کمک پارکینگ معکوس در گاراژ با استفاده از سنسور ایمنی موجود و مدار آنالوگ: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

من گمان می کنم که بسیاری از اختراعات در تاریخ بشریت به دلیل همسران شاکی صورت گرفته است. ماشین لباسشویی و یخچال و فریزر مطمئناً گزینه های مناسبی به نظر می رسند. "اختراع" کوچک من که در این دستورالعمل توضیح داده شده است ، یک دستیار پارکینگ پارکینگ الکترونیکی است که همچنین ناشی از (بله ، شما حدس زده اید) شکایات زنانه است.:)

من دوست دارم ماشینم را در گاراژمان برعکس برای خروج سریع صبح پارک کنم. اگر من آن را بیش از حد پارک کنم ، همسرم از راه باریک به در خانه ناراضی است. اگر آن را به اندازه کافی دور پارک کنم ، سپر جلو در راه درب پارکینگ از راه دور قرار دارد. نقطه ایده آل این است که سپر جلو 1-2 اینچ از درب بسته باشد ، که رسیدن به آن در هر زمان بسیار سخت است.

به طور طبیعی ، ساده ترین راه حل ، توپ تنیس کلاسیک روی یک سیم آویزان از سقف است. مطمئناً کار می کند ، اما تفریح کجاست؟ برای یک علاقمند الکترونیکی مانند من اولین فکر ایجاد یک مدار است! حداقل ده دستورالعمل وجود دارد که محدوده یاب گاراژ را بر اساس سنسور اولتراسوند ، آردوینو و نوعی سیگنال نوری با استفاده از LED توصیف می کند. بنابراین ، برای جالب تر شدن ، من یک راه حل جایگزین را انتخاب کردم که از یک سنسور معکوس ایمنی موجود استفاده می کند که بخشی جدایی ناپذیر از درب اتوماتیک گاراژ تولید شده توسط LiftMaster است. ویدئوی زیر نحوه کارکرد آن را توضیح می دهد و در نوشتن مطالب زیادی صرفه جویی می کند.

گیرنده سنسور هنگامی که سپر جلو متقاطع پرتو مادون قرمز را متوقف می کند ، "کاملاً روشن است". کامل! تنها کاری که باید انجام دهم این است که این سیگنال را قطع کنم ، درست است؟ خوب ، گفتنش راحت تر از انجام دادن است…

(سلب مسئولیت: با رفتن به مرحله بعدی شما تصدیق می کنید که در زمینه الکترونیک کاملاً مسلط هستید و به خوبی می دانید که این پروژه با تجهیزات ایمنی موجود کار می کند. اگر به درستی انجام شود خوب کار می کند ، اما اگر چیزی را خراب کنید ، خطر این را خواهید داشت تجهیزات ایمنی مctiveثر نیستند. با مسئولیت خود ادامه دهید ، من هیچ مسئولیتی در قبال عوارض ناخواسته ، مانند حیوانات خانگی کشته/زخمی ، بچه ها و غیره ، ناشی از اجرای این دستورالعمل ، بر عهده نخواهم گرفت.)

مرحله 1: مشکل 1: چگونه می توان سیگنال را از سنسور ایمنی LiftMaster رهگیری و استفاده کرد؟

وقتی مسیر پرتو مادون قرمز (IR) بین فرستنده و گیرنده روشن است ، گیرنده از طریق یک جفت سیم یک سیگنال موج مربعی 156 هرتز را ارسال می کند ، همانطور که در تصویر اول نشان داده شده است. در یک دوره واحد 6.5 میلی ثانیه high 6 ولت بالا با بیش از 0.5 میلی ثانیه low 0 ولت پایین (تصویر دوم و سوم) دنبال می شود. هنگامی که پرتو IR با مانعی برخورد می کند ، گیرنده هیچ سیگنالی ارسال نمی کند و خط در ولتاژ تغذیه بالا می ماند (تصویر چهارم). نکته جالب توجه این است که منبع تغذیه برای فرستنده و گیرنده و همچنین سیگنال گیرنده از یک جفت پایانه در پشت بازکن LiftMaster (تصویر پنجم) سرچشمه می گیرد.

