Laser-Parkassistent - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Leider muss ich meine Garagenwerkstatt mit unseren Autos teilen! Dies funktioniert normalerweise gut, aber wenn eines unserer beiden Autos zu weit in seinem Stand geparkt ist, kann ich meine Bohrmaschine, Fräsmaschine, Tischkreissäge usw. kaum bewegen. das Garagentor schließt nicht oder schlimmer noch, knallt beim Schließen gegen das Heck eines Fahrzeugs!

Wie Sie wahrscheinlich zustimmen werden, variiert die „Präzision beim Einparken“von Fahrer zu Fahrer und ich war oft frustriert, um einen Kotflügel zu umgehen, nur um zu meiner Werkbank zu gelangen. Ich habe "mechanische Lösungen" ausprobiert, wie zum Beispiel einen Tennisball, der an einer Schnur baumelt, die an einem Dachsparren befestigt ist, aber ich habe festgestellt, dass sie mir beim Bewegen oder Arbeiten in einer leeren Autokabine im Weg waren.

Um dieses Dilemma anzugehen, habe ich diese High-Tech-Lösung (möglicherweise übertrieben!) entwickelt, mit der die Autos jedes Mal bis auf einen Zentimeter perfekt positioniert werden können. Wenn Sie mit einem ähnlichen Problem konfrontiert sind, biete ich Ihnen den Laser Parking Assistant an. Diese MICROCOMPUTER-GEEK-Lösung funktioniert gut und ist dennoch einfach genug, um über ein Wochenende gebaut und installiert zu werden.

Laser zur Rettung

Ich hatte vor kurzem einige übrig gebliebene Lasermodule in meiner Junk-Box, die nach etwas zu tun suchten. Angesichts meiner anhaltenden Parkplatzprobleme in der Garage (kein Wortspiel beabsichtigt) habe ich einen Plan ausgearbeitet, um die Laser in den Dachsparren meiner Garage zu montieren, die auf die Autos darunter gerichtet sind. Das Ergebnis ist ein Laserpunkt, der genau dort auf das Armaturenbrett des Autos projiziert wird, wo das Auto angehalten werden muss. Fahreranweisungen sind einfach. Fahren Sie einfach mit dem Auto in die Garage und halten Sie an, wenn Sie zum ersten Mal den RED DOT auf dem Armaturenbrett sehen!

Schritt 1: Lasersicherheit

Bevor ich fortfahre, möchte ich ein paar Worte zur Lasersicherheit sagen. Selbst die in diesem Projekt verwendeten 5-MW-RED-Laser mit relativ geringer Leistung sind in der Lage, extrem helle, eng fokussierte, hochenergetische Lichtstrahlen zu erzeugen. Solches Licht kann Ihre Sehkraft beeinträchtigen! BLEIBEN SIE KEINER ZEIT DIREKT IN DEN LASERSTRAHL.

Schritt 2: Auswahl des Lasermoduls

Für mein Setup mit zwei Autos installierte ich ein Paar kleine 5 mw (Milliwatt) fokussierbare rote Lasermodule, eines über jedem Autoschacht. Wie in Abbildung 2 gezeigt, handelt es sich um kleine, in sich geschlossene Module, die von jeder 3 bis 6 VDC-Stromquelle gespeist werden können. Diese Module können bei eBay im Preis von 4 bis 10 US-Dollar pro Stück erworben werden. Reichweite, sind einfach zu montieren und können auf das Armaturenbrett Ihres Autos fokussiert werden, um einen roten Punkt zu erzeugen, der auch bei Tageslicht gut sichtbar ist. Tatsächlich empfehle ich, während der Installation den Fokus etwas abzuschwächen, da dies sowohl die Größe des auf dem Armaturenbrett sichtbaren Laserpunkts vergrößert als auch seine Intensität etwas verringert.

Laseralternativen

Sie könnten fragen: "Sind nicht billigere Laser verfügbar?" Die Antwort ist JA, sehr preiswerte batteriebetriebene Laserpointer können für ein oder zwei Dollar gefunden werden. Ich habe tatsächlich einige für andere Projekte gekauft, aber festgestellt, dass ihnen die Ausgabehelligkeit fehlt. Fühlen Sie sich frei, sie auszuprobieren, da sie vielleicht hell genug für Sie sind, aber für meine Installation fand ich hellere, fokussierbare Module ein besseres Spiel.

