Atpakaļgaitas novietošanas palīgsistēma garāžā, izmantojot esošo drošības sensoru un analogo ķēdi: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Man ir aizdomas, ka daudzi izgudrojumi cilvēces vēsturē tika veikti sievu sūdzību dēļ. Veļas mazgājamā mašīna un ledusskapis noteikti šķiet dzīvotspējīgi kandidāti. Mans mazais "izgudrojums", kas aprakstīts šajā pamācībā, ir elektronisks garāžas autostāvvietas palīgs, kas arī ir radies (jā, jūs to uzminējāt) sievu sūdzību rezultātā.:)

Man patīk novietot automašīnu mūsu garāžā atpakaļgaitā, lai no rīta ātri izietu. Ja es to novietoju pārāk tālu, mana sieva nav apmierināta ar šauru eju līdz mājas durvīm. Ja es to novietoju pietiekami tālu, tad priekšējais buferis ir ceļā uz tālvadības garāžas durvīm. Ideāla vieta ir priekšējais buferis 1-2 collu attālumā no slēgtām durvīm, ko ir diezgan grūti sasniegt katru reizi.

Protams, vienkāršākais risinājums ir klasiskā tenisa bumba uz auklas, kas karājas pie griestiem. Protams, tas darbotos, bet kur ir jautrība? Elektroniskajam hobijam, piemēram, man, pirmā doma ir ķēdes veidošana! Pastāv vismaz ducis Instructables, kas apraksta garāžas diapazona meklētāju, pamatojoties uz ultraskaņas sensoru, Arduino un kādu gaismas signālu, izmantojot gaismas diodes. Tāpēc, lai padarītu to interesantāku, es izvēlējos alternatīvu risinājumu, kurā tiek izmantots esošais drošības atpakaļgaitas sensors, kas ir LiftMaster ražoto automātisko garāžas durvju neatņemama sastāvdaļa. Šis video paskaidro, kā tas darbojas, ietaupot man daudz rakstīšanas.

Sensora uztvērējs signalizē "viss skaidrs" brīdī, kad priekšējais buferis pārtrauc krustošanos ar infrasarkano staru. Perfekti! Viss, kas man jādara, ir pārtvert šo signālu, vai ne? Nu, to ir vieglāk pateikt nekā izdarīt…

(Atruna: pārejot uz nākamo soli, jūs atzīstat, ka esat labi pārzinājis elektroniku un labi apzināties, ka šajā projektā tiek izmantots esošais drošības aprīkojums. Ja tas tiek darīts pareizi, tas darbojas labi, bet, ja kaut ko uzskrūvējat, jūs riskējat to darīt drošības aprīkojums ir neefektīvs. Turpiniet uz savu risku, es neuzņemos atbildību par jebkādām nelabvēlīgām sekām, piemēram, mirušiem/ievainotiem mājdzīvniekiem, bērniem utt., kas radušās, īstenojot šo instrukciju.)

1. darbība: 1. problēma: kā pārtvert un izmantot signālu no LiftMaster drošības sensora?

Kad infrasarkanā (IR) staru kūļa ceļš starp emitētāju un uztvērēju ir skaidrs, uztvērējs caur vadu pāri nosūta 156 Hz kvadrātveida viļņu signālu, kā parādīts pirmajā attēlā. Vienā periodā 6,5 ms ~ 6 V augsts un seko ne vairāk kā 0,5 ms zem 0 V zemam (otrais un trešais attēls). Kad IR stars saskaras ar šķērsli, uztvērējs nesūta signālu un līnija paliek augsta pie barošanas sprieguma (ceturtais attēls). Interesanti, ka gan emitera, gan uztvērēja barošanas avots, kā arī uztvērēja signāls nāk no viena termināļu pāra LiftMaster atvērēja aizmugurē (piektais attēls).

Tādējādi šīs problēmas būtība ir tāda, kā 1. attēlā noteikt kvadrātveida viļņu signālu no 4. attēla līdzstrāvas signāla. Nav nepieciešams izgudrot riteni no jauna, jo šo problēmu ir atrisinājuši citi ar trūkstoša impulsa detektora ķēdi. Ir daudz ieviešanas iespēju; Esmu izvēlējies vienu no šīs Circuits Today lapas un nedaudz pārveidojis to, kā parādīts piektajā attēlā. Sākotnējā lapā ir sīki aprakstīti tā darbības principi. Īsāk sakot, taimeris NE555, kas darbojas monostabilā režīmā, saglabās savu OUTPUT tapu augstu, kamēr ienākošā kvadrātveida viļņa periods (savienots ar TRIGGER) ir īsāks par laika intervālu THRESHOLD+DISCHARGE tapās. Pēdējais ir atkarīgs no R1 un C2 vērtībām. Līdzstrāvas spriegums uz TRIGGER ļaus C2 uzlādēt virs sliekšņa vērtības, un OUTPUT kontakts samazināsies. Problēma atrisināta!

2. darbība: 2. problēma: kā vizuāli norādīt taimera izejas tapas stāvokli?

Tas nav nekas sarežģīts: izmantojiet LED. Turiet to izslēgtu, ja IR stars ir neskarts un OUTPUT ir augsts (kas notiek 99,999% gadījumu), un ieslēdziet to, kad stars tiek pārtraukts un OUTPUT samazinās. Citiem vārdiem sakot, apgrieziet OUTPUT signālu, lai barotu LED. Vienkāršākais šāda veida slēdzis, IMHO, izmanto P kanāla MOSFET tranzistoru, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā. Taimera OUTPUT ir pievienots tā vārtiem. Kamēr tas ir augsts, tranzistors ir augstas pretestības režīmā un gaismas diode ir izslēgta. Un otrādi, zems spriegums uz vārtiem ļaus plūst strāvai. Pievilkšanas rezistors R4 nodrošina, ka vārti nekad netiek atstāti piekārti un tiek turēti vēlamajā stāvoklī. Problēma atrisināta!

