Laserparkeerassistent: 12 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Helaas moet ik mijn garagewerkplaats delen met onze auto's! Dit werkt meestal goed, maar als een van onze twee auto's te ver in hun stal geparkeerd staat, kan ik mijn boormachine, freesmachine, tafelzaag, enz. nauwelijks verplaatsen. Omgekeerd, als een auto niet ver genoeg geparkeerd staat, de garagedeur gaat niet dicht of erger nog, klapt tegen de achterkant van een voertuig tijdens het sluiten!

Zoals u waarschijnlijk zult beamen, varieert de "parkeerprecisie" onder chauffeurs en ik was vaak gefrustreerd om rond een spatbord te ontwijken om bij mijn werkbank te komen. Ik heb 'mechanische oplossingen' geprobeerd, zoals een tennisbal die bungelt aan een touwtje dat aan een dakspant is vastgemaakt, maar ontdekte dat ze me in de weg zaten bij het rondrijden of werken in een lege autostalling.

Om dit dilemma aan te pakken, bedacht ik deze hi-tech (mogelijk overkill!) oplossing die ervoor zorgt dat de auto's elke keer binnen een centimeter of zo perfect worden gepositioneerd. Als u met een soortgelijk probleem wordt geconfronteerd, bied ik u de Laser Parking Assistant aan. Deze MICROCOMPUTER-GEEK-oplossing werkt goed, maar is toch eenvoudig genoeg om in een weekend te bouwen en te installeren.

Lasers ter redding

Ik had onlangs wat overgebleven lasermodules in mijn rommeldoos die op zoek waren naar iets om te doen. Dus in het licht (geen woordspeling bedoeld) van mijn aanhoudende parkeerproblemen in de garage, werkte ik een schema uit om de lasers in de dakspanten van mijn garage te monteren, gericht op de auto's eronder. Het resultaat is een laserpunt dat precies op het dashboard van de auto wordt geprojecteerd waar de auto moet worden gestopt. Bestuurdersinstructies zijn eenvoudig. Rijd gewoon de auto de garage in en stop wanneer je voor het eerst de RODE STIP op het dashboard ziet!

Stap 1: Laserveiligheid

Voordat ik verder ga, wil ik even stilstaan bij een paar woorden over laserveiligheid. Zelfs de relatief laag vermogen 5 mW RED lasers die in dit project worden gebruikt, zijn in staat om extreem heldere, strak gefocuste, hoogenergetische lichtstralen te produceren. Dergelijk licht kan uw zicht beschadigen! KIJK NOOIT RECHTSTREEKS IN DE LASERSTRAAL.

Stap 2: Selectie lasermodule

Voor mijn opstelling met twee auto's heb ik een paar kleine 5 mw (milliwatt) focusseerbare rode lasermodules geïnstalleerd, één boven elk autocompartiment. Zoals weergegeven in afbeelding 2, zijn dit kleine, op zichzelf staande modules die kunnen worden gevoed door elke 3 tot 6 VDC-stroombron. Deze modules kunnen op eBay worden gekocht in de $ 4- $ 10 ea. bereik, zijn eenvoudig te monteren en kunnen op het dashboard van uw auto worden scherpgesteld om een rode stip te creëren die zelfs bij daglicht gemakkelijk te zien is. Ik raad zelfs aan om tijdens de installatie de focus een beetje te verzachten, omdat dit zowel de grootte van de laserpunt op het dashboard zal vergroten als de intensiteit ervan een beetje zal verminderen.

Laser-alternatieven

U vraagt zich misschien af: "Zijn er geen goedkopere lasers beschikbaar?" Het antwoord is JA, zeer goedkope laserpointers op batterijen zijn te vinden voor een paar dollar. Ik heb er zelfs een paar gekocht voor andere projecten, maar merkte dat ze te weinig uitvoerhelderheid hadden. Voel je vrij om ze eens te proberen, want ze zijn misschien helder genoeg voor jou, maar voor mijn installatie vond ik helderdere, focusbare modules een beter spel.

