Peruutuspysäköintiavustin autotallissa käyttäen olemassa olevaa turva -anturia ja analogista piiriä: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Epäilen, että monet keksinnöt ihmiskunnan historiassa tehtiin valittavien vaimojen takia. Pesukone ja jääkaappi näyttävät varmasti kelvollisilta ehdokkailta. Pieni "keksintöni", joka on kuvattu tässä ohjeessa, on sähköinen autotallipysäköintitutka, joka on myös seurausta (kyllä, arvasit sen) vaimojen valituksista.:)

Pidän pysäköimällä autoni autotallissamme taaksepäin, jotta poistun nopeasti aamulla. Jos pysäköin sen liian pitkälle, vaimoni on tyytymätön kapeaan kulkuun kodin ovelle. Jos pysäköin sen riittävän kauas, etupuskuri on kauko -ohjattavan autotallin oven tiellä. Ihanteellinen paikka on, että etupuskuri on 1-2 tuumaa suljetusta ovesta, mikä on melko vaikea saavuttaa joka kerta.

Yksinkertaisin ratkaisu on luonnollisesti klassinen tennispallo katosta riippuvassa narussa. Toki se toimisi, mutta missä on hauskaa? Minun kaltaiselle elektroniikan harrastajalle ensimmäinen ajatus on rakentaa piiri! On olemassa ainakin kymmenkunta Instructables -kuvaa, jotka kuvaavat autotallin etäisyysmittaria, joka perustuu ultraäänianturiin, Arduinoon ja jonkinlaiseen LED -valoja käyttävään valosignaaliin. Siksi, jotta se olisi mielenkiintoisempaa, valitsin vaihtoehtoisen ratkaisun, jossa hyödynnetään olemassa olevaa turva -anturia, joka on kiinteä osa LiftMasterin valmistamaa automaattista autotallin ovea. Seuraava video selittää, miten se toimii, säästää paljon kirjoittamista.

Anturin vastaanotin ilmoittaa "kaikki selväksi", kun etupuskuri pysähtyy leikkaamasta infrapunasädettä. Täydellinen! Minun tarvitsee vain siepata tämä signaali, eikö? No se on helpommin sanottu kuin tehty…

(Vastuuvapauslauseke: Jatkaessasi seuraavaan vaiheeseen tiedät, että olet hyvin perehtynyt elektroniikkaan ja tiedät hyvin, että tämä projekti houkuttelee olemassa olevia turvalaitteita. Se toimii hyvin, jos se tehdään oikein, mutta jos pilaat jotain, saatat vaarantaa mainitun Turvavarusteet ovat tehottomia. Jatka omalla vastuullasi, en ole vastuussa mistään haitoista, kuten kuolleista/loukkaantuneista lemmikeistä, lapsista jne., jotka johtuvat tämän ohjeen täytäntöönpanosta.)

Vaihe 1: Ongelma 1: Kuinka siepata ja käyttää LiftMasterin turva -anturin signaalia?

Kun infrapunasäteen (IR) kulku lähettimen ja vastaanottimen välillä on vapaa, vastaanotin lähettää johdinparin kautta 156 Hz: n neliöaaltosignaalin, kuten ensimmäisessä kuvassa. Yhden jakson aikana 6,5 ms ~ 6 V korkea ja sen jälkeen enintään 0,5 ms ~ 0 V matala (toinen ja kolmas kuva). Kun infrapunasäde kohtaa esteen, vastaanotin ei lähetä signaalia ja linja pysyy korkealla syöttöjännitteellä (neljäs kuva). Mielenkiintoista on, että sekä lähettimen että vastaanottimen virtalähde sekä vastaanottimen signaali ovat peräisin yhdestä liitäntäparista LiftMaster -avaimen takana (viides kuva).

Tämän ongelman ydin on siis se, kuinka tunnistaa neliöaaltosignaali ensimmäisessä kuvassa DC -signaalista kuvassa 4. Pyörää ei tarvitse keksiä uudelleen, koska muut ovat ratkaisseet tämän ongelman puuttuvan pulssinilmaisinpiirin avulla. Toteutuksia on monia; Olen valinnut yhden tältä Circuits Today -sivulta ja muokannut sitä hieman viidennen kuvan mukaisesti. Alkuperäinen sivu kuvaa yksityiskohtaisesti sen toimintaperiaatteita. Lyhyesti sanottuna, monostabiilissa tilassa toimiva NE555 -ajastin pitää OUTPUT -nastansa korkealla niin kauan kuin tulevan neliöaallon aika (kytketty TRIGGERiin) on lyhyempi kuin THRESHOLD+DISCHARGE -nastojen ajoitusväli. Jälkimmäinen riippuu arvoista R1 ja C2. DC -jännite TRIGGERissä sallii C2: n latautua kynnysarvon yläpuolelle ja OUTPUT -nasta laskee. Ongelma ratkaistu!

Vaihe 2: Ongelma 2: Kuinka ilmaisin visuaalisesti ajastimen LÄHTÖNAPIN tila?

Tämä on turhaa: käytä LEDiä. Pidä se pois päältä, kun infrapunasäde on ehjä ja OUTPUT on korkea (mikä tapahtuu 99,999% ajasta), ja kytke se päälle, kun säde katkeaa ja OUTPUT laskee. Toisin sanoen, käännä OUTPUT -signaali LED -virran saamiseksi. Yksinkertaisin tällainen kytkin, IMHO, käyttää P-kanavaista MOSFET-transistoria, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy. Ajastimen LÄHTÖ on kytketty sen porttiin. Niin kauan kuin se on korkea, transistori on korkean impedanssin tilassa ja LED ei pala. Ja päinvastoin, portin matala jännite mahdollistaa virran virtaamisen. Pull-up-vastus R4 varmistaa, että portti ei koskaan jää roikkumaan ja pidetään halutussa tilassa. Ongelma ratkaistu!

