Rückwärtsparkassistent in der Garage mit vorhandenem Sicherheitssensor und analoger Schaltung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Ich vermute, dass viele Erfindungen in der Geschichte der Menschheit wegen sich beschwerender Ehefrauen gemacht wurden. Waschmaschine und Kühlschrank scheinen durchaus brauchbare Kandidaten zu sein. Meine kleine "Erfindung", die in diesem Instructable beschrieben wird, ist ein elektronischer Garagenparkassistent, der auch auf (ja, Sie haben es erraten) frauliche Beschwerden zurückzuführen ist.:)

Ich parke mein Auto gerne rückwärts in unserer Garage für die schnelle Ausfahrt am Morgen. Wenn ich es zu weit parke, ist meine Frau unglücklich über den engen Durchgang zur Haustür. Wenn ich es nicht weit genug parke, dann steht die vordere Stoßstange dem ferngesteuerten Garagentor im Weg. Der ideale Ort ist, die vordere Stoßstange 1-2 Zoll von der geschlossenen Tür entfernt zu haben, was jedes Mal ziemlich schwer zu erreichen ist.

Die einfachste Lösung ist natürlich der klassische Tennisball an einer von der Decke hängenden Schnur. Sicher, es würde funktionieren, aber wo ist der Spaß? Für einen Elektronik-Bastler wie mich ist der erste Gedanke, eine Schaltung zu bauen! Es gibt mindestens ein Dutzend Instructables, die einen Garagen-Entfernungsmesser basierend auf einem Ultraschallsensor, Arduino und einer Art Lichtsignal mit LEDs beschreiben. Um es interessanter zu machen, habe ich mich für eine alternative Lösung entschieden, die einen vorhandenen Sicherheitsrückfahrsensor nutzt, der ein integraler Bestandteil des automatischen Garagentors von LiftMaster ist. Das folgende Video erklärt, wie es funktioniert und erspart mir viel Schreiben.

Der Empfänger des Sensors signalisiert "Alles klar", sobald die vordere Stoßstange den Infrarotstrahl nicht mehr schneidet. Perfekt! Alles, was ich tun muss, ist dieses Signal abzufangen, oder? Naja, leichter gesagt als getan…

(Haftungsausschluss: Indem Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren, erkennen Sie an, dass Sie sich mit Elektronik gut auskennen und sich bewusst sind, dass dieses Projekt an einer vorhandenen Sicherheitsausrüstung herumbastelt. Es funktioniert gut, wenn es richtig gemacht wird, aber wenn Sie etwas vermasseln, riskieren Sie, das Gesagte zu rendern Sicherheitsausrüstung unwirksam. Gehen Sie auf eigenes Risiko vor, ich übernehme keine Haftung für Schäden wie tote / verletzte Haustiere, Kinder usw., die sich aus Ihrer Umsetzung dieses Instructable ergeben.)

Schritt 1: Problem 1: Wie kann das Signal vom Sicherheitssensor von LiftMaster abgefangen und verwendet werden?

Wenn der Weg des Infrarotstrahls (IR) zwischen Sender und Empfänger frei ist, sendet der Empfänger über ein Kabelpaar ein 156-Hz-Rechteckwellensignal, wie im ersten Bild gezeigt. In einer einzigen Periode folgen auf 6,5 ms ~6 V High nicht mehr als 0,5 ms ~0 V Low (zweites und drittes Bild). Trifft der IR-Strahl auf ein Hindernis, sendet der Empfänger kein Signal und die Leitung bleibt an der Versorgungsspannung hoch (viertes Bild). Interessanterweise kommt die Stromversorgung für Sender und Empfänger sowie das Signal des Empfängers von einem einzigen Klemmenpaar auf der Rückseite des LiftMaster-Öffners (fünftes Bild).

