Automatická opona s Arduino: 6 krokov (s obrázkami)

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

Čas projektu!: Automatický otvárač/zatvárač závesov.

Videl som ďalšie projekty na zatváranie a otváranie (automaticky) závesov, určite som si ich teraz chcel postaviť.

Väčšina ostatných návrhov, ktoré som videl, boli postavené pomocou rybárskeho vlasca. Nechcel som použiť rybársku šnúru, pretože rybárske šnúry sa v určitom bode vždy zlomia?

Na tento automatický záves som použil ozubený rozvodový remeň (s kovovým vynucovaním, taký silný) a ozubené koliesko (20 zubov), ktoré sa používajú aj pre niektoré 3D tlačiarne.

Cieľom bolo, aby sa závesy automaticky otvárali a zatvárali, keď sa rozsvieti alebo zotmie, a samozrejme manuálne potlačenie. Uvažoval som aj o časovači s RTC, ale zatiaľ to funguje dobre, bez RTC.

(pre zbierku fotografií a filmov som vytvoril zdieľaný album:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Pozrite si tiež krátky návod a toto video s konečným výsledkom:

blízko-otvorené-závesy-2

Krok 1: Potrebné materiály a nástroje

Krok 1:

Zhromažďovanie všetkých potrebných vecí. V iných situáciách sa to môže líšiť.

Materiály, ktoré som použil:

Komponenty

"Mechanický":

Rozvodový remeň pre 3D tlačiarne: 3 alebo 6 metrov, v závislosti od veľkosti vášho okna/závesu.

(príklad: ak má vaša opona pokrývať 1,5 metra, potrebujete pás 3 metre)

(Objednané na AliExpress: Šírka pásu GT2 6 mm, 3D tlačiareň RepRap, 10 m.)

Koleso remenice s 20 zubami

(objednané na AliExpress: Rozvodová kladka GT2, 20 zubov, hliníkový vývrt, 5 mm, vhodné pre pás GT2 so šírkou 6 mm, 3D tlačiareň RepRap Prusa i3)

Koleso s hladkou osou (bez zubov) (alebo druhé voľne sa otáčajúce remenice)

Drevo 20x10x1,8 cm

Drevo 2x2x6 cm

Hliníkové pásy s posuvným otvorom (niekedy sa používajú na zarovnanie rámov obrazov na stenu, nechal som ich niekde ležať)

Asi 5 mm matíc a skrutiek

Asi 3 mm matice a skrutky

Niektoré skrutky a hmoždinky na pripevnenie k stene

Hliníkový plech 0,2x2x30cm, nastrihajte 4 pásy z 2x1,5 cm

Elektrické veci:

Arduino Uno R3

Napájanie 12 V 2 A (v závislosti od použitého motora)

Motor s prevodom (60 až 120 ot / min)

Ovládač motora L298n

Malá obvodová doska 3x2,5 cm

3 LED

3 odpory 220 alebo 330 ohmov (odpory obmedzujúce prúd pre LED diódy)

LDR

1 odpor 330 Ohm (analógový delič s LDR)

4 odpory 10K (výsuvné odpory pre spínače)

Niektoré hlavičky pre malú dosku s plošnými spojmi

Drôty (vodiče Dupont/Arduino), samec-samec-samec-samica

Puzdro (115x90x55)

Prepínač s tromi polohami zapnutý/vypnutý/zapnutý

2x (malé) jazýčkové relé s magnetmi

Teplom zmrštiteľná trubica/drôt

Použité nástroje:

Spájkovačka / spájkovačka

Vŕtačka

Videl

Skrutkovače

Horúce lepidlo

Kliešte

Odizolovač drôtu

Nožnice

Trpezlivosť

Krok 2: Kroky na vytvorenie modulov

Krok 2:

Najprv som plánoval urobiť veci čo najmenej modulárne: súprava motorov, súprava druhej osi, Arduino, ovládač motora, rozhranie konektora, puzdro.

Začal som s vytvorením súpravy motora a konektora (na pripojenie motora, jazýčkových spínačov a LDR k regulátoru pomocou konektora RJ45) na remeselne vyrobenom dreve.

Celé to trochu závisí od toho, aký motor máte/používate, ale kľúčové je, že pás poháňaný kladkovým kolesom je veľmi blízko koľajníc závesu (asi 1 až 1,5 cm. Vedľa neho).

