Лазерный ассистент парковки: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

К сожалению, я вынужден делить гаражную мастерскую с нашими машинами! Обычно это работает хорошо, однако, если одна из наших двух машин припаркована к своему стойлу слишком далеко, я с трудом могу передвигаться вокруг своего сверлильного станка, фрезерного станка, настольной пилы и т. Д. И наоборот, если машина припаркована недостаточно далеко, дверь гаража не закрывается или, что еще хуже, при закрывании ударяется о заднюю часть автомобиля!

Как вы, вероятно, согласитесь, «точность парковки» варьируется среди водителей, и я часто разочаровывался, уклоняясь от крыла, чтобы добраться до рабочего места. Я пробовал «механические решения», такие как теннисный мяч, свисающий с веревки, привязанной к потолочному балке, но обнаружил, что они мешали мне при перемещении или работе внутри пустой автомобильной стоянки.

Чтобы решить эту дилемму, я придумал это высокотехнологичное (потенциально опасное!) Решение, которое помогает каждый раз позиционировать автомобили с точностью до дюйма или около того. Если вы столкнулись с подобной проблемой, предлагаю вам Laser Parking Assitant. Это решение MICROCOMPUTER-GEEK работает хорошо, но при этом достаточно простое, чтобы его можно было собрать и установить за выходные.

Лазеры спешат на помощь

Недавно у меня в ящике для мусора остались остатки лазерных модулей, которым нужно было чем заняться. Итак, в свете (без каламбура) моих постоянных проблем с парковкой в гараже я разработал схему установки лазеров на потолочные стропила моего гаража, нацеленных на автомобили внизу. В результате на приборную панель автомобиля проецируется лазерная точка именно в том месте, где автомобиль необходимо остановить. Инструкции по работе с драйверами просты. Просто загоните машину в гараж и остановитесь, как только увидите КРАСНУЮ ТОЧКУ на приборной панели!

Шаг 1. Лазерная безопасность

Прежде чем продолжить, я хочу сделать несколько слов о лазерной безопасности. Даже относительно маломощные 5 мВт КРАСНЫЕ лазеры, используемые в этом проекте, способны производить чрезвычайно яркие, сильно сфокусированные, высокоэнергетические лучи света. Такой свет может повредить зрение! НИКОГДА НЕ СМОТРИТЕ НАПРЯМУЮ НА ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ.

Шаг 2: выбор лазерного модуля

Для моих двух автомобилей я установил пару небольших фокусируемых красных лазерных модулей мощностью 5 мВт (милливатт), по одному над каждым автомобильным отсеком. Как показано на рисунке 2, это небольшие автономные модули, которые могут питаться от любого источника питания от 3 до 6 В постоянного тока. Эти модули можно приобрести на eBay по цене от 4 до 10 долларов за штуку. диапазона, легко монтируются и могут быть сфокусированы на приборной панели вашего автомобиля, чтобы создать красную точку, которую легко увидеть даже в дневных условиях. Фактически, я рекомендую во время установки немного смягчить фокус, поскольку это увеличит размер лазерной точки, видимой на приборной панели, а также немного снизит ее интенсивность.

Альтернативы лазеру

Вы можете спросить: «Нет ли более дешевых лазеров?» Ответ - ДА, очень недорогие лазерные указки с батарейным питанием можно найти за доллар или два. Я действительно купил некоторые для других проектов, но обнаружил, что им не хватает выходной яркости. Не стесняйтесь попробовать их, поскольку они могут быть достаточно яркими для вас, но для моей установки я обнаружил, что более яркие, фокусируемые модули были лучше.

Но ждать! Некоторые лазеры выводят ЛИНИЮ или КРЕСТ. Разве это не было бы лучше? Чтобы создать ЛИНИЮ или ПОПЕРЕЧНЫЙ узор, в лазерный модуль помещают вторичную линзу, чтобы преобразовать нормальный выходной сигнал точечного лазерного источника в желаемый узор. При генерации ЛИНИЙ или КРЕСТОВИНЫ выходная мощность высокоинтенсивного лазера распределяется, «разбавляется», если хотите, для формирования линейного (или перекрестного) изображения. Во время испытаний этих линз в гараже я обнаружил, что результирующие лазерные линии слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть на приборной панели автомобиля, особенно в дневное время, когда солнечный свет проникает через окна гаража.

