Reverse Parking Assist in de garage met behulp van bestaande veiligheidssensor en analoog circuit - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Ik vermoed dat veel uitvindingen in de geschiedenis van de mensheid zijn gedaan vanwege klagende vrouwen. Wasmachine en koelkast lijken zeker levensvatbare kandidaten. Mijn kleine "uitvinding" die in deze Instructable wordt beschreven, is een elektronische parkeerassistent die ook het resultaat is van (ja, je raadt het al) klachten van echtgenoten.:)

Ik parkeer mijn auto graag in onze garage in zijn achteruit om 's ochtends snel te kunnen vertrekken. Als ik hem te ver parkeer, is mijn vrouw ontevreden over de smalle doorgang naar de deur van het huis. Als ik hem niet ver genoeg parkeer, dan zit de voorbumper in de weg van op afstand bedienbare garagedeur. De ideale plek is om de voorbumper 1-2 inch van de gesloten deur te hebben, wat elke keer vrij moeilijk te bereiken is.

De eenvoudigste oplossing is natuurlijk de klassieke tennisbal aan een touwtje dat aan het plafond hangt. Natuurlijk, het zou werken, maar waar is het plezier? Voor een elektronische hobbyist zoals ik is de eerste gedachte het bouwen van een circuit! Er bestaan minstens dozijn Instructables die een garage-afstandsmeter beschrijven op basis van een ultrasone sensor, Arduino en een soort lichtsignaal met behulp van LED's. Daarom heb ik, om het interessanter te maken, gekozen voor een alternatieve oplossing die gebruik maakt van een bestaande veiligheidsachteruitrijsensor die een integraal onderdeel is van de automatische garagedeur vervaardigd door LiftMaster. In de volgende video wordt uitgelegd hoe het werkt, wat me veel schrijfwerk bespaart.

De ontvanger van de sensor signaleert "alles vrij" zodra de voorbumper de infraroodstraal niet meer snijdt. Perfect! Ik hoef dit signaal alleen maar te onderscheppen, toch? Tja, makkelijker gezegd dan gedaan…

(Disclaimer: door naar de volgende stap te gaan, erkent u dat u goed thuis bent in elektronica en dat u zich er terdege van bewust bent dat dit project sleutelt aan bestaande veiligheidsuitrusting. Het werkt prima als het correct wordt gedaan, maar als u iets verprutst, loopt u het risico dat de genoemde veiligheidsuitrusting niet effectief. Ga op eigen risico verder, ik kan niet aansprakelijk worden gesteld voor eventuele nadelige gevolgen, zoals dode/gewonde huisdieren, kinderen, enz., als gevolg van uw implementatie van deze Instructable.)

Stap 1: Probleem 1: Hoe kan ik het signaal van de LiftMaster-veiligheidssensor onderscheppen en gebruiken?

Wanneer het pad van de infraroodstraal (IR) tussen zender en ontvanger vrij is, stuurt de ontvanger via een paar draden een blokgolfsignaal van 156 Hz, zoals weergegeven in de eerste afbeelding. In een enkele periode wordt 6,5 ms ~6 V hoog gevolgd door niet meer dan 0,5 ms ~0 V laag (tweede en derde afbeelding). Wanneer de IR-straal een obstakel raakt, zendt de ontvanger geen signaal uit en blijft de lijn hoog bij de voedingsspanning (vierde afbeelding). Interessant is dat de voeding voor zowel de zender als de ontvanger, evenals het signaal van de ontvanger, afkomstig is van een enkel paar aansluitingen aan de achterkant van de LiftMaster-opener (vijfde afbeelding).

De essentie van dit probleem is dus hoe het blokgolfsignaal in de 1e afbeelding van het DC-signaal in afbeelding 4 kan worden gedetecteerd. Het is niet nodig om het wiel opnieuw uit te vinden, aangezien dit probleem door anderen is opgelost met een ontbrekend pulsdetectiecircuit. Er zijn veel implementaties; Ik heb er een uit deze Circuits Today-pagina gekozen en deze enigszins aangepast zoals weergegeven in de vijfde afbeelding. De originele pagina beschrijft de werkingsprincipes in detail. Kortom, de NE555-timer die in monostabiele modus werkt, houdt zijn OUTPUT-pin hoog zolang de periode van de inkomende blokgolf (verbonden met TRIGGER) korter is dan het timing-interval op THRESHOLD+DISCHARGE-pinnen. Dit laatste hangt af van de waarden van R1 en C2. Een DC-spanning op TRIGGER zorgt ervoor dat C2 boven de drempelwaarde kan opladen en de OUTPUT-pin zal laag worden. Probleem opgelost!

Stap 2: Probleem 2: Hoe visueel de status van de OUTPUT-pin van de timer aan te geven?

Dit is een no-brainer: gebruik een LED. Houd het uit wanneer de IR-straal intact is en de OUTPUT hoog is (wat 99,999% van de tijd gebeurt) en zet het aan wanneer de straal wordt onderbroken en de OUTPUT laag wordt. Met andere woorden, keer het OUTPUT-signaal om om de LED van stroom te voorzien. De eenvoudigste schakelaar van dit soort, IMHO, gebruikt een P-kanaal MOSFET-transistor, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De OUTPUT van de timer is verbonden met zijn poort. Zolang deze hoog is, bevindt de transistor zich in de hoge impedantiemodus en is de LED uit. En omgekeerd zorgt een lage spanning op de poort ervoor dat er stroom kan vloeien. De pull-up weerstand R4 zorgt ervoor dat de poort nooit blijft bungelen en in de gewenste staat wordt gehouden. Probleem opgelost!

