Automatický posuvník brány pod 100 dolárov: 15 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Cez leto ma otec motivoval, aby som sa pokúsil kúpiť systém automatizácie brány a nastaviť ho. Začal som teda svoj výskum a pozrel som sa na balíkové riešenia na AliExpress a miestnych predajcoch. Miestni predajcovia ponúkali kompletné riešenia vrátane inštalácie za> 1 000 dolárov. Išlo o talianske systémy a mali byť veľmi kvalitné. Cena však bola mimo nášho rozpočtu. Systémy na AliExpress boli tiež dosť drahé, najlacnejší bol 500 dolárov pred zdanením. Do značnej miery som sa vzdal myšlienky nákupu kompletného systému a pozrel som sa na niektoré prístupy pre domácich majstrov.

Po svojom počiatočnom výskume som dospel k záveru, že bude veľmi ťažké a časovo náročné ho postaviť od základov. Aj to s použitím obmedzených zdrojov. Potom som to však zobral ako výzvu a začal som dávať dohromady hrubý plán.

Trvalo mi to veľa pokusov a omylov a veľa tvrdej práce, ale dokázal som vytvoriť spoľahlivý systém za cenu, ktorú žiadny iný systém nemôže poraziť.

Ak uvažujete o budovaní niečoho podobného, povzbudil by som vás k tomu, pretože vám vysvetlím všetky problémy, s ktorými som sa počas procesu vytvárania stretol. Našťastie sa vám podarí získať prehľad a vyhnúť sa chybám, ktoré som urobil.

Ak sa vám páči, čo som vyrobil a vysvetlil, zvážte prosím, či mi dáte hlas. Akákoľvek podpora je vysoko cenená. _

Sledujte ma aj na iných platformách, pretože zdieľam svoj pokrok medzi projektmi.

Facebook: Badarova dielňa

Instagram: Badarova dielňa

Youtube: Badarova dielňa

Krok 1: Plán

Začal som rozmýšľať, ako by som to urobil. Existuje mnoho spôsobov, ako sa s takýmto projektom dá vysporiadať, každý má svoje výhody a nevýhody.

Prvá vec, ktorú som urobil, bolo pochopiť existujúci systém, s ktorým som pracoval. Pre mňa to znamenalo moju ťažkú, celokovovú, posuvnú bránu. Pre vás to môže znamenať niečo iné a odporučil by som vám, aby ste najskôr úplne porozumeli svojmu systému a potom sa rozhodli pre stratégiu.

Uvedomil som si, že moja brána nebola postavená veľmi dobre a mala určité odchýlky v pohybe. Takže nech už bude moja metóda prekladu akákoľvek, bude musieť tejto variácii vyhovieť. To ma prinútilo premýšľať o použití motocyklovej reťaze. Použil som ich predtým, takže som bol oboznámený s ich fungovaním. Sú lacné a široko dostupné. A ich veľké časti znamenajú, že na drobnom nesúosení nebude až tak záležať. Montáž reťaze na horný okraj sa mi osvedčila, pretože na vrchu som mal konzolu na upevnenie zostavy motora, takže všetko mohlo úhľadne sedieť v hornej časti brány.

Nasledoval výber motora. Strieľal som za nízke náklady, a tak som sa vykopal do ľavého zásobníka súčiastok a našiel som motor stierača predného skla z mojej zostavy bojového robota. Pamätal som si, že tento motor mal veľký krútiaci moment a bol veľmi dobre postavený. Bol som teda presvedčený, že bude mať dostatok energie na pohon brány.

Zatiaľ som mal všetok plán, ktorý som potreboval. Elektronika a ovládanie sú úplne iný príbeh a prídu neskôr.

Krok 2: „Presné“testovanie motora

Bol som teda presvedčený, že motor bude schopný pohnúť bránou, ale nechcel som postaviť celú vec a potom sa ukáže, že som sa mýlil. Urobil som teda to, čo mali inžinieri urobiť. Testovanie.

