Omvendt parkeringsassistent i garagen ved hjælp af eksisterende sikkerhedssensor og analogt kredsløb: 5 trin

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

Jeg formoder, at mange opfindelser i menneskehedens historie blev gjort på grund af klagende koner. Vaskemaskine og køleskab virker bestemt som levedygtige kandidater. Min lille "opfindelse" beskrevet i denne instruktionsbog er en elektronisk garageparkeringsassistent, der også er et resultat af (ja, du gættede det) kvindeligt klager.:)

Jeg kan godt lide at parkere min bil i vores garage baglæns for hurtig afgang om morgenen. Hvis jeg parkerer det for langt, er min kone utilfreds med den smalle passage til hjemmets dør. Hvis jeg parkerer den ikke langt nok, så er den forreste kofanger i vejen for fjernstyret garageport. Det ideelle sted er at have forkofanger 1-2 tommer fra den lukkede dør, hvilket er ret svært at opnå hver gang.

Naturligvis er den enkleste løsning den klassiske tennisbold på en snor, der hænger fra loftet. Sikkert, det ville fungere, men hvor er det sjove? For en elektronisk hobbyist som mig er den første tanke at bygge et kredsløb! Der findes mindst dusin instruktioner, der beskriver garageafstandsmåler baseret på en ultralydssensor, Arduino og en slags lyssignal ved hjælp af lysdioder. For at gøre det mere interessant valgte jeg derfor en alternativ løsning, der drager fordel af en eksisterende sikkerhedssensor, der er en integreret del af den automatiske garageport fremstillet af LiftMaster. Den følgende video forklarer, hvordan det fungerer, hvilket sparer mig for en masse skrivning.

Sensors modtager signalerer "helt klar" i det øjeblik, hvor den forreste kofanger holder op med at krydse den infrarøde stråle. Perfekt! Alt jeg skal gøre er at opfange dette signal, ikke? Nå, det er lettere sagt end gjort …

(Ansvarsfraskrivelse: Ved at gå videre til det næste trin erkender du, at du er velbevandret i elektronik og godt ved, at dette projekt klirrer med et eksisterende sikkerhedsudstyr. Det fungerer fint, hvis det udføres korrekt, men hvis du ødelægger noget, risikerer du at gøre det nævnte sikkerhedsudstyr ineffektivt. Fortsæt på egen risiko, jeg er ikke ansvarlig for eventuelle negative virkninger, såsom døde/tilskadekomne kæledyr, børn osv. som følge af din implementering af denne instruks.)

Trin 1: Opgave 1: Sådan opfanges og udnyttes signal fra LiftMasters sikkerhedssensor?

Når banen for den infrarøde (IR) stråle mellem sender og modtager er klar, sender modtageren et 156 Hz firkantbølgesignal gennem et par ledninger som vist på det første billede. I en enkelt periode efterfølges 6,5 ms ~ 6 V høj af ikke mere end 0,5 ms ~ 0 V lav (andet og tredje billede). Når IR -strålen møder en forhindring, sender modtageren intet signal, og linjen forbliver høj ved forsyningsspændingen (fjerde billede). Interessant nok stammer strømforsyningen til både sender og modtager samt modtagersignal fra et enkelt par terminaler bag på LiftMaster -åbneren (femte billede).

Essensen i dette problem er således, hvordan man kan detektere firkantbølgesignalet i det første billede fra DC -signalet i billede 4. Det er ikke nødvendigt at genopfinde hjulet, da dette problem er blevet løst af andre med et manglende pulsdetektor kredsløb. Der er mange implementeringer; Jeg har valgt en fra denne Circuits Today -side og lidt ændret den som vist på det femte billede. Den originale side beskriver dens driftsprincipper i detaljer. Kort sagt vil NE555 -timeren, der fungerer i monostabil tilstand, holde sin OUTPUT -pin høj, så længe perioden for den indkommende firkantbølge (forbundet til TRIGGER) er kortere end tidsintervallet på THRESHOLD+DISCHARGE -ben. Sidstnævnte afhænger af værdierne for R1 og C2. En jævnstrømsspænding på TRIGGER giver C2 mulighed for at oplade over tærskelværdien, og OUTPUT -stiften går lavt. Problem løst!

Trin 2: Opgave 2: Hvordan visuelt angives tilstanden for timers OUTPUT -pin?

