مساعد وقوف السيارات بالليزر: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

لسوء الحظ ، يجب أن أشارك ورشة المرآب الخاصة بي مع سياراتنا! عادة ما يعمل هذا بشكل جيد ، ومع ذلك ، إذا كانت أي من سيارتنا متوقفة في كشكهم بعيدًا جدًا ، فبالكاد يمكنني التحرك حول مكبس الحفر ، وآلة الطحن ، ومنشار الطاولة ، وما إلى ذلك ، على العكس ، إذا لم تكن السيارة متوقفة في مكان بعيد بما فيه الكفاية ، باب الجراج لن يغلق أو أسوأ من ذلك ، يصطدم بمؤخرة السيارة أثناء الإغلاق!

كما ستوافقون على الأرجح ، تختلف "دقة ركن السيارة" بين السائقين وقد شعرت بالإحباط في كثير من الأحيان من المراوغة حول الحاجز لمجرد الوصول إلى مقعد عملي. لقد جربت "الحلول الميكانيكية" مثل كرة التنس التي تتدلى من خيط مربوط إلى رافدة علوية ، لكنني وجدت أنها تعترض طريقي عند التحرك أو العمل داخل كشك سيارات فارغ.

لمعالجة هذه المعضلة ، توصلت إلى هذا الحل عالي التقنية (الذي يحتمل أن يؤدي إلى القتل المفرط!) الذي يساعد في وضع السيارات في حدود شبر واحد أو نحو ذلك من الكمال في كل مرة. إذا واجهت مشكلة مماثلة ، فأنا أقدم لك مساعد وقوف السيارات بالليزر. يعمل حل MICROCOMPUTER-GEEK هذا جيدًا ، ولكنه بسيط بما يكفي ليتم بناؤه وتثبيته خلال عطلة نهاية الأسبوع.

الليزر للإنقاذ

لقد تركت مؤخرًا بعض وحدات الليزر المتبقية في صندوق البريد غير المرغوب فيه والتي كانت تبحث عن شيء أفعله. لذلك في ضوء (لا يقصد التورية) من مشاكل وقوف السيارات المستمرة في المرآب ، عملت على وضع مخطط لتركيب أشعة الليزر في العوارض الخشبية العلوية في المرآب الخاص بي والتي تستهدف السيارات أدناه. والنتيجة هي إسقاط نقطة ليزر على لوحة عدادات السيارة بالضبط حيث تحتاج السيارة إلى التوقف. تعليمات السائق بسيطة. ما عليك سوى قيادة السيارة إلى المرآب والتوقف عند رؤية النقطة الحمراء لأول مرة على لوحة القيادة!

الخطوة 1: سلامة الليزر

قبل الذهاب إلى أبعد من ذلك ، أريد أن أتوقف قليلاً لبضع كلمات عن سلامة الليزر. حتى الليزر الأحمر منخفض القدرة نسبيًا 5 ميجاوات المستخدم في هذا المشروع قادر على إنتاج أشعة ضوئية شديدة السطوع ومركزة بإحكام وعالية الطاقة. مثل هذا الضوء يمكن أن يضر بصرك! لا تحدق مباشرة في شعاع الليزر في أي وقت.

الخطوة 2: اختيار وحدة الليزر

من أجل إعداد سيارتي ، قمت بتثبيت زوج من وحدات الليزر الأحمر الصغيرة 5 ميجاوات (مللي وات) القابلة للتركيز ، واحدة فوق كل فتحة سيارة. كما هو موضح في الشكل 2 ، هذه وحدات صغيرة قائمة بذاتها يمكن تشغيلها من أي مصدر طاقة من 3 إلى 6 فولت تيار مستمر. يمكن شراء هذه الوحدات من موقع eBay بسعر 4 إلى 10 دولارات أمريكية. النطاق ، سهل التركيب ، ويمكن التركيز على لوحة القيادة في سيارتك لتوفير نقطة حمراء يسهل رؤيتها حتى في ظروف النهار. في الواقع ، أوصي بأن تقوم أثناء التثبيت بتخفيف التركيز قليلاً حيث سيؤدي ذلك إلى زيادة حجم نقطة الليزر التي تظهر على لوحة القيادة بالإضافة إلى تقليل شدتها قليلاً.