Myslím, že by mali najskôr vykonať výpočty, ale nemal som žiadne hodnoty, z ktorých by som ich mohol vypočítať. Oprášil som teda starého bojového robota a priviazal ho k bráne. Bojový robot používa na pohon dva motory stieračov čelného skla. A bola to najbližšia vec, ktorú som v mene testovania dokázal rýchlo nastaviť.

Dal som robotu plný plyn a čo ty vieš, brána sa dala do pohybu. Napriek nedostatku trakcie dokázal robot bránu posunúť. To mi stačilo, tak som pokračoval.

Krok 3: Výroba držiaka motora

Z minulej nehody som vedel, že tieto motory nie sú vtip. A ak dostanete prst na reťazové koleso, môžete ho pobozkať za dobrú kúpu. Keď som staval bojového robota, došlo k incidentu, pri ktorom mi takmer vypadli prsty, takže hovorím zo skúsenosti.

Na základe týchto skúseností som chcel, aby bola zostava čo najviac zastrčená. Preto som sa rozhodol namontovať ho na konzolu, ktorá držala bránu na mieste.

Medzi dva uhlové železné kusy som najskôr pripevnil oceľový plech. To bolo preto, aby som mohol namontovať svoju zostavu motora na vrch bez toho, aby som sa musel starať o robustnú základňu.

Rozhodol som sa, aby zostava motora bola odnímateľná zo základne hlavnej brány, pretože by som na tom mohol chcieť pracovať oddelene. Vyberanie motora by bolo veľmi ťažké najmä preto, že som pracoval v tesnom priestore. To sa mi neskôr vyplatilo, pretože som niekoľkokrát zložil zostavu motora, aby som na nej pracoval.

Ako vidíte, pripevnil som motor k zostave motora. Tiež som pripevnil reťazové koleso na motore a pár ozubených kolies na oboch stranách, aby som viedol reťaz na reťazové koleso motora a nedovolil mi skĺznuť pri zaťažení.

Krok 4: Výroba reťazovej konzoly

Celá téma tohto projektu bola udržať náklady nízke, a preto som chcel znovu použiť staré kúsky ocele, ktoré som mal, namiesto nákupu nových. Našiel som starý kus uhlovej pažby, ktorý bol dostatočne hrubý na moje použitie.

Rozrezal som pažbu na mieru pomocou svojej uhlovej brúsky a potom som ju zvaril, aby som vyrobil konzolu. Potom som navaril konzolu na vrch brány. Dôležitá vec na vedomie je, že nechcete zvarovať na lakovanom povrchu. Farbu v oblasti zvaru vždy zomeľte.

Zváranie som musel trikrát zopakovať. Prvýkrát to bolo kvôli tomu, že som konzolu nemontoval mimo fyzických tvrdých zarážok brány. Keď som to teda testoval a omylom som zlomil jeden z drôtov k koncovému spínaču, držiak vtrhol do koncového spínača a zlomil ho. Je preto dôležité vždy namontovať držiaky tak, aby v prípade poruchy elektronických koncových spínačov nemohli poškodiť inú časť systému.

Druhýkrát to bolo kvôli tomu, že som držiaky namontoval krivé. Toto bol môj prvý zváračský projekt a nemal som správne svorky, takže som ťažko zarovnával konzolu.

Poslednou chybou, ktorú som urobil, bolo vyvŕtanie otvoru po úplnom zváraní držiaka. A pretože zváranie robí oceľ oveľa tvrdšou, je oveľa ťažšie vyvŕtať ju. Strávil som tri vrtáky a hodinu neustáleho vŕtania, aby som urobil len dve diery.

Ak sa teda chystáte urobiť niečo podobné, poučte sa z týchto chýb. Prejdeme k inštalácii reťaze.

Krok 5: Inštalácia reťazca

Najprv som mal na mysli rôzne nápady, ako namontovať reťaz tak, aby mala absorpciu nárazov, aby sa zabránilo preťaženiu motora pri štartovaní zo statickej polohy. Ale nič sa nezdalo dostatočne jednoduché na implementáciu. Preto som išiel s najlacnejším a najjednoduchším riešením.

