Bantuan Parkir Terbalik di Garasi Menggunakan Sensor Keamanan dan Sirkuit Analog yang Ada: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Saya menduga bahwa banyak penemuan dalam sejarah umat manusia dibuat karena istri yang mengeluh. Mesin cuci dan kulkas memang tampak seperti kandidat yang layak. "Penemuan" kecil saya yang dijelaskan dalam Instruksi ini adalah asisten parkir garasi elektronik yang juga merupakan hasil dari (ya, Anda dapat menebaknya) keluhan istri.:)

Saya suka memarkir mobil saya di garasi kami secara terbalik untuk keluar cepat di pagi hari. Jika saya memarkirnya terlalu jauh, istri saya tidak senang dengan jalan sempit menuju pintu rumah. Jika saya memarkirnya tidak cukup jauh, maka bemper depan menghalangi pintu garasi yang dikendalikan dari jarak jauh. Tempat yang ideal adalah memiliki bemper depan 1-2 inci dari pintu tertutup, yang cukup sulit dicapai setiap saat.

Secara alami, solusi paling sederhana adalah bola tenis klasik dengan tali yang digantung di langit-langit. Tentu, itu akan berhasil, tetapi di mana kesenangannya? Untuk penghobi elektronik seperti saya, pikiran pertama adalah membangun sirkuit! Setidaknya ada selusin Instructables yang menjelaskan pencari jangkauan garasi berdasarkan sensor ultrasound, Arduino, dan beberapa jenis sinyal cahaya menggunakan LED. Oleh karena itu, untuk membuatnya lebih menarik, saya memilih solusi alternatif yang memanfaatkan sensor pembalik keselamatan yang sudah ada yang merupakan bagian integral dari pintu garasi otomatis yang diproduksi oleh LiftMaster. Video berikut menjelaskan cara kerjanya, menghemat banyak menulis.

Sinyal penerima sensor "semua jelas" saat bumper depan berhenti memotong sinar inframerah. Sempurna! Yang harus saya lakukan adalah mencegat sinyal ini, kan? Yah, itu lebih mudah diucapkan daripada dilakukan…

(Penafian: Dengan melanjutkan ke langkah berikutnya, Anda mengakui bahwa Anda berpengalaman dalam elektronik dan sangat menyadari bahwa proyek ini mengotak-atik peralatan keselamatan yang ada. Ini berfungsi dengan baik jika dilakukan dengan benar, tetapi jika Anda mengacaukan sesuatu, Anda berisiko merender peralatan keselamatan tidak efektif. Lanjutkan dengan risiko Anda sendiri, saya tidak akan bertanggung jawab atas efek buruk apa pun, seperti hewan peliharaan yang mati/terluka, anak-anak, dll., yang diakibatkan oleh penerapan Anda terhadap Instruksi ini.)

Langkah 1: Masalah 1: Bagaimana Mencegat dan Menggunakan Sinyal Dari Sensor Keamanan LiftMaster?

Ketika jalur sinar inframerah (IR) antara emitor dan penerima jelas, penerima mengirimkan melalui sepasang kabel sinyal gelombang persegi 156 Hz seperti yang ditunjukkan pada gambar pertama. Dalam satu periode, 6,5 ms dari ~6 V tinggi diikuti oleh tidak lebih dari 0,5 ms dari ~0 V rendah (gambar kedua dan ketiga). Ketika sinar IR bertemu rintangan, penerima tidak mengirimkan sinyal dan saluran tetap tinggi pada tegangan suplai (gambar keempat). Menariknya, catu daya untuk kedua emitor dan penerima, serta sinyal penerima, berasal dari sepasang terminal di belakang pembuka LiftMaster (gambar kelima).

Jadi, inti dari masalah ini adalah bagaimana mendeteksi sinyal gelombang persegi pada gambar pertama dari sinyal DC pada gambar 4. Tidak perlu menemukan kembali roda, karena masalah ini telah diselesaikan oleh orang lain dengan rangkaian Detektor Pulsa yang Hilang. Ada banyak implementasi; Saya telah memilih satu dari halaman Circuits Today ini dan sedikit memodifikasinya seperti yang ditunjukkan pada gambar kelima. Halaman asli menjelaskan prinsip-prinsip operasi secara rinci. Singkatnya, timer NE555 yang beroperasi dalam mode monostabil akan menjaga pin OUTPUT-nya tetap tinggi selama periode gelombang persegi yang masuk (terhubung ke TRIGGER) lebih pendek dari interval waktu pada pin THRESHOLD+DISCHARGE. Yang terakhir tergantung pada nilai R1 dan C2. Tegangan DC pada TRIGGER akan memungkinkan C2 untuk mengisi di atas nilai ambang batas dan pin OUTPUT akan menjadi rendah. Masalah terpecahkan!

Langkah 2: Masalah 2: Bagaimana Menunjukkan Secara Visual Status Pin OUTPUT Timer?

Ini bukan masalah: gunakan LED. Matikan saat pancaran IR utuh dan OUTPUT tinggi (yang terjadi 99,999% setiap saat) dan nyalakan saat pancaran terputus dan OUTPUT rendah. Dengan kata lain, balikkan sinyal OUTPUT untuk memberi daya pada LED. Saklar paling sederhana dari jenis ini, IMHO, menggunakan transistor MOSFET saluran-P, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. OUTPUT Timer terhubung ke gerbangnya. Selama tinggi, transistor dalam mode impedansi tinggi dan LED mati. Dan sebaliknya, tegangan rendah pada gerbang akan memungkinkan arus mengalir. Resistor pull-up R4 memastikan bahwa gerbang tidak pernah dibiarkan menggantung dan disimpan pada keadaan yang diinginkan. Masalah terpecahkan!

