Omvänd parkeringshjälp i garaget med befintlig säkerhetssensor och analog krets: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Jag misstänker att många uppfinningar i mänsklighetens historia gjordes på grund av klagande fruar. Tvättmaskin och kylskåp verkar verkligen vara livskraftiga kandidater. Min lilla "uppfinning" som beskrivs i den här instruktionsboken är en elektronisk parkeringsassistent i garaget som också är ett resultat av (ja, du gissade det).:)

Jag gillar att parkera min bil i vårt garage bakåt för snabb utgång på morgonen. Om jag parkerar den för långt, är min fru missnöjd med den smala passagen till hemmets dörr. Om jag parkerar den inte tillräckligt långt, är den främre stötfångaren i vägen för fjärrstyrd garageport. Den idealiska platsen är att ha främre stötfångare 1-2 tum från den stängda dörren, vilket är ganska svårt att uppnå varje gång.

Naturligtvis är den enklaste lösningen den klassiska tennisbollen på ett snöre som hänger från taket. Visst, det skulle fungera, men var är det roliga? För en elektronisk hobbyist som jag är den första tanken att bygga en krets! Det finns minst dussin instruktioner som beskriver garageavståndssökare baserat på en ultraljudssensor, Arduino och någon form av ljussignal med hjälp av lysdioder. För att göra det mer intressant valde jag därför en alternativ lösning som drar nytta av en befintlig säkerhetsbacksensor som är en integrerad del av automatisk garageport tillverkad av LiftMaster. Följande video förklarar hur det fungerar, vilket sparar mig mycket skrivande.

Sensors mottagare signalerar "helt klart" i det ögonblick som främre stötfångaren slutar korsa den infraröda strålen. Perfekt! Allt jag behöver göra är att fånga upp den här signalen, eller hur? Det är lättare sagt än gjort …

(Friskrivningsklausul: Genom att gå vidare till nästa steg erkänner du att du är väl insatt i elektronik och är väl medveten om att detta projekt klirrar med en befintlig säkerhetsutrustning. Det fungerar bra om det görs korrekt, men om du skruvar upp något riskerar du att göra det sagda säkerhetsutrustning ineffektiv. Fortsätt på egen risk, jag kommer inte att hållas ansvarig för eventuella skadliga effekter, till exempel döda/skadade husdjur, barn, etc., som kommer från ditt genomförande av denna instruktionsbok.)

Steg 1: Problem 1: Hur man avlyssnar och använder signal från LiftMasters säkerhetssensor?

När den infraröda (IR) strålens väg mellan sändare och mottagare är klar skickar mottagaren genom ett par ledningar en 156 Hz fyrkantvågssignal som visas i den första bilden. Under en enda period följs 6,5 ms ~ 6 V hög av högst 0,5 ms ~ 0 V låg (andra och tredje bilden). När IR -strålen möter ett hinder skickar mottagaren ingen signal och linjen förblir hög vid matningsspänningen (fjärde bilden). Intressant nog kommer strömförsörjningen för både sändare och mottagare, liksom mottagarens signal, från ett par terminaler på baksidan av LiftMaster -öppnaren (femte bilden).

Således är essensen i detta problem hur man detekterar kvadratvågssignalen i den första bilden från likströmssignalen i bild 4. Det finns ingen anledning att uppfinna hjulet på nytt, eftersom detta problem har lösts av andra med en saknad pulsdetektorkrets. Det finns många implementeringar; Jag har valt en från denna Circuits Today -sida och ändrat den något som visas i den femte bilden. Den ursprungliga sidan beskriver dess driftsprinciper i detalj. Kort sagt, NE555 -timern som arbetar i monostabilt läge kommer att hålla sin OUTPUT -stift hög så länge perioden för den inkommande fyrkantvågan (ansluten till TRIGGER) är kortare än tidsintervallet på THRESHOLD+DISCHARGE -stift. Det senare beror på värdena för R1 och C2. En likspänning på TRIGGER gör att C2 kan ladda över tröskelvärdet och OUTPUT -stiftet blir lågt. Problemet löst!

Steg 2: Problem 2: Hur kan jag visuellt ange tillståndet för timers OUTPUT -pin?

Detta är ingen idé: använd en LED. Håll den avstängd när IR -strålen är intakt och OUTPUT är hög (vilket händer 99,999% av tiden) och slå på den när strålen avbryts och OUTPUT blir låg. Med andra ord, invertera OUTPUT -signalen för att driva lysdioden. Den enklaste omkopplaren av detta slag, IMHO, använder en P-kanal MOSFET-transistor, som visas i bilden ovan. Timer OUTPUT är ansluten till dess grind. Så länge den är hög är transistorn i högimpedansläge och lysdioden är släckt. Och tvärtom kommer låg spänning på porten att göra det möjligt för ström att flöda. Uppdragningsmotståndet R4 säkerställer att grinden aldrig lämnas hängande och hålls i sitt föredragna tillstånd. Problemet löst!