Vzal som jednu reťaz a nastrihal stredné ložisko na koncovke. Potom som vzal 3 skrutku a odrezal hlavu. Skrutku som zaistil v poslednom kúsku reťaze a navaril. Možno to nie je najkrajšie riešenie. Ale bude to fungovať.

Pripojil som všetky reťaze koniec k koncu a potom upevnil koniec matice na jednej strane v konzole reťaze. Zmeral som, aby som zistil, kde budem musieť prerušiť reťaz na druhej strane. Označil som to a zopakoval postup zvárania matíc.

Potom som namontoval reťaz na vrch brány. Použil som pár skrutiek na zaistenie dvoch koncov tak, aby sa skrutka sama nepovolila.

Kľúčom v mojom prípade nebolo príliš napnúť reťaz, pretože by to znamenalo veľký stres pre motor a reťazové kolesá. Namiesto toho sa zdalo, že nechať ťažký reťaz položený na hornom okraji brány je najlepší spôsob, ako sa vyhnúť konštantnému zaťaženiu motora.

Keď motor začne pohybovať bránou, musí najskôr vytiahnuť hmotnosť reťaze a až potom bránu skutočne potiahnuť. Funguje to ako druh pružiny, aby sa zabránilo preťaženiu motora.

Mechanická časť otvárača brány je kompletná. Môžeme pristúpiť k testovaniu, aby sme zistili, či to skutočne funguje.

Krok 6: Testovanie

Teraz, keď bola mechanická stránka projektu hotová, mohol som ju otestovať a zistiť nejaké zauzlenia a možné nástrahy. Použil som 12 -olovenú batériu a iba som ručne pripojil motor k batérii. A áno! Brána sa dala do pohybu. Všetka doterajšia námaha nebola zbytočná.

Počas testovania som si uvedomil niekoľko vecí. Jedným z nich bolo, že bránový kanál musí byť čistý a všetko treba poriadne namazať. V opačnom prípade môže mať malý motor určité problémy s pohybom brány.

Ďalšou dôležitou vecou bolo, že som pre svoj motor potreboval nejaký druh elektronickej ochrany proti preťaženiu pre prípad, že by elektronické koncové spínače prestali fungovať. Ak sa to stalo, nechcel som vyprážať motor.

Tiež som určil správne napätie reťaze pre optimálny výkon, pretože som testoval aktuálny odber motora s rôznym napätím. Nižšie napätie bolo lepšie, pretože pohltilo všetky nedokonalosti vyrovnania kývaním doľava a doprava bez namáhania motora.

S týmito výsledkami som bol pripravený začať pracovať na elektrickej stránke veci.

Krok 7: Plán elektroniky

Plánom so stranou elektroniky bolo teda udržať veci čo najjednoduchšie a zároveň mať požadovanú funkčnosť.

Napájanie bude pochádzať z 12V suchej olovenej batérie, ktorá bude pripojená k nabíjačke. Aj keď som mal s nabíjačkou veľa problémov, o ktorých budem hovoriť neskôr.

Mozgový box bude arduino doska. Nič fantastické, iba arduino uno. Ovládanie motora bude prostredníctvom 4-kanálovej reléovej dosky, ktorá bude fungovať ako mostík H. Rádiofrekvenčná komunikácia je spracovaná pomocou modulu prijímača 433 MHz. Jedna z lacných dosiek za 1 dolár. Aj keď to s odstupom času nie je najlepší nápad. Viac o tom neskôr. Na snímanie prúdu bude slúžiť prúdový snímač 20A. A nakoniec koncové spínače a spínače manuálnej prevádzky budú len bežné spínače.

Diaľkové ovládače, ktoré som použil, boli programovateľné diaľkové ovládače do auta. Aj keď aj mne robili problémy.

Takže taký bol plán. Poďme sa dostať do jemnej drviny.

Krok 8: Zostavenie elektroniky

Proces výroby elektroniky nebol nič zložité. Všetko som zostavil tak, aby som v prípade potreby mohol rýchlo vymeniť diely. Tam, kde to bolo možné, som použil kolíky záhlavia a konektory rýľa, aby som umožnil rýchlu demontáž. Na pripojenie koncových spínačov a RF dosky som použil pomerne veľkú proto dosku. Keď mám veľkú dosku, umožňuje mi to v budúcnosti pridať ďalšie funkcie bez toho, aby som musel prestavovať existujúci rámec.