Aber warte! Einige Laser geben ein LINE- oder ein CROSS-Muster aus. Wären diese nicht noch besser? Um ein LINE- oder CROSS-Muster zu erstellen, wird eine zweite Linse im Lasermodul platziert, um die normale Ausgabe der Laserpunktquelle in das gewünschte Muster umzuwandeln. Bei der Erzeugung des LINE- oder CROSS-Musters wird die Laserleistung hoher Intensität verteilt, wenn man so will, „verdünnt“, um das Linien- (oder Kreuz-) Bild zu erzeugen. Bei meinen Garagenversuchen mit diesen Objektiven fand ich die resultierenden Laserlinien zu schwach, um sie auf dem Armaturenbrett des Autos zu sehen, insbesondere tagsüber, wenn Sonnenlicht durch die Garagenfenster dringt.

Schritt 3: Lasercontroller Gen 1

Um die Lebensdauer des Lasers zu maximieren, sind einige Schaltungen erforderlich, um den Laser bei Bedarf ein- und auszuschalten, wenn dies nicht der Fall ist. Unser elektrischer Türöffner schaltet, wie die meisten, bei jedem Türöffnerzyklus automatisch eine Glühbirne ein. Diese Glühbirne bleibt etwa 5 Minuten eingeschaltet und erlischt dann. In meiner ersten Implementierung habe ich einfach einen Lichtsensor direkt über der Öffner-Glühbirne platziert und damit einen Leistungstransistor angesteuert, der die Laser des Parkassistenten aktiviert. Während dies in Gang kam, bemerkte ich bald, dass die Laser nicht aktiviert wurden, wenn das Garagentor bereits eine Weile geöffnet war, bevor ich zum Parken anhielt. Das heißt, da der Timer für die Öffner-Glühbirne abgelaufen war, musste man den Garagentoröffner tatsächlich durchschalten, um die Öffner-Glühbirne einzuschalten und wiederum die Einparkhilfelaser zum Laufen zu bringen.

Um diese Einschränkung zu überwinden, habe ich Gen-2 entwickelt, eine umfassendere Lösung, um die Laser des Parkassistenten JEDES MAL, wenn ein Auto in die Garage fährt, auszulösen

Schritt 4: Laser Controller Gen 2 - Verwenden des Öffner-Sicherheitssensors

Ein „Blocked Door Sensor“ist eine erforderliche Sicherheitsfunktion für alle Garagentoröffner. Dies wird normalerweise erreicht, indem ein Infrarotlichtstrahl über die Garagentoröffnung geschossen wird, etwa 15 cm über dem Boden. Wie in Abbildung 3 gezeigt, stammt dieser Lichtstrahl von Emitter „A“und wird von Sensor „B“erfasst. Wenn dieser Lichtstrahl während des Schließens der Tür durch irgendetwas behindert wird, wird ein ZUSTAND TÜR BLOCKIERT erkannt und die Schließbewegung der Tür wird vom Öffner umgekehrt, um die Tür in ihre vollständig angehobene Position zurückzubringen.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, besteht der Sicherheitssensor „Blockierte Tür“aus dem IR-Lichtsender „A“und dem IR-Lichtmelder „B“.

Normalerweise finden Sie die Sensoren für blockierte Türen, die mit dem Türöffner verbunden sind, über ein 2-adriges Kabel wie die ROTEN Leitungen in Abbildung 3. Dieses einfache Kabelpaar verbindet den Sender, den Detektor und den Öffner miteinander. Es stellt sich heraus, dass dieses Verbindungsschema 1) STROM vom Öffner liefert, um die Sensoren zu betreiben, und 2) einen Kommunikationspfad von den Sensoren zurück zum Öffner bereitstellt.

