Laserowy asystent parkowania: 12 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Niestety muszę dzielić warsztat garażowy z naszymi samochodami! Zwykle działa to dobrze, jednak jeśli któryś z naszych dwóch samochodów jest zaparkowany w swoim boksie zbyt daleko, ledwo mogę poruszać się wokół mojej wiertarki, frezarki, piły stołowej itp. I odwrotnie, jeśli samochód nie jest wystarczająco zaparkowany, brama garażowa nie zamyka się lub, co gorsza, uderza w tył pojazdu podczas zamykania!

Jak zapewne się zgodzisz, „precyzja parkowania” różni się w zależności od kierowcy i często byłem sfrustrowany omijaniem błotników tylko po to, by dostać się na stanowisko pracy. Próbowałem „rozwiązań mechanicznych”, takich jak piłka tenisowa zwisająca ze sznurka przywiązanego do krokwi, ale odkryłem, że przeszkadzają mi podczas poruszania się lub pracy w pustym boksie samochodowym.

Aby rozwiązać ten dylemat, wymyśliłem to zaawansowane technologicznie (potencjalnie ponadprzeciętne!) rozwiązanie, które pomaga ustawić samochody za każdym razem z dokładnością do centymetra perfekcji. Jeśli napotkasz podobny problem, oferuję Ci Asystenta Parkowania Laserowego. To rozwiązanie MIKROKOMPUTER-GEEK działa dobrze, ale jest wystarczająco proste, aby można je było zbudować i zainstalować w weekend.

Lasery na ratunek

Ostatnio w mojej skrzynce na śmieci zostały jakieś moduły laserowe, które szukały czegoś do zrobienia. Tak więc w świetle (nie zamierzona gra słów) moich ciągłych problemów z parkowaniem w garażu, opracowałem plan montażu laserów w krokwiach mojego garażu wycelowanych w samochody poniżej. Rezultatem jest laserowa kropka wyświetlana na desce rozdzielczej samochodu dokładnie w miejscu, w którym należy zatrzymać samochód. Instrukcje dla kierowcy są proste. Po prostu wjedź samochodem do garażu i zatrzymaj się, gdy po raz pierwszy zobaczysz RED DOT na desce rozdzielczej!

Krok 1: Bezpieczeństwo lasera

Zanim przejdę dalej, chciałbym zrobić kilka słów na temat bezpieczeństwa laserowego. Nawet stosunkowo małej mocy 5 mw lasery RED użyte w tym projekcie są w stanie wytworzyć niezwykle jasne, mocno skupione wiązki światła o wysokiej energii. Takie światło może uszkodzić wzrok! W ŻADNYM WYPADKU NIE PATRZ BEZPOŚREDNIO W PROMIENIĘ LASERU.

Krok 2: Wybór modułu laserowego

W mojej konfiguracji z dwoma samochodami zainstalowałem parę małych 5 mw (miliwatów) skupiających się czerwonych modułów laserowych, po jednym nad każdą wnęką samochodu. Jak pokazano na rysunku 2, są to małe, samodzielne moduły, które mogą być zasilane z dowolnego źródła zasilania o napięciu od 3 do 6 VDC. Moduły te można kupić poza serwisem eBay w cenie 4 USD za 10 USD. zasięgu, są łatwe w montażu i można je ustawić na desce rozdzielczej samochodu, aby zapewnić czerwoną kropkę, która jest dobrze widoczna nawet w świetle dziennym. Właściwie zalecam, aby podczas instalacji nieco zmiękczyć ostrość, ponieważ zarówno zwiększy to rozmiar plamki lasera widocznej na desce rozdzielczej, jak i nieco zmniejszy jej intensywność.

Alternatywy laserowe

Możesz zapytać: „Czy nie są dostępne tańsze lasery?” Odpowiedź brzmi TAK, bardzo tanie wskaźniki laserowe zasilane bateryjnie można znaleźć za złotówkę lub dwa. Właściwie kupiłem kilka do innych projektów, ale stwierdziłem, że brakuje im jasności wyjściowej. Możesz je wypróbować, ponieważ mogą być wystarczająco jasne dla Ciebie, ale do mojej instalacji stwierdziłem, że jaśniejsze moduły z możliwością ustawiania ostrości były lepszą grą.