Шаг 3. Лазерный контроллер 1-го поколения

Чтобы продлить срок службы лазера, необходимы некоторые схемы для включения лазера, когда это необходимо, и выключения, когда нет. Наш электрический открыватель дверей, как и большинство других, автоматически включает лампочку при каждом цикле открывания двери. Эта лампочка горит около 5 минут, а затем гаснет. В моей первой реализации я просто поместил датчик освещенности прямо над лампочкой открывания и использовал его для управления силовым транзистором, который активировал лазеры помощника по парковке. Вскоре я заметил, что если бы дверь гаража была открыта задолго до того, как я подъехал к парковке, лазеры не сработали бы. То есть, поскольку таймер лампы открывания двери истек, нужно было на самом деле циклически включить устройство открывания двери гаража, чтобы включить лампочку открывания и, в свою очередь, запустить лазеры системы помощи при парковке.

Чтобы преодолеть это ограничение, я придумал Gen-2, более полное решение, позволяющее активировать лазеры системы помощи при парковке КАЖДЫЙ РАЗ, когда машина заезжает в гараж

Шаг 4. Лазерный контроллер 2-го поколения - использование датчика безопасности открывателя

«Датчик заблокированной двери» - необходимая функция безопасности на всех механизмах открывания гаражных ворот. Обычно это достигается путем попадания инфракрасного луча света через проем двери гаража на высоте около 6 дюймов над уровнем пола. Как показано на рисунке 3, этот световой луч исходит от излучателя «A» и обнаруживается датчиком «B». Если что-либо препятствует лучу света во время закрывания двери, обнаруживается ЗАБЛОКИРОВАНИЕ ДВЕРИ, и открыватель отменяет движение закрытия двери, чтобы вернуть дверь в полностью поднятое положение.

Как показано на рисунке выше, датчик безопасности «Заблокированной двери» состоит из излучателя ИК-излучения «А» и датчика ИК-излучения «В».

Обычно датчики заблокированной двери соединены с устройством открывания двери с помощью двухжильного провода, такого как КРАСНЫЕ линии, показанные на рисунке 3. Эта простая пара проводов соединяет эмиттер, детектор и устройство открывания вместе. Оказывается, что эта схема межсоединений 1) обеспечивает питание от открывателя для запуска датчиков и 2) обеспечивает канал связи от датчиков обратно к открывателю.

Шаг 5: Как работает датчик безопасности двери

Поскольку датчик заблокированной двери активен постоянно, я обнаружил, что могу использовать датчик для обнаружения мгновенного «события блокировки двери», которое происходит всякий раз, когда автомобиль заезжает в гараж для парковки. Чтобы заставить это работать, нужно было просто понять питание и формат сигналов, присутствующих в проводке датчика заблокированной двери.

На рисунке выше показана форма сигнала сигнала заблокированной двери для системы открывания дверей марки GENIE.

У меня есть открывалка марки «GENIE», и, поместив осциллограф через пару проводов, проходящих между устройством открывания и датчиками, я обнаружил пульсирующую 12-вольтную пиковую форму волны, когда датчик двери НЕ БЛОКИРУЕТСЯ. Как видно, напряжение на проводах датчика становится постоянным +12 В постоянного тока всякий раз, когда датчик ЗАБЛОКИРОВАН.

Я решил реализовать этот проект с помощью программного обеспечения внутри небольшого микроконтроллера Arduino NANO. Полная схема лазерного контроллера NANO находится на следующем шаге. Я использовал небольшой кусок материала прототипа печатной платы в стиле перфокарт, чтобы удерживать NANO и несколько оставшихся компонентов, необходимых для этого проекта. Небольшую клеммную колодку или другие разъемы по вашему выбору можно использовать для соединения с устройством открывания двери и лазерными модулями.

Если вы перейдете к схеме, видно, что входящий сигнал датчика двери + 12 В PP проходит через несколько диодов (просто для правильной полярности), а затем через транзистор NPN (Q1) перед подачей на входной контакт на НАНО. Как показано на диаграммах выше, этот транзистор выполняет две функции. 1) Он преобразует 12-вольтовый сигнал от пика к пику в сигнал 5 В, совместимый с NANO, и 2) он ИНВЕРТИРУЕТ логические уровни.

