نظام المساعدة على الركن العكسي في المرآب باستخدام مستشعر الأمان الموجود والدائرة التناظرية: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

أظن أن العديد من الاختراعات في تاريخ البشرية صنعت بسبب شكوى الزوجات. تبدو الغسالة والثلاجة بالتأكيد مرشحين قابلين للتطبيق. "اختراعي" الصغير الموضح في Instructable هو مساعد إلكتروني لوقوف السيارات في المرآب وهو أيضًا نتيجة (نعم ، لقد خمنت ذلك) شكاوى الزوجة.:)

أحب ركن سيارتي في المرآب الخاص بنا في الاتجاه المعاكس للخروج السريع في الصباح. إذا أوقفتها بعيدًا جدًا ، فإن زوجتي غير راضية عن الممر الضيق إلى باب المنزل. إذا أوقفتها على مسافة ليست بعيدة بما فيه الكفاية ، فسيكون المصد الأمامي في طريق باب المرآب الذي يتم التحكم فيه عن بُعد. المكان المثالي هو أن يكون لديك ممتص صدمات أمامي من مسافة 1-2 بوصة من الباب المغلق ، وهو أمر يصعب تحقيقه في كل مرة.

وبطبيعة الحال ، فإن أبسط حل هو كرة التنس الكلاسيكية على خيط يتدلى من السقف. بالتأكيد ، ستنجح ، لكن أين المتعة؟ بالنسبة لهواة إلكترونية مثلي ، فإن الفكرة الأولى هي بناء دائرة! يوجد ما لا يقل عن عشرة أدوات تعليمية تصف مكتشف نطاق المرآب استنادًا إلى مستشعر الموجات فوق الصوتية و Arduino ونوع من الإشارات الضوئية باستخدام مصابيح LED. ومن ثم ، لجعله أكثر إثارة للاهتمام ، اخترت حلاً بديلاً يستفيد من مستشعر عكس الأمان الموجود والذي يعد جزءًا لا يتجزأ من باب المرآب الأوتوماتيكي المصنوع من قبل LiftMaster. يشرح الفيديو التالي كيف يعمل ، ويوفر لي الكثير من الكتابة.

يشير مستقبل جهاز الاستشعار إلى "كل شيء واضح" في اللحظة التي يتوقف فيها المصد الأمامي عن تقاطع شعاع الأشعة تحت الحمراء. ممتاز! كل ما علي فعله هو اعتراض هذه الإشارة ، أليس كذلك؟ حسنًا ، القول أسهل من الفعل …

(إخلاء المسئولية: من خلال الانتقال إلى الخطوة التالية ، فإنك تقر بأنك على دراية جيدة بالإلكترونيات وتدرك جيدًا أن هذا المشروع يعمل بشكل جيد إذا تم تنفيذه بشكل صحيح ، ولكن إذا أخطأت في شيء ما ، فإنك تخاطر بجعله معدات السلامة غير فعالة. تابع على مسؤوليتك الخاصة ، ولن أكون مسؤولاً عن أي آثار سيئة ، مثل الحيوانات الأليفة الميتة / المصابة ، والأطفال ، وما إلى ذلك ، الناتجة عن تنفيذك لهذا التعليمات.)

الخطوة 1: المشكلة 1: كيفية اعتراض واستخدام الإشارة من مستشعر الأمان الخاص بـ LiftMaster؟

عندما يكون مسار حزمة الأشعة تحت الحمراء (IR) بين الباعث والمستقبل واضحًا ، يرسل جهاز الاستقبال عبر زوج من الأسلاك إشارة موجة مربعة 156 هرتز كما هو موضح في الصورة الأولى. في فترة واحدة 6.5 مللي ثانية من ارتفاع ~ 6 فولت متبوعًا بما لا يزيد عن 0.5 مللي ثانية من انخفاض ~ 0 فولت (الصورة الثانية والثالثة). عندما تقابل حزمة الأشعة تحت الحمراء عائقًا ، لا يرسل جهاز الاستقبال أي إشارة ويظل الخط مرتفعًا عند جهد الإمداد (الصورة الرابعة). ومن المثير للاهتمام ، أن مصدر الطاقة لكل من الباعث والمستقبل ، وكذلك إشارة المستقبل ، ينشأ من زوج واحد من المحطات في الجزء الخلفي من الفتحة LiftMaster (الصورة الخامسة).