V súvislosti s elektronikou som narazil na niekoľko problémov. Prvá bola reléová doska. Stopy na doske relé neboli navrhnuté tak, aby zvládali veľké prúdy pri nízkych napätiach. Niektoré reléové dosky majú pocínované stopy, ale moje nie. A jedna zo stôp po nejakom čase vybuchla. Preto som premostil všetky vedenia vysokého prúdu pomocou drôtu vhodnej veľkosti.

Ďalším veľkým problémom bola nabíjačka, ktorá spôsobovala veľké rušenie EM. Dôvodom bolo, že nabíjačka bola mimo značky a nemala žiadne osvedčenia. A rušenie rušilo obvod. Náhodne by nereagovalo na RF príkazy. Uvedomil som si, že ide o problém EM, keď som prenosný počítač priblížil k elektronike na programovanie a úplne sa mi vymkol spod kontroly. Kúpil som si celokovovú nabíjačku, ktorá bola na moje použitie veľmi silná, ale zdá sa, že zatiaľ funguje dobre. Neskôr to však zmením.

Tiež som čelil problémom s konektormi, ktoré som použil pre externé prepínače. Sú veľmi krehké a pri opakovanom vyberaní sa lámu. Ešte musím vymyslieť nejaké lepšie konektory.

RF modul, ktorý som použil, je veľmi základný modul a jeho dosah nie je vôbec pôsobivý. Ale to bolo to, čo som mal po ruke a čo fungovalo, takže som sa toho zatiaľ držal. Aj keď plánujem aktualizáciu na lepší modul, najmä preto, že chcem, aby rozsah nebol problémom. Neznášam, keď musím kráčať smerom k systému, aby fungoval.

Krok 9: Uloženie elektroniky

Najprv som elektroniku namontoval na kus preglejky a plánoval som na ňu postaviť plastovú škatuľu. Ale potom som si uvedomil, že to bude veľa práce. A tak som namiesto toho kúpil veľkú nádobu na potraviny, na ktorej bolo vodotesné tesnenie.

V spodnej časti som namontoval batériu a nabíjačku. Elektroniku som namontoval na kus plastu, ktorý bol súčasťou škatule. Naplnil som zárezy pre všetky drôty vychádzajúce z krabice a potom som použil silikónové mazivo, aby som zaistil, že dovnútra nemôže ísť žiadna voda. Tiež som urobil 3D vytlačený kryt antény v snahe maximalizovať dosah.

Box funguje perfektne. Je to jasné, takže vidím, či je vo vnútri všetko dobré, bez toho, aby som to musel otvárať. A prežilo niekoľko vážnych dažďov, takže by to malo byť dobré. Aj keď jednou starosťou je teplo vo vnútri skrinky, pretože je jasné a slnko môže elektroniku rýchlo zahriať. Jednoduchým riešením je prikryť ho iným otvoreným krytom, aby sa zabránilo priamemu slnečnému žiareniu.

Krok 10: Koncový spínač

Koncový spínač brány bol vážnym bolestivým bodom, pretože som musel prejsť niekoľkými iteráciami dizajnu, aby fungoval spoľahlivo.

Najprv som len nalepil dva pákové spínače na obidve strany držiaka a nalepil nárazníky na bránu, aby trafili spínače. V zásade to bol solídny nápad, pretože som videl, že funguje v 3D tlačiarňach. Po niekoľkých testoch sa však poškodili oba spínače a nárazníky sa odlomili. V nádeji, že sa vyhnem nárazu, som upgradoval na väčšie spínače a pridal penu pred nárazníky. Ale aj tak sa prerušili.

Uvedomil som si, že brána má veľkú zotrvačnosť, keď narazí na koncový spínač, a preto koncový spínač silového zastavenia pravdepodobne nebude fungovať. Išiel som na trh s elektronikou hľadať nápady a našiel som valčekový spínač.

