Assistenza al parcheggio in retromarcia in garage utilizzando il sensore di sicurezza esistente e il circuito analogico: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Sospetto che molte invenzioni nella storia dell'umanità siano state fatte a causa di mogli che si lamentavano. Lavatrice e frigorifero sembrano certamente dei validi candidati. La mia piccola "invenzione" descritta in questo Instructable è un assistente di parcheggio in garage elettronico che è anche il risultato di (sì, hai indovinato) lamentele della moglie.:)

Mi piace parcheggiare la mia auto nel nostro garage al contrario per un'uscita veloce al mattino. Se lo parcheggio troppo lontano, mia moglie non è contenta del passaggio stretto verso la porta di casa. Se lo parcheggio non abbastanza lontano, il paraurti anteriore ostacola la porta del garage telecomandata. Il punto ideale è avere il paraurti anteriore a 1-2 pollici dalla porta chiusa, il che è abbastanza difficile da ottenere ogni volta.

Naturalmente la soluzione più semplice è la classica pallina da tennis su un filo appeso al soffitto. Certo, funzionerebbe, ma dov'è il divertimento? Per un hobbista elettronico come me il primo pensiero è costruire un circuito! Esistono almeno una dozzina di Instructables che descrivono il telemetro del garage basato su un sensore a ultrasuoni, Arduino e un qualche tipo di segnale luminoso che utilizza i LED. Quindi, per renderlo più interessante ho optato per una soluzione alternativa che sfrutta un sensore di sicurezza per la retromarcia esistente che è parte integrante della porta da garage automatica prodotta da LiftMaster. Il seguente video spiega come funziona, risparmiandomi un sacco di scrittura.

Il ricevitore del sensore segnala "tutto libero" nel momento in cui il paraurti anteriore smette di intersecare il raggio infrarosso. Perfetto! Tutto quello che devo fare è intercettare questo segnale, giusto? beh, è più facile a dirsi che a farsi…

(Disclaimer: procedendo al passaggio successivo riconosci di essere esperto di elettronica e sei ben consapevole che questo progetto armeggia con un equipaggiamento di sicurezza esistente. Funziona bene se fatto correttamente, ma se sbagli qualcosa rischi di rendere il detto equipaggiamento di sicurezza inefficace. Procedi a tuo rischio, non sarò ritenuto responsabile per eventuali effetti negativi, come animali domestici morti/feriti, bambini, ecc., derivanti dall'implementazione di questo Instructable.)

Fase 1: Problema 1: Come intercettare e utilizzare il segnale dal sensore di sicurezza di LiftMaster?

Quando il percorso del raggio infrarosso (IR) tra emettitore e ricevitore è libero, il ricevitore invia attraverso una coppia di fili un segnale ad onda quadra a 156 Hz come mostrato nella prima immagine. In un singolo periodo 6,5 ms di ~6 V di alta sono seguiti da non più di 0,5 ms di ~0 V di bassa (seconda e terza immagine). Quando il raggio IR incontra un ostacolo, il ricevitore non invia alcun segnale e la linea rimane alta alla tensione di alimentazione (quarta immagine). È interessante notare che l'alimentazione sia per l'emettitore che per il ricevitore, così come il segnale del ricevitore, proviene da una singola coppia di terminali nella parte posteriore dell'apri LiftMaster (quinta immagine).

Pertanto, l'essenza di questo problema è come rilevare il segnale dell'onda quadra nella prima immagine dal segnale CC nell'immagine 4. Non è necessario reinventare la ruota, poiché questo problema è stato risolto da altri con un circuito Rivelatore di impulsi mancante. Ci sono molte implementazioni; Ne ho scelto uno da questa pagina Circuiti oggi e l'ho leggermente modificato come mostrato nella quinta immagine. La pagina originale descrive in dettaglio i suoi principi di funzionamento. In breve, il timer NE555 operante in modalità monostabile manterrà alto il suo pin OUTPUT finché il periodo dell'onda quadra in ingresso (collegata a TRIGGER) è inferiore all'intervallo di temporizzazione sui pin THRESHOLD+DISCHARGE. Quest'ultimo dipende dai valori di R1 e C2. Una tensione CC su TRIGGER consentirà a C2 di caricare al di sopra del valore di soglia e il pin OUTPUT si ridurrà. Problema risolto!

Passaggio 2: Problema 2: Come indicare visivamente lo stato del pin OUTPUT del timer?

Questo è un gioco da ragazzi: usa un LED. Tienilo spento quando il raggio IR è intatto e OUTPUT è alto (cosa che accade il 99,999% delle volte) e accendilo quando il raggio è interrotto e OUTPUT diventa basso. In altre parole, invertire il segnale di OUTPUT per alimentare il LED. L'interruttore più semplice di questo tipo, IMHO, utilizza un transistor MOSFET a canale P, come mostrato nell'immagine sopra. L'USCITA del timer è collegata al suo gate. Finché è alto, il transistor è in modalità ad alta impedenza e il LED è spento. E viceversa, la bassa tensione sul gate consentirà il flusso di corrente. Il resistore di pull-up R4 assicura che il gate non venga mai lasciato penzolare e mantenuto nel suo stato preferito. Problema risolto!

