Assistant de stationnement laser : 12 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Malheureusement, je dois partager mon atelier de garage avec nos voitures ! Cela fonctionne généralement bien, cependant, si l'une de nos deux voitures est garée trop loin dans son box, je peux à peine me déplacer autour de ma perceuse à colonne, de ma fraiseuse, de ma scie à table, etc. Inversement, si une voiture n'est pas garée assez loin, la porte de garage ne se ferme pas ou pire encore, claque sur l'arrière d'un véhicule en se fermant !

Comme vous en conviendrez probablement, la «précision de stationnement» varie selon les conducteurs et j'étais souvent frustré d'esquiver autour d'un garde-boue juste pour me rendre à mon établi. J'ai essayé des « solutions mécaniques » telles qu'une balle de tennis suspendue à une ficelle attachée à un chevron supérieur, mais j'ai constaté qu'elles me gênaient lorsque je me déplaçais ou que je travaillais à l'intérieur d'une cabine de voiture vide.

Pour résoudre ce dilemme, j'ai proposé cette solution de haute technologie (potentiellement excessive!) Qui aide à positionner les voitures à environ un pouce de la perfection à chaque fois. Si vous rencontrez un problème similaire, je vous propose l'assistant de stationnement laser. Cette solution MICRO-ORDINATEUR-GEEK fonctionne bien, mais est assez simple pour être construite et installée en un week-end.

Lasers à la rescousse

J'ai récemment eu des modules laser dans ma boîte à ordures qui cherchaient quelque chose à faire. Donc, à la lumière (sans jeu de mots) de mes problèmes de stationnement dans le garage en cours, j'ai élaboré un plan pour monter les lasers dans les chevrons supérieurs de mon garage visant les voitures ci-dessous. Le résultat est un point laser projeté sur le tableau de bord de la voiture exactement là où la voiture doit être arrêtée. Les instructions du conducteur sont simples. Conduisez simplement la voiture dans le garage et arrêtez-vous lorsque vous voyez pour la première fois le POINT ROUGE sur le tableau de bord !

Étape 1: Sécurité laser

Avant d'aller plus loin, je veux faire une pause pour quelques mots sur la sécurité laser. Même les lasers RED de 5 mw de puissance relativement faible utilisés dans ce projet sont capables de produire des faisceaux de lumière extrêmement lumineux, étroitement focalisés et à haute énergie. Une telle lumière peut endommager votre vision ! NE PAS REGARDER DIRECTEMENT DANS LE FAISCEAU LASER À AUCUN MOMENT.

Étape 2: Sélection du module laser

Pour ma configuration à deux voitures, j'ai installé une paire de petits modules laser rouges focalisables de 5 mw (milliwatts), un sur chaque baie de voiture. Comme le montre la figure 2, il s'agit de petits modules autonomes qui peuvent être alimentés à partir de n'importe quelle source d'alimentation de 3 à 6 V CC. Ces modules peuvent être achetés sur eBay entre 4 et 10 $ chacun. gamme, sont faciles à monter et peuvent être focalisés sur le tableau de bord de votre voiture pour fournir un point rouge facile à voir même dans des conditions de lumière du jour. En fait, je recommande que lors de l'installation, vous adoucissez un peu la mise au point car cela augmentera à la fois la taille du point laser vu sur le tableau de bord et réduira un peu son intensité.

Alternatives au laser

Vous pourriez demander: « Des lasers moins chers ne sont-ils pas disponibles ? » La réponse est OUI, des pointeurs laser alimentés par batterie très bon marché peuvent être trouvés pour un dollar ou deux. En fait, j'en ai acheté pour d'autres projets, mais j'ai trouvé qu'ils manquaient de luminosité de sortie. N'hésitez pas à les essayer car ils peuvent être assez lumineux pour vous, mais pour mon installation, j'ai trouvé que des modules plus lumineux et focalisables étaient un meilleur jeu.

Mais attendez! Certains lasers produisent un motif LIGNE ou CROIX. Ne serait-ce pas encore mieux ? Pour créer un motif LIGNE ou CROIX, une lentille secondaire est placée à l'intérieur du module laser pour transformer la sortie de la source ponctuelle laser normale en le motif souhaité. En générant le motif LIGNE ou CROIX, la sortie laser à haute intensité est distribuée, « diluée » si vous voulez, pour former l'image en ligne (ou en croix). Lors de mes essais de garage avec ces objectifs, j'ai trouvé les lignes laser résultantes trop sombres pour être vues sur le tableau de bord automatique, en particulier pendant la journée avec la lumière du soleil passant à travers les vitres du garage.

