Βοήθεια αντίστροφης στάθμευσης στο γκαράζ χρησιμοποιώντας υπάρχοντα αισθητήρα ασφαλείας και αναλογικό κύκλωμα: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Υποψιάζομαι ότι πολλές εφευρέσεις στην ιστορία της ανθρωπότητας έγιναν λόγω παραπόνων συζύγων. Το πλυντήριο ρούχων και το ψυγείο σίγουρα φαίνονται βιώσιμοι υποψήφιοι. Η μικροσκοπική μου «εφεύρεση» που περιγράφεται σε αυτό το Instructable είναι ένας ηλεκτρονικός βοηθός στάθμευσης στο γκαράζ που είναι επίσης αποτέλεσμα (ναι, το μαντέψατε) γυναικείων καταγγελιών.:)

Μου αρέσει να σταθμεύω το αυτοκίνητό μου στο γκαράζ μας αντίστροφα για γρήγορη έξοδο το πρωί. Αν το σταθμεύσω πολύ μακριά, η γυναίκα μου είναι δυσαρεστημένη για το στενό πέρασμα στην πόρτα του σπιτιού. Αν το σταθμεύσω όχι αρκετά μακριά, τότε ο μπροστινός προφυλακτήρας είναι με τον τρόπο που λειτουργεί η τηλεκατευθυνόμενη πόρτα γκαράζ. Το ιδανικό σημείο είναι να έχετε μπροστινό προφυλακτήρα 1-2 ίντσες από την κλειστή πόρτα, κάτι που είναι αρκετά δύσκολο να επιτευχθεί κάθε φορά.

Φυσικά, η πιο απλή λύση είναι η κλασική μπάλα τένις σε μια χορδή που κρέμεται από το ταβάνι. Σίγουρα, θα λειτουργούσε, αλλά πού είναι η διασκέδαση; Για έναν ηλεκτρονικό χομπίστα όπως εγώ, η πρώτη σκέψη είναι να χτίσω ένα κύκλωμα! Υπάρχουν τουλάχιστον δώδεκα οδηγίες χρήσης που περιγράφουν το εύρος γκαράζ με βάση έναν αισθητήρα υπερήχων, το Arduino και κάποιο είδος φωτεινού σήματος χρησιμοποιώντας LED. Ως εκ τούτου, για να γίνει πιο ενδιαφέρον επέλεξα μια εναλλακτική λύση που εκμεταλλεύεται έναν υπάρχοντα αισθητήρα αναστροφής ασφαλείας που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της αυτόματης πόρτας γκαράζ που κατασκευάζεται από την LiftMaster. Το παρακάτω βίντεο εξηγεί πώς λειτουργεί, εξοικονομώντας μου πολλά γραπτά.

Ο δέκτης του αισθητήρα σηματοδοτεί "όλα καθαρά" τη στιγμή που ο μπροστινός προφυλακτήρας σταματά να τέμνει την υπέρυθρη δέσμη. Τέλειος! Το μόνο που έχω να κάνω είναι να υποκλέψω αυτό το σήμα, σωστά; Λοιπόν, είναι πιο εύκολο να ειπωθεί παρά να γίνει…

(Αποποίηση ευθυνών: Προχωρώντας στο επόμενο βήμα αναγνωρίζετε ότι είστε πολύ έμπειροι στα ηλεκτρονικά και γνωρίζετε καλά ότι αυτό το έργο φροντίζει με έναν υπάρχοντα εξοπλισμό ασφαλείας. Λειτουργεί μια χαρά αν γίνει σωστά, αλλά αν βλάψετε κάτι κινδυνεύετε να το κάνετε εξοπλισμός ασφαλείας αναποτελεσματικός. Προχωρήστε με δική σας ευθύνη, δεν θα θεωρηθώ υπεύθυνος για τυχόν κακές συνέπειες, όπως νεκρά/τραυματισμένα κατοικίδια ζώα, παιδιά κ.λπ., που προκύπτουν από την εφαρμογή αυτού του Οδηγού.)

Βήμα 1: Πρόβλημα 1: Πώς να υποκλέψετε και να χρησιμοποιήσετε το σήμα από τον αισθητήρα ασφαλείας LiftMaster;

Όταν η διαδρομή της δέσμης υπερύθρων (IR) μεταξύ πομπού και δέκτη είναι καθαρή, ο δέκτης στέλνει μέσω ζεύγους καλωδίων ένα σήμα τετραγωνικού κύματος 156 Hz, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα. Σε μία μόνο περίοδο ακολουθούν 6,5 ms ύψους V 6 V και όχι περισσότερα από 0,5 ms χαμηλής V 0 V (δεύτερη και τρίτη εικόνα). Όταν η δέσμη IR συναντά ένα εμπόδιο, ο δέκτης δεν στέλνει σήμα και η γραμμή παραμένει υψηλή στην τάση τροφοδοσίας (τέταρτη εικόνα). Είναι ενδιαφέρον ότι η τροφοδοσία τόσο για τον πομπό όσο και για τον δέκτη, καθώς και το σήμα του δέκτη, προέρχονται από ένα μόνο ζεύγος τερματικών στο πίσω μέρος του ανοίγματος LiftMaster (πέμπτη εικόνα).