3. darbība: 3. problēma: kā barot līdz šim aprakstīto ķēdi?

Trūkstošajam impulsa detektoram, kas parādīts 1. darbībā, nepieciešams vienmērīgs līdzstrāvas barošanas spriegums. Es varētu izmantot baterijas vai iegādāties piemērotu maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteri. Meh, pārāk daudz nepatikšanas. Kā būtu izmantot pašu drošības sensora krājumu, ko nodrošina LiftMaster? Problēma ir tā, ka tas nes IR uztvērēja signālu, kas nav ne "stabils", ne "DC". Bet to var pareizi filtrēt un izlīdzināt ar ļoti vienkāršu shēmu, kas parādīta iepriekš. Liels 1 mF elektrolītiskais kondensators ir pietiekami labs filtrs, un pievienotā diode nodrošina, ka tas neizlādējas atpakaļ, kad signāls ir zems. Problēma atrisināta!

Triks ir tas, ka no LiftMaster netiek ņemta pārāk liela strāva, pretējā gadījumā drošības sensora darbība var tikt apdraudēta. Šī iemesla dēļ es neizmantoju standarta NE555 taimeri, bet gan tā CMOS klonu TS555 ar ļoti zemu enerģijas patēriņu.

4. solis: 4. problēma: kā salikt visas sastāvdaļas kopā?

Viegli; skatiet visu ķēdi iepriekš. Šeit ir izmantoto detaļu saraksts:

• U1 = mazjaudas viens CMOS taimeris TS555, ko izgatavojis STMicroelectronics.
• M1 = P-kanālu MOSFET tranzistors IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT tranzistors BC157.
• D1 = diode 1N4148.
• D2 = dzeltena gaismas diode, tips nav zināms.
• C1 = 10 nF keramikas kondensators.
• C2 = 10 uF elektrolītiskais kondensators.
• C3 = 1 mF elektrolītiskais kondensators.
• R1 un R2 = 1 k-omu rezistori.
• R3 = 100 omu rezistors.
• R4 = 10 k-omu rezistors.

Ar 5,2 V barošanu iepriekš minētā ķēde patērē tikai ~ 3 mA, kad gaismas diode ir izslēgta, un ~ 25 mA, kad tā ir ieslēgta. Strāvas patēriņu var vēl vairāk samazināt līdz ~ 1 mA, mainot R1 uz 100 k-om un C2 uz 100 nF. Turpmāka pretestības palielināšana un kapacitātes samazināšana, ko ierobežo, saglabājot RC produktu nemainīgu (= 0,01), nesamazina strāvu.

Esmu ievietojis LED un R3 rezistoru jaukā mazā Altoids skārdā un pienaglojis pie sienas. No tā es vadīju garu kabeli līdz LiftMaster atvērējam pie griestiem. Vadītāja ķēde tika pielodēta uz vispārējas nozīmes tāfeles un ievietota jaukā mazā kastītē, ko saņēmu no Adafruit. Kastīte ir piestiprināta pie LiftMaster rāmja, un barošanas vadu pāris ir piestiprināts pie drošības sensora spailēm.

Atgriežoties automašīnā garāžā, es apstājos, tiklīdz gaismas diode izslēdzas. Rezultāts ir ideāls izlīdzinājums, kā parādīts pēdējā attēlā. Problēma atrisināta!

5. solis: papildinājums: vieglāks, lai arī ne gaišāks parkošanās palīgs:)

10 dienas pēc šīs pamācības pirmās publicēšanas es savām garāžas durvīm uzbūvēju vadošo stāvgaismu. Šeit ir vērts pieminēt, jo esmu veicis nelielus uzlabojumus shēmas dizainā. Skatīt pirmo attēlu. Pirmkārt, es izvēlējos zemākas strāvas opciju RC pārim, kas aprakstīts iepriekšējā solī, kur zema 100 nF kapacitāte atbilst augstākai 100 k-omu pretestībai. Tālāk es likvidēju PMOS tranzistoru un 10 k-ohm pievilkšanas rezistoru un pievienoju LED zemi tieši TS555 OUTPUT tapai. Tas ir iespējams, jo objekts IR staru kūļa ceļā samazina izejas spriegumu, efektīvi ieslēdzot gaismas diodi. Tomēr par šo vienkāršošanu ir jāmaksā. Ar PMOS klātbūtni man nebija jāuztraucas par LED strāvu: IRF9Z34N var uzņemt 19 A, tāpēc gaismas diode var spīdēt tik spoži, cik es to vēlos. TS555 OUTPUT tapa var nogremdēt tikai 10 mA, tāpēc man vajadzēja savienot pārī LED ar augstāku 220 omu rezistoru, kas samazināja tā spilgtumu. Tas joprojām ir labi redzams, kā redzams ceturtajā attēlā, tāpēc man tas darbojas. Šī dizaina detaļu saraksts ir šāds:

• U3 = mazjaudas viens CMOS taimeris TS555, ko izgatavojis STMicroelectronics.
• Q3 = PNP BJT tranzistors BC157.
• D5 = diode 1N4148.
• D6 = dzeltena gaismas diode, tips nav zināms.
• C7 = 10 nF keramikas kondensators.
• C8 = 100 nF keramikas kondensators.
• C9 = 1 mF elektrolītiskais kondensators.
• R9 = 100 k-omu rezistors.
• R10 = 1 k-omu rezistors.
• R11 = 220 omu rezistors.

Ķēde patērē 1 mA un 12 mA attiecīgi izslēgtā un ieslēgtā stāvoklī.