ВНИМАНИЕ: Описанная выше схема подключения и сигнализации применима к дверным замкам марки GENIE. Хотя я считаю, что большинство схем двухпроводных датчиков работают с использованием аналогичной техники сигнализации, вам, возможно, придется наложить осциллограф на проводку датчика на вашей системе открывания гаражных ворот, чтобы понять детали сигнала и при необходимости скорректировать проект

Шаг 6: оборудование

Я решил реализовать этот проект программно, используя небольшой микроконтроллер Arduino NANO. Полная схема лазерного контроллера NANO находится на следующем шаге. Я использовал небольшой кусок материала прототипа печатной платы в стиле перфокарт, чтобы удерживать NANO и несколько оставшихся компонентов, необходимых для этого проекта. Небольшую клеммную колодку или другие разъемы по вашему выбору можно использовать для соединения с устройством открывания двери и лазерными модулями.

Как вы можете видеть на схеме, входящий сигнал дверного датчика +12 В PP (предыдущий шаг!) Проходит через несколько диодов (просто для правильной полярности), а затем через NPN-транзистор (Q1) перед подачей на вход. булавка на NANO. Как показано на рис. 4, этот транзистор выполняет две функции. 1) Он преобразует 12-вольтовый сигнал от пика к пику в сигнал 5 В, совместимый с NANO, и 2) он ИНВЕРТИРУЕТ логические уровни.

Выходной контакт NANO управляет мощным МОП-транзистором (Q3) для подачи питания на лазеры. Остальные компоненты имеют светодиодные индикаторы и вход переключателя «тестового режима».

Шаг 7: создание лазерного помощника по парковке

Список деталей для этого проекта находится выше. Я использовал небольшой кусок перфорированной платы для установки NANO, транзисторов и других деталей. Двухточечная проводка использовалась для выполнения всех межсоединений на монтажной плате. Затем я нашел небольшую пластиковую коробку для хранения готовой перфорированной платы. Я просверлил в коробке необходимые отверстия, чтобы были доступны светодиоды и ТЕСТОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ. Я пропустил шнур питания постоянного тока от стенного источника питания через корпус и подключил его прямо к монтажной плате. Я использовал некоторые фонокорректоры типа «RCA» для подключения питания к лазерам и взломал несколько старых аудиокабелей, чтобы соединить лазеры с этими разъемами RCA, просто соединив ЧЕРНЫЙ (- LASER VDC) лазерный провод с SHIELD и КРАСНЫЙ (+ LASER VDC) лазерный провод к центральному проводнику. Затем я покрыл каждое соединение парой слоев термоусадочной трубки, чтобы обеспечить изоляцию и механическое усиление.

Я использовал пару шурупов, чтобы закрепить блок управления лазером на стропилах рядом с устройством открывания гаражных ворот.

Что касается программного обеспечения, вам нужно будет загрузить исходный код и отредактировать / скомпилировать / загрузить его с помощью вашей Arduio IDE.

Шаг 8: Варианты источника питания

Для этого проекта требуется небольшой подключаемый источник питания, способный обеспечить регулируемое напряжение 5 В постоянного тока. Поскольку каждому лазеру требуется около 40 мА при 5 В постоянного тока, для установки с двумя лазерами требуется источник питания, способный не менее 100 мА. В своем ящике для мусора я нашел подходящий регулируемый источник питания 5 В постоянного тока, который работал нормально. Регулируемое зарядное устройство для сотового телефона на 5 В постоянного тока также является приемлемым вариантом. Они полностью изолированы от земли, оснащены USB-разъемом для подключения к мобильному телефону или планшету и обычно доступны всего за несколько долларов. Можно просто отрезать один конец USB-кабеля и подключить соответствующие провода 5 В постоянного тока и заземления к входным клеммам питания управления лазером.

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ И ЛАЗЕРНЫЙ МОДУЛЬ ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЯ:

1. Позаботьтесь о том, чтобы измерить и проверить мощность любого источника питания, который вы используете. Многие настенные источники питания от бородавок НЕ РЕГУЛИРУЮТСЯ и могут иметь очень высокое выходное напряжение при небольшой нагрузке. Перенапряжение может перегрузить лазеры, создавая небезопасные уровни лазерного излучения, а также сокращая срок службы лазера.

2. Я не рекомендую потреблять + 5 В постоянного тока от NANO для питания лазеров, так как это может превысить допустимую мощность выходного тока NANO, что может привести к перегреву или повреждению платы ЦП NANO.

3. Во избежание каких-либо конфликтов с заземлением вашего открывателя гаражных ворот убедитесь, что источник питания 5 В постоянного тока, который вы используете для этого проекта, ПЛАВАЕТ относительно земли.

