Asistencia de estacionamiento en reversa en el garaje usando un sensor de seguridad y un circuito analógico existentes: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Sospecho que muchos inventos en la historia de la humanidad se hicieron debido a las quejas de las esposas. La lavadora y el frigorífico ciertamente parecen candidatos viables. Mi pequeño "invento" descrito en este Instructable es un asistente electrónico de estacionamiento en garaje que también es el resultado de (sí, lo adivinaste) quejas de esposas.:)

Me gusta estacionar mi auto en nuestro garaje en reversa para salir rápidamente por la mañana. Si lo estaciono demasiado lejos, mi esposa no está contenta con el estrecho pasillo que lleva a la puerta de la casa. Si lo estaciono no lo suficientemente lejos, entonces el parachoques delantero está en el camino de la puerta del garaje con control remoto. El lugar ideal es tener el parachoques delantero a 1-2 pulgadas de la puerta cerrada, lo cual es bastante difícil de lograr cada vez.

Naturalmente, la solución más sencilla es la clásica pelota de tenis con una cuerda que cuelga del techo. Seguro, funcionaría, pero ¿dónde está la diversión? Para un aficionado a la electrónica como yo, el primer pensamiento es construir un circuito. Existen al menos una docena de Instructables que describen un telémetro de garaje basado en un sensor de ultrasonido, Arduino y algún tipo de señal de luz que usa LED. Por lo tanto, para hacerlo más interesante, opté por una solución alternativa que aprovecha un sensor de reversa de seguridad existente que es una parte integral de la puerta de garaje automática fabricada por LiftMaster. El siguiente video explica cómo funciona, lo que me ahorra mucho escribir.

El receptor del sensor indica "todo despejado" en el momento en que el parachoques delantero deja de cruzarse con el haz de infrarrojos. ¡Perfecto! Todo lo que tengo que hacer es interceptar esta señal, ¿verdad? Bueno, es más fácil decirlo que hacerlo …

(Descargo de responsabilidad: al continuar con el siguiente paso, reconoce que está bien versado en electrónica y es muy consciente de que este proyecto juega con un equipo de seguridad existente. Funciona bien si se hace correctamente, pero si arruina algo, corre el riesgo de hacer lo dicho. equipo de seguridad ineficaz. Proceda bajo su propio riesgo, no seré responsable de ningún efecto nocivo, como mascotas, niños, etc., muertos o heridos, que resulten de la implementación de este Instructable.)

Paso 1: Problema 1: ¿Cómo interceptar y utilizar la señal del sensor de seguridad de LiftMaster?

Cuando la trayectoria del haz de infrarrojos (IR) entre el emisor y el receptor está despejada, el receptor envía a través de un par de cables una señal de onda cuadrada de 156 Hz como se muestra en la primera imagen. En un solo período, 6,5 ms de ~ 6 V de alto son seguidos por no más de 0,5 ms de ~ 0 V de bajo (segunda y tercera imagen). Cuando el haz de infrarrojos encuentra un obstáculo, el receptor no envía ninguna señal y la línea permanece alta en el voltaje de suministro (cuarta imagen). Curiosamente, la fuente de alimentación tanto para el emisor como para el receptor, así como la señal del receptor, se originan en un solo par de terminales en la parte posterior del abridor LiftMaster (quinta imagen).

Por lo tanto, la esencia de este problema es cómo detectar la señal de onda cuadrada en la primera imagen a partir de la señal de CC en la imagen 4. No es necesario reinventar la rueda, ya que este problema ha sido resuelto por otros con un circuito detector de pulso perdido.. Hay muchas implementaciones; Elegí uno de esta página de Circuitos Hoy y lo modifiqué ligeramente como se muestra en la quinta imagen. La página original describe sus principios de funcionamiento en detalle. En resumen, el temporizador NE555 que funciona en modo monoestable mantendrá su pin de SALIDA alto siempre que el período de la onda cuadrada entrante (conectado al TRIGGER) sea más corto que el intervalo de tiempo en los pines UMBRAL + DESCARGA. Este último depende de los valores de R1 y C2. Un voltaje de CC en el TRIGGER permitirá que C2 se cargue por encima del valor de umbral y el pin de SALIDA bajará. ¡Problema resuelto!

Paso 2: Problema 2: ¿Cómo indicar visualmente el estado del pin de SALIDA del temporizador?

Esto es una obviedad: use un LED. Manténgalo apagado cuando el haz de infrarrojos esté intacto y la SALIDA esté alta (lo que ocurre el 99,999% del tiempo) y enciéndalo cuando el haz se interrumpa y la SALIDA sea baja. En otras palabras, invierta la señal de SALIDA para encender el LED. El interruptor más simple de este tipo, en mi humilde opinión, utiliza un transistor MOSFET de canal P, como se muestra en la imagen de arriba. La SALIDA del temporizador está conectada a su puerta. Mientras sea alto, el transistor está en modo de alta impedancia y el LED está apagado. Y viceversa, el bajo voltaje en la puerta permitirá que fluya la corriente. La resistencia pull-up R4 asegura que la puerta nunca se deje colgando y se mantenga en su estado preferido. ¡Problema resuelto!