بنابراین ، ماهیت این مشکل این است که چگونه سیگنال موج مربعی را در تصویر اول از سیگنال DC در تصویر 4 تشخیص دهیم ، نیازی به اختراع مجدد چرخ نیست ، زیرا این مشکل توسط سایرین با یک مدار آشکارساز نبض گمشده حل شده است. به پیاده سازی های زیادی وجود دارد ؛ من یکی از این صفحه Circuits Today را انتخاب کردم و آن را کمی تغییر دادم ، همانطور که در تصویر پنجم نشان داده شده است. صفحه اصلی اصول عملکرد آن را با جزئیات شرح می دهد. به طور خلاصه ، تایمر NE555 که در حالت یکنواخت کار می کند ، پین OUTPUT خود را تا زمانی که دوره موج مربعی ورودی (متصل به TRIGGER) کوتاهتر از فاصله زمانی در پین های THRESHOLD+DISCHARGE باشد ، بالا نگه می دارد. دومی بستگی به مقادیر R1 و C2 دارد. ولتاژ DC در TRIGGER به C2 اجازه می دهد تا بیش از مقدار آستانه شارژ شود و پین OUTPUT پایین می رود. مشکل حل شد!

مرحله 2: مشکل 2: چگونه می توان وضعیت پین OUTPUT تایمر را بصری نشان داد؟

این یک نکته مهم نیست: از LED استفاده کنید. وقتی پرتو IR سالم است و OUTPUT زیاد است (که 99.999 happens مواقع اتفاق می افتد) آن را خاموش نگه دارید و هنگامی که پرتو قطع می شود و OUTPUT کم می شود ، آن را روشن کنید. به عبارت دیگر ، سیگنال OUTPUT را برای تغذیه LED معکوس کنید. ساده ترین سوئیچ از این نوع ، IMHO ، از ترانزیستور MOSFET کانال P استفاده می کند ، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است. تایمر OUTPUT به دروازه آن متصل است. تا زمانی که بالا باشد ، ترانزیستور در حالت امپدانس بالا قرار دارد و LED خاموش است. و برعکس ، ولتاژ پایین روی دروازه جریان را قادر می سازد. مقاومت کششی R4 تضمین می کند که دروازه هرگز آویزان نمی ماند و در حالت مطلوب خود نگهداری می شود. مشکل حل شد!

مرحله 3: مشکل 3: چگونه می توان مدار توصیف شده تا کنون را تغذیه کرد؟

آشکارساز نبض گمشده نشان داده شده در مرحله 1 به ولتاژ منبع تغذیه DC ثابت نیاز دارد. می توانم از باتری استفاده کنم یا یک آداپتور AC/DC مناسب بخرم. مه ، دردسر زیاد است در مورد استفاده از منبع حسگر ایمنی که توسط LiftMaster ارائه شده است چطور؟ خوب ، مشکل این است که سیگنال گیرنده IR را حمل می کند ، که نه "ثابت" است و نه "DC". اما می توان با یک مدار بسیار ساده که در بالا نشان داده شده است ، به درستی فیلتر و صاف شد. یک خازن الکترولیتی بزرگ 1 mF یک فیلتر به اندازه کافی خوب است و دیود متصل اطمینان حاصل می کند که وقتی سیگنال کم است ، دوباره تخلیه نمی شود. مشکل حل شد!

ترفند این نیست که جریان زیادی از LiftMaster بکشید ، در غیر این صورت ممکن است عملکرد سنسور ایمنی به خطر بیفتد. به همین دلیل من از تایمر استاندارد NE555 استفاده نکردم ، بلکه از کلون CMOS TS555 با مصرف برق بسیار کم استفاده کردم.

