiltelefon eller tablet og er almindeligt tilgængelige for kun et par dollars. Man kan bare hacke den ene ende af et USB -kabel af og tilslutte de passende 5 VDC- og GROUND -ledninger til laserstrømindgangsterminalerne.

STRØMFORSYNING & LASERMODUL FORSIGTIG:

1. Sørg for at måle og kontrollere output fra enhver forsyning, du bruger. Mange vægvorterforsyninger er IKKE REGULEREDE og kan have meget høje spændingsudgange, når de er let belastet. Overspænding kan overdrive laserne og skabe usikre laserlysniveauer samt forkortet levetid for laseren.

2. Jeg anbefaler ikke at trække +5VDC fra NANO'en for at drive laserne, da dette kan overstige NANO's strømudgangskapacitet, hvilket kan overophedes eller beskadige NANO CPU -kortet.

3. For at undgå jordforbindelser med din garageportåbner skal du sørge for, at den 5VDC strømforsyning, du bruger til dette projekt, flyder i forhold til jorden.

Bemærk, at metalhuset på hvert lasermodul er elektrisk forbundet til den POSITIVE (RØDE) laserstrømforsyningstråd. Som sådan bør hele kredsløbet som vist være bygget til at være fuldstændigt isoleret (alias: 'flydende') i forhold til jordbund

Trin 9: Montering af laserne

Jeg brugte ½ tommer kabelklemmer til at fastgøre hver laser til en træblok, som jeg derefter skruede fast i garagebjælken. Et par lag elektrisk tape var nødvendigt omkring hver laser for at forstørre lasermodulets 12 mm diameter, så det ville blive holdt fast på plads af kabellampen. Kabelens enkeltskrue gør det muligt for laseren at rotere efter behov for justering. Som nævnt er selve træblokken forankret til spæret med en enkelt skrue til, så selve træblokken kan roteres efter behov.

Ved hjælp af "TEST MODE" -kontakten og de to "optiske justeringsjusteringer" er det let at opnå opsætning for at lokalisere laserprikken præcist på det rigtige sted på bilens instrumentbræt.

Trin 10: Sådan fungerer det

Betjeningslogikken for lasercontrolleren er ret enkel. Så snart den blokerede dørsensorsignaleringslinje går fra pulserende til et stabilt niveau, ved vi, at vi har en blokeret-dør-begivenhed. Forudsat at den blokerede dør skyldes et køretøj, der kommer ind i garagen og et øjeblik afbryder dørfølerstrålen, kan vi straks tænde parkeringsassistentlaserne. Efter cirka 30 sekunder kan vi derefter slukke laserne.

“Run-mode” softwarekoden, der implementerer denne logik, ses i figur 5. NANO overvåger simpelthen dørsensorindgangsstiften, og når signalet forbliver på logik 0 i mere end ½ sekund, konkluderer det, at vi har en blokeret sensor- begivenhed og tænder Parking Assist Lasers. Når pulssignalet vender tilbage (bilen er fuldstændig i garagen, dør-sensor ikke længere blokeret), starter vi en 30 sekunders “Laser-OFF timer”. Når denne timer udløber, er sekvensen afsluttet, og laserne slukkes.

Det fulde kodesæt er bare lidt mere komplekst, da det også skal håndtere et par LED -indikatorer og en vippekontakt. Vippekontakten vælger mellem normal “RUN MODE” og “TEST MODE”. I TEST MODE ignoreres garageportsensoren, og laserne tændes bare. Dette bruges under installation og opsætning, så man kan rette laserne til det korrekte sted på bilens forrude/instrumentbræt. Tre lysdioder viser POWER-ON, LASER-ON og STATUS. STATUS-LED'en lyser konstant, når en blokeret dør opdages. Denne LED blinker cirka en gang i sekundet, når døren ikke længere er blokeret, og Laser-OFF-timeren tæller ned. STATUS -lampen blinker hurtigt, når vippekontakten er blevet indstillet til TEST MODE -positionen.

Trin 11: Resumé

Laser Parking Assistant -projektet gør jobbet for mig og blev overraskende godt accepteret af mit "brugerfællesskab" (ægtefælle). Nu opnås rutinepræget parkering med høj præcision. Jeg finder ud af, at laserprikken er let synlig under alle lysforhold, men føreren er ikke alt for distraheret af prikken og forbliver opmærksom på omgivelserne under parkering.

Hvis du står over for et lignende parkeringsproblem og leder efter en NERD-INTENSIV tilgang, kan dette også være den løsning, der fungerer for dig!

God parkering!

Trin 12: Referencer, skematiske, Arduino kildekodefiler

Se vedhæftede filer for kildekoden og en PDF -fil af hele skematikken.

ANDRE REFERENCER

Kilder til lasermoduler:

Søg på eBay efter: 5mW Dot Laser Focus

Kilder til Miniature Toggle Switch:

Søg på eBay efter vippekontakt til møbler

Kilder til IRFD9120 MOSFET:

Søgning på eBay efter: IRFD9120

Kilder til +5VDC strømforsyning

Søg på eBay efter: 5VDC mobiltelefonoplader

Datablad til P-kanal MOSFET-enhed

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