Okolo som nechal ležať pár motorov s prevodmi, ktoré som už dávno zachránil pred profesionálnym pivovarníkom. Mali 24 voltov s prevodom, ktorý znižuje otáčky motora na asi 120 otáčok za minútu pri 24 voltoch. Tu používam motor na 12 voltov, takže prevodové otáčky sú asi 60. Použil som 12 V, pretože Arduino je napájané aj zdrojom, ktorý som mal pre tento projekt, a aby sa znížila max. výkon konektora (viac o tom nižšie).

Pripojte ozubené koleso k osi motora/prevodového stupňa. Os prevodu bola 6 mm, remenice 5 mm. tak som potreboval vyvŕtať otvor kladkového kolesa väčší na 6 mm.

Potom bol pre tento daný motor vytvorený držiak, ktorý vyrezal drevo, aby motor a prevodovka do seba pekne zapadli a aby bolo možné vedľa neho namontovať spínače Reed, a pripevniť ho k stene dvoma zástrčkami a skrutkami.

Ďalej som použil konektor RJ45 (zásuvka) na pripojenie všetkých vodičov z motora a dvoch jazýčkových spínačov a LDR. Osem vodičov (4 páry) v sieťovom kábli stačí na túto prácu.

Motor čerpá iba medzi 0,1 a 0,3 ampéra (s 12 V, 1,2 až 4 W) (v závislosti od zaťaženia, ktoré dostane zo závesu). Jeden kábel v sieťovom kábli (aspoň v tom, ktorý mám) môže ľahko udržať 10 wattov. V skutočnosti je štandard PoE 15 wattov na pár, ale potom potrebujete aj dobrý certifikovaný kábel PoE.

A použitá dĺžka kábla je len asi 2 metre. To však bola moja hlavná starosť: Bude kabeláž motora schopná uniesť výkon, ktorý motor potrebuje. Zatiaľ bez problémov, bez zahrievania pripojení alebo káblov a vstaval som softvérovú bezpečnosť: Motor môže a bude bežať iba po maximálnu dobu stanoveného/definovaného času (30 až 50 sekúnd, tiež opäť v závislosti od toho, ako dlho bude potrebné zatvoriť alebo otvoriť oponu). Musíte to vyladiť pre svoju vlastnú situáciu.

Ak je táto doba chodu prekročená, motor sa zastaví a nebude ho už ovládať motorový regulátor. Pred resetovaním ovládača Arduino/ovládača (stačí resetovať/odpojiť napájací kábel) je potom potrebné preskúmať a vyriešiť dôvod prekročenia doby chodu.

Priamy sieťový kábel jeden na jeden by bol ideálny, ale väčšina ethernetových káblov (ak nie všetky) bude mať v konektore skrútenie, takže farebné káble, ktoré použijete na jednom konci, nebudú na druhom konci rovnaké, ak viete, čo myslím. Musíte presne sledovať, ako veci spájate.

Dva páry, ktoré som mohol použiť, aké boli, oranžové a hnedé páry boli na oboch koncoch rovnaké, ale modrý a zelený pár na jednom konci sa stali kombináciou týchto dvoch na druhom konci. Žiadny problém, pokiaľ viete, aká kombinácia farieb je na druhom konci spojená.

Krok 3: Vytvorenie druhej osi

Toto je jednoduchý krok: pozrite si obrázky. Vytvorte malú súpravu druhej osi, na ktorej bude pás bežať. Použil som hliníkový pás s posuvným otvorom, ktorý umožňuje ľahké ľahké napnutie pásu na správne napätie. Pripevnite ho v blízkosti koľajnice na druhom konci závesu/okna. Viď foto.

Takže s malým dreveným blokom, hliníkovým pásom s posuvným pásom, 5 mm skrutkou a 2 maticami spojenými s tou vecou na fotografii, a vyvŕtajte otvory na pripevnenie k stene pomocou niektorých hmoždiniek a skrutiek v blízkosti koľajnice na pravom konci závesu..

Krok 4: Pás

Opasok:

Toto je skutočne potrebné urobiť presne. Pretože som použil nastaviteľné osi a jazýčkové spínače, vytvoril som niekoľko okrajov, ale dĺžka pásu musí byť dosť presná a umiestnenie magnetov a spôn ešte viac.

