Laserový parkovací asistent: 12 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Žiaľ, musím sa s našimi autami podeliť o svoju garážovú dielňu! Obvykle to funguje dobre, ak však jedno z našich dvoch áut zaparkuje na svojom mieste príliš ďaleko, sotva sa môžem pohybovať okolo vŕtačky, frézky, stolovej píly atď. Naopak, ak auto neparkujete dostatočne ďaleko, garážová brána sa ešte nezatvorí alebo ešte horšie, pri zatváraní narazí na zadnú časť vozidla!

Ako budete pravdepodobne súhlasiť, „presnosť parkovania“sa medzi vodičmi líši a často som bol frustrovaný uhýbať sa okolo nárazníka, aby som sa dostal na pracovný stôl. Vyskúšal som „mechanické riešenia“, ako je tenisová loptička visiaca na šnúrke priviazanej o stropnú krokvu, ale zistil som, že mi prekážali pri pohybe alebo práci v prázdnom stánku s autom.

Aby som vyriešil túto dilemu, prišiel som s týmto hi-tech (potenciálne nadmerným zabíjaním!) Riešením, ktoré pomáha automobilom vždy dosiahnuť palec dokonalosti. Ak máte podobný problém, ponúkam vám asistent parkovania laserom. Toto riešenie MICROCOMPUTER-GEEK funguje dobre, ale je dostatočne jednoduché na to, aby bolo možné ho postaviť a nainštalovať cez víkend.

Lasery na záchranu

Nedávno mi v nevyžiadanej schránke zostali nejaké laserové moduly, ktoré hľadali, čo robiť. Takže vo svetle (bez zamýšľanej slovnej hračky) mojich pretrvávajúcich problémov s parkovaním v garáži som vypracoval schému na montáž laserov do stropných krokiev mojej garáže zameranú dole na autá nižšie. Výsledkom je laserový bod premietaný na palubnú dosku automobilu presne tam, kde je potrebné auto zastaviť. Pokyny pre vodiča sú jednoduché. Stačí ísť autom do garáže a zastaviť sa, keď prvýkrát uvidíte ČERVENÚ BODKU na prístrojovej doske!

Krok 1: Bezpečnosť lasera

Predtým, ako pôjdeme ďalej, sa chcem pozastaviť nad niekoľkými slovami o laserovej bezpečnosti. Dokonca aj relatívne nízky výkon 5 mw RED laserov použitých v tomto projekte je schopný produkovať extrémne jasné, tesne zaostrené, vysoko energetické lúče svetla. Takéto svetlo môže poškodiť váš zrak! NIKDY NEDÍVAJTE PRIAMO do laserového lúča.

Krok 2: Výber laserového modulu

Pri inštalácii dvoch automobilov som nainštaloval pár malých zaostrovateľných červených laserových modulov s výkonom 5 mw (miliwatt), jeden nad každé pole automobilu. Ako je znázornené na obrázku 2, jedná sa o malé samostatné moduly, ktoré je možné napájať z akéhokoľvek zdroja napájania 3 až 6 VDC. Tieto moduly je možné zakúpiť na eBay za 4 až 10 dolárov ročne. dosah, dajú sa ľahko namontovať a dajú sa zaostriť na palubnú dosku vášho auta, aby poskytli červený bod, ktorý je dobre vidieť aj za denného svetla. V skutočnosti odporúčam, aby ste počas inštalácie trochu zmäkčili zaostrenie, pretože to zvýši veľkosť laserového bodu viditeľného na prístrojovej doske a trochu zníži jeho intenzitu.

Laserové alternatívy

Môžete sa opýtať: „Nie sú k dispozícii lacnejšie lasery?“Odpoveď je ÁNO, veľmi lacné laserové ukazovátka napájané batériami sa dajú nájsť za babku alebo dve. V skutočnosti som niektoré kúpil pre iné projekty, ale zistil som, že im chýba výstupný jas. Skúste to, pretože pre vás môžu byť dostatočne svetlé, ale pre moju inštaláciu som zistil, že jasnejšie a zaostriteľné moduly sú lepšou hrou.