Обратите внимание, что металлический корпус каждого лазерного модуля электрически подключен к ПОЛОЖИТЕЛЬНОМУ (КРАСНОМУ) проводу питания лазера. Таким образом, вся схема, как показано, должна быть построена так, чтобы быть полностью изолированной (иначе: «плавающей») по отношению к заземлению

Шаг 9: Установка лазеров

Я использовал ½-дюймовые кабельные зажимы, чтобы прикрепить каждый лазер к деревянному бруску, который затем прикрутил к стропилам гаража. Несколько слоев изоленты требовалось вокруг каждого лазера, чтобы увеличить диаметр лазерного модуля на 12 мм, чтобы он мог плотно удерживаться на месте кабельной лампой. Один винт кабельного зажима позволяет лазеру вращать по мере необходимости для выравнивания. Как уже отмечалось, сам деревянный брусок крепится к стропилу с помощью одного винта, чтобы сам деревянный брусок мог вращаться по мере необходимости.

Используя переключатель «ТЕСТОВЫЙ РЕЖИМ» и две «регулировки оптического выравнивания», легко добиться точного расположения лазерной точки в нужном месте приборной панели автомобиля.

Шаг 10: как это работает

Логика работы с контроллером лазера довольно проста. Как только сигнальная линия датчика заблокированной двери переходит с пульсирующего на постоянный уровень, мы узнаем, что произошло событие Blocked-Door. Предполагая, что дверь заблокирована из-за того, что автомобиль въехал в гараж и на мгновение прервал луч датчика двери, мы можем немедленно включить лазеры системы помощи при парковке. Примерно через 30 секунд мы можем выключить лазеры.

Программный код «рабочего режима», реализующий эту логику, показан на рисунке 5. NANO просто контролирует входной контакт дверного датчика и всякий раз, когда этот сигнал остается на уровне логического 0 более ½ секунды, он приходит к выводу, что у нас есть заблокированный датчик. событие и включает лазеры системы помощи при парковке. Как только пульсирующий сигнал возвращается (автомобиль полностью в гараже, дверной датчик больше не заблокирован), мы запускаем 30-секундный таймер отключения лазера. Когда этот таймер истекает, последовательность завершается, и лазеры выключаются.

Полный кодовый набор немного сложнее, так как он также должен обрабатывать несколько светодиодных индикаторов и тумблер. Тумблер выбирает между нормальным «РЕЖИМ РАБОТЫ» и «РЕЖИМ ПРОВЕРКИ». В ТЕСТОВОМ РЕЖИМЕ датчик двери гаража игнорируется, и лазеры просто включаются. Это используется во время установки и настройки, чтобы можно было направить лазеры в нужное место на лобовом стекле / приборной панели автомобиля. Три светодиода показывают POWER-ON, LASER-ON и STATUS. Светодиод STATUS будет гореть постоянно, когда обнаруживается заблокированная дверь. Этот светодиод будет мигать примерно раз в секунду, когда дверь больше не заблокирована и таймер отключения лазера ведет обратный отсчет. Индикатор STATUS будет быстро мигать всякий раз, когда тумблер установлен в положение TEST MODE.

Шаг 11: Резюме

Проект Laser Parking Assistant выполняет свою работу за меня и был на удивление хорошо принят моим «сообществом пользователей» (супругой). Теперь, как правило, достигается высокая точность парковки. Я обнаружил, что лазерная точка хорошо видна при любых условиях освещения, но водитель не слишком отвлекается на точку и остается внимательным к окружающей среде во время парковки.

Если вы столкнулись с подобной проблемой парковки и ищете ИНТЕНСИВНЫЙ подход, это может быть подходящим решением и для вас!

Удачной парковки!

Шаг 12: Ссылки, схема, файлы исходного кода Arduino

Смотрите прикрепленные файлы с исходным кодом и PDF-файл с полной схемой.

ДРУГИЕ ССЫЛКИ

Источники лазерных модулей:

Найдите на eBay: Точечный лазерный фокус мощностью 5 мВт

Источники миниатюрного тумблера:

Найдите на eBay тумблер для миниатюр

Источники для IRFD9120 MOSFET:

Поиск на eBay по запросу: IRFD9120

Источники питания +5 В постоянного тока

Найдите на eBay: Charfer сотового телефона 5VDC

Технический паспорт устройства P-channel MOSFET

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