Pomoč pri vzvratnem parkiranju v garaži z uporabo obstoječega varnostnega senzorja in analognega vezja: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

Sumim, da so bili številni izumi v zgodovini človeštva narejeni zaradi pritožujočih se žena. Pralni stroj in hladilnik se zagotovo zdijo sposobni kandidati. Moj majhen "izum", opisan v tem navodilu, je elektronski pomočnik pri parkiranju v garaži, ki je tudi posledica (ja, uganili ste) pritožb žena.:)

Všeč mi je, da avto parkiram v naši garaži vzvratno za hiter izhod zjutraj. Če parkiram predaleč, je moja žena nezadovoljna zaradi ozkega prehoda do domačih vrat. Če ga parkiram premalo daleč, je prednji odbijač na poti daljinsko vodenih garažnih vrat. Idealno mesto je imeti sprednji odbijač 1-2 centimetra od zaprtih vrat, kar je vedno težko doseči.

Seveda je najpreprostejša rešitev klasična teniška žoga na vrvici, ki visi s stropa. Seveda bi delovalo, toda kje je zabava? Za ljubitelje elektronike, kot sem jaz, je prva misel izgradnja vezja! Obstaja vsaj ducat navodil, ki opisujejo garažni daljinomer na osnovi ultrazvočnega senzorja, Arduina in neke vrste svetlobnega signala z uporabo LED. Zato sem se za bolj zanimivo odločil za alternativno rešitev, ki izkorišča obstoječi varnostni senzor za vzvratno vožnjo, ki je sestavni del avtomatskih garažnih vrat proizvajalca LiftMaster. Naslednji videoposnetek pojasnjuje, kako deluje, in mi prihrani veliko pisanja.

Sprejemnik senzorja signalizira "vse jasno" v trenutku, ko sprednji odbijač preneha sekati infrardeči žarek. Popolno! Vse kar moram storiti je, da prestrežem ta signal, kajne? No, lažje je reči kot narediti …

(Izjava o omejitvi odgovornosti: Če nadaljujete z naslednjim korakom, potrjujete, da dobro poznate elektroniko in se dobro zavedate, da ta projekt obdeluje obstoječo varnostno opremo. Če deluje pravilno, deluje dobro, če pa kaj zamotite, tvegate, da bo navedeno varnostna oprema neučinkovita. Nadaljujte na lastno odgovornost, ne bom odgovarjal za kakršne koli škodljive učinke, kot so mrtvi/poškodovani hišni ljubljenčki, otroci itd., ki so posledica vašega izvajanja tega navodila.)

1. korak: 1. težava: Kako prestreči in uporabiti signal iz varnostnega senzorja LiftMasterja?

Ko je pot infrardečega (IR) žarka med oddajnikom in sprejemnikom čista, sprejemnik pošlje skozi par žic signal kvadratnega vala 156 Hz, kot je prikazano na prvi sliki. V enem samem obdobju 6,5 ms višine ~ 6 V sledi največ 0,5 ms nizke vrednosti ~ 0 V (druga in tretja slika). Ko IR žarek naleti na oviro, sprejemnik ne pošlje signala in linija ostane visoka pri napajalni napetosti (četrta slika). Zanimivo je, da napajanje za oddajnik in sprejemnik ter signal sprejemnika izvirajo iz enega para terminalov na zadnji strani odpirača LiftMaster (peta slika).

Bistvo tega problema je torej, kako odkriti signal kvadratnega vala na prvi sliki iz enosmernega signala na sliki 4. Kolesa ni treba znova izumiti, saj so to težavo drugi rešili z vezjem manjkajočega detektorja impulzov. Obstaja veliko izvedb; Enega sem izbral s te strani Circuits Today in ga nekoliko spremenil, kot je prikazano na peti sliki. Izvirna stran podrobno opisuje načela delovanja. Skratka, časovnik NE555, ki deluje v monostabilnem načinu, bo ohranil svoj OUTPUT pin visoko, dokler je obdobje dohodnega kvadratnega vala (povezano z TRIGGER) krajše od časovnega intervala na zatičih THRESHOLD+DISCHARGE. Slednje je odvisno od vrednosti R1 in C2. Enosmerna napetost na TRIGGER -ju bo omogočila, da se C2 napolni nad mejno vrednostjo, pin OUTPUT pa se bo znižal. Problem rešen!

2. korak: Problem 2: Kako vizualno prikazati stanje izhodnega zatiča časovnika?

To je preprosto: uporabite LED. Izklopite ga, ko je infrardeči žarek nedotaknjen in je izhod visok (kar se zgodi 99,999% časa) in ga vklopite, ko se žarek prekine in se izhod zmanjša. Z drugimi besedami, obrnite signal OUTPUT za napajanje LED. Najpreprostejše stikalo te vrste, IMHO, uporablja P-kanalni MOSFET tranzistor, kot je prikazano na zgornji sliki. Časovnik OUTPUT je priključen na vrata. Dokler je visok, je tranzistor v načinu visoke impedance in LED ne sveti. In obratno, nizka napetost na vratih bo omogočila pretok toka. Vlečni upor R4 zagotavlja, da vrata nikoli ne ostanejo viseča in ostanejo v želenem stanju. Problem rešen!