وبالتالي ، فإن جوهر هذه المشكلة هو كيفية اكتشاف إشارة الموجة المربعة في الصورة الأولى من إشارة DC في الصورة 4. ليست هناك حاجة لإعادة اختراع العجلة ، حيث تم حل هذه المشكلة من قبل الآخرين الذين لديهم دائرة للكشف عن النبضات المفقودة. هناك العديد من التطبيقات. لقد اخترت واحدة من صفحة الدوائر اليوم هذه وقمت بتعديلها قليلاً كما هو موضح في الصورة الخامسة. تصف الصفحة الأصلية مبادئ عملها بالتفصيل. باختصار ، سيبقي عداد الوقت NE555 الذي يعمل في الوضع الأحادي الثابت دبوس الإخراج الخاص به مرتفعًا طالما أن فترة الموجة المربعة الواردة (المتصلة بـ TRIGGER) أقصر من الفترة الزمنية على دبابيس THRESHOLD + DISCHARGE. هذا الأخير يعتمد على قيم R1 و C2. سيسمح جهد التيار المستمر على TRIGGER بشحن C2 أعلى من قيمة العتبة وسيصبح دبوس الإخراج منخفضًا. تم حل المشكلة!

الخطوة 2: المشكلة 2: كيف تشير بصريًا إلى حالة دبوس خرج المؤقت؟

هذا ليس تفكيرًا: استخدم مصباح LED. اتركه مغلقًا عندما يكون شعاع الأشعة تحت الحمراء سليمًا ويكون الإخراج مرتفعًا (والذي يحدث بنسبة 99.999٪ من الوقت) وقم بتشغيله عندما تنقطع الشعاع وينخفض الإخراج. بمعنى آخر ، قم بعكس إشارة الإخراج لتشغيل مؤشر LED. أبسط محول من هذا النوع ، IMHO ، يستخدم ترانزستور P-channel MOSFET ، كما هو موضح في الصورة أعلاه. مخرج المؤقت متصل بالبوابة. طالما أنه مرتفع ، يكون الترانزستور في وضع مقاومة عالية ومصباح LED مطفأ. وبالعكس ، فإن الجهد المنخفض على البوابة سيمكن التيار من التدفق. يضمن مقاوم السحب R4 عدم ترك البوابة متدلية وإبقائها في حالتها المفضلة. تم حل المشكلة!

الخطوة 3: المشكلة 3: كيفية تشغيل الدائرة الموصوفة حتى الآن؟

يحتاج كاشف النبض المفقود الموضح في الخطوة 1 إلى جهد إمداد ثابت للتيار المستمر. يمكنني استخدام البطاريات أو شراء محول تيار متردد / تيار مستمر مناسب. مه ، الكثير من المتاعب. ماذا عن استخدام جهاز استشعار الأمان الذي توفره LiftMaster؟ حسنًا ، المشكلة هي أنه يحمل إشارة مستقبل الأشعة تحت الحمراء ، وهي ليست "ثابتة" ولا "DC". ولكن يمكن تصفيته وتنعيمه بشكل صحيح باستخدام دائرة بسيطة للغاية موضحة أعلاه. يعد المكثف الكهربائي الكبير بسعة 1 مللي أمبير مرشحًا جيدًا بدرجة كافية ويتأكد الصمام الثنائي المرفق من عدم تفريغه مرة أخرى عندما تكون الإشارة منخفضة. تم حل المشكلة!

تكمن الحيلة في عدم سحب الكثير من التيار من LiftMaster ، وإلا فقد تتعرض عملية مستشعر الأمان للخطر. لهذا السبب ، لم أستخدم جهاز ضبط الوقت القياسي NE555 ولكن استنساخه CMOS TS555 مع استهلاك منخفض جدًا للطاقة.

الخطوة 4: المشكلة 4: كيف نجمع كل المكونات معًا؟

بسهولة؛ انظر الدائرة الكاملة أعلاه. فيما يلي قائمة الأجزاء التي استخدمتها:

• U1 = مؤقت CMOS أحادي منخفض الطاقة TS555 من إنتاج STMicroelectronics.
• M1 = ترانزستور MOSFET P- قناة IRF9Z34N.
• Q1 = ترانزستور PNP BJT BC157.
• D1 = ديود 1N4148.
• D2 = مؤشر LED أصفر ، اكتب غير معروف.
• C1 = مكثف سيراميك 10 نانومتر.
• C2 = 10 فائق التوهج مكثف كهربائيا.
• C3 = مكثف كهربائيا 1 mF.
• R1 و R2 = مقاومات 1 كيلو أوم.
• R3 = 100 أوم المقاوم.
• R4 = 10 كيلو أوم المقاوم.

