Hỗ trợ đỗ xe ngược chiều trong ga ra sử dụng cảm biến an toàn hiện có và mạch tương tự: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Tôi nghi ngờ rằng nhiều phát minh trong lịch sử loài người được tạo ra vì những người vợ hay phàn nàn. Máy giặt và tủ lạnh chắc chắn là những ứng cử viên sáng giá. "Phát minh" nhỏ bé của tôi được mô tả trong Có thể hướng dẫn này là một trợ lý đỗ xe điện tử cũng là kết quả của (vâng, bạn đoán nó) những lời phàn nàn ác ý.:)

Tôi thích đậu xe trong nhà để xe của chúng tôi ngược lại để thoát nhanh vào buổi sáng. Nếu tôi đỗ xe quá xa, vợ tôi không hài lòng về lối đi hẹp vào cửa nhà. Nếu tôi đỗ xe không đủ xa, thì cản trước nằm ở cửa nhà để xe được điều khiển từ xa. Vị trí lý tưởng là có cản trước cách cửa đóng 1-2 inch, điều này khá khó đạt được mọi lúc.

Đương nhiên, giải pháp đơn giản nhất là quả bóng tennis cổ điển trên một sợi dây treo trên trần nhà. Chắc chắn, nó sẽ hoạt động, nhưng niềm vui ở đâu? Đối với một người yêu thích điện tử như tôi, suy nghĩ đầu tiên là xây dựng một mạch điện! Có ít nhất hàng chục Tài liệu hướng dẫn mô tả công cụ tìm phạm vi ga ra dựa trên cảm biến siêu âm, Arduino và một số loại tín hiệu ánh sáng sử dụng đèn LED. Do đó, để làm cho nó thú vị hơn, tôi đã chọn một giải pháp thay thế tận dụng cảm biến lùi an toàn hiện có, một phần không thể thiếu của cửa ga ra tự động do LiftMaster sản xuất. Video sau đây giải thích cách hoạt động của nó, giúp tôi tiết kiệm rất nhiều công việc viết lách.

Bộ thu của cảm biến báo hiệu "tất cả đều rõ ràng" tại thời điểm cản trước dừng giao nhau với chùm tia hồng ngoại. Hoàn hảo! Tất cả những gì tôi phải làm là chặn tín hiệu này, phải không? Chà, nói thì dễ hơn làm…

(Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Bằng cách tiếp tục bước tiếp theo, bạn thừa nhận rằng bạn thành thạo về điện tử và nhận thức rõ rằng dự án này đang sửa chữa các thiết bị an toàn hiện có. Nó hoạt động tốt nếu được thực hiện đúng, nhưng nếu bạn làm sai điều gì đó, bạn có nguy cơ hiển thị thiết bị an toàn không hiệu quả. Bạn tự chịu rủi ro, tôi sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ tác động xấu nào, chẳng hạn như vật nuôi chết / bị thương, trẻ em, v.v., do bạn thực hiện Sách hướng dẫn này.)

Bước 1: Vấn đề 1: Làm thế nào để đánh chặn và sử dụng tín hiệu từ cảm biến an toàn của LiftMaster?

Khi đường truyền của chùm tia hồng ngoại (IR) giữa bộ phát và bộ thu rõ ràng, bộ thu sẽ gửi qua một cặp dây một tín hiệu sóng vuông 156 Hz như trong hình đầu tiên. Trong một khoảng thời gian duy nhất, 6,5 ms của mức cao ~ 6 V được theo sau là không quá 0,5 ms của mức thấp ~ 0 V (hình ảnh thứ hai và thứ ba). Khi chùm tia hồng ngoại gặp vật cản, máy thu không gửi tín hiệu và đường dây vẫn ở mức cao ở điện áp cung cấp (hình thứ tư). Điều thú vị là nguồn cung cấp năng lượng cho cả bộ phát và bộ thu, cũng như tín hiệu của bộ thu, bắt nguồn từ một cặp thiết bị đầu cuối duy nhất ở phía sau bộ mở LiftMaster (hình ảnh thứ năm).

