Assistente di parcheggio laser: 12 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Purtroppo devo condividere la mia officina in garage con le nostre auto! Questo di solito funziona bene, tuttavia, se una delle nostre due auto è parcheggiata troppo lontano, riesco a malapena a muovermi intorno al mio trapano a colonna, fresatrice, sega da tavolo, ecc. Al contrario, se un'auto non è parcheggiata abbastanza lontano, la porta del garage non si chiude o, peggio ancora, sbatte sul retro di un veicolo durante la chiusura!

Come probabilmente sarai d'accordo, la "precisione di parcheggio" varia tra i conducenti e spesso ero frustrato schivando un parafango solo per raggiungere il mio banco di lavoro. Ho provato "soluzioni meccaniche" come una pallina da tennis che penzolava da una corda legata a una trave sopraelevata, ma ho scoperto che mi ostacolavano quando mi muovevo o lavoravo all'interno di un box auto vuoto.

Per affrontare questo dilemma, ho trovato questa soluzione hi-tech (potenzialmente eccessiva!) Che aiuta a posizionare le auto ogni volta a circa un pollice dalla perfezione. Se affronti un problema simile, ti offro l'assistente di parcheggio laser. Questa soluzione MICROCOMPUTER-GEEK funziona bene, ma è abbastanza semplice da essere costruita e installata durante un fine settimana.

Laser in soccorso

Di recente ho avuto alcuni moduli laser avanzati nella mia spazzatura che cercavano qualcosa da fare. Quindi, alla luce (nessun gioco di parole) dei miei problemi di parcheggio in garage in corso, ho elaborato uno schema per montare i laser nelle travi sopraelevate del mio garage puntati verso le auto sottostanti. Il risultato è un punto laser proiettato sul cruscotto dell'auto esattamente dove l'auto deve essere fermata. Le istruzioni del conducente sono semplici. Guida l'auto in garage e fermati quando vedi per la prima volta il PUNTO ROSSO sul cruscotto!

Passaggio 1: sicurezza laser

Prima di andare oltre, voglio soffermarmi per qualche parola sulla sicurezza laser. Anche i laser RED da 5 mw di potenza relativamente bassa utilizzati in questo progetto sono in grado di produrre fasci di luce estremamente luminosi, strettamente focalizzati e ad alta energia. Tale luce può danneggiare la tua vista! NON FISSARE DIRETTAMENTE NEL RAGGIO LASER IN QUALSIASI MOMENTO.

Passaggio 2: selezione del modulo laser

Per la configurazione delle mie due auto, ho installato una coppia di piccoli moduli laser rossi focalizzabili da 5 mw (milliwatt), uno su ogni vano auto. Come mostrato nella Figura 2, si tratta di piccoli moduli autonomi che possono essere alimentati da qualsiasi fonte di alimentazione da 3 a 6 V CC. Questi moduli possono essere acquistati su eBay nel prezzo compreso tra $ 4 e $ 10. gamma, sono facili da montare e possono essere focalizzati sul cruscotto della tua auto per fornire un punto rosso facile da vedere anche in condizioni di luce diurna. In effetti, ti consiglio di ammorbidire un po' la messa a fuoco durante l'installazione in quanto ciò aumenterà le dimensioni del punto laser visto sul cruscotto e ridurrà un po' la sua intensità.

Alternative laser

Potresti chiedere: "Non sono disponibili laser più economici?" La risposta è S, i puntatori laser alimentati a batteria molto economici possono essere trovati per un dollaro o due. In realtà ne ho acquistati alcuni per altri progetti, ma ho riscontrato che mancano di luminosità in uscita. Sentiti libero di provarli perché potrebbero essere abbastanza luminosi per te, ma per la mia installazione, ho scoperto che i moduli più luminosi e focalizzabili erano un gioco migliore.

Ma aspetta! Alcuni laser emettono un motivo LINE o CROSS. Non sarebbero ancora meglio? Per creare un pattern LINE o CROSS, una lente secondaria viene posizionata all'interno del modulo laser per trasformare la normale uscita della sorgente del punto laser, nel pattern desiderato. Nel generare il pattern LINE o CROSS, l'uscita laser ad alta intensità viene distribuita, "diluita" se lo si desidera, per formare l'immagine della linea (o della croce). Nelle mie prove in garage con queste lenti, ho trovato le linee laser risultanti troppo deboli per essere viste sul cruscotto dell'auto, in particolare durante il giorno con la luce del sole che entra dai finestrini del garage.