Έτσι, η ουσία αυτού του προβλήματος είναι πώς να ανιχνεύσει το σήμα τετραγωνικού κύματος στην 1η εικόνα από το σήμα DC στην εικόνα 4. Δεν υπάρχει ανάγκη επανεφεύρεσης του τροχού, αφού αυτό το πρόβλημα λύθηκε από άλλους με ένα κύκλωμα ανιχνευτή παλμών που λείπουν Το Υπάρχουν πολλές εφαρμογές. Έχω επιλέξει ένα από αυτήν τη σελίδα Circuits Today και το τροποποίησα ελαφρώς όπως φαίνεται στην πέμπτη εικόνα. Η αρχική σελίδα περιγράφει λεπτομερώς τις αρχές λειτουργίας της. Εν ολίγοις, ο χρονοδιακόπτης NE555 που λειτουργεί σε μονοσταθερή λειτουργία θα διατηρήσει τον ακροδέκτη OUTPUT ψηλά όσο η περίοδος του εισερχόμενου τετραγωνικού κύματος (συνδεδεμένη στο TRIGGER) είναι μικρότερη από το χρονικό διάστημα στις ακίδες THRESHOLD+DISCHARGE. Το τελευταίο εξαρτάται από τις τιμές των R1 και C2. Μια τάση DC στο TRIGGER θα επιτρέψει στο C2 να φορτιστεί πάνω από την τιμή κατωφλίου και ο πείρος OUTPUT θα πέσει χαμηλά. Το πρόβλημα λύθηκε!

Βήμα 2: Πρόβλημα 2: Πώς να υποδείξετε οπτικά την κατάσταση ακροδέκτη OUTPUT του χρονοδιακόπτη;

Αυτό δεν είναι πιο έξυπνο: χρησιμοποιήστε ένα LED. Κρατήστε το απενεργοποιημένο όταν η δέσμη IR είναι άθικτη και το OUTPUT είναι υψηλό (κάτι που συμβαίνει 99,999% των περιπτώσεων) και ενεργοποιήστε το όταν η δέσμη διακόπτεται και το OUTPUT μειώνεται. Με άλλα λόγια, αντιστρέψτε το σήμα OUTPUT για να τροφοδοτήσετε το LED. Ο απλούστερος διακόπτης αυτού του είδους, ο IMHO, χρησιμοποιεί ένα τρανζίστορ MOSFET καναλιού Ρ, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Το OUTPUT του χρονοδιακόπτη είναι συνδεδεμένο στην πύλη του. Όσο είναι ψηλά, το τρανζίστορ βρίσκεται σε λειτουργία υψηλής σύνθετης αντίστασης και το LED είναι σβηστό. Και αντίστροφα, η χαμηλή τάση στην πύλη θα επιτρέψει τη ροή του ρεύματος. Η αντίσταση έλξης R4 διασφαλίζει ότι η πύλη δεν αφήνεται ποτέ κρεμασμένη και διατηρείται στην προτιμώμενη κατάσταση. Το πρόβλημα λύθηκε!

Βήμα 3: Πρόβλημα 3: Πώς να τροφοδοτήσετε το κύκλωμα που περιγράφεται μέχρι τώρα;

Ο ανιχνευτής παλμών που λείπει που φαίνεται στο βήμα 1 χρειάζεται σταθερή τάση τροφοδοσίας DC. Θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω μπαταρίες ή να αγοράσω έναν κατάλληλο προσαρμογέα AC/DC. Meh, πολύ κόπος. Τι θα λέγατε για τη χρήση της ίδιας της παροχής του αισθητήρα ασφαλείας που παρέχεται από το LiftMaster; Λοιπόν, το πρόβλημα είναι ότι μεταφέρει το σήμα του δέκτη IR, το οποίο δεν είναι ούτε "σταθερό" ούτε "DC". Αλλά μπορεί να φιλτραριστεί σωστά και να εξομαλυνθεί με ένα πολύ απλό κύκλωμα που φαίνεται παραπάνω. Ένας μεγάλος ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1 mF είναι ένα αρκετά καλό φίλτρο και η προσαρτημένη δίοδος διασφαλίζει ότι δεν εκφορτίζεται όταν το σήμα είναι χαμηλό. Το πρόβλημα λύθηκε!

Το κόλπο δεν είναι να αντλήσετε πολύ ρεύμα από το LiftMaster, αλλιώς η λειτουργία του αισθητήρα ασφαλείας μπορεί να παραβιαστεί. Για το λόγο αυτό δεν χρησιμοποίησα τον τυπικό χρονοδιακόπτη NE555 αλλά τον κλώνο CMOS TS555 με πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Βήμα 4: Πρόβλημα 4: Πώς να συνδυάσετε όλα τα εξαρτήματα;

Εύκολα; δείτε ολόκληρο το κύκλωμα παραπάνω. Εδώ είναι η λίστα με τα μέρη που χρησιμοποίησα:

• U1 = Χρονοδιακόπτης χαμηλής ισχύος CMOS TS555 κατασκευασμένος από την STMicroelectronics.
• M1 = P-channel MOSFET τρανζίστορ IRF9Z34N.
• Q1 = τρανζίστορ PNP BJT BC157.
• D1 = Δίοδος 1N4148.
• D2 = κίτρινο LED, τύπος άγνωστος.
• C1 = 10 nF κεραμικός πυκνωτής.
• C2 = ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 10 uF.
• C3 = 1 mF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής.
• R1 και R2 = 1 k-ohm αντιστάσεις.
• R3 = αντίσταση 100 ohm.
• R4 = αντίσταση 10 k-ohm.