Maar wacht! Sommige lasers geven een LIJN- of KRUISpatroon af. Zouden deze niet nog beter zijn? Om een LIJN- of KRUISpatroon te maken, wordt een secundaire lens in de lasermodule geplaatst om de normale uitvoer van de laserpuntbron om te zetten in het gewenste patroon. Bij het genereren van het LIJN- of KRUISpatroon wordt de laseruitvoer met hoge intensiteit verdeeld, "verdund" zo u wilt, om het lijn- (of kruis)beeld te vormen. In mijn garageproeven met deze lenzen vond ik de resulterende laserlijnen te zwak om te zien op het dashboard van de auto, vooral overdag met zonlicht dat door de garageramen naar binnen viel.

Stap 3: Lasercontroller Gen 1

Om de levensduur van de laser te maximaliseren, is een aantal circuits nodig om de laser AAN te zetten wanneer dat nodig is, en vervolgens UIT als dat niet het geval is. Onze elektrische deuropener, zoals de meeste, schakelt automatisch een gloeilamp in elke keer dat de deuropener cycli uitvoert. Deze lamp blijft ongeveer 5 minuten branden en gaat dan uit. In mijn eerste implementatie plaatste ik gewoon een lichtsensor recht boven de gloeilamp van de opener en gebruikte die om een vermogenstransistor aan te sturen die de parkeerassistent-lasers activeerde. Terwijl dit de boel op gang bracht, merkte ik al snel dat als de garagedeur al een tijdje open was geweest voordat ik stopte om te parkeren, de lasers niet zouden worden geactiveerd. Dat wil zeggen, aangezien de timer van de Opener Gloeilamp was verlopen, moest men eigenlijk de garagedeuropener fietsen om de gloeilamp van de opener in te schakelen en op zijn beurt de parkeerhulplasers aan het werk te krijgen.

Om deze beperking te overwinnen, bedacht ik Gen-2, een meer complete oplossing om de parkeerassistent-lasers te activeren ELKE KEER dat een auto de garage binnenkomt

Stap 4: Laser Controller Gen 2 - Gebruik van de Opener Safety Sensor

Een "Geblokkeerde deursensor" is een vereiste veiligheidsvoorziening op alle garagedeuropeners. Dit wordt meestal bereikt door een infrarood lichtstraal over de garagedeuropening te schieten, ongeveer 15 cm boven het vloerniveau. Zoals weergegeven in figuur 3, is deze lichtstraal afkomstig van zender 'A' en gedetecteerd door sensor 'B'. Als iets deze lichtstraal tijdens het sluiten van de deur blokkeert, wordt een GEBLOKKEERDE DEUROMSTANDIGHEID gedetecteerd en wordt de beweging van de deur omgedraaid door de opener om de deur terug te brengen naar de volledig opgeheven positie.

Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, bestaat de veiligheidssensor 'Geblokkeerde deur' uit IR-Light-Emitter 'A' en IR-Light-Detector 'B'.

Normaal gesproken vindt u de geblokkeerde deursensoren aangesloten op de deuropener met behulp van een 2-aderige draad zoals de RODE lijnen die in afbeelding 3 worden weergegeven. Dit eenvoudige draadpaar verbindt de zender, detector en de opener met elkaar. Het blijkt dat dit verbindingsschema 1) VOEDING levert van de opener om de sensoren te laten werken, en 2) een communicatiepad biedt van de sensoren terug naar de opener.

Stap 5: Hoe de deurveiligheidssensor werkt

Omdat de geblokkeerde deursensor altijd actief is, ontdekte ik dat ik de sensor kon gebruiken om de tijdelijke "geblokkeerde deur" te detecteren die optreedt wanneer een voertuig de garage in wordt gereden om te parkeren. Om dit te laten werken, was het gewoon een kwestie van het vermogen en het signaleringsformaat te begrijpen dat aanwezig is op de bedrading van de geblokkeerde deursensor.