Langkah 3: Masalah 3: Bagaimana Menghidupkan Sirkuit yang Dijelaskan Sejauh Ini?

Detektor Pulsa Hilang yang ditunjukkan pada Langkah 1 membutuhkan tegangan suplai DC yang stabil. Saya dapat menggunakan baterai atau membeli adaptor AC/DC yang sesuai. Meh, terlalu banyak masalah. Bagaimana kalau menggunakan suplai sensor keamanan itu sendiri yang disediakan oleh LiftMaster? Nah, masalahnya adalah ia membawa sinyal penerima IR, yang tidak "stabil", atau "DC". Tapi itu bisa disaring dan dihaluskan dengan benar dengan rangkaian yang sangat sederhana yang ditunjukkan di atas. Kapasitor elektrolitik 1 mF yang besar adalah filter yang cukup baik dan dioda yang terpasang memastikannya tidak mengalir kembali saat sinyal rendah. Masalah terpecahkan!

Triknya adalah tidak menarik terlalu banyak arus dari LiftMaster, atau operasi sensor keselamatan dapat terganggu. Untuk alasan ini saya tidak menggunakan timer NE555 standar tetapi CMOS clone TS555 dengan konsumsi daya yang sangat rendah.

Langkah 4: Masalah 4: Bagaimana Menggabungkan Semua Komponen?

Mudah; lihat rangkaian lengkap di atas. Berikut adalah daftar bagian yang saya gunakan:

• U1 = Timer CMOS tunggal berdaya rendah TS555 yang dibuat oleh STMicroelectronics.
• M1 = P-channel MOSFET transistor IRF9Z34N.
• Q1 = transistor PNP BJT BC157.
• D1 = Dioda 1N4148.
• D2 = LED kuning, jenis tidak diketahui.
• C1 = 10 nF kapasitor keramik.
• C2 = 10 uF kapasitor elektrolit.
• C3 = 1 mF kapasitor elektrolit.
• R1 dan R2 = 1 resistor k-ohm.
• R3 = resistor 100 ohm.
• R4 = resistor 10 k-ohm.

Dengan suplai 5,2 V, rangkaian di atas hanya mengkonsumsi ~3 mA saat LED mati dan ~25 mA saat menyala. Konsumsi saat ini dapat dikurangi lebih lanjut menjadi ~1 mA dengan mengubah R1 menjadi 100 k-ohm dan C2 menjadi 100 nF. Peningkatan resistensi lebih lanjut dan pengurangan kapasitansi dibatasi dengan menjaga produk RC konstan (= 0,01) tidak mengurangi arus.

Saya telah menempatkan resistor LED dan R3 di kaleng Altoids kecil yang lucu dan memakukannya ke dinding. Dari sana, saya menjalankan kabel panjang sampai ke pembuka LiftMaster di langit-langit. Sirkuit driver disolder pada papan tujuan umum dan ditempatkan di kotak kecil yang lucu yang saya dapatkan dari Adafruit. Kotak terpasang ke rangka LiftMaster dan sepasang kabel suplai terpasang ke terminal sensor keselamatan.

Saat memundurkan mobil saya ke garasi, saya berhenti segera setelah LED mati. Hasilnya adalah perataan yang sempurna, seperti yang ditunjukkan pada gambar terakhir. Masalah terpecahkan!

Langkah 5: Tambahan: Asisten Parkir Lebih Ringan, Meski Tidak Lebih Cerah:)

10 hari setelah Instruksi ini pertama kali diterbitkan, saya membangun lampu parkir pemandu untuk pintu garasi kedua saya. Perlu disebutkan di sini karena saya telah membuat perbaikan kecil dalam desain sirkuit. Lihat gambar pertama. Pertama, saya memilih opsi arus yang lebih rendah untuk pasangan RC yang dijelaskan pada langkah sebelumnya di mana kapasitansi rendah 100 nF cocok dengan resistansi yang lebih tinggi 100 k-ohm. Selanjutnya, saya menghilangkan transistor PMOS dan resistor pull-up 10 k-ohm dan menghubungkan ground LED langsung ke pin OUTPUT TS555. Hal ini dimungkinkan karena objek di jalur sinar IR membawa tegangan OUTPUT rendah, secara efektif menyalakan LED. Ada harga yang harus dibayar untuk penyederhanaan ini. Dengan adanya PMOS, saya tidak perlu khawatir tentang arus LED: IRF9Z34N dapat mengambil 19 A, sehingga LED dapat bersinar seterang yang saya inginkan. Pin OUTPUT TS555 hanya dapat menenggelamkan 10 mA, oleh karena itu saya harus memasangkan LED dengan resistor yang lebih tinggi 220 ohm, yang menurunkan kecerahannya. Itu masih terlihat dengan baik, seperti yang ditunjukkan gambar keempat, jadi itu berfungsi untuk saya. Daftar bagian untuk desain ini adalah sebagai berikut:

• U3 = Timer CMOS tunggal berdaya rendah TS555 yang dibuat oleh STMicroelectronics.
• Q3 = transistor PNP BJT BC157.
• D5 = Dioda 1N4148.
• D6 = LED kuning, jenis tidak diketahui.
• C7 = 10 nF kapasitor keramik.
• C8 = 100 nF kapasitor keramik.
• C9 = 1 mF kapasitor elektrolit.
• R9 = resistor 100 k-ohm.
• R10 = 1 resistor k-ohm.
• R11 = resistor 220 ohm.

Rangkaian mengkonsumsi 1 mA dan 12 mA masing-masing dalam keadaan OFF dan ON.