Ale počkaj! Niektoré lasery produkujú vzor LINE alebo CROSS. Neboli by tieto ešte lepšie? Na vytvorenie LINE alebo CROSS vzoru je do laserového modulu umiestnená sekundárna šošovka, ktorá má transformovať výstup normálneho zdroja laserového bodu na požadovaný vzor. Pri generovaní vzoru LINE alebo CROSS je laserový výstup s vysokou intenzitou distribuovaný, ak chcete, „zriedený“, aby vytvoril čiarový (alebo krížový) obraz. Pri garážových skúškach s týmito šošovkami som zistil, že výsledné laserové čiary sú príliš slabé na to, aby som ich mohol vidieť na prístrojovej doske, a to najmä v denných hodinách, keď sa slnečné svetlo valilo cez okná garáže.

Krok 3: Laserový ovládač Gen 1

Na maximalizáciu životnosti lasera sú potrebné niektoré obvody na zapnutie lasera v prípade potreby a potom na vypnutie v prípade, že nie je. Náš elektrický otvárač dverí, ako väčšina, automaticky zapne žiarovku pri každom cykle otvárania dverí. Táto žiarovka zostane zapnutá asi 5 minút a potom sa vypne. V mojej prvej implementácii som jednoducho umiestnil svetelný senzor priamo nad žiarovku otvárača a použil som ho na pohon výkonového tranzistora, ktorý aktivoval lasery parkovacieho asistenta. Kým sa to rozbehlo, čoskoro som si všimol, že ak by garážové dvere boli otvorené chvíľu predtým, ako som zastavil a zaparkoval, lasery sa neaktivujú. To znamená, že pretože časovač žiarovky otvárača vypršal, v skutočnosti bolo potrebné cyklovať otvárač garážových brán, aby sa zapla a opäť zapla lasera parkovacieho asistenta.

Aby som toto obmedzenie prekonal, prišiel som s Gen-2, kompletnejším riešením na spustenie laserov parkovacieho asistenta KAŽDÝkrát, keď auto vojde do garáže

Krok 4: Laserový ovládač Gen 2 - pomocou senzora bezpečnosti otvárača

„Senzor blokovaných dverí“je požadovaným bezpečnostným prvkom všetkých otváračov garážových brán. To sa zvyčajne dosahuje strieľaním infračerveného lúča cez otvor garážových brán, asi 6 palcov nad úrovňou podlahy. Ako je znázornené na obrázku 3, tento svetelný lúč pochádza z vysielača „A“a je detegovaný snímačom „B“. Ak počas zatvárania dverí niečo prekáža tomuto svetelnému lúču, zistí sa ZABLOKOVANÝ STAV DVERÍ a otváračom sa obráti pohyb zatvárania dverí, aby sa dvere vrátili do úplne zdvihnutej polohy.

Ako je znázornené na obrázku vyššie, bezpečnostný senzor „Blokované dvere“pozostáva z infračerveného žiariča „A“a infračerveného detektora svetla „B“.

Senzory zablokovaných dverí obvykle nájdete spojené s otváračom dverí pomocou 2-vodičového drôtu, ako sú ČERVENÉ čiary uvedené na obrázku 3. Tento jednoduchý pár drôtov prepája vysielač, detektor a otvárač dohromady. Ukazuje sa, že táto schéma prepojenia 1) dodáva POWER z otvárača na spustenie senzorov a 2) poskytuje komunikačnú cestu zo senzorov späť do otvárača.

Krok 5: Ako funguje bezpečnostný senzor dverí

Pretože senzor zablokovaných dverí je vždy aktívny, zistil som, že by som ho mohol použiť na detekciu momentálnej „udalosti zablokovaných dverí“, ku ktorej dochádza vždy, keď je vozidlo vjazdené do garáže na zaparkovanie. Aby to fungovalo, išlo len o pochopenie formátu napájania a signalizácie prítomného na kábli senzora blokovaných dverí.