De bovenstaande afbeelding toont de signaalgolfvorm voor geblokkeerde deuren voor een deuropenersysteem van het merk GENIE

Ik heb een merkopener "GENIE" en door een oscilloscoop over het draadpaar te plaatsen dat tussen de opener en de sensoren loopt, vond ik een pulserende 12 volt piek-piekgolfvorm die aanwezig was wanneer de deursensor NIET GEBLOKKEERD was. Zoals te zien is, wordt de spanning over de sensordraden een constante +12VDC wanneer de sensor GEBLOKKEERD WORDT.

Ik koos ervoor om dit project te implementeren met software in een kleine Arduino NANO-microcontroller. Het volledige schema van de NANO-lasercontroller vindt u in de volgende stap. Ik heb een klein stukje prototype printplaatmateriaal in perf-board-stijl gebruikt om de NANO en de weinige resterende componenten die nodig zijn voor dit project vast te houden. Een kleine klemmenstrook of andere connectoren naar keuze kunnen worden gebruikt om verbinding te maken met uw deuropener en de lasermodules.

Als u doorgaat naar het schema, ziet u dat het inkomende +12V PP-deursensorsignaal door een paar diodes gaat (alleen om de polariteit goed te krijgen) en vervolgens door een NPN-transistor (Q1) voordat het wordt afgeleverd aan een ingangspin op de NANO. Zoals geïllustreerd in de bovenstaande golfvormen, doet deze transistor twee dingen. 1) Het zet het 12 V piek-naar-piek-signaal om in een 5 volt-signaal dat compatibel is met de NANO, en 2) het INVERTEERT de logische niveaus.

LET OP: Het hierboven beschreven bedradings- en signaleringsschema is van toepassing op deuropeners van het merk GENIE. Hoewel ik van mening ben dat de meeste tweedraadssensorschema's werken met een vergelijkbare signaleringstechniek, moet u misschien een scoop over de sensorbedrading op uw garagedeuropeningssysteem plaatsen om de signaaldetails te begrijpen en het project indien nodig aan te passen

Stap 6: De hardware

Ik koos ervoor om dit project in software te implementeren met behulp van een kleine Arduino NANO-microcontroller. Het volledige schema van de NANO-lasercontroller vindt u in de volgende stap. Ik heb een klein stukje prototype printplaatmateriaal in perf-board-stijl gebruikt om de NANO en de weinige resterende componenten die nodig zijn voor dit project vast te houden. Een kleine klemmenstrook of andere connectoren naar keuze kunnen worden gebruikt om verbinding te maken met uw deuropener en de lasermodules.

Zoals u in het schema kunt zien, gaat het inkomende +12V PP-deursensorsignaal (voorafgaande stap!) door een paar diodes (alleen om de polariteit goed te krijgen) en vervolgens door een NPN-transistor (Q1) voordat het wordt afgeleverd aan een ingangs- speld op de NANO. Zoals geïllustreerd in de golfvormen van figuur 4, doet deze transistor twee dingen. 1) Het zet het 12 V piek-naar-piek-signaal om in een 5 volt-signaal dat compatibel is met de NANO, en 2) het INVERTEERT de logische niveaus.

Een NANO-uitgangspen drijft een vermogens-MOSFET-transistor (Q3) aan om de lasers van stroom te voorzien. De overige componenten zijn voorzien van LED-indicatoren en een "testmodus"-schakelaaringang.