بدائل الليزر

قد تسأل ، "ألا يتوفر ليزر أرخص؟" الإجابة هي نعم ، يمكن العثور على مؤشرات ليزر تعمل بالبطارية غير مكلفة للغاية مقابل باك أو اثنين. لقد اشتريت بالفعل بعضًا منها لمشاريع أخرى لكنني وجدت أنها تفتقر إلى سطوع الإخراج. لا تتردد في تجربتها لأنها قد تكون ساطعة بما يكفي بالنسبة لك ، ولكن بالنسبة للتثبيت الخاص بي ، وجدت أن الوحدات النمطية الأكثر إشراقًا والقابلة للتركيز كانت أفضل.

لكن انتظر! تُخرج بعض أنواع الليزر نمط LINE أو CROSS. ألن تكون هذه أفضل؟ لعمل نمط LINE أو CROSS ، يتم وضع عدسة ثانوية داخل وحدة الليزر لتحويل خرج مصدر نقطة الليزر العادي ، إلى النمط المطلوب. عند إنشاء نمط LINE أو CROSS ، يتم توزيع خرج الليزر عالي الكثافة ، "مخفف" إذا أردت ، لتشكيل صورة خطية (أو عرضية). في تجاربي مع هذه العدسات في المرآب ، وجدت أن خطوط الليزر الناتجة باهتة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها على لوحة القيادة الآلية ، خاصة في النهار مع ضوء الشمس الذي يغسل عبر نوافذ المرآب.

الخطوة 3: وحدة التحكم بالليزر Gen 1

لزيادة العمر التشغيلي لليزر إلى أقصى حد ، هناك حاجة إلى بعض الدوائر لتبديل الليزر عند الحاجة ، ثم إيقاف تشغيله عند عدمه. يعمل جهاز فتح الباب الكهربائي الخاص بنا ، كما هو الحال في معظم الأحيان ، على تشغيل مصباح كهربائي تلقائيًا في كل مرة يدور فيها جهاز فتح الباب. يظل هذا المصباح مضاءً لمدة 5 دقائق تقريبًا ثم ينطفئ. في أول تطبيق لي ، قمت ببساطة بوضع مستشعر الضوء فوق المصباح الكهربائي الافتتاحي واستخدمته لقيادة ترانزستور طاقة يعمل على تنشيط ليزر مساعد وقوف السيارات. بينما كان هذا الأمر يسير على ما يرام ، سرعان ما لاحظت أنه إذا كان باب الجراج مفتوحًا قبل فترة من الوقت قبل أن أتوقف عن العمل ، فلن يتم تنشيط الليزر. وهذا يعني أنه نظرًا لانتهاء صلاحية مؤقت Opener Light Bulb ، كان على المرء في الواقع أن يقوم بدورة فتاحة باب الجراج لتشغيل المصباح الكهربائي الافتتاحي ، وبالتالي تشغيل أشعة الليزر المساعدة لوقوف السيارات.

للتغلب على هذا القيد ، توصلت إلى Gen-2 ، وهو حل أكثر اكتمالاً لتشغيل أشعة الليزر الخاصة بمساعد وقوف السيارات في كل مرة تدخل فيها السيارة إلى المرآب

الخطوة 4: وحدة التحكم بالليزر Gen 2 - استخدام مستشعر Opener Saftey

"مستشعر الباب المسدود" هو ميزة أمان مطلوبة في جميع فتحات أبواب المرآب. يتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق إطلاق شعاع من الأشعة تحت الحمراء عبر فتحة باب الجراج ، على ارتفاع حوالي 6 بوصات فوق مستوى الأرض. كما هو مبين في الشكل 3 ، ينشأ هذا الشعاع الضوئي من الباعث "أ" ويكشف بواسطة المستشعر "ب". إذا كان هناك أي شيء يعيق شعاع الضوء هذا أثناء إغلاق الباب ، يتم الكشف عن حالة الباب المحظورة ويتم عكس حركة إغلاق الباب بواسطة الفتح لإعادة الباب إلى موضعه المرتفع بالكامل.

كما هو مبين في الشكل أعلاه ، يتكون مستشعر الأمان "للباب المسدود" من باعث ضوء الأشعة تحت الحمراء "أ" وكاشف ضوء الأشعة تحت الحمراء "ب".

ستجد عادةً مستشعرات الباب المسدود متصلة بفتاحة الباب باستخدام سلك ذي موصلين مثل الخطوط الحمراء التي تظهر في الشكل 3. هذا الزوج السلكي البسيط يربط بين الباعث والكاشف والفتاحة معًا. اتضح أن مخطط التوصيل البيني هذا 1) يوفر الطاقة من الفتح لتشغيل المستشعرات ، و 2) يوفر مسار اتصال من المستشعرات إلى الفتاحة.