Paso 3: Problema 3: ¿Cómo alimentar el circuito descrito hasta ahora?

El detector de pulso perdido que se muestra en el paso 1 necesita un voltaje de suministro de CC constante. Podría usar baterías o comprar un adaptador AC / DC adecuado. Meh, demasiados problemas. ¿Qué tal usar el suministro del sensor de seguridad proporcionado por LiftMaster? Bueno, el problema es que lleva la señal del receptor de infrarrojos, que no es ni "constante" ni "CC". Pero se puede filtrar y suavizar correctamente con un circuito muy simple que se muestra arriba. Un condensador electrolítico grande de 1 mF es un filtro suficientemente bueno y el diodo adjunto asegura que no se descargue cuando la señal es baja. ¡Problema resuelto!

El truco consiste en no extraer demasiada corriente de LiftMaster o, de lo contrario, el funcionamiento del sensor de seguridad puede verse comprometido. Por esta razón no utilicé el temporizador NE555 estándar sino su clon CMOS TS555 con muy bajo consumo de energía.

Paso 4: Problema 4: ¿Cómo juntar todos los componentes?

Fácilmente; vea el circuito completo arriba. Aquí está la lista de piezas que utilicé:

• U1 = Temporizador CMOS único de baja potencia TS555 fabricado por STMicroelectronics.
• M1 = transistor MOSFET de canal P IRF9Z34N.
• Q1 = transistor PNP BJT BC157.
• D1 = Diodo 1N4148.
• D2 = LED amarillo, tipo desconocido.
• C1 = condensador cerámico de 10 nF.
• C2 = condensador electrolítico de 10 uF.
• C3 = condensador electrolítico de 1 mF.
• R1 y R2 = resistencias de 1 k-ohm.
• R3 = resistencia de 100 ohmios.
• R4 = resistencia de 10 k-ohmios.

Con suministro de 5.2 V, el circuito anterior consume solo ~ 3 mA cuando el LED está apagado y ~ 25 mA cuando está encendido. El consumo de corriente se puede reducir aún más a ~ 1 mA cambiando R1 a 100 k-ohmios y C2 a 100 nF. El aumento adicional de la resistencia y la reducción de la capacitancia restringida por mantener constante el producto RC (= 0,01) no reduce la corriente.

Coloqué el LED y la resistencia R3 en una pequeña lata de Altoids y la clavé en la pared. Desde allí, pasé un cable largo hasta el abridor LiftMaster en el techo. El circuito del controlador se soldó en una placa de uso general y se colocó en una linda cajita que obtuve de Adafruit. La caja está conectada al marco del LiftMaster y el par de cables de suministro está conectado a los terminales del sensor de seguridad.

Mientras conduzco mi coche en reversa hacia el garaje, me detengo tan pronto como se apaga el LED. El resultado es una alineación perfecta, como se muestra en la última imagen. ¡Problema resuelto!

Paso 5: Anexo: Asistente de estacionamiento más ligero, aunque no más brillante:)

Diez días después de la primera publicación de este Instructable, construí la luz de estacionamiento de guía para mi segunda puerta de garaje. Vale la pena mencionarlo aquí ya que he realizado pequeñas mejoras en el diseño del circuito. Vea la primera imagen. Primero, opté por la opción de corriente más baja para el par RC descrito en el paso anterior donde una baja capacitancia de 100 nF coincide con una mayor resistencia de 100 k-ohmios. A continuación, eliminé el transistor PMOS y la resistencia pull-up de 10 k-ohmios y conecté la tierra del LED directamente al pin de SALIDA del TS555. Es posible porque un objeto en la trayectoria del haz de infrarrojos hace que el voltaje de SALIDA sea bajo, encendiendo efectivamente el LED. Sin embargo, hay un precio que pagar por esta simplificación. Con PMOS presente, no tuve que preocuparme por la corriente del LED: el IRF9Z34N puede tomar 19 A, por lo que el LED puede brillar tanto como yo quiera. El pin de SALIDA de TS555 puede hundirse solo 10 mA, por lo tanto, tuve que emparejar el LED con una resistencia más alta de 220 ohmios, lo que redujo su brillo. Todavía es bien visible, como muestra la cuarta imagen, por lo que me funciona. La lista de piezas para este diseño es la siguiente:

• U3 = Temporizador CMOS único de baja potencia TS555 fabricado por STMicroelectronics.
• Q3 = transistor PNP BJT BC157.
• D5 = Diodo 1N4148.
• D6 = LED amarillo, tipo desconocido.
• C7 = condensador cerámico de 10 nF.
• C8 = condensador cerámico de 100 nF.
• C9 = condensador electrolítico de 1 mF.
• R9 = resistencia de 100 k-ohmios.
• R10 = resistencia de 1 k-ohm.
• R11 = resistencia de 220 ohmios.

El circuito consume 1 mA y 12 mA en su estado APAGADO y ENCENDIDO, respectivamente.