Automatické kuracie dvierka - ovládané Arduino .: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tento návod je určený pre dizajn automatických kuracích dverí s manuálne nastaviteľnými časmi otvárania a zatvárania. Dvere je možné kedykoľvek otvoriť alebo zatvoriť na diaľku.

Dvere sú navrhnuté tak, aby boli modulárne; rám, dvere a ovládač môžu byť skonštruované a testované na mieste ďaleko od coopu a potom jednoducho priskrutkované k existujúcemu otvoru coop.

Napájanie je z 9 V DC, takže je možné ho nabíjať zo zásuvky alebo z batérie a solárneho panelu.

Na zatvorenie dverí a uzamknutie dverí v otvorenej polohe používa solenoid.

Medzi hlavné časti patria:

Arduino UNO 3.

4 -miestny, 7 -segmentový LED displej

Modul RTC

RF modul

Potenciometre, Servo motor, Solenoid 6V - 12V, Rotačný snímač s tlačidlom

Dvere a ich rám môžu byť vyrobené zo zvyškov dreva. Dvere sa otáčajú nahor okolo tyče (v mojom prípade prevzaté z tlačiarne) a sú vyvážené protizávažím, aby sa znížil krútiaci moment potrebný na zdvihnutie dverí.

Medzi nástroje na jeho zostavenie patria:

PC s Arduino IDE na programovanie Arduina, Kladivo, Videl, Spájkovačka, Strihač káblov, Vŕtačka, Skrutkovač.

Postavil som tieto automatické kuracie dvere, aby mi ušetrili úlohu otvárať a zatvárať dvere dvakrát denne ráno a večer. Kurčatá sú veľkými poskytovateľmi vajec, hnoja a zábavy, ale skoré vstávanie, aby ich pustili von - obzvlášť v zime - bola drina. A potom, keď som sa uistil, že som včas doma, aby som ich zavrel, obmedzilo to moju slobodu prísť neskoro domov.

Kurčatá sa riadia každodennou rutinou návratu do coopu pri západe slnka a prebúdzania sa okolo východu slnka. Čas, kedy vchádzajú a vychádzajú, nie je presný a závisí to od denného počasia a okolitého svetla. Ak sa po zatvorení dverí zdá, že je kurča príliš neskoro na vstup, dvere je možné otvoriť na diaľku a potom ich zavrieť. Dvere môžu byť počas dňa zatvorené, ak by majiteľ potreboval zabrániť vstupu mláďat kurčiat.

Pretože časy východu a západu slnka sa v priebehu roka líšia a závisia od zemepisnej šírky, každý dverový ovládač musí sledovať denný čas, deň v roku a poznať zemepisnú šírku. Túto požiadavku je možné splniť softvérom alebo suntrackerom, ale v tomto prevedení používa manuálne nastaviteľné nastavenia času otvorenia a zatvorenia, aby boli veci jednoduchšie.

Pretože sa čas východu a západu slnka z jedného dňa na druhý mení len o niekoľko minút, je potrebné nastavenia ovládača dverí meniť iba raz za týždeň.

Keď má majiteľ pocit, že sa ich kurčatá chovajú pravidelne, môže ľahko prispôsobiť čas otvorenia a zatvorenia.

Otváraciu dobu je možné nastaviť od 3:00 do 9:00 a otváraciu dobu od 15:00 do 21:00. Tieto časy vyhovujú zemepisným šírkam od 12 do 42 stupňov od rovníka (Darwin po Hobart v Austrálii) a pokrývajú najdlhšie a najkratšie dni v roku..

V podstate sú dverové ovládače hodiny s dvoma nastaviteľnými alarmmi s manuálnym ovládaním.

Krok 1: Rám a krídlové dvere

Rám je vyrobený tak, aby bol zaistený cez existujúci otvor pre coop. Dvere sa vyklápajú nahor ako garážová brána. Tento dizajn má výhodu oproti automatickým dverám, ktoré sa vysúvajú nahor alebo do strany v prípade kabín, kde sa strecha zvažuje k existujúcim dverám alebo je existujúci otvor priľahlý k stene.

1. Odstráňte existujúce dvere.

2. Vyberte veľkosť rámu, ktorá sa hodí k existujúcemu otvoru. Dôležité sú dva rozmery rámu - výška rámu a šírka dreva. Dvere sa sklopia z horizontálneho čapu a dĺžka od čapu k rámu („D“na obrázku) je rovnaká ako šírka dreva. To znamená, že keď sú dvere otvorené, časť dverí nad čapom nezasahuje do steny bedny.