Vyrobil som k tomu 3D tlačenú konzolu a 3D tlačenú rampu. Týmto spôsobom by bol spínač aktivovaný, pokiaľ ide o svoj limit, ale nebude stáť v ceste, ak sa brána z nejakého dôvodu vôbec nezastaví alebo sa bude v dôsledku zotrvačnosti stále otáčať.

Krok 11: Programovanie elektroniky

Programovanie elektroniky bolo pomerne jednoduché. Pre rádiový prijímač som použil knižnicu rcswitch, ktorá spracováva všetky náročné detaily príjmu signálu z diaľkových ovládačov. Zvyšok bol len zväzok slučiek na kontrolu rôznych podmienok. Jednou z týchto podmienok bola kontrola nadprúdovej ochrany. Na to som použil počítadlo slučiek. Ak chcete, aby som to podrobnejšie vysvetlil, nájdete priložený kód a komentár.

Krok 12: Odhalené problémy a ich odstránenie

V priebehu tohto projektu som sa stretol s mnohými mechanickými a elektrickými problémami. Niektoré som už spomenul, ale uvediem ich nižšie.

1. Koncové spínače s tvrdým zastavením: To sa stal problémom, pretože koncové spínače by dostali veľkú silu aj po prerušení napájania brány. Takáto ťažká hmota má veľa zotrvačnosti. A žiadny pevný vypínač, na ktorý som myslel, nestačil absorbovať túto zotrvačnosť. Oprava je použiť rohové koncové spínače ako ja.

2. Umiestnenie koncových spínačov vnútri tvrdých limitov: Vaše fyzické umiestnenie koncového spínača musí byť také, aby aj keď koncový spínač nefunguje, brána sa nemôže prevrátiť do spínača a zničiť ho. To nastal problém, keď sa jeden z drôtov koncového spínača odlomil a brána sa zavrela do spínača, čím sa zničil držiak a vypínač. Opravil som to posunutím reťazovej konzoly smerom von, aby za žiadnych okolností nemohlo zasiahnuť koncový spínač.

3. Príliš vysoké napnutie reťaze: Keď som reťaz prvýkrát nasadil, napol som ju natoľko, že vyvíjala veľkú silu na hriadeľ motora kolmo na jeho rovinu pohybu. Z tohto dôvodu bol motor neúčinný, pretože bojoval s veľkým trením. To by nebol problém, keby som urobil poriadny držiak motora s ložiskami a všetkým, ale nemal som na to odborné znalosti. Brána navyše nebola po celej dĺžke rovná, takže sa reťaz pohybovala zľava doprava. Aby som tento problém vyriešil, jednoducho som uvoľnil reťaz. Nejde to hladko.

4. EM interferencia s nabíjačkou: Nabíjačka batérií, ktorú som chcel použiť, vytvárala toľko EMI, že prijímač bol neúčinný a riskantný. Skúsil som použiť tienenie, ale verím, že kombinácia vodivého a vyžarovaného EMI bola príliš veľká na to, aby obvod zvládol. Riešenie nie je trvalé riešenie, ale použil som oveľa väčšiu nabíjačku s kovovým telom, ktorá je takmer 20 -krát taká silná, ako je potrebné. Ale zatiaľ to funguje.

5. Rozsah RF: RF prijímač, ktorý som použil, nebol najlepší. Bol to jeden z tých lacných 1 dolár. Rozsah, aj keď nie je hrozný, mi na pohodlie nestačí. Zatiaľ som to len optimalizoval pomocou drôtovej antény, ale budem hľadať lepšie riešenie RF.

6. Kopírovanie diaľkových ovládačov RF: Bola to taká hlúpa záležitosť, keď som na to konečne prišiel, zasmial som sa. Preto som kúpil tieto programovateľné diaľkové ovládače, ktoré sa môžu naučiť kódy z iných diaľkových ovládačov. Jeden z nich som použil ako základnú čiaru a potom som sa pokúsil skopírovať kódy toho druhého do druhého. Po niekoľkých hodinách fičania som zistil, že diaľkové ovládanie nemôžete skopírovať z podobného diaľkového ovládača. Kódy môžete kopírovať iba zo štandardných diaľkových ovládačov. Trvalo mi nespočet hodín, kým som na to prišiel. Skúste teda nespadnúť do tej istej pasce. Oprava je jednoducho použiť akýkoľvek iný štandardný diaľkový ovládač a potom ho skopírovať do všetkých programovateľných diaľkových ovládačov.