Der Kern dieses Problems besteht also darin, das Rechtecksignal im 1. Bild aus dem DC-Signal in Bild 4 zu erkennen. Es besteht keine Notwendigkeit, das Rad neu zu erfinden, da dieses Problem von anderen mit einer Fehlpulsdetektorschaltung gelöst wurde. Es gibt viele Implementierungen; Ich habe eine von dieser Circuits Today-Seite ausgewählt und sie leicht modifiziert, wie im fünften Bild gezeigt. Die Originalseite beschreibt die Funktionsprinzipien im Detail. Kurz gesagt, der NE555-Timer, der im monostabilen Modus arbeitet, hält seinen OUTPUT-Pin hoch, solange die Periode der eingehenden Rechteckwelle (verbunden mit TRIGGER) kürzer ist als das Zeitintervall an den THRESHOLD+DISCHARGE-Pins. Letzteres hängt von den Werten von R1 und C2 ab. Eine Gleichspannung an TRIGGER ermöglicht es C2, über den Schwellenwert zu laden und der OUTPUT-Pin wird auf Low gehen. Problem gelöst!

Schritt 2: Problem 2: Wie kann man den Zustand des OUTPUT-Pins des Timers visuell anzeigen?

Dies ist ein Kinderspiel: Verwenden Sie eine LED. Lassen Sie es ausgeschaltet, wenn der IR-Strahl intakt ist und OUTPUT hoch ist (was in 99,999 % der Fälle passiert) und schalten Sie es ein, wenn der Strahl unterbrochen ist und OUTPUT niedrig wird. Mit anderen Worten, das OUTPUT-Signal invertieren, um die LED mit Strom zu versorgen. Der einfachste Schalter dieser Art, IMHO, verwendet einen P-Kanal-MOSFET-Transistor, wie im obigen Bild gezeigt. Der OUTPUT des Timers ist mit seinem Gate verbunden. Solange er hoch ist, befindet sich der Transistor im hochohmigen Modus und die LED ist aus. Umgekehrt ermöglicht eine niedrige Spannung am Gate den Stromfluss. Der Pull-up-Widerstand R4 stellt sicher, dass das Gate niemals baumeln lässt und in seinem bevorzugten Zustand gehalten wird. Problem gelöst!

Schritt 3: Problem 3: Wie wird die bisher beschriebene Schaltung mit Strom versorgt?

Der in Schritt 1 gezeigte Detektor für fehlende Impulse benötigt eine konstante DC-Versorgungsspannung. Ich könnte Batterien verwenden oder einen geeigneten AC/DC-Adapter kaufen. Mh, zu viel Mühe. Wie wäre es mit der Selbstversorgung des Sicherheits-Sensors von LiftMaster? Nun, das Problem ist, dass es das Signal des IR-Empfängers trägt, das weder "stetig" noch "DC" ist. Aber es kann mit einer sehr einfachen Schaltung, die oben gezeigt wird, richtig gefiltert und geglättet werden. Ein großer 1-mF-Elektrolytkondensator ist ein ausreichender Filter und die angeschlossene Diode sorgt dafür, dass er sich bei niedrigem Signal nicht zurück entlädt. Problem gelöst!

Der Trick besteht darin, nicht zu viel Strom vom LiftMaster zu ziehen, da sonst der Betrieb des Sicherheitssensors beeinträchtigt werden kann. Aus diesem Grund habe ich nicht den Standard-Timer NE555 verwendet, sondern dessen CMOS-Klon TS555 mit sehr geringem Stromverbrauch.

Schritt 4: Problem 4: Wie füge ich alle Komponenten zusammen?

Leicht; siehe die komplette Schaltung oben. Hier die Liste der von mir verwendeten Teile:

• U1 = Einzel-CMOS-Timer TS555 mit geringem Stromverbrauch, hergestellt von STMicroelectronics.
• M1 = P-Kanal-MOSFET-Transistor IRF9Z34N.
• Q1 = PNP-BJT-Transistor BC157.
• D1 = Diode 1N4148.
• D2 = gelbe LED, Typ unbekannt.
• C1 = 10 nF Keramikkondensator.
• C2 = 10 uF Elektrolytkondensator.
• C3 = 1 mF Elektrolytkondensator.
• R1 und R2 = 1 k-Ohm-Widerstände.
• R3 = 100 Ohm Widerstand.
• R4 = 10 k-Ohm-Widerstand.