Stap 7: De laserparkeerwachter bouwen

De onderdelenlijst voor dit project vindt u hierboven. Ik heb een klein stukje perf-board gebruikt om de NANO, transistors en andere onderdelen te monteren. Point-to-point-bedrading werd gebruikt om alle onderlinge verbindingen op het perf-board te voltooien. Ik heb toen een kleine plastic gebruiksdoos gevonden om de voltooide perf-bordassemblage te huisvesten. Ik heb de benodigde gaten in de doos geboord, zodat LED's en TESTSCHAKELAAR toegankelijk waren. Ik heb het gelijkstroomsnoer van de muurwrat-voeding door de behuizing geleid en het rechtstreeks aangesloten op het perf-board. Ik gebruikte enkele "RCA" -stijl phono-aansluitingen om de stroomaansluitingen naar de lasers te maken en een aantal oude audiokabels gehackt om de lasers met deze RCA-aansluitingen te verbinden door simpelweg de ZWARTE (- LASER VDC) laserdraad aan de SHIELD te verbinden, en de RODE (+ LASER VDC) laserdraad naar de middengeleider. Vervolgens bedekte ik elke las met een paar lagen krimpkous om isolatie en mechanische versterking te bieden.

Ik heb een paar houtschroeven gebruikt om de laserbesturingskast in de spanten bij de garagedeuropener te monteren.

Wat de software betreft, moet u de broncode downloaden en deze bewerken/compileren/uploaden met uw Arduio IDE.

Stap 8: Voedingsopties

Voor dit project is een kleine plug-in voeding nodig die gereguleerde 5VDC kan leveren. Aangezien elke laser ongeveer 40 ma bij 5 VDC nodig heeft, heeft een installatie met twee lasers een voeding nodig van minstens 100 ma. Ik vond een geschikte gereguleerde 5VDC muur-wrat voeding in mijn junkbox die prima werkte. Een gereguleerde 5 VDC-oplader voor mobiele telefoons is ook een werkbare optie. Deze zijn volledig geïsoleerd tegen de grond, hebben een USB-aansluiting voor aansluiting op een mobiele telefoon of tablet en zijn algemeen verkrijgbaar voor slechts een paar dollar. Men kan gewoon het ene uiteinde van een USB-kabel afhakken en de juiste 5 VDC- en GROUND-draden aansluiten op de stroomingangsterminals van de laserbesturing.

VOEDING & LASERMODULE WAARSCHUWINGEN:

1. Zorg ervoor dat u de output meet en controleert van elke supply die u gebruikt. Veel voedingen voor wandwratten zijn NIET GEREGLEMENTEERD en kunnen zeer hoge spanningsuitgangen hebben wanneer ze licht worden belast. Overspanning kan de lasers overbelasten, waardoor onveilige laserlichtniveaus ontstaan en de levensduur van de laser wordt verkort.

2. Ik raad niet aan om +5VDC van de NANO af te halen om de lasers van stroom te voorzien, omdat dit de uitgangsstroomcapaciteit van de NANO zou kunnen overschrijden, wat zou kunnen leiden tot oververhitting of beschadiging van de NANO CPU-kaart.

3. Om aardingsconflicten met uw garagedeuropener te voorkomen, moet u ervoor zorgen dat de 5VDC-voeding die u voor dit project gebruikt, DRIJFT ten opzichte van de aarde.

Merk op dat de metalen behuizing van elke lasermodule elektrisch is verbonden met de POSITIEVE (RODE) laservoedingsdraad. Als zodanig moet het hele circuit zoals weergegeven zo worden gebouwd dat het volledig geïsoleerd is (ook bekend als: 'zwevend') met betrekking tot de aarde

Stap 9: De lasers monteren

Ik gebruikte ½ inch kabelklemmen om elke laser aan een blok hout te bevestigen dat ik vervolgens aan de garagespant vastschroefde. Er waren een paar lagen elektrische tape nodig rond elke laser om de 12 mm diameter van de lasermodule te vergroten, zodat deze stevig op zijn plaats zou worden gehouden door de kabellamp. De enkele schroef van de kabelklem zorgt ervoor dat de laser kan draaien als dat nodig is voor uitlijning. Zoals opgemerkt, is het houtblok zelf met een enkele schroef aan de spant verankerd, zodat het houtblok zelf naar behoefte kan worden gedraaid.