Étape 3: Contrôleur laser Gen 1

Pour maximiser la durée de vie du laser, certains circuits sont nécessaires pour activer le laser lorsque cela est nécessaire, puis le désactiver lorsqu'il ne l'est pas. Notre ouvre-porte électrique, comme la plupart, allume automatiquement une ampoule à chaque cycle de l'ouvre-porte. Cette ampoule reste allumée environ 5 minutes puis s'éteint. Dans ma première implémentation, j'ai simplement placé un capteur de lumière juste au-dessus de l'ampoule de l'ouvre-porte et l'ai utilisé pour piloter un transistor de puissance qui a activé les lasers de l'assistant de stationnement. Alors que cela faisait avancer les choses, j'ai vite remarqué que si la porte du garage avait déjà été ouverte un certain temps avant que je me gare pour me garer, les lasers ne s'activeraient pas. C'est-à-dire que puisque la minuterie de l'ampoule de l'ouvre-porte avait expiré, il fallait en fait faire fonctionner l'ouvre-porte de garage pour allumer l'ampoule de l'ouvre-porte et, à son tour, faire fonctionner les lasers d'aide au stationnement.

Pour surmonter cette limitation, j'ai imaginé Gen-2, une solution plus complète pour déclencher les lasers de l'assistant de stationnement CHAQUE FOIS qu'une voiture entre dans le garage

Étape 4: Laser Controller Gen 2 - Utilisation du capteur de sécurité de l'ouvreur

Un « capteur de porte bloquée » est une caractéristique de sécurité requise sur tous les ouvre-portes de garage. Ceci est généralement accompli en projetant un faisceau de lumière infrarouge à travers l'ouverture de la porte de garage, à environ 6 pouces au-dessus du niveau du sol. Comme le montre la figure 3, ce faisceau lumineux provient de l'émetteur « A » et détecté par le capteur « B ». Si quelque chose obstrue ce faisceau lumineux pendant la fermeture de la porte, une CONDITION DE PORTE BLOQUÉE est détectée et le mouvement de fermeture de la porte est inversé par l'ouvre-porte afin de ramener la porte à sa position complètement relevée.

Comme le montre la figure ci-dessus, le capteur de sécurité 'Porte bloquée' se compose d'un émetteur de lumière IR 'A' et d'un détecteur de lumière IR 'B'.

Vous trouverez généralement les capteurs de porte bloquée connectés à l'ouvre-porte à l'aide d'un fil à 2 conducteurs comme les lignes ROUGES apparaissant sur la figure 3. Cette simple paire de fils interconnecte l'émetteur, le détecteur et l'ouvre-porte ensemble. Il s'avère que ce schéma d'interconnexion 1) fournit de l'ALIMENTATION de l'ouvre-porte pour faire fonctionner les capteurs, et 2) fournit un chemin de communication des capteurs vers l'ouvre-porte.

Étape 5: Comment fonctionne le capteur de sécurité de porte

Étant donné que le capteur de porte bloquée est actif à tout moment, j'ai découvert que je pouvais utiliser le capteur pour détecter l'"événement de porte bloquée" momentané qui se produit chaque fois qu'un véhicule est conduit dans le garage pour se garer. Pour que cela fonctionne, il s'agissait simplement de comprendre le format d'alimentation et de signalisation présent sur le câblage du capteur de porte bloquée.

La figure ci-dessus montre la forme d'onde de signalisation de porte bloquée pour un système d'ouvre-porte de marque GENIE

J'ai un ouvre-porte de marque «GENIE» et en plaçant un oscilloscope sur la paire de fils entre l'ouvre-porte et les capteurs, j'ai trouvé une forme d'onde de crête-crête de 12 volts pulsée présente chaque fois que le capteur de porte n'était PAS BLOQUÉ. Comme on le voit, la tension aux bornes des fils du capteur devient constante de +12 VCC chaque fois que le capteur EST BLOQUÉ.

J'ai choisi de mettre en œuvre ce projet avec un logiciel à l'intérieur d'un petit microcontrôleur Arduino NANO. Le schéma complet du contrôleur laser NANO se trouve à l'étape suivante. J'ai utilisé un petit morceau de matériau de carte de circuit imprimé de style perf-board pour contenir le NANO et les quelques composants restants requis pour ce projet. Un petit bornier ou d'autres connecteurs de votre choix peuvent être utilisés pour interconnecter votre ouvre-porte et les modules laser.

Si vous passez directement au schéma, on voit que le signal entrant du capteur de porte +12V PP passe par quelques diodes (juste pour obtenir la bonne polarité), puis par un transistor NPN (Q1) avant d'être délivré à une broche d'entrée sur le NANO. Comme illustré dans les formes d'onde ci-dessus, ce transistor fait deux choses. 1) Il convertit le signal 12 V crête à crête en un signal 5 volts compatible avec le NANO, et 2) il INVERSE les niveaux logiques.