Schritt 5: So funktioniert der Türsicherheitssensor

Da der Sensor für die blockierte Tür jederzeit aktiv ist, konnte ich den Sensor verwenden, um das momentane „Ereignis blockierte Tür“zu erkennen, das auftritt, wenn ein Fahrzeug zum Parken in die Garage gefahren wird. Damit dies funktioniert, war es nur eine Frage des Verständnisses der Stromversorgung und des Signalformats, das in der Verkabelung des Sensors für blockierte Türen vorhanden ist.

Die obige Abbildung zeigt die Signalisierungswellenform für blockierte Türen für ein Türöffnersystem der Marke GENIE

Ich habe einen Öffner der Marke „GENIE“und indem ich ein Oszilloskop über das Drahtpaar zwischen dem Öffner und den Sensoren gelegt habe, fand ich eine pulsierende 12-Volt-Peak-Peak-Wellenform, wenn der Türsensor NICHT BLOCKIERT war. Wie zu sehen ist, wird die Spannung an den Sensordrähten konstant +12 VDC, wenn der Sensor BLOCKIERT IST.

Ich entschied mich, dieses Projekt mit Software in einem kleinen Arduino NANO-Mikrocontroller zu implementieren. Das vollständige Schema des NANO-Lasercontrollers finden Sie im nächsten Schritt. Ich habe ein kleines Stück Prototyp-Leiterplattenmaterial im Perf-Board-Stil verwendet, um den NANO und die wenigen verbleibenden Komponenten zu halten, die für dieses Projekt erforderlich sind. Über eine kleine Klemmleiste oder andere Stecker Ihrer Wahl können Sie Ihren Türöffner und die Lasermodule miteinander verbinden.

Wenn Sie zum Schaltplan überspringen, sehen Sie, dass das eingehende +12-V-PP-Türsensorsignal durch einige Dioden (nur um die richtige Polarität zu erhalten) und dann durch einen NPN-Transistor (Q1) geht, bevor es an einen Eingangsstift geliefert wird das NANO. Wie in den Wellenformen oben dargestellt, macht dieser Transistor zwei Dinge. 1) Es wandelt das 12-V-Peak-to-Peak-Signal in ein 5-Volt-Signal um, das mit dem NANO kompatibel ist, und 2) INVERTIERT die Logikpegel.

ACHTUNG: Das oben beschriebene Verdrahtungs- und Signalschema gilt für Türöffner der Marke GENIE. Obwohl ich glaube, dass die meisten Zweidraht-Sensorschemata mit einer ähnlichen Signaltechnik arbeiten, müssen Sie möglicherweise einen Bereich über die Sensorverkabelung Ihres Garagentoröffnungssystems legen, um die Signaldetails zu verstehen und das Projekt nach Bedarf anzupassen

Schritt 6: Die Hardware

Ich entschied mich, dieses Projekt in Software mit einem kleinen Arduino NANO-Mikrocontroller zu implementieren. Den vollständigen Schaltplan des NANO-Lasercontrollers finden Sie im nächsten Schritt. Ich habe ein kleines Stück Prototyp-Leiterplattenmaterial im Perf-Board-Stil verwendet, um den NANO und die wenigen verbleibenden Komponenten zu halten, die für dieses Projekt erforderlich sind. Über eine kleine Klemmleiste oder andere Stecker Ihrer Wahl können Sie Ihren Türöffner und die Lasermodule miteinander verbinden.

Wie Sie im Schaltplan sehen können, durchläuft das eingehende +12V PP-Türsensorsignal (vorhergehender Schritt!) auf den NANO stecken. Wie in den Wellenformen in Abbildung 4 dargestellt, macht dieser Transistor zwei Dinge. 1) Es wandelt das 12-V-Peak-to-Peak-Signal in ein 5-Volt-Signal um, das mit dem NANO kompatibel ist, und 2) INVERTIERT die Logikpegel.

Ein NANO-Ausgangspin steuert einen Leistungs-MOSFET-Transistor (Q3) an, um die Laser mit Strom zu versorgen. Die restlichen Komponenten bieten LED-Anzeigen und einen „Testmodus“-Schaltereingang.

