Assistència d’aparcament inversa al garatge mitjançant el sensor de seguretat existent i el circuit analògic: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Sospito que molts invents en la història de la humanitat es van fer a causa de les dones queixadores. La rentadora i la nevera semblen sens dubte candidats viables. El meu petit "invent" que es descriu en aquest manual és un ajudant electrònic d'aparcament de garatges que també és el resultat de queixes de la dona (sí, ho heu endevinat).:)

M’agrada aparcar el cotxe al garatge al revés per sortir ràpidament al matí. Si l’aparco massa lluny, la meva dona no està satisfeta amb el pas estret cap a la porta de casa. Si l’aparco no prou lluny, aleshores el para-xocs davanter obstaculitza la porta del garatge amb control remot. El lloc ideal és tenir un para-xocs davanter a 1-2 polzades de la porta tancada, cosa que és bastant difícil d’aconseguir cada vegada.

Naturalment, la solució més senzilla és la clàssica pilota de tennis sobre una corda penjada del sostre. És clar, funcionaria, però on és la diversió? Per a un aficionat a l’electrònica com jo, el primer pensament és construir un circuit. Hi ha almenys dotzenes d’instructibles que descriuen el localitzador de garatges basat en un sensor d’ultrasons, Arduino, i algun tipus de senyal de llum mitjançant LED. Per tant, per fer-lo més interessant, vaig optar per una solució alternativa que aprofités un sensor de marxa enrere de seguretat existent que forma part de la porta de garatge automàtica fabricada per LiftMaster. El següent vídeo explica com funciona, estalviant-me molt d’escriptura.

El receptor del sensor indica "tot clar" en el moment en què el para-xocs davanter deixa de tallar el feix d'infrarojos. Perfecte! Tot el que he de fer és interceptar aquest senyal, oi? Bé, és més fàcil dir-ho que fer-ho …

(Exempció de responsabilitat: en continuar amb el següent pas, reconeixeu que coneixeu bé l'electrònica i que sou conscient que aquest projecte està equipat amb un equip de seguretat existent. Funciona bé si es fa correctament, però si enganxeu alguna cosa, arrisqueu a que es digui equips de seguretat ineficaços. Seguiu sota la vostra responsabilitat, no seré responsable de cap efecte negatiu, com ara mascotes mortes / ferides, nens, etc.

Pas 1: problema 1: com interceptar i utilitzar el senyal del sensor de seguretat de LiftMaster?

Quan el recorregut del feix d’infrarojos (IR) entre l’emissor i el receptor és clar, el receptor envia a través d’un parell de cables un senyal d’ona quadrada de 156 Hz tal com es mostra a la primera imatge. En un únic període, 6,5 ms de ~ 6 V d'alt són seguits per no més de 0,5 ms de ~ 0 V de baixa (segona i tercera imatge). Quan el feix IR es troba amb un obstacle, el receptor no envia cap senyal i la línia es manté alta a la tensió d'alimentació (quarta imatge). Curiosament, la font d'alimentació de l'emissor i el receptor, així com el senyal del receptor, provenen d'un sol parell de terminals a la part posterior de l'obridor LiftMaster (cinquena imatge).

Per tant, l’essència d’aquest problema és com detectar el senyal d’ona quadrada de la 1a imatge a partir del senyal de CC de la imatge 4. No cal reinventar la roda, ja que aquest problema ha estat resolt per altres amb un circuit del Detector de polsos que falten.. Hi ha moltes implementacions; N’he triat un d’aquesta pàgina de Circuits Today i l’he modificat lleugerament tal com es mostra a la cinquena imatge. La pàgina original descriu detalladament els seus principis de funcionament. En resum, el temporitzador NE555 que funcioni en mode monoestable mantindrà el seu pin OUTPUT sempre que el període de l’ona quadrada entrant (connectat a TRIGGER) sigui inferior a l’interval de temps dels pins THRESHOLD + DISCHARGE. Aquest últim depèn dels valors de R1 i C2. Un voltatge continu a TRIGGER permetrà que C2 es carregui per sobre del valor llindar i el pin OUTPUT baixarà. Problema resolt!

Pas 2: problema 2: com indicar visualment l'estat del PIN de SORTIDA del temporitzador?

Això no és cap problema: utilitzeu un LED. Mantingueu-lo apagat quan el feix IR estigui intacte i la SORTIDA sigui alta (cosa que succeeix el 99,999% del temps) i activeu-lo quan el feix s’interrompi i la SORTIDA baixa. En altres paraules, inverteu el senyal de SORTIDA per alimentar el LED. El commutador més simple d’aquest tipus, IMHO, utilitza un transistor MOSFET de canal P, tal com es mostra a la imatge anterior. OUTPUT del temporitzador està connectat a la seva porta. Sempre que sigui elevat, el transistor es troba en mode d’alta impedància i el LED està apagat. I viceversa, la baixa tensió a la porta permetrà que flueixi corrent. La resistència de tracció R4 garanteix que la porta mai es deixi penjada i es mantingui al seu estat preferit. Problema resolt!