ATTENTION: Le schéma de câblage et de signalisation décrit ci-dessus s'applique aux ouvre-portes de marque GENIE. Bien que je pense que la plupart des systèmes de capteurs à deux fils fonctionnent à l'aide d'une technique de signalisation similaire, vous devrez peut-être placer une étendue sur le câblage du capteur de votre système d'ouverture de porte de garage pour comprendre les détails du signal et ajuster le projet selon vos besoins

Étape 6: le matériel

J'ai choisi d'implémenter ce projet dans un logiciel à l'aide d'un petit microcontrôleur Arduino NANO. Le schéma complet du contrôleur laser NANO se trouve à l'étape suivante. J'ai utilisé un petit morceau de matériau de carte de circuit imprimé de style perf-board pour contenir le NANO et les quelques composants restants requis pour ce projet. Un petit bornier ou d'autres connecteurs de votre choix peuvent être utilisés pour interconnecter votre ouvre-porte et les modules laser.

Comme vous pouvez le voir sur le schéma, le signal entrant du capteur de porte +12V PP (étape précédente !) passe par quelques diodes (juste pour obtenir la bonne polarité) puis par un transistor NPN (Q1) avant d'être délivré à une entrée broche sur le NANO. Comme illustré sur les formes d'onde de la figure 4, ce transistor fait deux choses. 1) Il convertit le signal 12 V crête à crête en un signal 5 volts compatible avec le NANO, et 2) il INVERSE les niveaux logiques.

Une broche de sortie NANO pilote un transistor MOSFET de puissance (Q3) pour alimenter les lasers. Les autres composants fournissent des indicateurs LED et une entrée de commutateur « mode test ».

Étape 7: Construire le préposé au stationnement laser

La liste des pièces pour ce projet se trouve ci-dessus. J'ai utilisé un petit morceau de perf-board pour monter le NANO, les transistors et d'autres pièces. Un câblage point à point a été utilisé pour réaliser toutes les interconnexions sur la carte perforée. J'ai ensuite localisé une petite boîte utilitaire en plastique pour loger l'assemblage de la planche de perforation terminé. J'ai percé les trous nécessaires dans la boîte pour que les LED et le TEST SWITCH soient accessibles. J'ai acheminé le cordon d'alimentation CC de l'alimentation murale à travers le boîtier et l'ai câblé directement à la carte de perforation. J'ai utilisé des prises phono de style "RCA" pour établir les connexions d'alimentation aux lasers et j'ai piraté de vieux câbles audio pour interconnecter les lasers à ces prises RCA en épissant simplement le fil laser NOIR (- LASER VDC) au SHIELD, et le Fil laser ROUGE (+ LASER VDC) au conducteur central. J'ai ensuite recouvert chaque épissure de quelques couches de gaine thermorétractable pour fournir une isolation et un renforcement mécanique.

J'ai utilisé quelques vis à bois pour monter le boîtier de commande laser dans les chevrons près de l'ouvre-porte de garage.

En ce qui concerne le logiciel, vous devrez télécharger le code source et le modifier/compiler/télécharger à l'aide de votre IDE Arduio.

Étape 8: Options d'alimentation

Une petite alimentation enfichable capable de fournir 5VDC régulé est requise pour ce projet. Étant donné que chaque laser a besoin d'environ 40 ma à 5 VDC, une installation à deux lasers nécessite une alimentation capable d'au moins 100 ma. J'ai trouvé une alimentation murale 5VDC régulée appropriée dans ma boîte à ordures qui fonctionnait bien. Un chargeur de téléphone portable régulé de 5 VDC est également une option réalisable. Ceux-ci sont entièrement isolés à la terre, disposent d'un port USB pour la connexion à un téléphone portable ou à une tablette, et sont généralement disponibles pour quelques dollars seulement. On peut simplement pirater une extrémité d'un câble USB et connecter les fils 5 VCC et de TERRE appropriés aux bornes d'entrée d'alimentation de la commande laser.

ALIMENTATION ÉLECTRIQUE ET MODULE LASER PRÉCAUTIONS:

1. Prenez soin de mesurer et de vérifier le rendement de toute alimentation que vous utilisez. De nombreuses alimentations murales pour verrues NE SONT PAS RÉGLEMENTÉES et peuvent avoir des sorties à très haute tension lorsqu'elles sont légèrement chargées. Une surtension peut entraîner une surcharge des lasers, créant des niveaux de lumière laser dangereux ainsi qu'une durée de vie réduite du laser.

2. Je ne recommande pas de tirer +5VDC du NANO pour alimenter les lasers car cela pourrait dépasser la capacité de courant de sortie de puissance du NANO, ce qui pourrait surchauffer ou endommager la carte CPU NANO.

