Asistente de estacionamiento láser: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Desafortunadamente, ¡debo compartir mi taller de garaje con nuestros autos! Esto generalmente funciona bien, sin embargo, si alguno de nuestros dos autos está estacionado en su puesto demasiado lejos, apenas puedo moverme alrededor de mi taladradora, fresadora, sierra de mesa, etc. Por el contrario, si un automóvil no está estacionado lo suficientemente lejos, la puerta del garaje no se cierra o, peor aún, golpea la parte trasera de un vehículo mientras se cierra.

Como probablemente estará de acuerdo, la “precisión de estacionamiento” varía entre los conductores y con frecuencia me frustraba esquivar un guardabarros solo para llegar a mi banco de trabajo. Probé "soluciones mecánicas", como una pelota de tenis que colgaba de una cuerda atada a una viga superior, pero descubrí que se interponían en mi camino cuando me movía o trabajaba dentro de un puesto de automóvil vacío.

Para abordar este dilema, se me ocurrió esta solución de alta tecnología (¡potencialmente exagerada!) Que ayuda a colocar los autos a una pulgada más o menos de la perfección cada vez. Si se enfrenta a un problema similar, le ofrezco el Asistente de estacionamiento láser. Esta solución MICROCOMPUTER-GEEK funciona bien, pero es lo suficientemente simple como para ser construida e instalada durante un fin de semana.

¡Láseres al rescate

Recientemente, me sobraron algunos módulos láser en mi caja de basura que buscaban algo que hacer. Entonces, a la luz (sin juego de palabras) de mis continuos problemas de estacionamiento en el garaje, elaboré un plan para montar los láseres en las vigas superiores de mi garaje dirigidos hacia los autos de abajo. El resultado es un punto láser proyectado en el tablero de instrumentos del automóvil exactamente donde el automóvil debe detenerse. Las instrucciones para el conductor son sencillas. ¡Simplemente conduzca el automóvil hasta el garaje y deténgase cuando vea por primera vez el PUNTO ROJO en el tablero!

Paso 1: seguridad del láser

Antes de continuar, quiero hacer una pausa para unas palabras sobre la seguridad del láser. Incluso los láseres RED de 5 mw de potencia relativamente baja utilizados en este proyecto son capaces de producir rayos de luz de alta energía extremadamente brillantes, bien enfocados. ¡Esa luz puede dañar tu visión! NO MIRAR DIRECTAMENTE AL RAYO LÁSER EN NINGÚN MOMENTO.

Paso 2: Selección del módulo láser

Para mi configuración de dos autos, instalé un par de pequeños módulos láser rojos enfocables de 5 mw (milivatios), uno sobre cada compartimiento para autos. Como se muestra en la Figura 2, estos son módulos pequeños e independientes que se pueden alimentar desde cualquier fuente de alimentación de 3 a 6 VCC. Estos módulos se pueden comprar en eBay por $ 4 a $ 10 cada uno. rango, son fáciles de montar y pueden enfocarse en el tablero de su automóvil para proporcionar un punto rojo que es fácil de ver incluso en condiciones de luz diurna. De hecho, recomiendo que durante la instalación, suavice un poco el enfoque, ya que esto aumentará el tamaño del punto láser que se ve en el tablero y reducirá un poco su intensidad.

Alternativas láser

Podría preguntar: "¿No hay láseres más baratos disponibles?" La respuesta es SÍ, se pueden encontrar punteros láser a batería muy económicos por un dólar o dos. De hecho, compré algunos para otros proyectos, pero descubrí que les faltaba brillo de salida. Siéntase libre de probarlos, ya que pueden ser lo suficientemente brillantes para usted, pero para mi instalación, encontré que los módulos más brillantes y enfocables eran un juego mejor.

¡Pero espera! Algunos láseres emiten un patrón de LÍNEA o CRUZADO. ¿No serían aún mejores? Para hacer un patrón de LÍNEA o CRUZ, se coloca una lente secundaria dentro del módulo láser para transformar la salida de la fuente de punto láser normal en el patrón deseado. Al generar el patrón de LÍNEA o CRUZ, la salida del láser de alta intensidad se distribuye, "diluida" si se quiere, para formar la imagen de línea (o cruz). En mis pruebas de garaje con estos lentes, encontré las líneas láser resultantes demasiado tenues para verlas en el tablero del auto, particularmente durante el día con la luz del sol que entraba a través de las ventanas del garaje.