Tento pás som kúpil od AliExpress, 10 m zosilneného ozubeného rozvodového remeňa (pre 20 -ozubené remeničné koleso (tiež z/cez AliExpress)), stál iba 7,60 EUR.

Nakoniec som spotreboval všetkých 10 metrov, jeden na 3 m široký záves (takže som potreboval asi 6 metrov tohto pásu) a ďalší na menšie okno, 1,7 m široký záves, takže použilo ďalších 3,4 m

Aby ste získali presnú dĺžku pásu, musíte namontovať súpravu motora a súpravu druhej osi na požadované miesta na stene. Pás omotajte dostatočným napätím okolo kolies a prestrihnite pás.

Do 4 hliníkových pásov s rozmermi 0,2 x 1,5 x 2 cm vyvŕtajte otvory 3 mm. Upnite dva pásy na seba a vyvŕtajte tri otvory (otvory sú pekne zarovnané, aby ste neskôr previedli skrutky). Dva otvory na okrajoch/koncoch a jeden niekde v strede, ale uistite sa, že sa pás môže pohybovať medzi dvoma otvormi. Ide o prichytenie jednej sady pásov k opasku na jednom konci závesu a ďalšie dva hliníkové pásy slúžia na prichytenie/upnutie dvoch koncov opaska k sebe pomocou malého kúsku opaska dlhého 1,5 cm (pozri fotky).

Toto spojenie teda slúži na dva účely, spojte konce pásov tak, aby vytvorili slučku, a slúži ako jedno z dvoch závesových závesov. Pevne utiahnite matice na tejto spone, aby bol pás dostatočne pevný, aby mohol zatiahnuť a zatlačiť záves. Sila nie je taká veľká, maximálne 2 až 3 kg (pokiaľ sa niečo nedeje?!).

Druhá spona by ešte nemala byť utiahnutá, pretože polohu týchto klipov je potrebné neskôr prispôsobiť druhej záclone.

Keď je pás hotový, omotajte ho okolo remenice a osového kolesa a pevne napnite pás pomocou nastaviteľnej osi/hliníkového pásu na jednom konci.

Závesy ešte neprikladajte k sponám, skôr, ako ich môžete pripevniť, musíte otestovať a nastaviť všetko správne.

Klip, ktorý nie je spojením „slučky“, by preto mal byť stále „posuvný“.

Krok 5: Arduino, radič motora a doska rozhrania

Arduino, ovládač motora a doska rozhrania.

Z dôvodu modularity som pomocou malej dosky rozhrania (PCB) vytvoril potrebné záhlavia a odpory na vyťahovanie a na delič LDR a potom prepojil so ženskými hlavičkami všetky vodiče konektora RJ45 a prepínač ručného prepínania.

Nakoniec je doska rozhrania slabým bodom v celku a bola možno nepotrebná a priame pripojenia boli možno lepšie a jednoduchšie.

Rozdelenie pinov na Arduino je nasledujúce;

// pridelenie pinov:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Sériová tlač

// 2 - led zelená

// 3 - led červená

// 4, 5 - ovládač motora L298n

// 6, 7 - ZDARMA

// 8 - Spínač s horným jazýčkom - zatvorenie (d)

// 9 - spodný jazýčkový spínač - otvorený (ed)

// 10 - Ručný spínač otvorený

// 11 - Ručný spínač zatvorený

// 12 - ZDARMA

// 13 - kontrolka blink zaživa (externá žltá)

Pripojte všetky vodiče k doske rozhrania pomocou vodičov Arduino (samec-samica) podľa umiestnenia pinov vyššie.

3 LED diódy spájajte anódou (dlhá noha) + odporom na kolíky 2, 3 a 13 Arduina a katódy na uzemnenie.

Použil som:

Pin 2 na zelenú, ktorý indikuje otvorenie závesu. (ľavá opona vľavo pri pohľade spredu)

Kolík 3 na červenú signalizuje zatváranie opony. (ľavá opona vpravo pri pohľade spredu)

Pin 13 na žltý pre živé blikanie (Napriek tomu som to už nepoužil, pretože blikajúca dióda v tme môže byť nepríjemná, ale je na to, aby ste ju použili? Na druhej strane som naprogramoval, aby sa dióda skutočne nepoužívala., je tiež možné použiť označenie DARK alebo LIGHT na blikanie iba počas dňa).