Vyššie uvedený obrázok ukazuje priebeh signalizácie blokovaných dverí pre systém otvárania dverí značky GENIE

Mám otvárač značky „GENIE“a umiestnením osciloskopu na dvojicu drôtov prebiehajúcich medzi otváračom a snímačmi som našiel pulzujúci 12voltový priebeh špičky a vrcholu vždy, keď snímač dverí NIE JE BLOKOVANÝ. Ako je vidieť, napätie na vodičoch snímača sa stáva stabilným +12VDC vždy, keď je snímač ZABLOKOVANÝ.

Rozhodol som sa implementovať tento projekt so softvérom vo vnútri malého mikrokontroléra Arduino NANO. Kompletná schéma laserového ovládača NANO je uvedená v nasledujúcom kroku. Použil som malý kúsok prototypu dosky s plošnými spojmi v štýle perf-board, aby držal NANO a niekoľko zostávajúcich komponentov potrebných pre tento projekt. Na prepojenie s otváračom dverí a laserovými modulmi je možné použiť malú svorkovnicu alebo iné konektory podľa vášho výberu.

Ak nepreskočíte na schému, je zrejmé, že prichádzajúci signál dverného senzora +12 V PP prechádza niekoľkými diódami (len aby bola polarita správna) a potom cez tranzistor NPN (Q1), než sa dodá na vstupný kolík na NANO. Ako je znázornené na krivkách vyššie, tento tranzistor robí dve veci. 1) Konvertuje signál 12 V z vrcholu na vrchol na signál 5 voltov kompatibilný s NANO a 2) INVERTUJE logické úrovne.

UPOZORNENIE: Vyššie popísaná schéma zapojenia a signalizácie platí pre otvárače dverí značky GENIE. Aj keď sa domnievam, že väčšina dvojvodičových schém snímačov pracuje s podobnou signalizačnou technikou, možno budete musieť zapojiť senzorové vedenie do systému otvárania garážových brán, aby ste porozumeli podrobnostiam signálu a podľa potreby upravili projekt

Krok 6: Hardvér

Rozhodol som sa implementovať tento projekt v softvéri pomocou malého mikrokontroléra Arduino NANO. Kompletná schéma laserového ovládača NANO je uvedená v nasledujúcom kroku. Použil som malý kúsok prototypu dosky s plošnými spojmi v štýle perf-board, aby držal NANO a niekoľko zostávajúcich komponentov potrebných pre tento projekt. Na prepojenie s otváračom dverí a laserovými modulmi je možné použiť malú svorkovnicu alebo iné konektory podľa vášho výberu.

Ako vidíte na schéme, prichádzajúci signál dverného senzora +12 V PP (predchádzajúci krok!) Prechádza niekoľkými diódami (len aby sa dosiahla správna polarita) a potom cez tranzistor NPN (Q1), než sa dodá na vstup- špendlík na NANO. Ako je znázornené na grafe 4 na obrázku 4, tento tranzistor robí dve veci. 1) Prevádza signál 12 V z vrcholu na vrchol na signál 5 voltov kompatibilný s NANO a 2) INVERTUJE logické úrovne.

Výstupný pin NANO poháňa výkonový tranzistor MOSFET (Q3), ktorý napája lasery. Zostávajúce komponenty sú vybavené LED indikátormi a vstupom prepínača v „testovacom režime“.