Stap 3: Probleem 3: Hoe het tot nu toe beschreven circuit van stroom te voorzien?

De ontbrekende pulsdetector die in stap 1 wordt getoond, heeft een constante gelijkstroomvoedingsspanning nodig. Ik zou batterijen kunnen gebruiken of een geschikte AC/DC-adapter kunnen kopen. Mwah, teveel moeite. Hoe zit het met het gebruik van de voeding van de veiligheidssensor zelf geleverd door LiftMaster? Welnu, het probleem is dat het het signaal van de IR-ontvanger draagt, dat noch "stabiel", noch "DC" is. Maar het kan goed worden gefilterd en afgevlakt met een heel eenvoudig circuit dat hierboven is weergegeven. Een grote elektrolytische condensator van 1 mF is een voldoende filter en de aangesloten diode zorgt ervoor dat deze niet terug ontlaadt wanneer het signaal laag is. Probleem opgelost!

De truc is om niet te veel stroom van LiftMaster te trekken, anders kan de werking van de veiligheidssensor in gevaar komen. Om deze reden heb ik niet de standaard NE555-timer gebruikt, maar de CMOS-kloon TS555 met een zeer laag stroomverbruik.

Stap 4: Probleem 4: Hoe alle componenten samen te voegen?

Gemakkelijk; zie het volledige circuit hierboven. Hier is de lijst met onderdelen die ik heb gebruikt:

• U1 = enkele CMOS-timer met laag vermogen TS555 gemaakt door STMicroelectronics.
• M1 = P-kanaal MOSFET-transistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT-transistor BC157.
• D1 = Diode 1N4148.
• D2 = gele LED, type onbekend.
• C1 = 10 nF keramische condensator.
• C2 = 10 uF elektrolytische condensator.
• C3 = 1 mF elektrolytische condensator.
• R1 en R2 = 1 k-ohm weerstanden.
• R3 = 100 ohm weerstand.
• R4 = 10 k-ohm weerstand.

Met een voeding van 5,2 V verbruikt het bovenstaande circuit slechts ~3 mA wanneer de LED uit is en ~25 mA wanneer het aan is. Het stroomverbruik kan verder worden teruggebracht tot ~1 mA door R1 te wijzigen in 100 k-ohm en C2 in 100 nF. Verdere verhoging van de weerstand en vermindering van de capaciteit beperkt door het RC-product constant te houden (=0,01) vermindert de stroom niet.

Ik heb de LED- en R3-weerstand in een schattig klein Altoids-blikje geplaatst en aan de muur genageld. Van daaruit liep ik een lange kabel helemaal naar de LiftMaster-opener aan het plafond. Het drivercircuit werd op een bord voor algemeen gebruik gesoldeerd en in een schattig doosje geplaatst dat ik van Adafruit kreeg. De doos is bevestigd aan het frame van de LiftMaster en het paar voedingsdraden is bevestigd aan de klemmen van de veiligheidssensor.

Terwijl ik achteruit de garage in rijd, stop ik zodra de LED uitgaat. Het resultaat is een perfecte uitlijning, zoals weergegeven in de laatste afbeelding. Probleem opgelost!

Stap 5: Addendum: lichtere, maar niet helderdere parkeerassistent:)

10 dagen nadat deze Instructable voor het eerst werd gepubliceerd, bouwde ik het leidende parkeerlicht voor mijn tweede garagedeur. Het is het vermelden waard hier omdat ik kleine verbeteringen heb aangebracht in het circuitontwerp. Zie de eerste afbeelding. Eerst koos ik voor een lagere stroomoptie voor het RC-paar dat in de vorige stap is beschreven, waarbij een lage capaciteit van 100 nF overeenkomt met een hogere weerstand van 100 k-ohm. Vervolgens elimineerde ik de PMOS-transistor en 10 k-ohm pull-up-weerstand en verbond de LED-aarde rechtstreeks met de OUTPUT-pin van TS555. Het is mogelijk omdat een object in het pad van de IR-straal de OUTPUT-spanning laag brengt, waardoor de LED effectief wordt ingeschakeld. Voor deze vereenvoudiging moet echter een prijs worden betaald. Met PMOS aanwezig hoefde ik me geen zorgen te maken over LED-stroom: IRF9Z34N kan 19 A aan, dus de LED kan zo fel schijnen als ik wil. De OUTPUT-pin van TS555 kan slechts 10 mA zinken, vandaar dat ik de LED moest koppelen met een hogere weerstand van 220 ohm, waardoor de helderheid daalde. Het is nog steeds goed zichtbaar, zoals de vierde afbeelding laat zien, dus het werkt voor mij. De lijst met onderdelen voor dit ontwerp is als volgt:

• U3 = enkele CMOS-timer met laag vermogen TS555 gemaakt door STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT-transistor BC157.
• D5 = Diode 1N4148.
• D6 = gele LED, type onbekend.
• C7 = 10 nF keramische condensator.
• C8 = 100 nF keramische condensator.
• C9 = 1 mF elektrolytische condensator.
• R9 = 100 k-ohm weerstand.
• R10 = 1 k-ohm weerstand.
• R11 = 220 ohm weerstand.

Het circuit verbruikt respectievelijk 1 mA en 12 mA in de UIT- en AAN-status.