Με τροφοδοσία 5,2 V το παραπάνω κύκλωμα καταναλώνει μόνο ~ 3 mA όταν το LED είναι σβηστό και ~ 25 mA όταν είναι αναμμένο. Η τρέχουσα κατανάλωση μπορεί να μειωθεί περαιτέρω σε ~ 1 mA αλλάζοντας R1 σε 100 k-ohm και C2 σε 100 nF. Η περαιτέρω αύξηση της αντίστασης και η μείωση της χωρητικότητας που περιορίζεται διατηρώντας το προϊόν RC σταθερό (= 0,01) δεν μειώνει το ρεύμα.

Τοποθέτησα την αντίσταση LED και R3 σε ένα χαριτωμένο μικρό κασσίτερο Altoids και την κάρφωσα στον τοίχο. Από αυτό, έτρεξα ένα μακρύ καλώδιο μέχρι το ανοιχτήρι LiftMaster στην οροφή. Το κύκλωμα του οδηγού συγκολλήθηκε σε έναν πίνακα γενικής χρήσης και τοποθετήθηκε σε ένα χαριτωμένο μικρό κουτί που πήρα από το Adafruit. Το κουτί είναι προσαρτημένο στο πλαίσιο του LiftMaster και το ζεύγος καλωδίων τροφοδοσίας είναι προσαρτημένο στους ακροδέκτες του αισθητήρα ασφαλείας.

Ενώ στηρίζω το αυτοκίνητό μου στο γκαράζ σταματάω μόλις σβήσει το LED. Το αποτέλεσμα είναι μια τέλεια ευθυγράμμιση, όπως φαίνεται στην τελευταία εικόνα. Το πρόβλημα λύθηκε!

Βήμα 5: Προσθήκη: Πιο ελαφριά, αν και όχι πιο φωτεινή βοηθός στάθμευσης:)

10 ημέρες μετά την πρώτη δημοσίευση αυτού του Instructable, έχτισα το φανάρι στάθμευσης για τη δεύτερη πόρτα του γκαράζ μου. Αξίζει να αναφερθεί εδώ, καθώς έχω κάνει μικρές βελτιώσεις στον σχεδιασμό του κυκλώματος. Δείτε την πρώτη εικόνα. Πρώτον, επέλεξα χαμηλότερη επιλογή ρεύματος για το ζεύγος RC που περιγράφηκε στο προηγούμενο βήμα όπου η χαμηλή χωρητικότητα 100 nF ταιριάζει με μεγαλύτερη αντίσταση 100 k-ohm. Στη συνέχεια, εξάλειψα το τρανζίστορ PMOS και την αντίσταση έλξης 10 k-ohm και σύνδεσα τη γείωση LED απευθείας στον πείρο OUTPUT του TS555. Είναι πιθανό επειδή ένα αντικείμενο στη διαδρομή της δέσμης IR μειώνει την τάση ΕΞΟΔΟΥ χαμηλά, ενεργοποιώντας αποτελεσματικά το LED. Ωστόσο, υπάρχει ένα τίμημα για αυτήν την απλοποίηση. Με το PMOS δεν χρειάστηκε να ανησυχώ για το ρεύμα LED: Το IRF9Z34N μπορεί να πάρει 19 A, οπότε το LED μπορεί να λάμπει τόσο φωτεινά όσο θέλω. Ο πείρος OUTPUT του TS555 μπορεί να βυθιστεί μόνο 10 mA, επομένως έπρεπε να συνδυάσω το LED με υψηλότερη αντίσταση 220 ohm, η οποία μείωσε τη φωτεινότητά του. Είναι ακόμα καλά ορατό, όπως δείχνει η τέταρτη εικόνα, έτσι λειτουργεί για μένα. Ο κατάλογος των εξαρτημάτων για αυτό το σχέδιο έχει ως εξής:

• U3 = Χρονοδιακόπτης χαμηλής ισχύος CMOS TS555 κατασκευασμένος από την STMicroelectronics.
• Q3 = τρανζίστορ PNP BJT BC157.
• D5 = Δίοδος 1N4148.
• D6 = κίτρινο LED, τύπος άγνωστος.
• C7 = κεραμικός πυκνωτής 10 nF.
• C8 = κεραμικός πυκνωτής 100 nF.
• C9 = 1 mF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής.
• R9 = αντίσταση 100 k-ohm.
• R10 = 1 k-ohm αντίσταση.
• R11 = αντίσταση 220 ohm.

Το κύκλωμα καταναλώνει 1 mA και 12 mA στην κατάσταση OFF και ON, αντίστοιχα.