Schritt 7: Aufbau des Laserparkplatzassistenten

Die Teileliste für dieses Projekt finden Sie oben. Ich habe ein kleines Stück Perf-Board verwendet, um den NANO, die Transistoren und andere Teile zu montieren. Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung wurde verwendet, um alle Verbindungen auf dem Perf-Board abzuschließen. Ich fand dann eine kleine Plastik-Utility-Box, um die fertige Perfboard-Baugruppe unterzubringen. Ich bohrte die benötigten Löcher in die Box, damit LEDs und TEST SWITCH zugänglich waren. Ich habe das Gleichstromkabel vom Netzteil durch das Gehäuse geführt und direkt mit dem Perf-Board fest verdrahtet. Ich habe einige Phonobuchsen im "RCA" -Stil verwendet, um die Stromverbindungen zu den Lasern herzustellen, und einige alte Audiokabel gehackt, um die Laser mit diesen RCA-Buchsen zu verbinden, indem ich einfach das SCHWARZE (- LASER VDC) Laserkabel mit dem SHIELD verspleiße, und die ROTES (+ LASER VDC) Laserkabel zum Mittelleiter. Ich bedeckte dann jede Spleißstelle mit ein paar Schichten Schrumpfschlauch, um Isolierung und mechanische Verstärkung bereitzustellen.

Ich habe ein paar Holzschrauben verwendet, um die Laser Control Box in den Sparren in der Nähe des Garagentoröffners zu montieren.

Was die Software betrifft, müssen Sie den Quellcode herunterladen und mit Ihrer Arduio-IDE bearbeiten/kompilieren/hochladen.

Schritt 8: Stromversorgungsoptionen

Für dieses Projekt wird ein kleines Steckernetzteil benötigt, das geregelte 5VDC liefern kann. Da jeder Laser etwa 40 mA bei 5 VDC benötigt, benötigt eine Installation mit zwei Lasern eine Versorgung mit mindestens 100 mA. Ich habe in meiner Junk-Box ein geeignetes geregeltes 5VDC-Netzteil gefunden, das gut funktionierte. Ein geregeltes 5-V-Gleichstrom-Ladegerät für Mobiltelefone ist ebenfalls eine praktikable Option. Diese sind vollständig masseisoliert, verfügen über eine USB-Buchse zum Anschluss an ein Mobiltelefon oder Tablet und sind im Allgemeinen für nur wenige Dollar erhältlich. Man kann einfach ein Ende eines USB-Kabels abhacken und die entsprechenden 5 VDC- und MASSE-Drähte in die Stromeingangsklemmen der Lasersteuerung anschließen.

VORSICHTSHINWEISE FÜR STROMVERSORGUNG UND LASERMODUL:

1. Achten Sie darauf, die Leistung aller von Ihnen verwendeten Versorgungsmaterialien zu messen und zu überprüfen. Viele Wandwarzenversorgungen sind NICHT REGULIERT und können bei geringer Belastung sehr hohe Spannungsausgänge haben. Überspannung kann die Laser übersteuern, was zu unsicheren Laserlichtpegeln sowie zu einer verkürzten Lebensdauer des Lasers führt.

2. Ich empfehle nicht, +5 VDC vom NANO zu ziehen, um die Laser mit Strom zu versorgen, da dies die Ausgangsstromkapazität des NANO überschreiten könnte, was die NANO-CPU-Platine überhitzen oder beschädigen könnte.

3. Um Erdungskonflikte mit Ihrem Garagentoröffner zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass die 5VDC-Stromversorgung, die Sie für dieses Projekt verwenden, in Bezug auf die Erde SCHWIMMEND ist.

Beachten Sie, dass das Metallgehäuse jedes Lasermoduls elektrisch mit dem POSITIVEN (ROTEN) Laserstromversorgungskabel verbunden ist. Daher sollte der gesamte Stromkreis wie gezeigt vollständig isoliert (auch bekannt als „schwebend“) gegenüber Erde sein

Schritt 9: Montage der Laser

Ich benutzte ½-Zoll-Kabelklemmen, um jeden Laser an einem Holzblock zu befestigen, den ich dann an den Garagensparren schraubte. Um jeden Laser herum wurden einige Lagen Isolierband benötigt, um den 12 mm Durchmesser des Lasermoduls so zu vergrößern, dass es von der Kabellampe fest gehalten wurde. Durch die einzelne Schraube der Kabelklemme kann der Laser zur Ausrichtung nach Bedarf gedreht werden. Wie bereits erwähnt, wird der Holzblock selbst mit einer einzigen Schraube am Sparren verankert, so dass der Holzblock selbst nach Bedarf gedreht werden kann.