Krok 7: Postavenie obsluhy laserového parkovania

Zoznam dielov pre tento projekt je uvedený vyššie. Na montáž NANO, tranzistorov a ďalších dielov som použil malý kúsok dosky. Na dokončenie všetkých prepojení na výkonovej doske sa použilo zapojenie z bodu do bodu. Potom som umiestnil malý plastový pomocný box, v ktorom bola umiestnená kompletná zostava perf dosky. Do krabice som vyvŕtal potrebné otvory, aby boli prístupné LED diódy a TESTOVACÍ SPÍNAČ. Cez puzdro som previedol DC napájací kábel z nástenného zdroja bradavice a pevne ho zapojil priamo do dosky dosky. Na pripojenie napájania k laserom som použil niekoľko phono konektorov v štýle „RCA“a prepojil som niektoré staré zvukové káble na prepojenie laserov s týmito konektormi RCA jednoduchým spojením čierneho (- LASER VDC) laserového vodiča do štítu a ČERVENÝ (+ LASER VDC) laserový drôt do stredového vodiča. Potom som každý spoj pokryl niekoľkými vrstvami zmršťovacej trubice, aby som zabezpečil izoláciu a mechanické vystuženie.

Pomocou niekoľkých skrutiek do dreva som namontoval box Laser Control do krokiev blízko otvárača garážových brán.

Pokiaľ ide o softvér, budete si musieť stiahnuť zdrojový kód a upraviť/skompilovať/nahrať ho pomocou svojho Arduio IDE.

Krok 8: Možnosti napájania

Pre tento projekt je potrebný malý zásuvný zdroj schopný poskytovať regulované napätie 5 V DC. Pretože každý laser potrebuje asi 40 mA pri 5 V DC, inštalácia dvoma lasermi vyžaduje napájanie najmenej 100 mA. V nevyžiadanej schránke som našiel vhodný regulovaný 5VDC nástenný napájací zdroj, ktorý fungoval dobre. Ako funkčná možnosť je tiež regulovaná 5 VDC nabíjačka mobilného telefónu. Sú úplne izolované od zeme, majú zásuvku USB na pripojenie k mobilnému telefónu alebo tabletu a sú bežne dostupné len za niekoľko dolárov. Môžete jednoducho odrezať jeden koniec kábla USB a zapojiť príslušné vodiče 5 VDC a GROUND do vstupných svoriek napájania ovládania laserom.

NAPÁJANIE A LASEROVÝ MODUL UPOZORNENIE:

1. Dávajte pozor, aby ste zmerali a skontrolovali výstup akéhokoľvek spotrebovaného materiálu. Mnoho pomôcok na bradavice nie je regulovaných a pri malom zaťažení môžu mať výstupy veľmi vysokého napätia. Prepätie môže preťažiť lasery, vytvárať nebezpečné hladiny laserového svetla a skrátiť životnosť lasera.

2. Neodporúčam odoberať +5 VDC z NANO na napájanie laserov, pretože by to mohlo prekročiť výstupnú kapacitu prúdu NANO, ktorá by sa mohla prehriať alebo poškodiť dosku CPU NANO.

3. Aby ste sa vyhli akýmkoľvek uzemneniam s vašim otváračom garážových brán, uistite sa, že napájací zdroj 5VDC, ktorý používate pre tento projekt, PLÁVA vzhľadom na zem.

Všimnite si, že kovové puzdro každého laserového modulu je elektricky pripojené k napájaciemu vodiču POZITÍVNEHO (ČERVENÉHO) lasera. Celý obvod, ako je znázornený, by preto mal byť postavený tak, aby bol úplne izolovaný (aka: „plávajúci“) vzhľadom na uzemnenie

Krok 9: Montáž laserov

Použitím ½ palcových káblových svoriek som pripevnil každý laser k drevenému bloku, ktorý som potom priskrutkoval k krokve garáže. Okolo každého lasera bolo potrebných niekoľko vrstiev elektrickej pásky, aby sa priemer laserového modulu 12 mm zväčšil tak, aby bol káblovou lampou pevne držaný na svojom mieste. Jedna skrutka káblovej svorky umožňuje laseru otáčať sa podľa potreby na zarovnanie. Ako bolo uvedené, samotný drevený blok je ukotvený k krokve jednou skrutkou, aby sa samotný drevený blok mohol otáčať podľa potreby.