Met behulp van de "TEST MODE"-schakelaar en de twee "optische uitlijningsaanpassingen", is het instellen om de laserpunt precies op de juiste plek van het dashboard van het voertuig te lokaliseren eenvoudig te bereiken.

Stap 10: Hoe het werkt

De bedieningslogica voor de lasercontroller is vrij eenvoudig. Zodra de signaallijn van de geblokkeerde deursensor van pulserend naar een constant niveau gaat, weten we dat we een Geblokkeerde deur-gebeurtenis hebben. Ervan uitgaande dat de geblokkeerde deur te wijten is aan een voertuig dat de garage binnenrijdt en de straal van de deursensor tijdelijk onderbreekt, kunnen we de parkeerhulplasers onmiddellijk inschakelen. Na ongeveer 30 seconden kunnen we dan de lasers uitschakelen.

De "run-mode" softwarecode die deze logica implementeert, is te zien in figuur 5. De NANO bewaakt eenvoudig de ingangspin van de deursensor en wanneer dat signaal langer dan ½ seconde op logica 0 blijft, concludeert het dat we een geblokkeerde sensor hebben. gebeurtenis en zet de parkeerhulplasers AAN. Zodra het pulserende signaal terugkeert (auto volledig in de garage, deursensor niet langer geblokkeerd), starten we een 30-seconden "laser-UIT-timer". Wanneer deze timer afloopt, is de reeks voltooid en worden de lasers uitgeschakeld.

De volledige codeset is net iets ingewikkelder omdat deze ook over een paar LED-indicatoren en een tuimelschakelaar moet beschikken. De tuimelschakelaar selecteert tussen de normale "RUN MODE" en "TEST MODE". In de TESTMODUS wordt de garagedeursensor genegeerd en worden de lasers gewoon AAN gezet. Dit wordt gebruikt tijdens de installatie en setup, zodat men de lasers op de juiste plek op de voorruit/het dashboard van de auto kan richten. Drie LED's tonen POWER-ON, LASER-ON en STATUS. De STATUS-LED brandt continu wanneer een geblokkeerde deur wordt gedetecteerd. Deze LED zal ongeveer één keer per seconde knipperen wanneer de deur niet langer geblokkeerd is en de Laser-OFF timer aftelt. Het STATUS-lampje knippert snel wanneer de tuimelschakelaar in de TESTMODUS-positie is gezet.

Stap 11: Samenvatting

Het Laser Parking Assistant-project doet het werk voor mij en werd verrassend goed geaccepteerd door mijn "gebruikersgemeenschap" (echtgenoot). Nu wordt zeer nauwkeurig parkeren routinematig bereikt. Ik vind dat de laserpunt onder alle lichtomstandigheden goed zichtbaar is, maar de bestuurder wordt niet overdreven afgeleid door de punt en blijft tijdens het parkeren aandachtig voor de omgeving.

Als u een soortgelijk parkeerprobleem heeft en op zoek bent naar een NERD-INTENSIEVE aanpak, kan dit de oplossing zijn die ook voor u werkt!

Veel plezier met parkeren!

Stap 12: Referenties, Schema, Arduino-broncodebestanden

Zie bijgevoegde bestanden voor de broncode en een PDF-bestand van het volledige schema.

ANDERE REFERENTIES

Bronnen van lasermodules:

Zoek op eBay naar: 5mW puntlaserfocus

Bronnen van miniatuur tuimelschakelaar:

Zoek op eBay naar miniatuur-tuimelschakelaar

Bronnen voor IRFD9120 MOSFET:

Zoeken op eBay voor: IRFD9120

Bronnen voor +5VDC voeding

Zoek op eBay naar: 5VDC mobiele telefoon Charfer

Gegevensblad voor P-kanaal MOSFET-apparaat

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