الخطوة 5: كيف يعمل مستشعر أمان الباب

نظرًا لأن مستشعر الباب المسدود نشط في جميع الأوقات ، فقد وجدت أنه يمكنني استخدام المستشعر لاكتشاف "حدث الباب المسدود" اللحظي الذي يحدث عندما يتم دفع سيارة إلى المرآب لركنها. لجعل هذا يعمل ، كان الأمر مجرد مسألة فهم تنسيق الطاقة والإشارة الموجود على أسلاك مستشعر الباب المحظور.

يوضح الشكل أعلاه الشكل الموجي لإشارات الباب المحظور لنظام فتح الباب الذي يحمل علامة GENIE

لديّ علامة تجارية افتتاحية للعلامة التجارية "GENIE" ، ومن خلال وضع راسم الذبذبات عبر زوج السلك الممتد بين الفتاحة والمستشعرات ، وجدت شكل موجة نابضة تبلغ 12 فولت وقت الذروة كلما لم يتم حظر مستشعر الباب. كما رأينا ، يصبح الجهد عبر أسلاك المستشعر ثابتًا + 12 فولت تيار مستمر كلما تم حظر المستشعر.

اخترت تنفيذ هذا المشروع باستخدام برنامج داخل متحكم Arduino NANO صغير. تم العثور على المخطط الكامل لوحدة التحكم بالليزر NANO في الخطوة التالية. لقد استخدمت قطعة صغيرة من مواد نموذج لوحة الدوائر على غرار لوحة الأداء المثالية للاحتفاظ بـ NANO والمكونات القليلة المتبقية المطلوبة لهذا المشروع. يمكن استخدام شريط طرفي صغير أو موصلات أخرى من اختيارك للتوصيل البيني بفتاحة الباب ووحدات الليزر.

عندما تتخطى إلى المخطط ، يُلاحظ أن إشارة مستشعر الباب + 12V PP الواردة تمر عبر عدد قليل من الثنائيات (فقط للحصول على القطبية الصحيحة) ثم من خلال ترانزستور NPN (Q1) قبل تسليمها إلى دبوس الإدخال في نانو. كما هو موضح في أشكال الموجة أعلاه ، يقوم هذا الترانزستور بأمرين. 1) يقوم بتحويل إشارة الذروة 12 فولت إلى إشارة الذروة إلى إشارة 5 فولت متوافقة مع NANO ، و 2) تقوم بإدخال مستويات المنطق.

تنبيه: ينطبق مخطط الأسلاك والإشارات الموضح أعلاه على أجهزة فتح الأبواب التي تحمل علامة GENIE التجارية. على الرغم من أنني أعتقد أن معظم أنظمة الاستشعار ثنائية الأسلاك تعمل باستخدام تقنية إشارات مماثلة ، فقد تضطر إلى وضع نطاق عبر أسلاك المستشعر على نظام فتح باب الجراج الخاص بك لفهم تفاصيل الإشارة وضبط المشروع حسب الحاجة

الخطوة 6: الأجهزة

اخترت تنفيذ هذا المشروع في برنامج باستخدام متحكم Arduino NANO صغير. تم العثور على التخطيط الكامل لوحدة التحكم بالليزر NANO في الخطوة التالية. لقد استخدمت قطعة صغيرة من مواد نموذج لوحة الدوائر على غرار لوحة الأداء المثالية للاحتفاظ بـ NANO والمكونات القليلة المتبقية المطلوبة لهذا المشروع. يمكن استخدام شريط طرفي صغير أو موصلات أخرى من اختيارك للتوصيل البيني بفتاحة الباب ووحدات الليزر.

كما ترى في المخطط ، فإن إشارة مستشعر الباب + 12V PP الواردة (الخطوة السابقة!) تمر عبر عدد قليل من الثنائيات (فقط للحصول على القطبية الصحيحة) ثم من خلال ترانزستور NPN (Q1) قبل تسليمها إلى المدخلات- دبوس على NANO. كما هو موضح في الشكل 4 ، فإن هذا الترانزستور يقوم بأمرين. 1) يقوم بتحويل إشارة الذروة 12 فولت إلى إشارة الذروة إلى إشارة 5 فولت متوافقة مع NANO ، و 2) تقوم بإدخال مستويات المنطق.

يقود دبوس الإخراج NANO ترانزستور MOSFET للطاقة (Q3) لتوفير الطاقة لليزر. توفر المكونات المتبقية مؤشرات LED ومدخل تبديل "وضع الاختبار".