Paso 3: Controlador láser Gen 1

Para maximizar la vida útil del láser, se necesitan algunos circuitos para encender el láser cuando sea necesario y luego apagarlo cuando no lo sea. Nuestro abridor de puerta eléctrico, como la mayoría, enciende automáticamente una bombilla cada vez que el abridor de puerta se enciende. Esta bombilla permanece encendida durante unos 5 minutos y luego se apaga. En mi primera implementación, simplemente coloqué un sensor de luz justo encima de la bombilla del abridor y lo usé para impulsar un transistor de potencia que activaba los láseres del asistente de estacionamiento. Mientras esto hacía que todo funcionara, pronto me di cuenta de que si la puerta del garaje ya había estado abierta un rato antes de que me detuviera para estacionar, los láseres no se activarían. Es decir, dado que el temporizador de la bombilla de la luz del abridor había expirado, era necesario en realidad apagar y encender el abridor de la puerta del garaje para encender la bombilla de la luz del abridor y, a su vez, poner en funcionamiento los láseres de asistencia de estacionamiento.

Para superar esta limitación, se me ocurrió Gen-2, una solución más completa para activar los láseres del asistente de estacionamiento ¡CADA VEZ que un automóvil ingresa al garaje

Paso 4: Controlador láser Gen 2: uso del sensor de seguridad del abridor

Un “sensor de puerta bloqueada” es una característica de seguridad requerida en todos los abre-puertas de garaje. Esto generalmente se logra disparando un haz de luz infrarroja a través de la abertura de la puerta del garaje, aproximadamente a 6 pulgadas sobre el nivel del piso. Como se muestra en la Figura 3, este haz de luz se origina en el Emisor "A" y es detectado por el Sensor "B". Si algo obstruye este rayo de luz durante el cierre de la puerta, se detecta una CONDICIÓN DE PUERTA BLOQUEADA y el abridor invierte el movimiento de cierre de la puerta para devolver la puerta a su posición completamente levantada.

Como se muestra en la figura anterior, el sensor de seguridad 'Puerta bloqueada' consta de un emisor de luz IR 'A' y un detector de luz IR 'B'.

Por lo general, encontrará los sensores de puerta bloqueada conectados al abridor de puerta utilizando un cable de 2 conductores como las líneas ROJAS que aparecen en la Figura 3. Este simple par de cables interconecta el emisor, el detector y el abridor juntos. Resulta que este esquema de interconexión 1) suministra ENERGÍA desde el abridor para hacer funcionar los sensores, y 2) proporciona una ruta de comunicación desde los sensores hasta el abridor.

Paso 5: Cómo funciona el sensor de seguridad de la puerta

Dado que el sensor de puerta bloqueada está activo en todo momento, descubrí que podía utilizar el sensor para detectar el “evento de puerta bloqueada” momentáneo que ocurre cada vez que se conduce un vehículo al garaje para estacionarse. Para que esto funcionara, solo era cuestión de comprender el formato de señalización y alimentación presente en el cableado del sensor de puerta bloqueada.

La figura anterior muestra la forma de onda de señalización de puerta bloqueada para un sistema de apertura de puerta de la marca GENIE.

Tengo un abridor de la marca “GENIE” y al colocar un osciloscopio a través del par de cables que va entre el abridor y los sensores, encontré una forma de onda pulsante de pico-pico de 12 voltios presente siempre que el sensor de la puerta NO estaba BLOQUEADO. Como se ve, el voltaje a través de los cables del sensor se vuelve estable + 12VDC siempre que el sensor ESTÁ BLOQUEADO.

Elegí implementar este proyecto con software dentro de un pequeño microcontrolador Arduino NANO. El esquema completo del controlador láser NANO se encuentra en el siguiente paso. Utilicé una pequeña pieza de material de placa de circuito prototipo de placa de perforación para sostener el NANO y los pocos componentes restantes necesarios para este proyecto. Se puede utilizar una pequeña regleta de terminales u otros conectores de su elección para interconectarse con su abrepuertas y los módulos láser.

Si pasa al esquema, se ve que la señal entrante del sensor de puerta de + 12V PP pasa a través de algunos diodos (solo para obtener la polaridad correcta) y luego a través de un transistor NPN (Q1) antes de enviarse a un pin de entrada en el NANO. Como se ilustra en las formas de onda anteriores, este transistor hace dos cosas. 1) Convierte la señal de pico a pico de 12 V en una señal de 5 voltios compatible con el NANO, y 2) INVIERTE los niveles lógicos.