Passaggio 3: problema 3: come alimentare il circuito descritto finora?

Il rilevatore di impulsi mancante mostrato nel passaggio 1 necessita di una tensione di alimentazione CC costante. Potrei usare le batterie o acquistare un adattatore AC/DC adatto. Mah, troppi problemi. Che ne dici di utilizzare l'alimentazione del sensore di sicurezza fornita da LiftMaster? Bene, il problema è che trasporta il segnale del ricevitore IR, che non è né "fisso", né "DC". Ma può essere adeguatamente filtrato e livellato con un circuito molto semplice mostrato sopra. Un grande condensatore elettrolitico da 1 mF è un filtro abbastanza buono e il diodo collegato si assicura che non si scarichi quando il segnale è basso. Problema risolto!

Il trucco è non prelevare troppa corrente da LiftMaster, altrimenti il funzionamento del sensore di sicurezza potrebbe essere compromesso. Per questo motivo non ho utilizzato il timer standard NE555 ma il suo clone CMOS TS555 a bassissimo consumo energetico.

Passaggio 4: Problema 4: Come mettere insieme tutti i componenti?

Facilmente; vedere il circuito completo sopra. Ecco l'elenco delle parti che ho usato:

• U1 = Timer CMOS singolo a bassa potenza TS555 prodotto da STMicroelectronics.
• M1 = Transistor MOSFET a canale P IRF9Z34N.
• Q1 = Transistor PNP BJT BC157.
• D1 = Diodo 1N4148.
• D2 = LED giallo, tipo sconosciuto.
• C1 = condensatore ceramico da 10 nF.
• C2 = condensatore elettrolitico da 10 uF.
• C3 = condensatore elettrolitico da 1 mF.
• R1 e R2 = resistori da 1 k-ohm.
• R3 = resistenza da 100 ohm.
• R4 = resistore da 10 k-ohm.

Con un'alimentazione di 5,2 V il circuito sopra consuma solo ~3 mA quando il LED è spento e ~25 mA quando è acceso. Il consumo di corrente può essere ulteriormente ridotto a ~1 mA cambiando R1 in 100 k-ohm e C2 in 100 nF. L'ulteriore aumento della resistenza e la riduzione della capacità vincolati mantenendo costante il prodotto RC (=0,01) non riducono la corrente.

Ho posizionato il LED e il resistore R3 in un piccolo barattolo di Altoids e l'ho inchiodato al muro. Da esso, ho fatto passare un lungo cavo fino all'apri LiftMaster sul soffitto. Il circuito del driver è stato saldato su una scheda generica e inserito in una piccola scatola carina che ho ricevuto da Adafruit. La scatola è fissata al telaio del LiftMaster e la coppia di cavi di alimentazione è collegata ai terminali del sensore di sicurezza.

Mentre faccio retromarcia in garage mi fermo non appena il led si spegne. Il risultato è un allineamento perfetto, come mostrato nell'ultima immagine. Problema risolto!

Passaggio 5: Addendum: Assistente di parcheggio più leggero, anche se non più luminoso:)

10 giorni dopo la prima pubblicazione di questo Instructable, ho costruito la luce di posizione guida per la mia seconda porta del garage. Vale la pena menzionarlo qui poiché ho apportato piccoli miglioramenti alla progettazione del circuito. Guarda la prima immagine. Innanzitutto, ho optato per un'opzione di corrente inferiore per la coppia RC descritta nel passaggio precedente in cui la bassa capacità di 100 nF corrisponde a una resistenza maggiore di 100 k-ohm. Successivamente, ho eliminato il transistor PMOS e la resistenza di pull-up da 10 k-ohm e ho collegato la massa del LED direttamente al pin OUTPUT di TS555. È possibile perché un oggetto nel percorso del raggio IR abbassa la tensione di OUTPUT, accendendo effettivamente il LED. C'è un prezzo da pagare per questa semplificazione, però. Con il PMOS presente non dovevo preoccuparmi della corrente del LED: IRF9Z34N può prendere 19 A, quindi il LED può brillare quanto voglio. Il pin OUTPUT di TS555 può assorbire solo 10 mA, quindi ho dovuto accoppiare il LED con un resistore più alto di 220 ohm, che ne ha abbassato la luminosità. È ancora ben visibile, come mostra la quarta immagine, quindi funziona per me. L'elenco delle parti per questo design è il seguente:

• U3 = Timer CMOS singolo a bassa potenza TS555 prodotto da STMicroelectronics.
• Q3 = Transistor PNP BJT BC157.
• D5 = Diodo 1N4148.
• D6 = LED giallo, tipo sconosciuto.
• C7 = condensatore ceramico da 10 nF.
• C8 = condensatore ceramico da 100 nF.
• C9 = condensatore elettrolitico da 1 mF.
• R9 = resistenza da 100 k-ohm.
• R10 = resistenza da 1 k-ohm.
• R11 = resistenza da 220 ohm.

Il circuito consuma rispettivamente 1 mA e 12 mA nei suoi stati OFF e ON.