Aide au stationnement en marche arrière dans le garage à l'aide d'un capteur de sécurité et d'un circuit analogique existants : 5 étapes

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

Je soupçonne que de nombreuses inventions dans l'histoire de l'humanité ont été faites à cause de femmes qui se plaignent. La machine à laver et le réfrigérateur semblent certainement être des candidats viables. Ma petite « invention » décrite dans ce Instructable est un assistant de stationnement de garage électronique qui est également le résultat de plaintes (oui, vous l'avez deviné) de la femme.:)

J'aime garer ma voiture dans notre garage en marche arrière pour une sortie rapide le matin. Si je le gare trop loin, ma femme est mécontente du passage étroit vers la porte de la maison. Si je ne le gare pas assez loin, le pare-chocs avant gêne la porte de garage télécommandée. L'endroit idéal est d'avoir un pare-chocs avant à 1 à 2 pouces de la porte fermée, ce qui est assez difficile à réaliser à chaque fois.

Naturellement, la solution la plus simple est la balle de tennis classique sur une ficelle suspendue au plafond. Bien sûr, cela fonctionnerait, mais où est le plaisir ? Pour un amateur d'électronique comme moi, la première pensée est de construire un circuit ! Il existe au moins une douzaine d'Instructables décrivant un télémètre de garage basé sur un capteur à ultrasons, Arduino, et une sorte de signal lumineux utilisant des LED. Par conséquent, pour le rendre plus intéressant, j'ai opté pour une solution alternative qui tire parti d'un capteur d'inversion de sécurité existant qui fait partie intégrante de la porte de garage automatique fabriquée par LiftMaster. La vidéo suivante explique comment cela fonctionne, m'épargnant beaucoup d'écriture.

Le récepteur du capteur signale « tout est clair » au moment où le pare-chocs avant cesse de croiser le faisceau infrarouge. Parfait! Tout ce que j'ai à faire c'est d'intercepter ce signal, non ? Bon, c'est plus facile à dire qu'à faire…

(Avertissement: En passant à l'étape suivante, vous reconnaissez que vous maîtrisez bien l'électronique et que vous savez bien que ce projet bricole avec un équipement de sécurité existant. Cela fonctionne bien s'il est fait correctement, mais si vous bousillez quelque chose, vous risquez de rendre le équipement de sécurité inefficace. Procédez à vos risques et périls, je ne serai pas tenu responsable des effets néfastes, tels que des animaux morts/blessés, des enfants, etc., résultant de votre mise en œuvre de ce Instructable.)

Étape 1: Problème 1: Comment intercepter et utiliser le signal du capteur de sécurité de LiftMaster ?

Lorsque le chemin du faisceau infrarouge (IR) entre l'émetteur et le récepteur est dégagé, le récepteur envoie à travers une paire de fils un signal carré de 156 Hz, comme indiqué sur la première image. Au cours d'une seule période, 6,5 ms de ~6 V high sont suivis d'un maximum de 0,5 ms de ~0 V low (deuxième et troisième images). Lorsque le faisceau IR rencontre un obstacle, le récepteur n'émet aucun signal et la ligne reste haute à la tension d'alimentation (quatrième image). Fait intéressant, l'alimentation électrique de l'émetteur et du récepteur, ainsi que le signal du récepteur, proviennent d'une seule paire de bornes à l'arrière de l'ouvre-porte LiftMaster (cinquième image).

Ainsi, l'essence de ce problème est de savoir comment détecter le signal d'onde carrée dans la 1ère image à partir du signal CC dans l'image 4. Il n'est pas nécessaire de réinventer la roue, car ce problème a été résolu par d'autres avec un circuit de détecteur d'impulsions manquant.. Il existe de nombreuses implémentations; J'en ai choisi un sur cette page Circuits Today et je l'ai légèrement modifié comme indiqué dans la cinquième image. La page originale décrit ses principes de fonctionnement en détail. En bref, le temporisateur NE555 fonctionnant en mode monostable gardera sa broche OUTPUT haute tant que la période de l'onde carrée entrante (connectée à TRIGGER) est plus courte que l'intervalle de synchronisation sur les broches THRESHOLD+DISCHARGE. Cette dernière dépend des valeurs de R1 et C2. Une tension continue sur TRIGGER permettra à C2 de se charger au-dessus de la valeur seuil et la broche OUTPUT deviendra faible. Problème résolu!

Étape 2: Problème 2: Comment indiquer visuellement l'état de la broche de SORTIE de la minuterie ?

C'est une évidence: utilisez une LED. Éteignez-le lorsque le faisceau IR est intact et que la SORTIE est élevée (ce qui se produit 99,999% du temps) et activez-le lorsque le faisceau est interrompu et que la SORTIE devient faible. En d'autres termes, inversez le signal de SORTIE pour alimenter la LED. Le commutateur le plus simple de ce type, à mon humble avis, utilise un transistor MOSFET à canal P, comme le montre l'image ci-dessus. La SORTIE du temporisateur est connectée à sa porte. Tant qu'il est haut, le transistor est en mode haute impédance et la LED est éteinte. Et vice versa, une basse tension sur la grille permettra au courant de circuler. La résistance pull-up R4 garantit que la porte n'est jamais laissée pendante et maintenue à son état préféré. Problème résolu!