Passaggio 3: controller laser di prima generazione

Per massimizzare la vita operativa del laser, sono necessari alcuni circuiti per accendere il laser quando necessario e poi spegnerlo quando non lo è. Il nostro apriporta elettrico, come la maggior parte, accende automaticamente una lampadina ogni volta che l'apriporta si avvia. Questa lampadina rimane accesa per circa 5 minuti e poi si spegne. Nella mia prima implementazione ho semplicemente posizionato un sensore di luce proprio sopra la lampadina di apertura e l'ho usato per pilotare un transistor di potenza che ha attivato i laser dell'assistente di parcheggio. Mentre questo faceva andare avanti le cose, ho subito notato che se la porta del garage fosse già stata aperta un po' prima che mi fermassi per parcheggiare, i laser non si attivavano. Cioè, poiché il timer della lampadina di apertura era scaduto, era necessario attivare l'apriporta del garage per accendere la lampadina di apertura e, a sua volta, far funzionare i laser di assistenza al parcheggio.

Per superare questa limitazione, ho ideato Gen-2, una soluzione più completa per attivare i laser dell'assistente di parcheggio OGNI VOLTA che un'auto entra in garage

Fase 4: Controller laser Gen 2 - Utilizzo del sensore di sicurezza dell'apertura

Un "sensore porta bloccata" è una caratteristica di sicurezza richiesta su tutti gli apriporta del garage. Questo di solito si ottiene sparando un raggio di luce a infrarossi attraverso l'apertura della porta del garage, a circa 6 pollici dal livello del pavimento. Come mostrato nella Figura 3, questo raggio di luce proviene dall'emettitore "A" e viene rilevato dal sensore "B". Se qualcosa ostruisce questo fascio di luce durante la chiusura della porta, viene rilevata una CONDIZIONE DI PORTA BLOCCATA e il movimento di chiusura della porta viene invertito dall'apriporta in modo da riportare la porta in posizione completamente sollevata.

Come mostrato nella figura sopra, il sensore di sicurezza "Porta bloccata" è costituito da un emettitore di luce IR "A" e da un rilevatore di luce IR "B".

In genere troverai i sensori di porta bloccata collegati all'apriporta utilizzando un cavo a 2 conduttori come le linee ROSSE che appaiono nella Figura 3. Questa semplice coppia di cavi collega insieme l'emettitore, il rilevatore e l'apriporta. Si scopre che questo schema di interconnessione 1) fornisce ALIMENTAZIONE dall'apriporta per far funzionare i sensori e 2) fornisce un percorso di comunicazione dai sensori all'apriporta.

Passaggio 5: come funziona il sensore di sicurezza della porta

Poiché il sensore della porta bloccata è sempre attivo, ho scoperto che potevo utilizzare il sensore per rilevare il momentaneo "evento di porta bloccata" che si verifica ogni volta che un veicolo viene guidato nel garage per il parcheggio. Per farlo funzionare, era solo questione di comprendere il formato di alimentazione e di segnalazione presente sul cablaggio del sensore di porta bloccata.

La figura sopra mostra la forma d'onda di segnalazione porta bloccata per un sistema apriporta di marca GENIE

Ho un dispositivo di apertura del marchio "GENIE" e posizionando un oscilloscopio sulla coppia di fili che corre tra l'apriporta e i sensori, ho trovato una forma d'onda di picco-picco a 12 Volt pulsante presente ogni volta che il sensore della porta NON era BLOCCATO. Come visto, la tensione sui fili del sensore diventa un +12VDC costante ogni volta che il sensore È BLOCCATO.

Ho scelto di implementare questo progetto con un software all'interno di un piccolo microcontrollore Arduino NANO. Lo schema completo del controller laser NANO si trova nel passaggio successivo. Ho usato un piccolo pezzo di materiale per circuiti stampati prototipo in stile perf-board per contenere il NANO e i pochi componenti rimanenti necessari per questo progetto. Una piccola morsettiera o altri connettori a tua scelta possono essere utilizzati per interconnettere l'apriporta e i moduli laser.

Se si passa allo schema, si vede che il segnale in ingresso del sensore porta +12V PP passa attraverso alcuni diodi (solo per ottenere la giusta polarità) e quindi attraverso un transistor NPN (Q1) prima di essere inviato a un pin di ingresso su il NANO. Come illustrato nelle forme d'onda sopra, questo transistor fa due cose. 1) Converte il segnale 12 V Peak to Peak in un segnale 5 Volt compatibile con il NANO, e 2) INVERTE i livelli logici.