Dette er en no brainer: brug en LED. Hold den slukket, når IR -strålen er intakt, og OUTPUT er høj (hvilket sker 99,999% af tiden), og tænd den, når strålen afbrydes, og OUTPUT går lavt. Med andre ord skal du vende OUTPUT -signalet til at tænde LED'en. Den enkleste switch af denne art, IMHO, bruger en P-kanal MOSFET-transistor, som vist på billedet ovenfor. Timer OUTPUT er forbundet til porten. Så længe den er høj, er transistoren i tilstanden høj impedans, og LED'en er slukket. Og omvendt vil lav spænding på porten gøre det muligt for strøm at strømme. Pull-up-modstanden R4 sikrer, at porten aldrig efterlades hængende og holdes i sin foretrukne tilstand. Problem løst!

Trin 3: Opgave 3: Sådan får du strøm til det kredsløb, der er beskrevet hidtil?

Den manglende pulsdetektor vist i trin 1 har brug for en jævn DC forsyningsspænding. Jeg kunne bruge batterier eller købe en passende AC/DC adapter. Meh, for mange problemer. Hvad med at bruge sikkerhedssensors forsyning selv leveret af LiftMaster? Problemet er, at det bærer IR -modtagerens signal, som hverken er "stabilt" eller "DC". Men det kan filtreres og udjævnes korrekt med et meget simpelt kredsløb vist ovenfor. En stor 1 mF elektrolytkondensator er et godt nok filter, og den vedhæftede diode sørger for, at den ikke aflades tilbage, når signalet er lavt. Problem løst!

Tricket er ikke at trække for meget strøm fra LiftMaster, ellers kan sikkerhedsfølerens funktion blive kompromitteret. Af denne grund brugte jeg ikke standard NE555 -timeren, men dens CMOS -klon TS555 med meget lavt strømforbrug.

Trin 4: Opgave 4: Sådan samles alle komponenterne?

Let; se hele kredsløbet ovenfor. Her er listen over dele, jeg brugte:

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

Med 5,2 V forsyning bruger ovenstående kredsløb kun ~ 3 mA når LED er slukket og ~ 25 mA når den er tændt. Det nuværende forbrug kan reduceres yderligere til ~ 1 mA ved at ændre R1 til 100 k-ohm og C2 til 100 nF. Yderligere stigning i modstand og reduktion i kapacitans begrænset ved at holde RC -produktet konstant (= 0,01) reducerer ikke strømmen.

Jeg har placeret LED og R3 modstanden i en sød lille Altoids dåse og spikret den fast på væggen. Fra det løb jeg et langt kabel helt til LiftMaster -åbneren i loftet. Førerkredsløbet blev loddet på et almindeligt bræt og placeret i en sød lille æske, jeg fik fra Adafruit. Boksen er fastgjort til LiftMaster -rammen, og paret af forsyningskabler er fastgjort til sikkerhedssensorterminalerne.

Mens jeg bakker min bil ind i garagen, stopper jeg, så snart LED'en slukker. Resultatet er en perfekt justering, som vist på det sidste billede. Problem løst!

Trin 5: Tillæg: Lettere, men ikke lysere parkeringsassistent:)

10 dage efter at denne instruktør blev udgivet første gang, byggede jeg det ledende parkeringslys til min anden garageport. Det er værd at nævne her, da jeg har foretaget små forbedringer i kredsløbets design. Se det første billede. Først valgte jeg en lavere strømindstilling for RC-paret beskrevet i det foregående trin, hvor lav kapacitans på 100 nF matcher en højere modstand på 100 k-ohm. Dernæst fjernede jeg PMOS-transistoren og 10 k-ohm pull-up-modstand og tilsluttede LED-jorden direkte til OUTPUT-stiften på TS555. Det er muligt, fordi et objekt i IR -strålens vej bringer OUTPUT -spændingen lavt og effektivt tænder LED'en. Der er dog en pris at betale for denne forenkling. Med PMOS tilstede behøvede jeg ikke bekymre mig om LED -strøm: IRF9Z34N kan tage 19 A, så LED'en kan lyse så stærkt, som jeg vil have den til. OUTPUT -stiften på TS555 kan kun synke 10 mA, derfor måtte jeg parre LED'en med en højere modstand på 220 ohm, hvilket sænkede dens lysstyrke. Det er stadig godt synligt, som det fjerde billede viser, så det virker for mig. Listen over dele til dette design er som følger:

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

Kredsløbet forbruger henholdsvis 1 mA og 12 mA i OFF og ON -tilstand.