الخطوة السابعة: بناء مراقب وقوف السيارات بالليزر

تم العثور على قائمة أجزاء هذا المشروع أعلاه. لقد استخدمت قطعة صغيرة من لوحة الأداء لتركيب NANO والترانزستورات وأجزاء أخرى. تم استخدام الأسلاك من نقطة إلى نقطة لإكمال جميع الترابطات على لوحة الأداء. ثم قمت بعد ذلك بتحديد موقع صندوق أدوات بلاستيكي صغير لإيواء مجموعة لوحة الأداء المكتملة. لقد قمت بحفر الثقوب المطلوبة في الصندوق بحيث يمكن الوصول إلى مصابيح LED ومفتاح الاختبار. لقد قمت بتوجيه سلك الطاقة DC من مصدر طاقة ثؤلول الجدار عبر العلبة وقمت بتوصيله بالأسلاك الصلبة مباشرة إلى لوحة الأداء. لقد استخدمت بعض مقابس الفونو بنمط "RCA" لإجراء توصيلات الطاقة بأشعة الليزر واختراق بعض كبلات الصوت القديمة لربط الليزر بمقابس RCA هذه ببساطة عن طريق ربط سلك الليزر الأسود (- LASER VDC) بـ SHIELD ، و سلك ليزر أحمر (+ LASER VDC) إلى الموصل المركزي. ثم غطيت كل لصق بطبقتين من أنابيب الانكماش لتوفير العزل والتعزيز الميكانيكي.

لقد استخدمت زوجين من البراغي الخشبية لتركيب صندوق التحكم بالليزر في العوارض الخشبية بالقرب من فتحة باب المرآب.

بالنسبة إلى البرنامج ، ستحتاج إلى تنزيل الكود المصدري وتحريره / تجميعه / تحميله باستخدام Arduio IDE الخاص بك.

الخطوة 8: خيارات إمداد الطاقة

مطلوب مصدر طاقة صغير قابل للتوصيل قادر على توفير 5VDC منظم لهذا المشروع. نظرًا لأن كل ليزر يحتاج إلى حوالي 40 مللي أمبير عند 5 فولت تيار مستمر ، فإن تركيب ليزر ثنائي يحتاج إلى إمداد قادر على الأقل 100 مللي أمبير. لقد وجدت مصدر طاقة مناسب منظم للجدار 5VDC في صندوق القمامة الخاص بي والذي كان يعمل بشكل جيد. يعد شاحن الهاتف الخلوي المنظم 5 VDC خيارًا عمليًا أيضًا. هذه معزولة تمامًا عن الأرض ، وتتميز بمقبس USB للاتصال بهاتف خلوي أو جهاز لوحي ، ومتاح عادةً مقابل بضعة دولارات فقط. يمكن للمرء فقط قطع أحد طرفي كبل USB وتوصيل 5 أسلاك VDC و GROUND المناسبة في أطراف إدخال طاقة التحكم بالليزر.

إمداد الطاقة وتنبيهات وحدة الليزر:

1. احرص على قياس وفحص ناتج أي مصدر تستخدمه. لا يتم تنظيم العديد من لوازم ثؤلول الجدار ويمكن أن يكون لها مخرجات جهد عالية جدًا عند تحميلها بشكل خفيف. يمكن للجهد الزائد أن يفرط في دفع الليزر مما ينتج عنه مستويات غير آمنة من ضوء الليزر بالإضافة إلى تقصير عمر تشغيل الليزر.

2. لا أوصي بسحب + 5VDC من NANO لتشغيل الليزر لأن هذا قد يتجاوز السعة الحالية لخرج الطاقة لـ NANO مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة لوحة وحدة المعالجة المركزية NANO أو إتلافها.

3. لتجنب أي مزاعم تأريض مع فتاحة باب المرآب ، تأكد من أن مصدر الطاقة 5VDC الذي تستخدمه لهذا المشروع عائم فيما يتعلق بالأرض.

لاحظ أن العلبة المعدنية لكل وحدة ليزر متصلة كهربائيًا بسلك إمداد طاقة الليزر POSITIVE (RED). على هذا النحو ، يجب بناء الدائرة بأكملها كما هو موضح لتكون معزولة تمامًا (ويعرف أيضًا باسم: "عائمة") فيما يتعلق بأرض الأرض

الخطوة 9: تركيب الليزر

لقد استخدمت مشابك كبلات مقاس بوصة لتأمين كل ليزر على كتلة من الخشب ثم قمت بربطها بعد ذلك برافعة المرآب. كانت هناك حاجة لبضع طبقات من الشريط الكهربائي حول كل ليزر لتكبير قطر 12 مم لوحدة الليزر بحيث يتم تثبيتها بإحكام في مكانها بواسطة مصباح الكابل. يتيح المسمار المفرد لمشبك الكابل إمكانية تدوير الليزر حسب الحاجة للمحاذاة. كما لوحظ ، فإن الكتلة الخشبية نفسها مثبتة على العارضة بمسمار واحد بحيث يمكن تدوير الكتلة الخشبية نفسها حسب الحاجة.