Vì vậy, bản chất của vấn đề này là làm thế nào để phát hiện tín hiệu sóng vuông trong hình ảnh thứ nhất từ tín hiệu DC trong hình ảnh 4. Không cần phải phát minh lại bánh xe, vì vấn đề này đã được người khác giải quyết bằng mạch phát hiện xung mất tích.. Có nhiều cách triển khai; Tôi đã chọn một từ trang Circuits Today này và sửa đổi một chút như trong hình thứ năm. Trang gốc mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động của nó. Nói tóm lại, bộ định thời NE555 hoạt động ở chế độ ổn định sẽ giữ chân OUTPUT của nó ở mức cao miễn là khoảng thời gian của sóng vuông đến (kết nối với TRIGGER) ngắn hơn khoảng thời gian trên chân THRESHOLD + DISCHARGE. Sau này phụ thuộc vào các giá trị của R1 và C2. Điện áp DC trên TRIGGER sẽ cho phép C2 sạc trên giá trị ngưỡng và chân OUTPUT sẽ ở mức thấp. Vấn đề đã được giải quyết!

Bước 2: Vấn đề 2: Làm thế nào để chỉ ra trạng thái của chân OUTPUT của bộ hẹn giờ?

Đây là điều không cần phải bàn cãi: hãy sử dụng đèn LED. Tắt nó khi chùm tia hồng ngoại còn nguyên và OUTPUT ở mức cao (xảy ra 99,999% thời gian) và bật nó khi chùm tia bị ngắt và OUTPUT ở mức thấp. Nói cách khác, đảo ngược tín hiệu OUTPUT để cấp nguồn cho đèn LED. Công tắc đơn giản nhất của loại này, IMHO, sử dụng bóng bán dẫn MOSFET kênh P, như trong hình trên. OUTPUT của bộ hẹn giờ được kết nối với cổng của nó. Miễn là nó ở mức cao, bóng bán dẫn ở chế độ trở kháng cao và đèn LED tắt. Và ngược lại, điện áp thấp trên cổng sẽ tạo điều kiện cho dòng điện chạy qua. Điện trở kéo lên R4 đảm bảo rằng cổng không bao giờ bị treo và được giữ ở trạng thái ưa thích của nó. Vấn đề đã được giải quyết!

Bước 3: Vấn đề 3: Làm thế nào để cấp nguồn cho mạch được mô tả cho đến nay?

Bộ phát hiện xung bị thiếu được hiển thị trong Bước 1 cần điện áp cung cấp DC ổn định. Tôi có thể sử dụng pin hoặc mua bộ chuyển đổi AC / DC phù hợp. Meh, rắc rối quá. Làm thế nào về việc sử dụng nguồn cung cấp của cảm biến an toàn do LiftMaster cung cấp? Vấn đề là nó mang tín hiệu của bộ thu IR, tín hiệu này không phải là "ổn định", cũng không phải "DC". Nhưng nó có thể được lọc và làm mịn đúng cách với một mạch rất đơn giản được hiển thị ở trên. Tụ điện lớn 1 mF là một bộ lọc đủ tốt và đi-ốt kèm theo đảm bảo nó không phóng điện trở lại khi tín hiệu ở mức thấp. Vấn đề đã được giải quyết!

Mẹo là không rút quá nhiều dòng điện từ LiftMaster, nếu không hoạt động của cảm biến an toàn có thể bị ảnh hưởng. Vì lý do này, tôi đã không sử dụng bộ đếm thời gian NE555 tiêu chuẩn mà là bản sao CMOS TS555 của nó với mức tiêu thụ điện năng rất thấp.

Bước 4: Vấn đề 4: Làm thế nào để đặt tất cả các thành phần lại với nhau?

Một cách dễ dàng; xem mạch hoàn chỉnh ở trên. Đây là danh sách các bộ phận tôi đã sử dụng:

• U1 = Bộ định thời CMOS đơn công suất thấp TS555 do STMicroelectronics sản xuất.
• M1 = Bóng bán dẫn MOSFET kênh P IRF9Z34N.
• Q1 = PNP BJT bóng bán dẫn BC157.
• D1 = Diode 1N4148.
• D2 = đèn LED màu vàng, loại không xác định.
• Tụ gốm C1 = 10 nF.
• Tụ điện C2 = 10 uF.
• C3 = 1 mF tụ điện.
• Điện trở R1 và R2 = 1 k-ohm.
• R3 = 100 ohm điện trở.
• Điện trở R4 = 10 k-ohm.