Étape 3: Problème 3: Comment alimenter le circuit décrit jusqu'à présent ?

Le détecteur d'impulsions manquantes illustré à l'étape 1 a besoin d'une tension d'alimentation continue constante. Je pourrais utiliser des piles ou acheter un adaptateur AC/DC approprié. Meh, trop de problèmes. Que diriez-vous d'utiliser l'alimentation du capteur de sécurité lui-même fournie par LiftMaster ? Eh bien, le problème est qu'il transporte le signal du récepteur IR, qui n'est ni "fixe", ni "DC". Mais il peut être correctement filtré et lissé avec un circuit très simple illustré ci-dessus. Un grand condensateur électrolytique de 1 mF est un assez bon filtre et la diode attachée garantit qu'il ne se décharge pas lorsque le signal est faible. Problème résolu!

L'astuce consiste à ne pas tirer trop de courant du LiftMaster, sinon le fonctionnement du capteur de sécurité pourrait être compromis. Pour cette raison, je n'ai pas utilisé le temporisateur standard NE555 mais son clone CMOS TS555 avec une très faible consommation d'énergie.

Étape 4: Problème 4: Comment assembler tous les composants ?

Facilement; voir le circuit complet ci-dessus. Voici la liste des pièces que j'ai utilisées:

• U1 = Minuterie CMOS simple basse consommation TS555 fabriquée par STMicroelectronics.
• M1 = transistor MOSFET à canal P IRF9Z34N.
• Q1 = transistor PNP BJT BC157.
• D1 = Diode 1N4148.
• D2 = LED jaune, type inconnu.
• C1 = condensateur céramique 10 nF.
• C2 = condensateur électrolytique de 10 uF.
• C3 = condensateur électrolytique 1 mF.
• R1 et R2 = résistances de 1 kohm.
• R3 = résistance de 100 ohms.
• R4 = résistance de 10 kohms.

Avec une alimentation de 5,2 V, le circuit ci-dessus ne consomme que ~3 mA lorsque la LED est éteinte et ~25 mA lorsqu'elle est allumée. La consommation de courant peut être encore réduite à ~1 mA en changeant R1 à 100 k-ohm et C2 à 100 nF. Une augmentation supplémentaire de la résistance et une réduction de la capacité contrainte en maintenant le produit RC constant (=0,01) ne réduit pas le courant.

J'ai placé la LED et la résistance R3 dans une jolie petite boîte Altoids et je l'ai clouée au mur. De là, j'ai fait passer un long câble jusqu'à l'ouvre-porte LiftMaster au plafond. Le circuit du pilote a été soudé sur une carte à usage général et placé dans une jolie petite boîte que j'ai reçue d'Adafruit. Le boîtier est fixé au châssis du LiftMaster et la paire de fils d'alimentation est fixée aux bornes du capteur de sécurité.

En reculant ma voiture dans le garage, je m'arrête dès que la LED s'éteint. Le résultat est un alignement parfait, comme le montre la dernière image. Problème résolu!

Étape 5: Addendum: Assistant de stationnement plus léger, mais pas plus lumineux:)

10 jours après la première publication de cet Instructable, j'ai construit le feu de stationnement pour ma deuxième porte de garage. Cela vaut la peine de le mentionner ici, car j'ai apporté de petites améliorations à la conception du circuit. Voir la première image. Tout d'abord, j'ai opté pour l'option de courant plus faible pour la paire RC décrite à l'étape précédente où une faible capacité de 100 nF correspond à une résistance plus élevée de 100 k-ohm. Ensuite, j'ai éliminé le transistor PMOS et la résistance pull-up de 10 kohms et j'ai connecté la masse de la LED directement à la broche OUTPUT du TS555. C'est possible parce qu'un objet sur le trajet du faisceau IR abaisse la tension de SORTIE, allumant efficacement la LED. Il y a cependant un prix à payer pour cette simplification. Avec le PMOS présent, je n'ai pas eu à me soucier du courant LED: IRF9Z34N peut prendre 19 A, donc la LED peut briller aussi fort que je le souhaite. La broche OUTPUT du TS555 ne peut absorber que 10 mA, j'ai donc dû coupler la LED avec une résistance plus élevée de 220 ohms, ce qui a réduit sa luminosité. C'est encore bien visible, comme le montre la quatrième image, donc ça marche pour moi. La liste des pièces pour cette conception est la suivante:

• U3 = Minuterie CMOS simple basse consommation TS555 fabriquée par STMicroelectronics.
• Q3 = transistor PNP BJT BC157.
• D5 = Diode 1N4148.
• D6 = LED jaune, type inconnu.
• C7 = condensateur céramique 10 nF.
• C8 = condensateur céramique 100 nF.
• C9 = condensateur électrolytique 1 mF.
• R9 = résistance de 100 kohms.
• R10 = résistance de 1 kohm.
• R11 = résistance de 220 ohms.

Le circuit consomme 1 mA et 12 mA dans son état OFF et ON, respectivement.