باستخدام مفتاح "TEST MODE" و "تعديلات المحاذاة البصرية" ، من السهل تحقيق الإعداد لتحديد موقع نقطة الليزر بدقة على البقعة اليمنى من لوحة القيادة في السيارة.

الخطوة 10: كيف يعمل

منطق التشغيل لوحدة التحكم بالليزر بسيط جدًا. بمجرد أن ينتقل خط إشارات مستشعر الباب المسدود من النبض إلى مستوى ثابت ، نعلم أن لدينا حدثًا مغلقًا. بافتراض أن الباب المسدود ناتج عن دخول سيارة إلى المرآب ومقاطعة شعاع مستشعر الباب مؤقتًا ، يمكننا تشغيل ليزر مساعد وقوف السيارات على الفور. بعد حوالي 30 ثانية ، يمكننا بعد ذلك إيقاف تشغيل الليزر.

يظهر رمز برنامج "وضع التشغيل" الذي ينفذ هذا المنطق في الشكل 5. يراقب NANO ببساطة دبوس إدخال مستشعر الباب وكلما بقيت هذه الإشارة عند المنطق 0 لأكثر من ثانية ، فإنها تستنتج أن لدينا مستشعرًا مسدودًا- الحدث ويقوم بتشغيل الليزر المساعد لركن السيارة. بمجرد عودة الإشارة النابضة (السيارة بالكامل في المرآب ، لم يعد مستشعر الباب مسدودًا) ، نبدأ "مؤقت إيقاف الليزر" لمدة 30 ثانية. عند انتهاء صلاحية هذا المؤقت ، يكتمل التسلسل ويتم إيقاف تشغيل الليزر.

تعد مجموعة الأكواد الكاملة أكثر تعقيدًا بقليل حيث يجب أن تتعامل أيضًا مع بعض مؤشرات LED ومفتاح التبديل. يختار مفتاح التبديل بين "RUN MODE" العادي و "TEST MODE". في TEST MODE ، يتم تجاهل مستشعر باب الجراج ويتم تشغيل الليزر للتو. يستخدم هذا أثناء التثبيت والإعداد بحيث يمكن توجيه الليزر إلى المكان الصحيح على الزجاج الأمامي للسيارة / لوحة القيادة. ثلاثة مصابيح LED تعرض POWER-ON و LASER-ON و STATUS. سيكون مؤشر بيان الحالة STATUS يعمل بشكل ثابت عند اكتشاف باب مسدود. سيومض مؤشر LED هذا مرة واحدة في الثانية عندما لم يعد الباب مسدودًا وكان مؤقت إيقاف الليزر يعد تنازليًا. سيومض مصباح STATUS بسرعة كلما تم ضبط مفتاح التبديل على وضع TEST MODE.

الخطوة 11: الملخص

يقوم مشروع Laser Parking Assistant بالمهمة بالنسبة لي وكان مفاجئًا قبوله جيدًا من قبل "مجتمع المستخدمين" (الزوج). الآن يتم تحقيق الركن عالي الدقة بشكل روتيني. أجد أن نقطة الليزر يمكن رؤيتها بسهولة في جميع ظروف الإضاءة ، ومع ذلك لا يشتت انتباه السائق بشكل مفرط بسبب النقطة ويظل منتبهاً لما يحيط به أثناء وقوف السيارات.

إذا كنت تواجه مشكلة وقوف السيارات مماثلة ، وتبحث عن نهج NERD-INTENSIVE ، فقد يكون هذا هو الحل المناسب لك أيضًا!

وقوف سعيد!

الخطوة 12: المراجع ، التخطيطي ، ملفات كود مصدر Arduino

انظر الملفات المرفقة للكود المصدري وملف PDF للتخطيط الكامل.

مراجع أخرى

مصادر وحدات الليزر:

ابحث في eBay عن: 5mW Dot Laser Focus

مصادر تبديل التبديل المصغر:

ابحث في eBay عن مفتاح تبديل miniture

مصادر IRFD9120 MOSFET:

البحث في موقع ئي باي عن: IRFD9120

مصادر + 5VDC امدادات الطاقة

ابحث في eBay عن: 5VDC Cell Phone Charfer

ورقة بيانات لجهاز P-channel MOSFET

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