ATTENZIONE: Lo schema di cablaggio e segnalazione sopra descritto è valido per gli apriporta di marca GENIE. Sebbene ritenga che la maggior parte degli schemi di sensori a due fili funzionino utilizzando una tecnica di segnalazione simile, potrebbe essere necessario posizionare un mirino sul cablaggio del sensore sul sistema di apertura della porta del garage per comprendere i dettagli del segnale e regolare il progetto secondo necessità

Passaggio 6: l'hardware

Ho scelto di implementare questo progetto in un software utilizzando un piccolo microcontrollore Arduino NANO. Lo schema completo del controller laser NANO si trova nel passaggio successivo. Ho usato un piccolo pezzo di materiale per circuiti stampati prototipo in stile perf-board per contenere il NANO e i pochi componenti rimanenti necessari per questo progetto. Una piccola morsettiera o altri connettori a tua scelta possono essere utilizzati per interconnettere l'apriporta e i moduli laser.

Come puoi vedere nello schema, il segnale del sensore porta +12V PP in ingresso (precedente al passaggio!) Passa attraverso alcuni diodi (solo per ottenere la giusta polarità) e quindi attraverso un transistor NPN (Q1) prima di essere inviato a un ingresso- pin sul NANO. Come illustrato nelle forme d'onda della Figura 4, questo transistor fa due cose. 1) Converte il segnale 12 V Peak to Peak in un segnale 5 Volt compatibile con il NANO, e 2) INVERTE i livelli logici.

Un pin di uscita NANO pilota un transistor MOSFET di potenza (Q3) per fornire alimentazione ai laser. I restanti componenti forniscono indicatori LED e un ingresso interruttore "modalità test".

Passaggio 7: costruire l'addetto al parcheggio laser

L'elenco delle parti per questo progetto si trova sopra. Ho usato un piccolo pezzo di perf-board per montare il NANO, i transistor e altre parti. Il cablaggio punto a punto è stato utilizzato per completare tutte le interconnessioni sulla scheda perf. Ho quindi individuato una piccola cassetta di plastica per alloggiare l'assieme completo della scheda perf. Ho praticato i fori necessari nella scatola in modo che i LED e il TEST SWITCH fossero accessibili. Ho instradato il cavo di alimentazione CC dall'alimentatore a parete attraverso la custodia e l'ho collegato direttamente alla scheda perf. Ho usato alcuni jack phono in stile "RCA" per effettuare i collegamenti di alimentazione ai laser e ho hackerato alcuni vecchi cavi audio per interconnettere i laser a questi jack RCA semplicemente unendo il cavo laser NERO (- LASER VDC) allo SHIELD e il Filo laser ROSSO (+ LASER VDC) al conduttore centrale. Ho quindi ricoperto ogni giunzione con un paio di strati di guaina termoretraibile per fornire isolamento e rinforzo meccanico.

Ho usato un paio di viti per legno per montare la scatola di controllo laser nelle travi vicino all'apriporta del garage.

Per quanto riguarda il software, dovrai scaricare il codice sorgente e modificarlo/compilarlo/caricarlo utilizzando il tuo Arduio IDE.

Passaggio 8: opzioni di alimentazione

Per questo progetto è necessario un piccolo alimentatore plug-in in grado di fornire 5VDC regolati. Poiché ogni laser richiede circa 40 ma a 5 V CC, un'installazione a due laser richiede un'alimentazione in grado di almeno 100 ma. Ho trovato un alimentatore da parete da 5VDC regolato adatto nella mia spazzatura che funzionava bene. Un'altra opzione praticabile è un caricabatterie per cellulare regolato da 5 VDC. Questi sono completamente isolati da terra, dispongono di una presa USB per il collegamento a un telefono cellulare o tablet e comunemente disponibili per pochi dollari. Si può semplicemente tagliare un'estremità di un cavo USB e collegare i cavi 5 VDC e GROUND appropriati nei terminali di ingresso dell'alimentazione del controllo laser.

PRECAUZIONI ALIMENTAZIONE E MODULO LASER:

1. Abbiate cura di misurare e controllare l'uscita di qualsiasi materiale di consumo che utilizzate. Molte forniture di verruche da parete NON sono REGOLATE e possono avere uscite ad altissima tensione se caricate leggermente. La sovratensione può sovraccaricare i laser creando livelli di luce laser non sicuri e riducendo la durata operativa del laser.

2. Non consiglio di prelevare +5VDC dal NANO per alimentare i laser in quanto ciò potrebbe superare la capacità di corrente di uscita di potenza del NANO che potrebbe surriscaldarsi o danneggiare la scheda CPU NANO.