Bei einer 5,2 V-Versorgung verbraucht die obige Schaltung nur ~3 mA, wenn die LED ausgeschaltet ist, und ~25 mA, wenn sie eingeschaltet ist. Die Stromaufnahme kann weiter auf ~1 mA reduziert werden, indem R1 auf 100 k-Ohm und C2 auf 100 nF geändert wird. Eine weitere Erhöhung des Widerstands und eine Verringerung der Kapazität, die durch das Konstanthalten des RC-Produkts (= 0,01) eingeschränkt wird, reduzieren den Strom nicht.

Ich habe die LED und den R3-Widerstand in eine süße kleine Altoids-Dose gelegt und an die Wand genagelt. Von dort habe ich ein langes Kabel bis zum LiftMaster-Öffner an der Decke geführt. Die Treiberschaltung wurde auf eine Allzweckplatine gelötet und in eine niedliche kleine Schachtel gelegt, die ich von Adafruit bekommen habe. Die Box wird am Rahmen des LiftMasters befestigt und das Paar Versorgungskabel wird an den Klemmen des Sicherheitssensors befestigt.

Während ich mein Auto rückwärts in die Garage fahre, halte ich an, sobald die LED ausgeht. Das Ergebnis ist eine perfekte Ausrichtung, wie im letzten Bild gezeigt. Problem gelöst!

Schritt 5: Nachtrag: Leichter, wenn auch nicht heller Parkassistent:)

10 Tage nach der ersten Veröffentlichung dieses Instructable baute ich das Leitparklicht für mein zweites Garagentor. Es ist hier erwähnenswert, da ich kleine Verbesserungen im Schaltungsdesign vorgenommen habe. Siehe das erste Bild. Zuerst habe ich mich für eine Option mit niedrigerem Strom für das im vorherigen Schritt beschriebene RC-Paar entschieden, bei der eine niedrige Kapazität von 100 nF einem höheren Widerstand von 100 k-Ohm entspricht. Als nächstes habe ich den PMOS-Transistor und den 10-k-Ohm-Pull-up-Widerstand entfernt und die LED-Masse direkt mit dem OUTPUT-Pin des TS555 verbunden. Dies ist möglich, weil ein Objekt im Weg des IR-Strahls die OUTPUT-Spannung niedrig bringt und die LED effektiv einschaltet. Diese Vereinfachung hat jedoch ihren Preis. Mit PMOS musste ich mir keine Sorgen um den LED-Strom machen: IRF9Z34N kann 19 A aufnehmen, sodass die LED so hell leuchten kann, wie ich es möchte. Der OUTPUT-Pin des TS555 kann nur 10 mA absenken, daher musste ich die LED mit einem höheren Widerstand von 220 Ohm koppeln, was ihre Helligkeit verringerte. Es ist immer noch gut sichtbar, wie das vierte Bild zeigt, also funktioniert es für mich. Die Liste der Teile für dieses Design ist wie folgt:

• U3 = Einzel-CMOS-Timer TS555 mit geringem Stromverbrauch, hergestellt von STMicroelectronics.
• Q3 = PNP-BJT-Transistor BC157.
• D5 = Diode 1N4148.
• D6 = gelbe LED, Typ unbekannt.
• C7 = 10 nF Keramikkondensator.
• C8 = 100 nF Keramikkondensator.
• C9 = 1 mF Elektrolytkondensator.
• R9 = 100 kOhm Widerstand.
• R10 = 1 kOhm Widerstand.
• R11 = 220 Ohm Widerstand.

Die Schaltung verbraucht 1 mA bzw. 12 mA im AUS- bzw. EIN-Zustand.