3. korak: Problem 3: Kako vklopiti doslej opisano vezje?

Detektor manjkajočega impulza, prikazan v 1. koraku, potrebuje enakomerno napajalno napetost. Lahko bi uporabil baterije ali kupil ustrezen AC/DC adapter. Mah, preveč težav. Kaj pa uporaba same oskrbe z varnostnim senzorjem, ki jo zagotavlja LiftMaster? No, problem je v tem, da nosi signal IR sprejemnika, ki ni "stabilen" niti "DC". Lahko pa ga ustrezno filtriramo in zgladimo z zelo preprostim vezjem, ki je prikazano zgoraj. Velik 1 mF elektrolitski kondenzator je dovolj dober filter, priložena dioda pa poskrbi, da se ne izprazni, ko je signal nizek. Problem rešen!

Trik ni v tem, da iz LiftMasterja črpate preveč toka, sicer lahko pride do ogrožanja delovanja varnostnega senzorja. Zato nisem uporabil standardnega časovnika NE555, ampak njegov klon CMOS TS555 z zelo nizko porabo energije.

4. korak: Problem 4: Kako sestaviti vse komponente skupaj?

Preprosto; glejte celotno vezje zgoraj. Tu je seznam delov, ki sem jih uporabil:

• U1 = Časovnik CMOS TS555 z nizko porabo energije proizvajalca STMicroelectronics.
• M1 = P-kanalni MOSFET tranzistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D1 = dioda 1N4148.
• D2 = rumena LED, tip neznan.
• C1 = 10 nF keramični kondenzator.
• C2 = 10 uF elektrolitski kondenzator.
• C3 = 1 mF elektrolitski kondenzator.
• R1 in R2 = 1 k-ohmski upori.
• R3 = 100 ohmski upor.
• R4 = 10 k-ohmski upor.

Z napajanjem 5,2 V zgornje vezje porabi le ~ 3 mA, ko je LED izklopljena, in ~ 25 mA, ko je vklopljena. Porabo toka lahko dodatno zmanjšamo na ~ 1 mA s spreminjanjem R1 na 100 k-ohm in C2 na 100 nF. Nadaljnje povečanje upora in zmanjšanje kapacitivnosti, omejeno z ohranjanjem konstantnosti produkta RC (= 0,01), ne zmanjša toka.

Upor LED in R3 sem postavil v luštno majhno pločevinko Altoids in ga pribil na steno. Od nje sem dolg kabel speljal vse do odpirača LiftMaster na stropu. Gonilniško vezje je bilo spajkano na ploščo za splošno uporabo in postavljeno v ljubko škatlico, ki sem jo dobil od Adafruit. Škatla je pritrjena na okvir LiftMasterja, par napajalnih žic pa na priključke varnostnega senzorja.

Med vožnjo avtomobila v garažo se ustavim takoj, ko LED ugasne. Rezultat je popolna poravnava, kot je prikazano na zadnji sliki. Problem rešen!

5. korak: Dodatek: Lažji, čeprav ne svetlejši pomočnik pri parkiranju:)

10 dni po tem, ko je bila ta navodila prvič objavljena, sem zgradil vodilno parkirno luč za svoja druga garažna vrata. Tu je vredno omeniti, saj sem v načrtu vezja naredil majhne izboljšave. Oglejte si prvo sliko. Najprej sem se odločil za možnost nižjega toka za par RC, opisan v prejšnjem koraku, kjer nizka kapacitivnost 100 nF ustreza višjemu uporu 100 k-ohm. Nato sem odpravil tranzistor PMOS in 10 k-ohmski vlečni upor ter ozemljitev LED priključil neposredno na izhodni zatič TS555. Možno je, ker predmet na poti IR žarka zniža izhodno napetost in učinkovito vklopi LED. Za to poenostavitev pa je treba plačati ceno. Ob prisotnosti PMOS -a mi ni bilo treba skrbeti za tok LED: IRF9Z34N lahko vzame 19 A, zato lahko LED sveti tako močno, kot si želim. Izhodni priključek TS555 lahko potone le 10 mA, zato sem moral LED povezati z višjim uporom 220 ohmov, kar je zmanjšalo njegovo svetlost. Še vedno je dobro vidna, kot kaže četrta slika, zato mi deluje. Seznam delov za to zasnovo je naslednji:

• U3 = Časovnik CMOS TS555 z nizko porabo energije, ki ga je izdelala STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT tranzistor BC157.
• D5 = dioda 1N4148.
• D6 = rumena LED, tip neznan.
• C7 = 10 nF keramični kondenzator.
• C8 = keramični kondenzator 100 nF.
• C9 = 1 mF elektrolitski kondenzator.
• R9 = 100 k-ohmski upor.
• R10 = 1 k-ohmski upor.
• R11 = 220 ohmski upor.

Vezje porabi 1 mA oziroma 12 mA v stanju OFF in ON.