Assistent d'aparcament làser: 12 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Malauradament, he de compartir el meu taller de garatge amb els nostres cotxes. Això sol funcionar bé, però, si algun dels nostres dos cotxes està estacionat a la seva parada massa lluny, amb prou feines puc moure'm per la màquina de perforar, la fresadora, la serra de taula, etc. la porta del garatge no es tancarà ni pitjor encara, es clava contra la part posterior d'un vehicle mentre es tanca.

Com probablement estareu d'acord, la "precisió de l'estacionament" varia entre els conductors i sovint em sentia frustrat esquivant al voltant d'un parafang només per arribar al meu banc de treball. He provat "solucions mecàniques", com ara una pilota de tennis penjada d'una corda lligada a una biga aèria, però he trobat que em van obstaculitzar quan es movien o treballaven dins d'una parada de cotxes buida.

Per fer front a aquest dilema, em va semblar aquesta solució d'alta tecnologia (potencialment excessiva!) Que ajuda a situar els cotxes a una polzada aproximada de perfecció cada vegada. Si teniu un problema similar, us ofereixo el Laser Parking Assitant. Aquesta solució MICROCOMPUTER-GEEK funciona bé, però és prou senzilla per ser construïda i instal·lada durant un cap de setmana.

Làsers al rescat

Fa poc em van quedar alguns mòduls làser a la meva escombraries que buscaven alguna cosa per fer. Així doncs, a la llum (sense cap joc de paraules) dels meus problemes d’aparcament al garatge, vaig elaborar un esquema per muntar els làsers a les bigues del garatge dirigides cap als cotxes de sota. El resultat és un punt làser projectat al tauler de control del cotxe exactament allà on s’ha d’aturar el cotxe. Les instruccions del controlador són senzilles. Només cal que conduïu el cotxe cap al garatge i atureu-vos quan vegeu el DOT VERMELL per primera vegada al tauler.

Pas 1: seguretat del làser

Abans d’anar més enllà, vull fer una pausa per fer unes paraules sobre la seguretat del làser. Fins i tot els làsers RED de 5 MW de potència relativament baixa que s’utilitzen en aquest projecte són capaços de produir feixos de llum extremadament brillants, molt enfocats i amb molta energia. Aquesta llum pot danyar la vostra visió. NO EMPRENDREU DIRECTAMENT AL BIG LÀSER EN CAP MOMENT.

Pas 2: Selecció del mòdul làser

Per a la configuració dels dos cotxes, vaig instal·lar un parell de petits mòduls làser vermells enfocables de 5 mw (milliwatt), un sobre cada badia del cotxe. Com es mostra a la figura 2, es tracta de petits mòduls autònoms que es poden alimentar des de qualsevol font d'alimentació de 3 a 6 V CC. Aquests mòduls es poden comprar des d'eBay entre 4 i 10 dòlars. de muntatge, es poden muntar fàcilment i es poden enfocar al tauler de control del cotxe per proporcionar un punt vermell fàcil de veure fins i tot en condicions de llum natural. De fet, us recomano que durant la instal·lació suavitzeu una mica el focus, ja que augmentarà la mida del punt làser que es veu al tauler i reduirà una mica la seva intensitat.

Alternatives làser

Podeu preguntar-vos: "No són disponibles els làsers més barats?" La resposta és SÍ, es poden trobar punters làser amb bateria molt econòmics per un dòlar o dos. De fet, n’he comprat alguns per a altres projectes, però he trobat que no tenen brillantor de sortida. No dubteu a provar-los, ja que poden ser prou brillants per a vosaltres, però, per a la meva instal·lació, he trobat que els mòduls més brillants i enfocables eren un joc millor.

Però espera! Alguns làsers emeten un patró LINE o CROSS. No serien encara millors? Per fer un patró LINE o CROSS, es col·loca una lent secundària dins del mòdul làser per transformar la sortida normal del punt làser en el patró desitjat. En generar el patró LINE o CROSS, la sortida del làser d'alta intensitat es distribueix, "diluïda" si es vol, per formar la imatge de línia (o creuada). En les proves de garatge amb aquestes lents, vaig trobar que les línies làser resultants eren massa tenues per veure-les al tauler de control automàtic, sobretot durant el dia amb llum solar que es rentava a través dels vidres del garatge.