7. Vŕtanie do tvrdej ocele: Toto bol nepríjemný problém. Keď som na bránu namontoval svoje reťazové konzoly, chcel som do nich vyvŕtať dieru. Vtedy som zistil, že oceľ stvrdla, pretože som ju zvaril. Pokúšal som sa tým prejsť, zlomil som mnoho kúskov. Odporúčam teda vŕtať pred zváraním. Ušetrí vám veľa problémov.

Toto boli niektoré z problémov, s ktorými som sa počas výstavby stretol. Do tohto zoznamu sa zaradím, keď budem uvažovať o ďalších problémoch.

Krok 13: Dokončenie stavby (Je stavba niekedy dokončená?)

Dokončil som stavbu tým, že som dal všetko dohromady. Skriňa elektroniky šla na svoje miesto a zapojila sa do napájania. Dokončil som 3D tlačené puzdro pre ručné pohybové spínače a namontoval som ich tak, aby k nim bol ľahký prístup. Na drôty som nasadil rukávy a uviazal ich na mieste, aby sa žiadny drôt nezachytil o pohyblivé časti. Rozobral som zostavu motora, aby som ju namaľoval. Tiež som natrel konzoly reťaze, pretože už začali hrdzavieť.

A to bolo všetko. Automatický posúvač brány bol pripravený na použitie. Sú to dva mesiace, čo som to dokončil a stále to funguje podľa očakávania. Keď sa vrátim domov, budem ho vylepšovať, takže ho skutočne nemôžem nazvať dokončenou stavbou. Ale zatiaľ hotovo.

Minul som na to viac ako 100 dolárov vzhľadom na všetky veci, ktoré som kúpil a ktoré som pokazil alebo ktoré som nikdy neskončil. Ale napriek tomu uvediem zoznam kusovníkov, aby som ukázal, že sa dá robiť aj pod 100 dolárov, ak si to rozmyslíte.

Krok 14: Kusovník

Mnoho dielov vrátane ocele, motora atď. Bolo recyklovaných. Preto nemajú najlepšiu hrúbku alebo museli byť vyčistené. Ale nakoniec som ušetril veľa peňazí.

1. Motor stierača predného skla AliExpress = 10 dolárov zo smetiska
2. 12V olovená batéria 4,5 Ah = 10 dolárov
3. Nabíjačka batérií 12V = 10 dolárov
4. Motocyklový reťazec = 20 dolárov (menej zo smetiska)
5. Reléový modul AliExpress = 3 doláre
6. Arduino Uno AliExpress = 4 doláre
7. Aktuálny snímač AliExpress = 2 doláre
8. RF modul AliExpress = 2 doláre
9. RF Remote AliExpress = 5 dolárov
10. Bývanie = 15 dolárov
11. Koncový spínač AliExpress = 5 dolárov
12. Rôzne (oceľ, drôt atď.) = 14 dolárov

Spolu = 100 dolárov

Krok 15: Záver

Tento projekt trvá už dva roky. A neboli žiadne ďalšie problémy. Bez ohľadu na to každú chvíľu vykonávam prírastkové vylepšenia. Vylepšil som diaľkové ovládače, pridal vodotesné spínače, opravil som zapojenie, pridal som snímanie napätia, vylepšil nabíjačku a mnoho ďalších.

Konštrukcia sa ukázala ako veľmi spoľahlivá v dôsledku vysokých horúčav a dažďa. Som hrdý na to, čo som dokázal postaviť, a to aj za veľmi nízke náklady. Čoskoro budem pre niektorých príbuzných budovať ďalší systém s niekoľkými vylepšeniami môjho pôvodného návrhu.

Dúfam, že ste sa z mojej cesty touto stavbou niečo naučili. Ak máte akékoľvek otázky alebo pripomienky, opýtajte sa.