PRECAUCIÓN: El esquema de cableado y señalización descrito anteriormente se aplica a los abrepuertas de la marca GENIE. Si bien creo que la mayoría de los esquemas de sensores de dos cables funcionan con una técnica de señalización similar, es posible que deba colocar un alcance a través del cableado del sensor en el sistema de apertura de la puerta de su garaje para comprender los detalles de la señal y ajustar el proyecto según sea necesario

Paso 6: el hardware

Elegí implementar este proyecto en software usando un pequeño microcontrolador Arduino NANO. El esquema completo del controlador láser NANO se encuentra en el siguiente paso. Utilicé una pequeña pieza de material de placa de circuito prototipo de placa de perforación para sostener el NANO y los pocos componentes restantes necesarios para este proyecto. Se puede utilizar una pequeña regleta de terminales u otros conectores de su elección para interconectarse con su abrepuertas y los módulos láser.

Como puede ver en el esquema, la señal entrante del sensor de puerta de + 12V PP (¡paso anterior!) Pasa a través de algunos diodos (solo para obtener la polaridad correcta) y luego a través de un transistor NPN (Q1) antes de enviarse a una entrada- pin en el NANO. Como se ilustra en las formas de onda de la Figura 4, este transistor hace dos cosas. 1) Convierte la señal de pico a pico de 12 V en una señal de 5 voltios compatible con el NANO, y 2) INVIERTE los niveles lógicos.

Un pin de salida NANO impulsa un transistor MOSFET de potencia (Q3) para proporcionar energía a los láseres. Los componentes restantes proporcionan indicadores LED y una entrada de interruptor de "modo de prueba".

Paso 7: Construcción del asistente de estacionamiento láser

La lista de piezas para este proyecto se encuentra arriba. Usé una pequeña pieza de placa perforada para montar el NANO, los transistores y otras partes. Se utilizó cableado punto a punto para completar todas las interconexiones en la placa perf. Luego ubiqué una pequeña caja de plástico para guardar el ensamblaje de la placa de perforación completa. Taladré los agujeros necesarios en la caja para que los LED y el INTERRUPTOR DE PRUEBA fueran accesibles. Enrute el cable de alimentación de CC de la fuente de alimentación de la pared a través de la carcasa y lo conecté directamente a la placa de perforación. Usé algunas tomas fonográficas de estilo "RCA" para hacer las conexiones de energía a los láseres y corté algunos cables de audio viejos para interconectar los láseres a estas tomas RCA simplemente empalmando el cable láser NEGRO (- LASER VDC) al SHIELD, y el Cable láser ROJO (+ LASER VDC) al conductor central. Luego cubrí cada empalme con un par de capas de tubería retráctil para proporcionar aislamiento y refuerzo mecánico.

Usé un par de tornillos para madera para montar la caja de control láser en las vigas cerca del abridor de la puerta del garaje.

En cuanto al software, deberá descargar el código fuente y editarlo / compilarlo / cargarlo usando su IDE de Arduio.

Paso 8: Opciones de fuente de alimentación

Para este proyecto se requiere una pequeña fuente de alimentación enchufable capaz de proporcionar 5 VCC regulados. Dado que cada láser necesita alrededor de 40 ma a 5 VCC, una instalación de dos láser necesita un suministro capaz de al menos 100 ma. Encontré una fuente de alimentación para verrugas de pared de 5 VCC regulada adecuada en mi caja de basura que funcionó bien. Un cargador de teléfono celular regulado de 5 VCC también es una opción viable. Estos están completamente aislados de tierra, cuentan con un receptáculo USB para la conexión a un teléfono celular o tableta, y comúnmente están disponibles por solo unos pocos dólares. Uno puede simplemente cortar un extremo de un cable USB y conectar los cables apropiados de 5 VCC y TIERRA en los terminales de entrada de energía del control del láser.

PRECAUCIONES SOBRE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN Y EL MÓDULO LÁSER:

1. Tenga cuidado de medir y verificar la salida de cualquier suministro que utilice. Muchos suministros para verrugas de pared NO ESTÁN REGULADOS y pueden tener salidas de voltaje muy alto cuando se cargan ligeramente. El exceso de voltaje puede sobrecargar los láseres creando niveles de luz láser inseguros y acortando la vida útil del láser.

2. No recomiendo sacar + 5VDC del NANO para alimentar los láseres, ya que esto podría exceder la capacidad de corriente de salida del NANO, lo que podría sobrecalentar o dañar la placa de la CPU del NANO.

3. Para evitar conflictos de conexión a tierra con su abre-puertas de garaje, asegúrese de que la fuente de alimentación de 5 VCC que utiliza para este proyecto esté FLOTANDO con respecto a la tierra.