Pas 3: controlador làser generació 1

Per maximitzar la vida útil del làser, es necessiten alguns circuits per activar el làser quan sigui necessari i després apagar-lo si no. El nostre obridor de portes elèctric, com fa la majoria, encén una bombeta automàticament cada cop que obre les portes. Aquesta bombeta s’encén uns 5 minuts i després s’apaga. A la meva primera implementació, simplement vaig col·locar un sensor de llum just a sobre de la bombeta d'obertura i el vaig utilitzar per conduir un transistor de potència que activés els làsers d'assistent d'aparcament. Tot i que això funcionava, aviat em vaig adonar que si la porta del garatge ja havia estat oberta un temps abans d’arribar a aparcar, els làsers no s’activarien. És a dir, com que el temporitzador de la bombeta d’obertura havia caducat, en realitat calia fer circular l’obridor de la porta del garatge per encendre la bombeta de l’obertura i, al seu torn, fer funcionar els làsers d’assistència d’aparcament.

Per superar aquesta limitació, vaig arribar a la Gen-2, una solució més completa per activar els làsers d’assistent d’aparcament CADA VEGADA que un cotxe entra al garatge

Pas 4: Controlador làser Gen 2: utilitzar el sensor de seguretat Opener

Un "sensor de porta bloquejat" és una característica de seguretat obligatòria en tots els obridors de portes de garatge. Això generalment s’aconsegueix disparant un feix de llum infrarojos a través de l’obertura de la porta del garatge, a uns 6 polzades per sobre del nivell del pis. Com es mostra a la figura 3, aquest feix de llum s’origina a partir de l’emissor ‘A’ i detectat pel sensor ‘B’. Si alguna cosa obstaculitza aquest feix de llum durant el tancament de la porta, es detecta un CONDICIÓ DE LA PORTA BLOCADA i l’obertura inverteix el moviment de tancament de la porta per tornar la porta a la seva posició totalment elevada.

Com es mostra a la figura anterior, el sensor de seguretat "Porta bloquejada" consisteix en un emissor de llum IR "A" i un detector de llum IR "B".

Normalment, trobareu els sensors de la porta bloquejada connectats a l’obridor de portes mitjançant un cable de 2 conductors, com les línies VERMELLES que apareixen a la figura 3. Aquest senzill parell de cables interconnecta l’emissor, el detector i l’obridor. Resulta que aquest esquema d’interconnexió 1) subministra POTÈNCIA des de l’obridor per executar els sensors i 2) proporciona un camí de comunicació des dels sensors cap a l’obridor.

Pas 5: Com funciona el sensor de seguretat de la porta

Com que el sensor de la porta bloquejada està actiu en tot moment, vaig trobar que podia utilitzar-lo per detectar el moment de "bloqueig de la porta bloquejada" que es produeix cada vegada que es condueix un vehicle al garatge per aparcar. Perquè això funcionés, només es tractava d’entendre el format de potència i de senyalització present al cablejat del sensor de porta bloquejada.

La figura anterior mostra la forma d'ona de senyalització de porta bloquejada per a un sistema d'obertura de portes de la marca GENIE

Tinc un obridor de la marca "GENIE" i, col·locant un oscil·loscopi a través del parell de cables que hi ha entre l'obertura i els sensors, he trobat una forma d'ona de 12 Volts Peak-Peak present cada vegada que el sensor de la porta NO ES BLOCA. Com es veu, el voltatge dels cables del sensor es converteix en un + 12VDC constant sempre que el sensor estigui bloquejat.

Vaig optar per implementar aquest projecte amb programari dins d’un petit microcontrolador Arduino NANO. L'esquema complet del controlador làser NANO es troba al següent pas. He utilitzat un petit tros de material de placa de circuit prototip estil perf-board per contenir el NANO i els pocs components restants necessaris per a aquest projecte. Es pot utilitzar una petita tira de borns o altres connectors que vulgueu per interconnectar amb l'obridor de portes i els mòduls làser.

Si no passeu a l’esquema, es veu que el senyal del sensor de porta PP de + 12V entrant passa per uns quants díodes (només per obtenir la polaritat correcta) i després per un transistor NPN (Q1) abans de lliurar-lo a un pin d’entrada el NANO. Com es mostra a les formes d’ona anteriors, aquest transistor fa dues coses. 1) Converteix el senyal de pic de 12 V a pic en un senyal de 5 volts compatible amb el NANO i 2) INVERTEIX els nivells lògics.