V skutočnosti celé programovanie prebiehalo pri budovaní tohto ovládača. Myšlienka červenej a zelenej LED diódy prišla neskôr a používanie/žltej začalo byť menej/nie je dôležité.

Krok 6: Dajte to všetko dohromady

Postavené puzdro. Prípad, ktorý je zvonku CASE115x90x55MM, vo vnútri bol o niečo menší (107x85x52, Vyvŕtajte otvory 5 mm pre LED diódy, 6 mm otvor pre prepínač, 6 mm otvor pre kábel vodiča/sieťový kábel a otvory pre napájací konektor Arduino a konektor USB (čo sa dá ľahko naprogramovať/aktualizovať Arduino)

Tiež spájkujte dva vodiče z napájacieho konektora Arduino s ovládačom motora. Arduino je napájané z tohto externého napájacieho konektora, rovnako ako ovládač motora.

Vložte Arduino, ovládač motora a DPS do puzdra a pripojte všetky vodiče (LED diódy s odpormi 220 ohmov, vypínač s odpínačmi a tiež veďte ethernetový kábel otvorom do dosky plošných spojov a pripojte k hlavičkám.

Pripevnite zostavu motora k stene na ľavej strane okna, koleso druhej osi na pravú stranu okna, prevlečte pás okolo koliesok kladky, pripojte ethernetový kábel ku konektoru RJ45 na súprave motora, zapnite napájanie Arduino najskôr iba s USB.

Nahrajte program/firmvér „curtain-2.ino“a otestujte hodnoty LED a jazýčkové spínače a manuálne ich prepnite cez výstup sériového monitora Arduino IDE. Zvláštna pozornosť pri prvých testoch, v závislosti od toho, ako ste zapojili motor k ovládaču motora, by sa motor mal otáčať proti smeru hodinových ručičiek pri zatváraní opony a v smere hodinových ručičiek pri otváraní. Ak to nie je správne, môžete buď skrížiť vodiče na ovládači motora alebo na doske plošných spojov, alebo preprogramovať funkciu „motor_open ()“a „motor_close ()“na pravý opak. (Ovládač signálu sa má otáčať v smere hodinových ručičiek alebo proti v smere hodinových ručičiek).

Magnety pre jazýčkové spínače by mali byť umiestnené na správnych strategických miestach. Keď je spona pre záclonu vpravo na správnom mieste (teda tiež vpravo vpravo, keď je záclona otvorená), potom spona pre ľavú oponu je úplne vľavo (záves je otvorený) a magnet pretože spodný jazýčkový spínač by mal byť veľmi blízko vľavo od klipu pre ľavú oponu (pozri tiež video a fotografie).

Magnet pre horný jazýčkový spínač by potom mal byť na vrchu pásu v strede okna (opäť pri otvorenej opone). Fotografie a video to vyjasnia.

Horný magnet sa pri zatváraní závesu posunie doľava (smerom k motorovej súprave) a mal by aktivovať jazýčkový spínač, keď sa závesy stretnú v strede (zatvorená poloha) Ak je jazýčkový spínač aktivovaný príliš neskoro, majú (veľký) problém. Motor sa pokúsi zatiahnuť závesy k sebe, ale už sú, takže pás sa zastaví alebo skĺzne, alebo sa motor zastaví a tiahne vysoký prúd. Ladenie je teda veľmi dôležité a platí to aj pre zatváraciu pozíciu. Ale v každom prípade, toto ladenie skutočne nevyžadovalo toľko času a úsilia, naozaj.. Prilepenie/prilepenie magnetov na hornú a dolnú časť pásu musí byť presné. Vďaka možnosti posúvania jazýčkových spínačov na súprave motora máte okraje na vyladenie tak akurát: záverečný test nájdete v tomto filme

Prvý film v tomto zdieľanom albume je testom prepínačov pásu a čítania:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Na otestovanie toho môžete použiť manuálne prepnutie.

Pokrytím/odkrytím LDR môžete simulovať tma a svetlo.

Akonáhle sa klipy na páse zastavia na správnych miestach, môžete závesy pripevniť na klipy a užívať si automatické zatváranie a otváranie vašich záclon:-)