Steg 3: Problem 3: Hur man driver den krets som beskrivits hittills?

Den saknade pulsdetektorn som visas i steg 1 behöver en konstant likspänning. Jag kan använda batterier eller köpa en lämplig AC/DC -adapter. Meh, för mycket besvär. Vad sägs om att använda säkerhetssensorns självförsörjning från LiftMaster? Tja, problemet är att den bär IR -mottagarens signal, som varken är "stabil" eller "DC". Men det kan filtreras och jämnas ut ordentligt med en mycket enkel krets som visas ovan. En stor 1 mF elektrolytkondensator är tillräckligt bra filter och den anslutna dioden ser till att den inte laddas tillbaka när signalen är låg. Problemet löst!

Tricket är att inte dra för mycket ström från LiftMaster, annars kan säkerhetssensorn påverkas. Av denna anledning använde jag inte standard NE555 -timern utan dess CMOS -klon TS555 med mycket låg strömförbrukning.

Steg 4: Problem 4: Hur man sätter ihop alla komponenter?

Lätt; se hela kretsen ovan. Här är listan över delar jag använde:

• U1 = Low power single CMOS timer TS555 tillverkad av STMicroelectronics.
• M1 = P-kanal MOSFET-transistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT -transistor BC157.
• D1 = Diod 1N4148.
• D2 = gul lysdiod, typ okänd.
• C1 = 10 nF keramisk kondensator.
• C2 = 10 uF elektrolytkondensator.
• C3 = 1 mF elektrolytkondensator.
• R1 och R2 = 1 k-ohm motstånd.
• R3 = 100 ohm motstånd.
• R4 = 10 k-ohm motstånd.

Med 5,2 V -matning förbrukar ovanstående krets endast ~ 3 mA när lysdioden är släckt och ~ 25 mA när den är på. Strömförbrukningen kan reduceras ytterligare till ~ 1 mA genom att ändra R1 till 100 k-ohm och C2 till 100 nF. Ytterligare ökning av motstånd och minskning av kapacitans begränsad genom att hålla RC -produkten konstant (= 0,01) minskar inte strömmen.

Jag har placerat LED- och R3 -motståndet i en söt liten Altoids -plåt och spikat fast den på väggen. Från den sprang jag en lång kabel hela vägen till LiftMaster -öppnaren i taket. Förarkretsen löddes på en bräda för allmänna ändamål och placerades i en söt liten låda jag fick från Adafruit. Lådan är fäst på LiftMaster -ramen och paret av matningskablar är anslutna till säkerhetssensorns terminaler.

När jag backar bilen i garaget stannar jag så snart lysdioden slocknar. Resultatet är en perfekt inriktning, som visas i den sista bilden. Problemet löst!

Steg 5: Tillägg: Lättare, men inte ljusare parkeringsassistent:)

Tio dagar efter att denna instruktionsbok publicerades först, byggde jag vägledande parkeringsljus för min andra garageport. Det är värt att nämna här eftersom jag har gjort små förbättringar i kretsdesignen. Se första bilden. Först valde jag lägre strömalternativ för RC-paret som beskrivs i föregående steg där låg kapacitans på 100 nF matchar högre motstånd på 100 k-ohm. Därefter eliminerade jag PMOS-transistorn och 10 k-ohm uppdragningsmotstånd och kopplade LED-marken direkt till OUTPUT-stiftet på TS555. Det är möjligt eftersom ett föremål i IR -strålens väg gör att OUTPUT -spänningen är låg och effektivt tänder lysdioden. Det finns dock ett pris att betala för denna förenkling. Med PMOS närvarande behövde jag inte oroa mig för LED -ström: IRF9Z34N kan ta 19 A, så LED: n kan lysa så starkt som jag vill. OUTPUT -stiftet på TS555 kan sjunka endast 10 mA, därför var jag tvungen att para LED: n med ett högre motstånd på 220 ohm, vilket sänkte dess ljusstyrka. Det är fortfarande väl synligt, som den fjärde bilden visar, så det fungerar för mig. Listan över delar för denna design är följande:

• U3 = Low power single CMOS timer TS555 tillverkad av STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT -transistor BC157.
• D5 = Diod 1N4148.
• D6 = gul lysdiod, typ okänd.
• C7 = 10 nF keramisk kondensator.
• C8 = 100 nF keramisk kondensator.
• C9 = 1 mF elektrolytkondensator.
• R9 = 100 k-ohm motstånd.
• R10 = 1 k-ohm motstånd.
• R11 = 220 ohm motstånd.

Kretsen förbrukar 1 mA och 12 mA i OFF respektive ON -läge.