مع إمداد 5.2 فولت ، تستهلك الدائرة أعلاه ~ 3 مللي أمبير فقط عندما يكون LED مطفأ و ~ 25 مللي أمبير عند تشغيله. يمكن تقليل الاستهلاك الحالي إلى ~ 1 مللي أمبير عن طريق تغيير R1 إلى 100 كيلو أوم و C2 إلى 100 نانومتر. الزيادة الإضافية في المقاومة وتقليل السعة المقيدة بالحفاظ على ثابت منتج RC (= 0.01) لا يقلل من التيار.

لقد وضعت المقاوم LED و R3 في علبة صغيرة لطيفة من Altoids وقمت بتثبيته على الحائط. من ذلك ، قمت بتشغيل كابل طويل على طول الطريق إلى فتاحة LiftMaster في السقف. تم لحام دائرة السائق على لوحة للأغراض العامة ووضعت في صندوق صغير لطيف حصلت عليه من Adafruit. يتم توصيل الصندوق بإطار LiftMaster ويتم توصيل زوج من أسلاك الإمداد بأطراف مستشعر الأمان.

أثناء دعم سيارتي في المرآب ، أتوقف بمجرد إيقاف تشغيل مؤشر LED. والنتيجة هي محاذاة مثالية ، كما هو موضح في الصورة الأخيرة. تم حل المشكلة!

الخطوة 5: إضافة: أخف وزنا ، وإن لم يكن أكثر إشراقًا ، مساعد الركن:)

بعد 10 أيام من نشر Instructable لأول مرة ، قمت ببناء مصباح وقوف السيارات الإرشادي لباب المرآب الثاني. من الجدير بالذكر هنا منذ أن أجريت تحسينات صغيرة في تصميم الدوائر. انظر الصورة الأولى. أولاً ، اخترت الخيار الحالي المنخفض لزوج RC الموصوف في الخطوة السابقة حيث تتطابق السعة المنخفضة البالغة 100 nF مع مقاومة أعلى تبلغ 100 كيلو أوم. بعد ذلك ، قمت بإزالة ترانزستور PMOS ومقاوم سحب 10 كيلو أوم وقمت بتوصيل أرضي LED مباشرة بدبوس الإخراج الخاص بـ TS555. هذا ممكن لأن كائنًا في مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء يجعل جهد الإخراج منخفضًا ، مما يؤدي إلى تشغيل LED بشكل فعال. ومع ذلك ، هناك ثمن يجب دفعه مقابل هذا التبسيط. مع وجود PMOS ، لم يكن لدي ما يدعو للقلق بشأن تيار LED: يمكن أن يأخذ IRF9Z34N 19 أمبير ، لذلك يمكن أن يضيء مصباح LED بالسطوع الذي أريده. يمكن أن يغرق دبوس OUTPUT الخاص بـ TS555 فقط 10 مللي أمبير ، وبالتالي اضطررت إلى إقران مؤشر LED بمقاوم أعلى من 220 أوم ، مما أدى إلى خفض سطوعه. لا يزال مرئيًا جيدًا ، كما تظهر الصورة الرابعة ، لذا فهو مناسب لي. قائمة أجزاء هذا التصميم كالتالي:

• U3 = مؤقت CMOS أحادي منخفض الطاقة TS555 من إنتاج STMicroelectronics.
• Q3 = ترانزستور PNP BJT BC157.
• D5 = ديود 1N4148.
• D6 = مؤشر LED أصفر ، اكتب غير معروف.
• C7 = مكثف سيراميك 10 نانومتر.
• C8 = مكثف سيراميك 100 نانومتر.
• C9 = مكثف كهربائيا 1 mF.
• R9 = مقاوم 100 كيلو أوم.
• R10 = 1 كيلو أوم المقاوم.
• R11 = 220 أوم المقاوم.

تستهلك الدائرة 1 مللي أمبير و 12 مللي أمبير في حالتي إيقاف التشغيل وتشغيله ، على التوالي.