Mit dem Schalter „TEST MODE“und den beiden „optischen Ausrichtungseinstellungen“lässt sich der Laserpunkt auf einfache Weise genau an der richtigen Stelle des Armaturenbretts des Fahrzeugs platzieren.

Schritt 10: Wie es funktioniert

Die Bedienlogik für den Lasercontroller ist ziemlich einfach. Sobald die Signalleitung des blockierten Türsensors von einem pulsierenden auf einen konstanten Pegel übergeht, wissen wir, dass ein Ereignis blockierte Tür vorliegt. Angenommen, die blockierte Tür ist darauf zurückzuführen, dass ein Fahrzeug in die Garage einfährt und den Türsensorstrahl kurzzeitig unterbricht, können wir sofort die Einparkhilfe-Laser einschalten. Nach ca. 30 Sekunden können wir dann die Laser ausschalten.

Der „Run-Mode“-Softwarecode, der diese Logik implementiert, ist in Abbildung 5 zu sehen. Ereignis und schaltet die Einparkhilfe-Laser EIN. Sobald das pulsierende Signal zurückkehrt (Auto voll in der Garage, Türsensor nicht mehr blockiert), starten wir einen 30-sekündigen „Laser-OFF-Timer“. Wenn dieser Timer abläuft, ist die Sequenz abgeschlossen und die Laser werden ausgeschaltet.

Der vollständige Codesatz ist nur etwas komplexer, da er auch einige LED-Anzeigen und einen Kippschalter handhaben muss. Der Kippschalter wählt zwischen normalem „RUN MODE“und „TEST MODE“. Im TESTMODUS wird der Garagentorsensor ignoriert und die Laser werden einfach eingeschaltet. Dies wird während der Installation und Einrichtung verwendet, damit man die Laser auf die richtige Stelle auf der Windschutzscheibe / dem Armaturenbrett des Autos richten kann. Drei LEDs zeigen POWER-ON, LASER-ON und STATUS an. Die STATUS-LED leuchtet dauerhaft, wenn eine blockierte Tür erkannt wird. Diese LED blinkt etwa einmal pro Sekunde, wenn die Tür nicht mehr blockiert ist und der Laser-AUS-Timer rückwärts zählt. Die STATUS-Leuchte blinkt schnell, wenn der Kippschalter auf die Position TEST MODE gestellt wurde.

Schritt 11: Zusammenfassung

Das Projekt Laser Parking Assistant erledigt die Arbeit für mich und wurde von meiner „Benutzergemeinschaft“(Ehepartner) überraschend gut angenommen. Jetzt wird hochpräzises Parken routinemäßig erreicht. Ich finde, dass der Laserpunkt bei allen Lichtverhältnissen gut sichtbar ist, aber der Fahrer wird durch den Punkt nicht übermäßig abgelenkt und bleibt beim Einparken auf die Umgebung aufmerksam.

Wenn Sie vor einem ähnlichen Parkplatzproblem stehen und einen NERD-INTENSIV-Ansatz suchen, könnte dies die Lösung sein, die auch für Sie funktioniert!

Viel Spaß beim Parken!

Schritt 12: Referenzen, Schaltplan, Arduino-Quellcodedateien

Siehe angehängte Dateien für den Quellcode und eine PDF-Datei des vollständigen Schaltplans.

ANDERE REFERENZEN

Quellen von Lasermodulen:

Suchen Sie bei eBay nach: 5mW Punktlaserfokus

Quellen des Miniatur-Kippschalters:

Suchen Sie bei eBay nach Miniatur-Kippschalter

Quellen für IRFD9120 MOSFET:

Suche bei eBay nach: IRFD9120

Quellen für +5VDC Stromversorgung

Suchen Sie bei eBay nach: 5VDC Handy Charfer

Datenblatt für P-Kanal-MOSFET-Bauelement

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