Pomocou prepínača „TESTOVACÍ REŽIM“a dvoch „úprav optického zarovnania“je ľahké dosiahnuť nastavenie na presnú lokalizáciu laserového bodu na správnom mieste palubnej dosky vozidla.

Krok 10: Ako to funguje

Operačná logika laserového ovládača je veľmi jednoduchá. Hneď ako signálna čiara senzora zablokovaných dverí prejde z pulzujúcej na stabilnú úroveň, vieme, že máme udalosť Blokované dvere. Za predpokladu, že k zablokovaným dverám dôjde v dôsledku vjazdu vozidla do garáže a dočasného prerušenia lúča snímača dverí, môžeme okamžite zapnúť lasery parkovacieho asistenta. Asi po 30 sekundách potom môžeme lasery vypnúť.

Softwarový kód „run-mode“, ktorý implementuje túto logiku, je znázornený na obrázku 5. NANO jednoducho monitoruje vstupný kolík dverného senzora a kedykoľvek tento signál zostane na logickej 0 viac ako pol sekundy, dôjde k záveru, že máme zablokovaný snímač- udalosť a zapne lasery parkovacieho asistenta. Akonáhle sa pulzný signál vráti (auto plne v garáži, dverový senzor už nie je zablokovaný), spustíme 30-sekundový „časovač vypnutia lasera“. Keď vyprší časovač, sekvencia sa dokončí a lasery sa vypnú.

Celá sada kódov je o niečo komplexnejšia, pretože musí zvládnuť aj niekoľko LED indikátorov a prepínač. Prepínačom sa prepína medzi normálnym režimom „RUN MODE“a „TEST MODE“. V TESTOVOM REŽIME je snímač garážových brán ignorovaný a lasery sú len ZAPNUTÉ. Toto sa používa pri inštalácii a nastavovaní, aby bolo možné zamerať lasery na správne miesto na prednom skle/palubnej doske automobilu. Tri LED diódy zobrazujú ZAPNUTIE, LASEROVÉ ZAPNUTIE a STAV. LED dióda STATUS bude nepretržite svietiť vždy, keď sú detekované zablokované dvere. Táto dióda LED bude blikať zhruba raz za sekundu, keď už nie sú zablokované dvere a časovač vypnutia laserom odpočítava. Svetlo STATUS bude rýchlo blikať vždy, keď bude prepínač prepnutý do polohy TESTOVACÍ REŽIM.

Krok 11: Zhrnutie

Projekt laserového parkovacieho asistenta robí prácu za mňa a bol prekvapivo prijatý mojou „komunitou používateľov“(manžela). Teraz sa bežne dosahuje vysoko presné parkovanie. Zistil som, že laserový bod je dobre viditeľný za všetkých svetelných podmienok, ale vodič nie je týmto bodom príliš rozptyľovaný a pri parkovaní zostáva pozorný k okoliu.

Ak sa stretávate s podobným problémom s parkovaním a hľadáte NERDENNÝ INTENZÍVNY prístup, mohlo by to byť riešenie, ktoré bude fungovať aj pre vás!

Šťastné parkovanie!

Krok 12: Referencie, schémy, súbory zdrojového kódu Arduino

V priložených súboroch nájdete zdrojový kód a súbor PDF s úplnou schémou.

ĎALŠIE ODKAZY

Zdroje laserových modulov:

Na eBay vyhľadajte: 5mW bodové laserové zaostrovanie

Zdroje miniatúrneho prepínača:

Na eBay vyhľadajte prepínač miniatúr

Zdroje pre IRFD9120 MOSFET:

Hľadať na eBay: IRFD9120

Zdroje pre napájanie +5VDC

Na eBay vyhľadajte: 5VDC nabíjačka mobilného telefónu

Dátový list pre zariadenie MOSFET s kanálom P

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