Pas 3: Problema 3: Com alimentar el circuit descrit fins ara?

El detector de polsos que falten que es mostra al pas 1 necessita una tensió de corrent continu constant. Podria utilitzar bateries o comprar un adaptador AC / DC adequat. Meh, massa problemes. Què tal si feu servir el subministrament del sensor de seguretat que proporciona LiftMaster? Bé, el problema és que porta el senyal del receptor IR, que no és ni "constant" ni "CC". Però es pot filtrar i suavitzar correctament amb un circuit molt senzill que es mostra més amunt. Un gran condensador electrolític d’1 mF és un filtre prou bo i el díode connectat s’assegura que no es descarregui quan el senyal sigui baix. Problema resolt!

El truc és no treure massa corrent de LiftMaster, o bé es pot comprometre el funcionament del sensor de seguretat. Per aquest motiu no he utilitzat el temporitzador estàndard NE555, sinó el seu clon CMOS TS555 amb un consum d'energia molt baix.

Pas 4: problema 4: Com ajuntar tots els components?

Fàcilment; vegeu el circuit complet anterior. Aquí teniu la llista de parts que he fet servir:

• U1 = Temporitzador CMOS simple de baixa potència TS555 fabricat per STMicroelectronics.
• M1 = transistor MOSFET de canal P IRF9Z34N.
• Q1 = transistor PNP BJT BC157.
• D1 = díode 1N4148.
• D2 = LED groc, tipus desconegut.
• C1 = 10 nF condensador ceràmic.
• C2 = 10 uF condensador electrolític.
• C3 = 1 mF condensador electrolític.
• R1 i R2 = resistències de 1 k-ohm.
• R3 = resistència de 100 ohms.
• R4 = resistència de 10 k-ohm.

Amb un subministrament de 5,2 V, el circuit anterior només consumeix ~ 3 mA quan el LED està apagat i ~ 25 mA quan està encès. El consum actual es pot reduir encara més a ~ 1 mA canviant R1 a 100 k-ohm i C2 a 100 nF. Un augment addicional de la resistència i una reducció de la capacitat limitada mantenint el producte RC constant (= 0,01) no redueix el corrent.

He posat la resistència LED i R3 en una petita llauna d'altoides i l'he clavat a la paret. Des d’ell vaig passar un llarg cable fins a l’obridor LiftMaster del sostre. El circuit del conductor es va soldar en un tauler d’ús general i es va col·locar en una bonica caixeta que vaig obtenir d’Adafruit. La caixa està fixada al marc del LiftMaster i el parell de cables de subministrament s’uneix als terminals del sensor de seguretat.

Mentre reculava el cotxe cap al garatge, paro tan bon punt s’apaga el LED. El resultat és un alineament perfecte, com es mostra a la darrera imatge. Problema resolt!

Pas 5: addenda: més lleuger, tot i que no és més brillant Assistent d'estacionament:)

10 dies després de la publicació d’aquest Instructable, vaig construir el llum d’estacionament per a la meva segona porta de garatge. Val la pena esmentar-ho, ja que he fet petites millores en el disseny del circuit. Veure la primera imatge. En primer lloc, vaig optar per una opció de corrent inferior per al parell RC descrit al pas anterior on la baixa capacitat de 100 nF coincideix amb una resistència més alta de 100 k-ohm. A continuació, vaig eliminar el transistor PMOS i la resistència de tracció de 10 k-ohm i vaig connectar la terra del LED directament al pin OUTPUT del TS555. És possible perquè un objecte que es troba en el recorregut del feix IR fa baixar el voltatge de SORTIDA i encén el LED de manera efectiva. Tanmateix, hi ha un preu a pagar per aquesta simplificació. Amb PMOS present, no m’havia de preocupar del corrent LED: l’IRF9Z34N pot trigar 19 A, de manera que el LED pot brillar tant com vulgui. El pin OUTPUT del TS555 només pot enfonsar-se a 10 mA, de manera que vaig haver d’aparellar el LED amb una resistència superior de 220 ohm, cosa que va reduir la seva brillantor. Encara és ben visible, com mostra la quarta imatge, de manera que funciona per a mi. La llista de peces d’aquest disseny és la següent:

• U3 = Temporitzador CMOS simple de baixa potència TS555 fabricat per STMicroelectronics.
• Q3 = transistor PNP BJT BC157.
• D5 = díode 1N4148.
• D6 = LED groc, tipus desconegut.
• C7 = 10 nF condensador ceràmic.
• C8 = condensador ceràmic de 100 nF.
• C9 = 1 mF condensador electrolític.
• R9 = resistència de 100 k-ohm.
• R10 = resistència de 1 k-ohm.
• R11 = resistència de 220 ohm.

El circuit consumeix 1 mA i 12 mA en estat OFF i ON, respectivament.