Ale poczekaj! Niektóre lasery wyprowadzają wzór LINIA lub KRZYŻ. Czy nie byłyby jeszcze lepsze? Aby wykonać wzór LINIA lub KRZYŻ, w module laserowym umieszczana jest dodatkowa soczewka, która przekształca normalne wyjście źródła punktu laserowego w żądany wzór. Podczas generowania wzoru LINIA lub KRZYŻ, moc wyjściowa lasera jest rozprowadzana, „rozcieńczona”, jeśli chcesz, aby utworzyć obraz liniowy (lub krzyżowy). Podczas moich prób w garażu z tymi soczewkami stwierdziłem, że powstałe linie lasera są zbyt słabe, aby można je było zobaczyć na automatycznej desce rozdzielczej, szczególnie w ciągu dnia, gdy światło słoneczne wpada przez okna garażu.

Krok 3: Kontroler laserowy Gen 1

Aby zmaksymalizować żywotność lasera, potrzebne są pewne obwody, które włączają laser w razie potrzeby, a następnie wyłączają, gdy nie. Nasz elektryczny mechanizm otwierania drzwi, jak większość, automatycznie włącza żarówkę za każdym razem, gdy otwiera się drzwi. Ta żarówka świeci przez około 5 minut, a następnie wyłącza się. W mojej pierwszej implementacji po prostu umieściłem czujnik światła tuż nad żarówką otwieracza i użyłem go do napędzania tranzystora mocy, który aktywował lasery asystenta parkowania. Podczas gdy to się zaczęło, szybko zauważyłem, że jeśli drzwi garażu były już otwarte chwilę przed zaparkowaniem, lasery się nie aktywują. Oznacza to, że ponieważ licznik czasu żarówki otwieracza wygasł, trzeba było przełączyć na rowerze otwieracz drzwi garażowych, aby włączyć żarówkę otwieracza, a następnie uruchomić lasery wspomagające parkowanie.

Aby przezwyciężyć to ograniczenie, wymyśliłem Gen-2, bardziej kompletne rozwiązanie do wyzwalania laserów asystenta parkowania ZA KAŻDYM RAZEM, gdy samochód wjeżdża do garażu

Krok 4: Kontroler lasera Gen 2 - korzystanie z czujnika bezpieczeństwa urządzenia otwierającego

„Czujnik zablokowanych drzwi” to wymagana funkcja bezpieczeństwa we wszystkich mechanizmach otwierania drzwi garażowych. Zwykle osiąga się to poprzez wystrzelenie wiązki światła podczerwonego przez otwór drzwi garażowych, około 6 cali nad poziomem podłogi. Jak pokazano na rysunku 3, ta wiązka światła pochodzi z emitera „A” i jest wykrywana przez czujnik „B”. Jeśli cokolwiek przesłoni wiązkę światła podczas zamykania drzwi, zostanie wykryty STAN ZABLOKOWANYCH DRZWI i ruch zamykania drzwi jest odwracany przez mechanizm otwierania, aby przywrócić drzwi do pozycji całkowicie podniesionej.

Jak pokazano na powyższym rysunku, czujnik bezpieczeństwa „Zablokowane drzwi” składa się z emitera światła podczerwonego „A” i detektora światła podczerwonego „B”.

Zazwyczaj można znaleźć czujniki zablokowanych drzwi podłączone do mechanizmu otwierania drzwi za pomocą 2-żyłowego przewodu, takiego jak CZERWONE linie widoczne na rysunku 3. Ta prosta para przewodów łączy ze sobą emiter, detektor i element otwierający. Okazuje się, że ten schemat połączeń 1) dostarcza ZASILANIE z otwieracza do uruchamiania czujników i 2) zapewnia ścieżkę komunikacyjną z czujników z powrotem do otwieracza.