Với nguồn cung cấp 5,2 V, mạch trên chỉ tiêu thụ ~ 3 mA khi đèn LED tắt và ~ 25 mA khi bật. Mức tiêu thụ hiện tại có thể được giảm xuống ~ 1 mA bằng cách thay đổi R1 thành 100 k-ohm và C2 thành 100 nF. Việc tăng thêm điện trở và giảm điện dung bị ràng buộc bằng cách giữ cho tích số RC không đổi (= 0,01) không làm giảm dòng điện.

Tôi đã đặt đèn LED và điện trở R3 trong một hộp thiếc Altoids nhỏ dễ thương và đóng đinh nó vào tường. Từ nó, tôi chạy một sợi cáp dài đến tận dụng cụ mở LiftMaster trên trần nhà. Mạch điều khiển được hàn trên một bảng mạch đa năng và được đặt trong một chiếc hộp nhỏ xinh mà tôi nhận được từ Adafruit. Hộp được gắn vào khung của LiftMaster và cặp dây cung cấp được gắn vào các đầu cuối của cảm biến an toàn.

Trong khi lùi xe vào ga ra, tôi dừng lại ngay khi đèn LED tắt. Kết quả là một căn chỉnh hoàn hảo, như thể hiện trong hình ảnh cuối cùng. Vấn đề đã được giải quyết!

Bước 5: Phụ lục: Hỗ trợ đỗ xe nhẹ hơn, mặc dù không sáng hơn:)

10 ngày sau khi Tài liệu hướng dẫn này được xuất bản lần đầu tiên, tôi đã xây dựng đèn hướng dẫn đỗ xe cho cửa nhà để xe thứ hai của mình. Điều đáng nói ở đây là vì tôi đã thực hiện những cải tiến nhỏ trong thiết kế mạch. Xem hình ảnh đầu tiên. Đầu tiên, tôi đã chọn tùy chọn dòng điện thấp hơn cho cặp RC được mô tả ở bước trước, nơi điện dung thấp 100 nF phù hợp với điện trở cao hơn 100 k-ohm. Tiếp theo, tôi loại bỏ bóng bán dẫn PMOS và điện trở kéo lên 10 k-ohm và kết nối đất LED trực tiếp với chân OUTPUT của TS555. Có thể do một đối tượng trong đường đi của chùm tia hồng ngoại đưa điện áp OUTPUT xuống thấp, làm bật đèn LED một cách hiệu quả. Tuy nhiên, có một cái giá phải trả cho sự đơn giản hóa này. Với PMOS hiện tại, tôi không phải lo lắng về dòng điện LED: IRF9Z34N có thể sử dụng 19 A, vì vậy đèn LED có thể sáng như tôi muốn. Chân OUTPUT của TS555 chỉ có thể chìm 10 mA, do đó tôi phải ghép nối đèn LED với điện trở cao hơn là 220 ohm, điều này làm giảm độ sáng của nó. Nó vẫn có thể nhìn thấy rõ, như hình ảnh thứ tư cho thấy, vì vậy nó phù hợp với tôi. Danh sách các bộ phận của thiết kế này như sau:

• U3 = Bộ định thời CMOS đơn công suất thấp TS555 do STMicroelectronics sản xuất.
• Q3 = PNP BJT bóng bán dẫn BC157.
• D5 = Diode 1N4148.
• D6 = đèn LED màu vàng, loại không xác định.
• Tụ gốm C7 = 10 nF.
• Tụ gốm C8 = 100 nF.
• C9 = 1 mF tụ điện.
• Điện trở R9 = 100 k-ohm.
• R10 = 1 điện trở k-ohm.
• Điện trở R11 = 220 ohm.

Mạch tiêu thụ 1 mA và 12 mA tương ứng ở trạng thái TẮT và BẬT.