3. Per evitare qualsiasi conflitto di messa a terra con l'apriporta del garage, assicurati che l'alimentatore da 5 V CC che utilizzi per questo progetto sia FLOTTANTE rispetto alla terra.

Notare che la custodia metallica di ciascun modulo laser è collegata elettricamente al cavo di alimentazione del laser POSITIVO (ROSSO). Pertanto, l'intero circuito come mostrato dovrebbe essere costruito per essere completamente isolato (aka: "flottante") rispetto alla messa a terra

Passaggio 9: montaggio dei laser

Ho usato morsetti per cavi da ½ pollice per fissare ogni laser a un blocco di legno che ho poi avvitato alla trave del garage. Erano necessari alcuni strati di nastro isolante attorno a ciascun laser per allargare il diametro di 12 mm del modulo laser in modo che fosse tenuto saldamente in posizione dalla lampada del cavo. La singola vite del serracavo consente al laser di ruotare secondo necessità per l'allineamento. Come notato, il blocco di legno stesso è ancorato alla trave con una singola vite in modo che il blocco di legno stesso possa essere ruotato secondo necessità.

Utilizzando l'interruttore "TEST MODE" e le due "regolazioni di allineamento ottico", l'impostazione per individuare il punto laser con precisione nel punto giusto del cruscotto del veicolo è facile da ottenere.

Passaggio 10: come funziona

La logica di funzionamento del controller laser è piuttosto semplice. Non appena la linea di segnalazione del sensore di porta bloccata passa da pulsante a un livello costante, sappiamo di avere un evento di porta bloccata. Supponendo che la porta bloccata sia dovuta a un veicolo che entra nel garage e interrompe momentaneamente il raggio del sensore della porta, possiamo accendere immediatamente i laser di assistenza al parcheggio. Dopo circa 30 secondi, possiamo quindi spegnere i laser.

Il codice software "run-mode" che implementa questa logica è mostrato nella Figura 5. Il NANO monitora semplicemente il pin di ingresso del sensore porta e ogni volta che quel segnale rimane alla logica 0 per più di ½ secondo, conclude che abbiamo un sensore bloccato. evento e accende i laser di assistenza al parcheggio. Al ritorno del segnale pulsante (auto completamente in garage, Door-Sensor non più bloccato), avviamo un “Timer di spegnimento laser” di 30 secondi. Quando questo timer scade, la sequenza è completata ei laser sono spenti.

Il set di codici completo è solo un po' più complesso in quanto deve gestire anche alcuni indicatori LED e un interruttore a levetta. L'interruttore a levetta seleziona tra il normale "RUN MODE" e "TEST MODE". In MODALITÀ TEST, il sensore della porta del garage viene ignorato e i laser vengono semplicemente accesi. Questo viene utilizzato durante l'installazione e la configurazione in modo da poter puntare i laser nel punto corretto sul parabrezza/cruscotto dell'auto. Tre LED mostrano POWER-ON, LASER-ON e STATUS. Il LED STATUS sarà acceso fisso ogni volta che viene rilevata una porta bloccata. Questo LED lampeggerà circa una volta al secondo quando la porta non è più bloccata e il timer Laser-OFF sta contando alla rovescia. La spia STATUS lampeggerà velocemente ogni volta che l'interruttore a levetta è stato impostato sulla posizione TEST MODE.

Passaggio 11: riepilogo

Il progetto Laser Parking Assistant fa il lavoro per me ed è stato sorprendentemente ben accolto dalla mia "comunità di utenti" (coniuge). Ora il parcheggio ad alta precisione viene raggiunto regolarmente. Trovo che il punto laser sia facilmente visibile in tutte le condizioni di illuminazione, ma il guidatore non è eccessivamente distratto dal punto e rimane attento all'ambiente circostante durante il parcheggio.

Se affronti un problema di parcheggio simile e stai cercando un approccio NERD-INTENSIVE, questa potrebbe essere la soluzione che funziona anche per te!

Buon parcheggio!

Passaggio 12: Riferimenti, Schema, File di codice sorgente Arduino

Vedere i file allegati per il codice sorgente e un file PDF dello schema completo.

ALTRE REFERENZE

Sorgenti di moduli laser:

Cerca su eBay per: messa a fuoco laser a punti da 5 mW

Fonti di interruttore a levetta in miniatura:

Cerca su eBay un interruttore a levetta in miniatura

Sorgenti per MOSFET IRFD9120:

Cerca su eBay per: IRFD9120

Sorgenti per alimentazione +5VDC

Cerca su eBay per: Caricatore per cellulare 5VDC

Scheda tecnica per dispositivo MOSFET a canale P

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