3. Pour éviter tout conflit de mise à la terre avec votre ouvre-porte de garage, assurez-vous que l'alimentation 5 VCC que vous utilisez pour ce projet est FLOTTANTE par rapport à la terre.

Notez que le boîtier métallique de chaque module laser est connecté électriquement au fil d'alimentation laser POSITIF (ROUGE). En tant que tel, l'ensemble du circuit tel qu'illustré doit être construit pour être entièrement isolé (alias: « flottant ») par rapport à la terre

Étape 9: montage des lasers

J'ai utilisé des serre-câbles de ½ pouce pour fixer chaque laser à un bloc de bois que j'ai ensuite vissé au chevron du garage. Quelques couches de ruban électrique étaient nécessaires autour de chaque laser pour agrandir le diamètre de 12 mm du module laser afin qu'il soit maintenu fermement en place par la lampe du câble. La vis unique du serre-câble permet au laser de tourner au besoin pour l'alignement. Comme indiqué, le bloc de bois lui-même est ancré au chevron avec une seule vis afin que le bloc de bois lui-même puisse être tourné selon les besoins.

À l'aide du commutateur "TEST MODE" et des deux "réglages d'alignement optique", la configuration pour localiser le point laser avec précision au bon endroit du tableau de bord du véhicule est facile à réaliser.

Étape 10: Comment ça marche

La logique de fonctionnement du contrôleur laser est assez simple. Dès que la ligne de signalisation du capteur de porte bloquée passe d'une impulsion à un niveau stable, nous savons que nous avons un événement de porte bloquée. En supposant que la porte bloquée est due à un véhicule entrant dans le garage et interrompant momentanément le faisceau du capteur de porte, nous pouvons immédiatement allumer les lasers d'aide au stationnement. Après environ 30 secondes, nous pouvons alors éteindre les lasers.

Le code logiciel « mode d'exécution » qui implémente cette logique est illustré à la figure 5. Le NANO surveille simplement la broche d'entrée du capteur de porte et chaque fois que ce signal reste au niveau logique 0 pendant plus d'une demi-seconde, il conclut que nous avons un capteur bloqué. événement et active les lasers d'assistance au stationnement. Une fois le signal pulsé revenu (voiture complètement dans le garage, Door-Sensor n'est plus bloqué), nous démarrons un "Laser-OFF timer" de 30 secondes. Lorsque cette minuterie expire, la séquence est terminée et les lasers sont éteints.

L'ensemble de codes complet est juste un peu plus complexe car il doit également gérer quelques indicateurs LED et un interrupteur à bascule. L'interrupteur à bascule sélectionne entre le « MODE RUN » normal et le « MODE TEST ». En MODE TEST, le capteur de porte de garage est ignoré et les lasers sont simplement allumés. Ceci est utilisé lors de l'installation et de la configuration afin que l'on puisse diriger les lasers au bon endroit sur le pare-brise/le tableau de bord de la voiture. Trois LED indiquent POWER-ON, LASER-ON et STATUS. La LED STATUS sera allumée en continu chaque fois qu'une porte bloquée est détectée. Cette LED clignote environ une fois par seconde lorsque la porte n'est plus bloquée et que la minuterie Laser-OFF est en cours de décomptage. Le voyant STATUS clignotera rapidement chaque fois que l'interrupteur à bascule a été réglé sur la position TEST MODE.

Étape 11: Résumé

Le projet Laser Parking Assistant fait le travail pour moi et a été étonnamment bien accepté par ma « communauté d'utilisateurs » (conjoint). Désormais, le stationnement de haute précision est systématiquement réalisé. Je trouve que le point laser est facilement visible dans toutes les conditions d'éclairage, mais le conducteur n'est pas trop distrait par le point et reste attentif à l'environnement pendant le stationnement.

Si vous êtes confronté à un problème de stationnement similaire et que vous recherchez une approche NERD-INTENSIVE, cela pourrait également être la solution qui vous convient !

Bon stationnement !

Étape 12: références, schéma, fichiers de code source Arduino

Voir les fichiers joints pour le code source et un fichier PDF du schéma complet.

AUTRES RÉFÉRENCES

Sources de modules laser:

Rechercher sur eBay pour: Focus laser à points 5mW

Sources d'interrupteur à bascule miniature:

Rechercher sur eBay un mini interrupteur à bascule

Sources pour le MOSFET IRFD9120:

Recherche sur eBay pour: IRFD9120

Sources d'alimentation +5VDC

Rechercher sur eBay pour: Chargeur de téléphone portable 5VDC

Fiche technique du dispositif MOSFET à canal P

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