Krok 5: Jak działa czujnik bezpieczeństwa drzwi

Ponieważ czujnik zablokowanych drzwi jest aktywny przez cały czas, odkryłem, że mogę wykorzystać czujnik do wykrycia chwilowego „zdarzenia zablokowania drzwi”, które występuje, gdy pojazd wjeżdża do garażu w celu zaparkowania. Aby to zadziałało, wystarczyło zrozumieć format zasilania i sygnalizacji obecny w okablowaniu czujnika zablokowanych drzwi.

Powyższy rysunek przedstawia przebieg sygnalizacji zablokowanych drzwi dla systemu otwierania drzwi marki GENIE

Mam otwieracz marki „GENIE” i umieszczając oscyloskop w poprzek pary przewodów biegnącej między otwieraczem a czujnikami, znalazłem pulsujący przebieg 12 V szczytowo-szczytowy, gdy czujnik drzwi NIE był ZABLOKOWANY. Jak widać, napięcie na przewodach czujnika staje się stałe +12 V DC, gdy czujnik JEST ZABLOKOWANY.

Zdecydowałem się zrealizować ten projekt z oprogramowaniem wewnątrz małego mikrokontrolera Arduino NANO. Pełny schemat sterownika lasera NANO znajduje się w następnym kroku. Użyłem małego kawałka prototypowego materiału w stylu płytki drukowanej, aby pomieścić NANO i kilka pozostałych komponentów wymaganych do tego projektu. Do połączenia z mechanizmem otwierania drzwi i modułami laserowymi można użyć małej listwy zaciskowej lub innych wybranych złączy.

Jeśli przejdziesz do schematu, widać, że przychodzący sygnał czujnika drzwi +12V PP przechodzi przez kilka diod (tylko po to, aby uzyskać prawidłową polaryzację), a następnie przez tranzystor NPN (Q1), zanim zostanie dostarczony do pinu wejściowego NANO. Jak pokazano na wykresach powyżej, ten tranzystor robi dwie rzeczy. 1) Konwertuje sygnał szczytowy 12 V na sygnał 5 V kompatybilny z NANO, oraz 2) ODWRACA poziomy logiczne.

UWAGA: Opisany powyżej schemat okablowania i sygnalizacji dotyczy elektrozaczepów marki GENIE. Chociaż uważam, że większość schematów czujników dwuprzewodowych działa przy użyciu podobnej techniki sygnalizacji, być może trzeba będzie umieścić okablowanie czujnika w systemie otwierania drzwi garażowych, aby zrozumieć szczegóły sygnału i dostosować projekt w razie potrzeby

Krok 6: Sprzęt

Postanowiłem zaimplementować ten projekt w oprogramowaniu za pomocą małego mikrokontrolera Arduino NANO. Pełny schemat sterownika lasera NANO znajduje się w następnym kroku. Użyłem małego kawałka prototypowego materiału w stylu płytki drukowanej, aby pomieścić NANO i kilka pozostałych komponentów wymaganych do tego projektu. Do połączenia z mechanizmem otwierania drzwi i modułami laserowymi można użyć małej listwy zaciskowej lub innych wybranych złączy.

Jak widać na schemacie, przychodzący sygnał czujnika drzwi +12V PP (poprzedni krok!) przechodzi przez kilka diod (aby uzyskać prawidłową polaryzację), a następnie przez tranzystor NPN (Q1), zanim zostanie dostarczony do wejścia- pin na NANO. Jak pokazano na rys. 4 przebiegów, ten tranzystor robi dwie rzeczy. 1) Konwertuje sygnał szczytowy 12 V na sygnał 5 V kompatybilny z NANO, oraz 2) ODWRACA poziomy logiczne.

Pin wyjściowy NANO steruje tranzystorem MOSFET mocy (Q3), aby zapewnić moc laserom. Pozostałe komponenty zapewniają wskaźniki LED i wejście przełącznika „trybu testowego”.