Observe que la caja de metal de cada módulo láser está conectada eléctricamente al cable de alimentación del láser POSITIVO (ROJO). Como tal, todo el circuito como se muestra debe construirse para estar completamente aislado (también conocido como "flotante") con respecto a la tierra

Paso 9: Montaje de los láseres

Usé abrazaderas de cable de ½ pulgada para asegurar cada láser a un bloque de madera que luego atornillé a la viga del garaje. Se necesitaron unas pocas capas de cinta aislante alrededor de cada láser para agrandar los 12 mm de diámetro del módulo láser para que la lámpara de cable lo sujetara firmemente en su lugar. El único tornillo de la abrazadera del cable permite que el láser gire según sea necesario para la alineación. Como se señaló, el bloque de madera en sí está anclado a la viga con un solo tornillo para que el bloque de madera pueda girarse según sea necesario.

Usando el interruptor de "MODO DE PRUEBA" y los dos "ajustes de alineación óptica", la configuración para ubicar el punto láser con precisión en el punto correcto del tablero del vehículo es fácil de lograr.

Paso 10: cómo funciona

La lógica de funcionamiento del controlador láser es bastante simple. Tan pronto como la línea de señalización del sensor de puerta bloqueada pasa de pulsante a un nivel estable, sabemos que tenemos un evento de puerta bloqueada. Suponiendo que la puerta bloqueada se debe a que un vehículo ingresa al garaje e interrumpe momentáneamente el haz del sensor de la puerta, podemos encender inmediatamente los láseres de asistencia de estacionamiento. Después de unos 30 segundos, podemos apagar los láseres.

El código de software del “modo de ejecución” que implementa esta lógica se ve en la Figura 5. El NANO simplemente monitorea el pin de entrada del sensor de puerta y siempre que esa señal permanece en la lógica 0 por más de ½ segundo, concluye que tenemos un sensor bloqueado- evento y enciende los láseres de asistencia de estacionamiento. Una vez que vuelve la señal pulsante (el coche está completamente en el garaje, el sensor de puerta ya no está bloqueado), iniciamos un “temporizador de apagado del láser” de 30 segundos. Cuando este temporizador expira, la secuencia se completa y los láseres se APAGAN.

El conjunto de códigos completo es un poco más complejo, ya que también debe manejar algunos indicadores LED y un interruptor de palanca. El interruptor de palanca selecciona entre el "MODO DE EJECUCIÓN" y el "MODO DE PRUEBA" normales. En el MODO DE PRUEBA, el sensor de la puerta del garaje se ignora y los láseres simplemente se encienden. Esto se usa durante la instalación y configuración para que uno pueda apuntar los láseres al lugar correcto en el parabrisas / tablero del automóvil. Tres LED muestran ENCENDIDO, LÁSER ENCENDIDO y ESTADO. El LED de ESTADO estará encendido fijo siempre que se detecte una puerta bloqueada. Este LED parpadeará aproximadamente una vez por segundo cuando la puerta ya no esté bloqueada y el temporizador de apagado del láser esté contando hacia atrás. La luz de ESTADO parpadeará rápidamente siempre que el interruptor de palanca se haya colocado en la posición MODO DE PRUEBA.

Paso 11: Resumen

El proyecto Laser Parking Assistant hace el trabajo por mí y fue sorprendentemente bien aceptado por mi "comunidad de usuarios" (cónyuge). Ahora, el estacionamiento de alta precisión se logra de forma rutinaria. Encuentro que el punto láser es fácilmente visible en todas las condiciones de iluminación, pero el conductor no se distrae demasiado con el punto y permanece atento a los alrededores mientras estaciona.

Si enfrenta un problema de estacionamiento similar y está buscando un enfoque INTENSIVO DE NERD, ¡esta podría ser la solución que funcione para usted también!

¡Feliz estacionamiento!

Paso 12: Referencias, esquema, archivos de código fuente de Arduino

Consulte los archivos adjuntos para obtener el código fuente y un archivo PDF del esquema completo.

OTRAS REFERENCIAS

Fuentes de módulos láser:

Buscar en eBay: Enfoque láser de puntos de 5 mW

Fuentes de interruptor de palanca en miniatura:

Busca en eBay el interruptor de palanca de miniture

Fuentes para IRFD9120 MOSFET:

Búsqueda en eBay de: IRFD9120

Fuentes para fuente de alimentación de + 5VDC

Buscar en eBay: Cargador de teléfono móvil de 5 V CC

Hoja de datos para el dispositivo MOSFET de canal P

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