ATENCIÓ: L'esquema de cablejat i senyalització descrit anteriorment s'aplica als obridors de portes de la marca GENIE. Tot i que crec que la majoria dels sistemes de sensors de dos fils funcionen amb una tècnica de senyalització similar, és possible que hagueu de posar un abast al cablejat del sensor al sistema d’obertura de la porta del garatge per entendre els detalls del senyal i ajustar el projecte segons sigui necessari

Pas 6: el maquinari

Vaig optar per implementar aquest projecte en programari mitjançant un petit microcontrolador Arduino NANO. L'esquema complet del controlador làser NANO es troba al següent pas. He utilitzat un petit tros de material de placa de circuit prototip estil perf-board per contenir el NANO i els pocs components restants necessaris per a aquest projecte. Es pot utilitzar una petita tira de borns o altres connectors que vulgueu per interconnectar amb l'obridor de portes i els mòduls làser.

Com podeu veure a l’esquema, el senyal del sensor de porta PP + 12V entrant (pas anterior!) Passa per uns quants díodes (només per obtenir la polaritat correcta) i, a continuació, a través d’un transistor NPN (Q1) abans de ser lliurat a una entrada. fixar al NANO. Com es mostra a la figura 4 formes d'ona, aquest transistor fa dues coses. 1) Converteix el senyal de pic de 12 V a pic en un senyal de 5 volts compatible amb el NANO i 2) INVERTEIX els nivells lògics.

Un pin de sortida NANO acciona un transistor MOSFET de potència (Q3) per proporcionar energia als làsers. La resta de components proporcionen indicadors LED i una entrada de commutador "mode de prova".

Pas 7: construcció del auxiliar de pàrquing làser

La llista de parts d’aquest projecte es troba més amunt. Vaig utilitzar un petit tros de tauler de perf per muntar el NANO, els transistors i altres parts. El cablejat punt a punt es va utilitzar per completar totes les interconnexions de la placa de perf. A continuació, vaig localitzar una petita caixa d’utilitat de plàstic per allotjar el conjunt complet del tauler de perf. He foradat els forats necessaris a la caixa perquè els LEDs i l'interruptor de prova fossin accessibles. Vaig encaminar el cable d'alimentació de CC de la font d'alimentació de la berruga de la paret a través de la caixa i el vaig cablejar fins al tauler de perf. Vaig utilitzar algunes preses phono d’estil “RCA” per fer les connexions d’alimentació dels làsers i vaig piratejar alguns cables d’àudio antics per interconnectar els làsers a aquestes preses RCA simplement empalmant el cable làser NEGRE (- LASER VDC) al SHIELD i el Cable làser VERMELL (+ LASER VDC) al conductor central. Després vaig cobrir cada empalme amb un parell de capes de tubs retràctils per proporcionar aïllament i reforç mecànic.

Vaig utilitzar un parell de cargols de fusta per muntar la caixa de control làser a les bigues que hi ha a prop de l'obertura de la porta del garatge.

Quant al programari, haureu de descarregar el codi font i editar-lo / compilar-lo / penjar-lo mitjançant el vostre IDE Arduio.

Pas 8: Opcions de font d'alimentació

Per a aquest projecte es necessita una petita font d’energia endollable capaç de proporcionar 5VDC regulats. Com que cada làser necessita uns 40 ma 5 VDC, una instal·lació de dos làsers necessita un subministrament capaç d'almenys 100 ma. Vaig trobar una font d’alimentació de berrugues de paret regulada de 5VDC adequada a la meva caixa brossa que funcionava bé. Un carregador de mòbil regulat de 5 VDC també és una opció viable. Aquests estan totalment aïllats a terra, tenen un receptacle USB per a la connexió a un telèfon mòbil o tauleta i estan disponibles normalment per només uns quants dòlars. Només es pot tallar un extrem d’un cable USB i connectar els cables adequats de 5 VDC i GROUND als terminals d’entrada d’alimentació del control làser.

PRECAUCIONS SOBRE ALIMENTACIÓ I M MODDUL LÀSER:

1. Tingueu cura de mesurar i comprovar la sortida de qualsevol subministrament que utilitzeu. Molts subministraments de berrugues de paret NO estan regulats i poden tenir sortides de molt alt voltatge quan es carreguen lleugerament. La sobretensió pot conduir excessivament els làsers creant nivells de llum làser insegurs, així com una vida útil del làser reduïda.

2. No recomano treure + 5VDC del NANO per alimentar els làsers, ja que això podria superar la potència de corrent de sortida del NANO, que podria sobreescalfar o danyar la placa de la CPU NANO.

3. Per evitar qualsevol controvèrsia a terra amb l'obertura de portes de garatge, assegureu-vos que la font d'alimentació de 5VDC que utilitzeu per a aquest projecte sigui FLOTANTA respecte a terra.