Krok 7: Budowanie laserowego asystenta parkowania

Lista części do tego projektu znajduje się powyżej. Do zamontowania NANO, tranzystorów i innych części użyłem małego kawałka płytki perforowanej. Okablowanie punkt-punkt zostało użyte do wykonania wszystkich połączeń na płytce perforowanej. Następnie zlokalizowałem małą plastikową skrzynkę na narzędzia, w której mieści się gotowy zespół płyty perforowanej. Wywierciłem w pudełku potrzebne otwory, aby dostępne były diody LED i TEST SWITCH. Przeprowadziłem przewód zasilający prądu stałego z zasilacza ściennego przez obudowę i podłączyłem go bezpośrednio do płytki perf. Użyłem kilku gniazd gramofonowych typu „RCA”, aby wykonać połączenia zasilania z laserami i posiekałem kilka starych kabli audio, aby połączyć lasery z tymi gniazdami RCA, po prostu splatając CZARNY (-LASER VDC) przewód laserowy z SHIELD, a CZERWONY (+ LASER VDC) przewód laserowy do przewodu środkowego. Następnie pokryłem każdy splot kilkoma warstwami rurki termokurczliwej, aby zapewnić izolację i wzmocnienie mechaniczne.

Użyłem kilku wkrętów do drewna, aby zamontować skrzynkę Laser Control w krokwiach w pobliżu otwierania drzwi garażowych.

Jeśli chodzi o oprogramowanie, musisz pobrać kod źródłowy i edytować/kompilować/przesyłać go za pomocą swojego Arduio IDE.

Krok 8: Opcje zasilania

Do tego projektu wymagany jest mały zasilacz wtykowy, który jest w stanie zapewnić regulowane napięcie 5VDC. Ponieważ każdy laser potrzebuje około 40 mA przy napięciu 5 VDC, instalacja z dwoma laserami wymaga zasilania o mocy co najmniej 100 mA. Znalazłem w mojej skrzynce na śmieci odpowiedni regulowany, ścienny zasilacz 5VDC, który działał dobrze. Regulowana ładowarka do telefonów komórkowych 5 VDC jest również praktyczną opcją. Są one w pełni izolowane od masy, wyposażone w gniazdo USB do podłączenia telefonu komórkowego lub tabletu i są powszechnie dostępne za zaledwie kilka dolarów. Wystarczy odciąć jeden koniec kabla USB i podłączyć odpowiednie przewody 5 VDC i GROUND do zacisków wejściowych zasilania sterowania laserem.

ZASILANIE I MODUŁ LASEROWY UWAGI:

1. Zadbaj o zmierzenie i sprawdzenie wydajności każdego używanego źródła. Wiele zasilaczy ściennych NIE JEST REGULOWANYCH i może mieć bardzo wysokie napięcie wyjściowe przy niewielkim obciążeniu. Nadmierne napięcie może przesterować lasery, powodując niebezpieczne poziomy światła lasera, a także skrócić żywotność lasera.

2. Nie zalecam pobierania +5VDC z NANO do zasilania laserów, ponieważ może to przekroczyć moc wyjściową prądu NANO, co może spowodować przegrzanie lub uszkodzenie płyty procesora NANO.

3. Aby uniknąć sporów o uziemienie z otwieraczem drzwi garażowych, upewnij się, że zasilacz 5VDC, którego używasz do tego projektu, JEST PŁYWAJĄCY w stosunku do uziemienia.

Zwróć uwagę, że metalowa obudowa każdego modułu laserowego jest podłączona elektrycznie do DODATNIEGO (CZERWONEGO) przewodu zasilającego lasera. W związku z tym cały obwód, jak pokazano, powinien być zbudowany tak, aby był w pełni odizolowany (inaczej „pływający”) w odniesieniu do uziemienia

Krok 9: Montaż laserów

Użyłem ½-calowych zacisków kablowych, aby przymocować każdy laser do drewnianego bloku, który następnie przykręciłem do krokwi garażu. Wokół każdego lasera potrzeba było kilku warstw taśmy elektrycznej, aby powiększyć średnicę modułu laserowego o średnicy 12 mm, tak aby był on mocno utrzymywany w miejscu przez lampę kablową. Pojedyncza śruba zacisku kablowego umożliwia obracanie lasera w celu wyrównania. Jak zauważono, sam drewniany klocek jest przymocowany do krokwi za pomocą jednej śruby, aby sam drewniany klocek mógł być obracany w razie potrzeby.