Vaihe 3: Ongelma 3: Kuinka virrata tähän asti kuvattu piiri?

Vaiheessa 1 esitetty puuttuva pulssianturi tarvitsee tasaisen DC -syöttöjännitteen. Voisin käyttää paristoja tai ostaa sopivan AC/DC -sovittimen. Meh, liikaa vaivaa. Entä LiftMasterin tarjoaman turva -anturin tarvikkeen käyttö? Ongelma on se, että se kuljettaa IR -vastaanottimen signaalia, joka ei ole "tasainen" eikä "DC". Mutta se voidaan suodattaa ja tasoittaa oikein yllä esitetyllä yksinkertaisella piirillä. Suuri 1 mF: n elektrolyyttikondensaattori on riittävän hyvä suodatin ja liitetty diodi varmistaa, että se ei purkaudu takaisin, kun signaali on heikko. Ongelma ratkaistu!

Temppu ei ole vetää liikaa virtaa LiftMasterista, tai muuten turva -anturin toiminta voi vaarantua. Tästä syystä en käyttänyt tavallista NE555 -ajastinta, vaan sen CMOS -kloonia TS555, jonka virrankulutus on erittäin pieni.

Vaihe 4: Ongelma 4: Kuinka laittaa kaikki komponentit yhteen?

Helposti; katso yllä oleva piiri. Tässä on luettelo käyttämistäni osista:

• U1 = Pienitehoinen yksittäinen CMOS -ajastin TS555, valmistaja STMicroelectronics.
• M1 = P-kanavainen MOSFET-transistori IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT -transistori BC157.
• D1 = diodi 1N4148.
• D2 = keltainen LED, tyyppi tuntematon.
• C1 = 10 nF keraaminen kondensaattori.
• C2 = 10 uF elektrolyyttikondensaattori.
• C3 = 1 mF elektrolyyttikondensaattori.
• R1 ja R2 = 1 k ohmin vastukset.
• R3 = 100 ohmin vastus.
• R4 = 10 k-ohmin vastus.

Kun virransyöttö on 5,2 V, yllä oleva piiri kuluttaa vain ~ 3 mA, kun LED ei pala ja ~ 25 mA, kun se on päällä. Virrankulutusta voidaan pienentää edelleen ~ 1 mA: ksi muuttamalla R1 arvoon 100 k-ohmia ja C2 arvoon 100 nF. Resistanssin lisäys ja kapasitanssin pienentäminen, jota rajoittaa pitämällä RC -tuote vakiona (= 0,01), ei vähennä virtaa.

Olen asettanut LED- ja R3 -vastuksen söpöyn pieneen Altoids -purkkiin ja naulaanut sen seinään. Siitä vedin pitkän kaapelin aina katossa olevaan LiftMaster -avaajaan. Ohjainpiiri juotettiin yleiskortille ja sijoitettiin söpöyn pieneen laatikkoon, jonka sain Adafruitilta. Laatikko on kiinnitetty LiftMasterin runkoon ja syöttöjohtopari on kiinnitetty turva -anturiliittimiin.

Kun tuen autoa autotalliin, pysähdyn heti, kun LED sammuu. Tuloksena on täydellinen kohdistus, kuten näkyy viimeisessä kuvassa. Ongelma ratkaistu!

Vaihe 5: Lisäys: kevyempi, vaikkakaan ei kirkkaampi pysäköintitutka:)

10 päivää sen jälkeen, kun tämä Instructable julkaistiin, rakensin ohjaavan pysäköintivalon toista autotallin ovea varten. On syytä mainita tässä, koska olen tehnyt pieniä parannuksia piirin suunnitteluun. Katso ensimmäinen kuva. Ensinnäkin valitsin pienemmän virran vaihtoehdon edellisessä vaiheessa kuvatulle RC-parille, jossa matala 100 nF: n kapasitanssi vastaa suurempaa 100 k-ohmin vastusta. Seuraavaksi poistin PMOS-transistorin ja 10 k-ohmin vetovastuksen ja liitin LED-maan suoraan TS555: n OUTPUT-nastaan. Se on mahdollista, koska infrapunasäteen reitillä oleva esine laskee OUTPUT -jännitteen alhaiseksi, jolloin LED syttyy tehokkaasti. Tästä yksinkertaistamisesta on kuitenkin maksettava. Kun PMOS oli läsnä, minun ei tarvinnut huolehtia LED -virrasta: IRF9Z34N kestää 19 A, joten LED voi loistaa niin kirkkaasti kuin haluan. TS555: n OUTPUT -nasta voi upottaa vain 10 mA, joten jouduin yhdistämään LEDin korkeampaan 220 ohmin vastukseen, mikä alensi sen kirkkautta. Se on edelleen hyvin näkyvissä, kuten neljäs kuva osoittaa, joten se toimii minulle. Luettelo tämän mallin osista on seuraava:

• U3 = STMicroelectronicsin valmistama pienitehoinen yksittäinen CMOS -ajastin TS555.
• Q3 = PNP BJT -transistori BC157.
• D5 = diodi 1N4148.
• D6 = keltainen LED, tyyppi tuntematon.
• C7 = 10 nF keraaminen kondensaattori.
• C8 = 100 nF keraaminen kondensaattori.
• C9 = 1 mF elektrolyyttikondensaattori.
• R9 = 100 k-ohmin vastus.
• R10 = 1 k-ohmin vastus.
• R11 = 220 ohmin vastus.

Piiri kuluttaa 1 mA ja 12 mA OFF- ja ON -tilassa.