Tingueu en compte que la caixa metàl·lica de cada mòdul làser està connectada elèctricament al cable d'alimentació làser POSITIVA (VERMELL). Com a tal, tot el circuit tal com es mostra s’hauria de construir per estar completament aïllat (també conegut com: "flotant") respecte a terra

Pas 9: muntatge dels làsers

Vaig utilitzar abraçadores de cable de ½ polzada per fixar cada làser en un bloc de fusta que després vaig cargolar a la biga del garatge. Es necessitaven unes quantes capes de cinta elèctrica al voltant de cada làser per ampliar el diàmetre de 12 mm del mòdul làser de manera que la làmpada del cable pogués mantenir-la ben fixada. El cargol únic de la mordassa del cable permet girar el làser segons sigui necessari per a l'alineació. Com es va assenyalar, el bloc de fusta es troba ancorat a la biga amb un únic cargol per tal que el bloc de fusta es pugui girar segons sigui necessari.

Mitjançant l’interruptor “MODE DE PROVA” i els dos “ajustaments òptics d’alineació”, és fàcil d’aconseguir la configuració per localitzar el punt làser amb precisió al punt correcte del tauler del vehicle.

Pas 10: Com funciona

La lògica de funcionament del controlador làser és bastant senzilla. Tan bon punt la línia de senyalització del sensor de la porta bloquejada passa de polsar a un nivell constant, sabem que tenim un esdeveniment de porta bloquejada. Suposant que la porta bloquejada es deu al fet que un vehicle entra al garatge i interrompi momentàniament el feix del sensor de la porta, podem activar immediatament els làsers d’assistència a l’estacionament. Després d’uns 30 segons, podem desactivar els làsers.

El codi del programari de “mode d’execució” que implementa aquesta lògica es veu a la figura 5. El NANO simplement controla el pin d’entrada del sensor de porta i, sempre que aquest senyal es manté a la lògica 0 durant més de mig segon, conclou que tenim un sensor bloquejat. esdeveniment i activa els làsers d'assistència a l'estacionament. Un cop torna el senyal polsant (el cotxe està completament al garatge, el sensor de porta ja no està bloquejat), iniciem un "temporitzador de desconnexió làser" de 30 segons. Quan caduca aquest temporitzador, la seqüència es completa i els làsers s’APAGEN.

El conjunt de codis complet és una mica més complex, ja que també ha de manejar uns quants indicadors LED i un commutador. El commutador de commutació selecciona entre "RUN MODE" i "TEST MODE" normals. En el mode de prova, el sensor de la porta del garatge s’ignora i els làsers s’encenen. S’utilitza durant la instal·lació i configuració de manera que es pugui orientar els làsers cap al punt correcte del tauler del parabrisa / tauler del cotxe. Tres LEDs mostren POWER ON, LASER-ON i STATUS. El LED d’ESTAT s’encén sempre que es detecta una porta bloquejada. Aquest LED parpellejarà aproximadament un cop per segon quan la porta ja no estigui bloquejada i el temporitzador Laser-OFF estigui comptant a la baixa. El llum STATUS parpellejarà ràpidament cada vegada que l’interruptor de commutació s’hagi establert a la posició TEST MODE.

Pas 11: resum

El projecte Laser Parking Assistant em fa la feina i va ser sorprenentment ben acceptat per la meva "comunitat d'usuaris" (cònjuge). Ara s’aconsegueix habitualment un aparcament d’alta precisió. Trobo que el punt làser és fàcilment visible en totes les condicions d’il·luminació, però el conductor no es distreu excessivament del punt i es manté atent als voltants mentre s’estaciona.

Si teniu un problema d'aparcament similar i busqueu un enfocament NERD-INTENSIU, aquesta podria ser la solució que també us funcioni.

Bon aparcament!

Pas 12: referències, esquemes, fitxers de codi font Arduino

Vegeu els fitxers adjunts per obtenir el codi font i un fitxer PDF de l’esquema complet.

ALTRES REFERÈNCIES

Fonts dels mòduls làser:

Cerqueu a eBay: Focus làser de punts de 5 mW

Fonts del commutador alternatiu en miniatura:

Cerqueu a eBay un commutador de commutació

Fonts del MOSFET IRFD9120:

Cerca a eBay d’IRFD9120

Fonts per a font d'alimentació de + 5VDC

Cerqueu a eBay: Carregador de telèfon mòbil 5VDC

Full de dades del dispositiu MOSFET de canal P.

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