Korzystając z przełącznika „TEST MODE” i dwóch „optycznych regulacji wyrównania”, można łatwo ustawić precyzyjne ustawienie punktu laserowego we właściwym miejscu na desce rozdzielczej pojazdu.

Krok 10: Jak to działa

Logika działania sterownika lasera jest dość prosta. Gdy tylko linia sygnalizacyjna czujnika zablokowanych drzwi przestanie pulsować na stały poziom, wiemy, że mamy zdarzenie Zablokowane drzwi. Zakładając, że zablokowanie drzwi jest spowodowane wjazdem pojazdu do garażu i chwilowym przerwaniem wiązki czujnika drzwi, możemy od razu włączyć lasery wspomagające parkowanie. Po około 30 sekundach możemy wtedy wyłączyć lasery.

Kod oprogramowania „w trybie pracy”, który implementuje tę logikę, pokazano na rysunku 5. NANO po prostu monitoruje pin wejściowy czujnika drzwi i ilekroć ten sygnał pozostaje na poziomie logicznym 0 przez ponad ½ sekundy, stwierdza, że mamy zablokowany czujnik- zdarzenia i włącza lasery wspomagające parkowanie. Gdy powróci pulsujący sygnał (samochód w pełni w garażu, Door-Sensor nie jest już zablokowany) uruchamiamy 30-sekundowy „Laser-OFF timer”. Po upływie tego czasu sekwencja zostaje zakończona i lasery zostają wyłączone.

Pełny zestaw kodów jest nieco bardziej złożony, ponieważ musi również obsługiwać kilka wskaźników LED i przełącznik dwustabilny. Przełącznik dwustabilny wybiera pomiędzy normalnym „TRYBEM PRACY” i „TRYBEM TESTOWYM”. W TRYBIE TESTOWYM czujnik drzwi garażowych jest ignorowany, a lasery są po prostu włączone. Jest to używane podczas instalacji i konfiguracji, aby można było skierować lasery we właściwe miejsce na przedniej szybie / desce rozdzielczej samochodu. Trzy diody LED pokazują POWER-ON, LASER-ON i STATUS. Dioda STATUS będzie świecić ciągłym światłem za każdym razem, gdy wykryte zostaną zablokowane drzwi. Ta dioda LED będzie migać mniej więcej raz na sekundę, gdy drzwi nie są już zablokowane, a timer wyłączenia lasera odlicza w dół. Lampka STATUS będzie szybko migać, gdy przełącznik dwustabilny zostanie ustawiony w pozycji TRYB TESTOWY.

Krok 11: Podsumowanie

Projekt Laser Parking Assistant wykonuje za mnie pracę i został zaskakująco dobrze przyjęty przez moją „społeczność użytkowników” (małżonek). Teraz rutynowo osiąga się precyzyjne parkowanie. Uważam, że kropka lasera jest dobrze widoczna w każdych warunkach oświetleniowych, ale kierowca nie jest zbytnio przez nią rozpraszany i zwraca uwagę na otoczenie podczas parkowania.

Jeśli masz podobny problem z parkowaniem i szukasz podejścia NERD-INTENSIVE, może to być rozwiązanie, które działa również dla Ciebie!

Miłego parkowania!

Krok 12: Referencje, schemat, pliki kodu źródłowego Arduino

Zobacz załączone pliki dla kodu źródłowego i plik PDF pełnego schematu.

INNE REFERENCJE

Źródła modułów laserowych:

Wyszukaj w serwisie eBay: Ostrość lasera punktowego 5 mW

Źródła miniaturowego przełącznika:

Wyszukaj w serwisie eBay przełącznik miniaturowy

Źródła dla IRFD9120 MOSFET:

Wyszukaj w serwisie eBay: IRFD9120

Źródła zasilania +5VDC

Wyszukaj w serwisie eBay: Telefon komórkowy 5VDC Charfer

Karta katalogowa urządzenia P-channel MOSFET

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