مرحله 4: مشکل 4: چگونه همه اجزاء را کنار هم قرار دهیم؟

به راحتی؛ مدار کامل را در بالا ببینید. در اینجا لیستی از قطعاتی که استفاده کردم آمده است:

• U1 = تایمر CMOS تک قدرت TS555 کم مصرف ساخته شده توسط STMicroelectronics.
• M1 = ترانزیستور MOSFET P-channel IRF9Z34N.
• Q1 = ترانزیستور PNP BJT BC157.
• D1 = دیود 1N4148.
• D2 = LED زرد ، نوع آن ناشناخته است.
• C1 = خازن سرامیکی 10 nF
• C2 = 10 uF خازن الکترولیتی.
• C3 = 1 mF خازن الکترولیتی.
• R1 و R2 = 1 کیلو اهم مقاومت.
• R3 = مقاومت 100 اهم
• R4 = مقاومت 10 کیلو اهم

با تغذیه 5.2 ولت ، مدار فوق هنگام خاموش بودن LED فقط 3 میلی آمپر و هنگام روشن بودن 25 میلی آمپر مصرف می کند. مصرف فعلی را می توان با تغییر R1 به 100 کیلو اهم و C2 به 100 nF تا 1 میلی آمپر کاهش داد. افزایش بیشتر مقاومت و کاهش ظرفیت که با ثابت نگه داشتن محصول RC (0.01 =) باعث کاهش جریان نمی شود.

من مقاومت LED و R3 را در یک قلع کوچک Altoid قرار داده و آن را به دیوار میخ کوب کرده ام. از آنجا ، من یک کابل بلند را تا بازکن LiftMaster در سقف راه اندازی کردم. مدار راننده روی تخته ای برای مقاصد عمومی لحیم شد و در یک جعبه کوچک زیبا که از Adafruit تهیه کردم قرار گرفت. جعبه به قاب LiftMaster و جفت سیم تغذیه به پایانه های سنسور ایمنی متصل شده است.

در حالی که ماشین خود را به گاراژ می رسانم به محض خاموش شدن LED توقف می کنم. نتیجه یک تراز کامل است ، همانطور که در آخرین تصویر نشان داده شده است. مشکل حل شد!

مرحله 5: الحاقی: سبک تر ، هرچند دستیار پارک روشن تر نیست:)

10 روز پس از انتشار این دستورالعمل ، من چراغ پارکینگ راهنمای دومین درب گاراژم را ساختم. در اینجا لازم به ذکر است زیرا من پیشرفت های کوچکی در طراحی مدار ایجاد کرده ام. تصویر اول را ببینید. ابتدا ، من برای جفت RC که در مرحله قبل توضیح داده شد ، گزینه جریان کمتری را انتخاب کردم ، جایی که ظرفیت کم 100 nF با مقاومت بیشتر 100 کیلو اهم مطابقت دارد. بعد ، من ترانزیستور PMOS و مقاومت کششی 10 کیلو اهم را حذف کردم و زمین LED را مستقیماً به پین OUTPUT TS555 وصل کردم. این امکان وجود دارد زیرا یک شی در مسیر پرتو IR ولتاژ OUTPUT را پایین می آورد و به طور موثر LED را روشن می کند. اگرچه برای این ساده سازی هزینه ای باید پرداخت. با وجود PMOS من مجبور نبودم نگران جریان LED باشم: IRF9Z34N می تواند 19 A را مصرف کند ، بنابراین LED می تواند آنطور که می خواهم روشن شود. پین OUTPUT TS555 می تواند تنها 10 میلی آمپر غرق شود ، بنابراین مجبور شدم LED را با مقاومت بالاتر 220 اهم جفت کنم ، که روشنایی آن را کاهش می دهد. هنوز هم به خوبی قابل مشاهده است ، همانطور که تصویر چهارم نشان می دهد ، بنابراین برای من کار می کند. لیست قطعات این طرح به شرح زیر است:

• U3 = تایمر CMOS تک قدرت TS555 کم مصرف ساخته شده توسط STMicroelectronics.
• Q3 = ترانزیستور PNP BJT BC157.
• D5 = دیود 1N4148.
• D6 = LED زرد ، نوع آن ناشناخته است.
• C7 = 10 nF خازن سرامیکی.
• C8 = 100 nF خازن سرامیکی.
• C9 = 1 mF خازن الکترولیتی.
• R9 = مقاومت 100 کیلو اهم.
• R10 = 1 کیلو اهم مقاومت.
• R11 = مقاومت 220 اهم

مدار به ترتیب 1 mA و 12 mA در حالت OFF و ON مصرف می کند.