3. Vyberte materiál rámu, ktorý je odolný a odolný voči poveternostným vplyvom. Použil som červenú gumu, ktorá sa ukázala byť pevná, ale ťažká. S vonkajšou borovicou by sa ľahšie pracovalo.

4. Samotné dvere by mali byť ľahké, tuhé a odolné voči poveternostným vplyvom.

Krok 2: Dimenzovanie otočnej tyče a krídlových dverí

Rozmery krídlových dverí by mali byť také, aby šírka dverí presahovala vnútorné okraje rámu. Výška dverí je menšia ako vnútorná výška rámu.

1. Nájdite tyč s priemerom a dĺžkou 5 mm (1/4 palca), ktorá sa rovná šírke rámu. Použil som tyč z demontovanej tlačiarne, ale stačila by závitová tyč. Ďalším zdrojom prútov sú kovové stojany na sušenie oblečenia. Tyč je možné rezať rezačkou skrutiek alebo pílou. Nôž zoškrabte z kovu.

2. Do rámu vyrežte dve drážky v dĺžke „D“(na obrázku v predchádzajúcom kroku) od horného otvoru rámu a hĺbky priemeru otočnej tyče.

3. Nájdite záves, ktorého priemer čapu je rovnaký alebo o niečo väčší ako otočná tyč. Vyrazte kolík kladivom a stredovým razníkom. Ak nemáte stredový dierovač, použite veľký klinec alebo podobný špendlík.

Našťastie, čap tlačiarenskej tyče, ktorý som použil, sa perfektne hodil na prvý záves, ktorý vyšiel z mojej škatuľky.

4. Hmotnosti spodnej časti krídlových dverí pod čapom a hornej časti nad čapom musia byť podobné, aby sa odľahlo servomotoru, ktorý otvára dvere. To sa dá dosiahnuť niekoľkými ťažkými skrutkami a maticami, ktoré boli vyvŕtané do hornej časti dverí.

Krok 3: Servomotor a zdvíhacie ramená

Použil som servomotor MR-996. Má krútiaci moment: 9,4 kgf · cm (4,8 V) alebo 11 kgf · cm (7,2 V). To znamená, že pri 20 cm dverách pod čapom by motor mohol pri 7,2 V zdvihnúť 11 kg/20 = 550 g.

S protizávažnou časťou nad otočnou tyčou môžu byť dvere ťažšie a/alebo dlhšie. Ako protizávažie som použil dve veľké matice a skrutky, znázornené na obrázkoch.

Servo je dodávané s plastovým ramenom, ktoré sa hodí na drážkovaný výstupný hriadeľ serva. Orežte jednu stranu tohto ramena ostrým nožom alebo nožnicami na drôt.

2. Zdvíhacie rameno je vyrobené z dvoch dĺžok hliníka, horné rameno je držiak L, spodné rameno plochý kus hliníka.

Priložené diagramy ukazujú, ako vypočítať rozmery každého ramena. Výsledné rozmery sú založené na šírke rámu, „d“a polohe zdvíhacieho bodu namontovaného na dverách.

Horné rameno má výrezy, aby rameno pri zdvíhaní dverí uvoľnilo servomotor.

Krok 4: Uzamknite elektromagnet a podporu otvorenia dverí

1. Solenoid namontovaný na ráme slúži na dva účely:

a) zamknite dvere, keď sú zatvorené, a

b) zabráňte zatvoreniu dverí po ich otvorení.

Solenoid je poháňaný cez FET z výstupu regulátora. Počas otvárania alebo zatvárania dverí sa na niekoľko sekúnd zasunie.

2. Zaistite kus dreva podľa obrázku. Bude kratší ako šírka rámu a bude namontovaný tesne pod otočnú tyč.

Krok 5: Ovládač

1. Ako základ ovládača som použil Arduino Uno 3. K dispozícii je celkom 17 vstupných a výstupných pinov.

2. Ovládač udržiava čas pomocou regulátora I2C RTC so záložnou batériou. Bolo by vhodnejšie mať záložnú batériu, aby sa ušetrilo každoročné otváranie ovládača na výmenu batérie RTC. Čas sa nastavuje pomocou otočného ovládača a zobrazuje sa na 4 -miestnom 7 -segmentovom LED. Dalo by sa použiť LCD displej a zobraziť viac informácií, napríklad o tom, koľkokrát sa dvere otvorili a zatvorili.

3. Časy otvorenia a zatvorenia sa nastavujú lineárnymi potenciometrami 10 kOhm. Mohol som použiť otočný snímač a LED displej na nastavenie časov otvorenia/zatvorenia, ale rozhodol som sa, že pre používateľa bude jednoduchšie jednoducho prísť a vidieť časy z panela na diaľku. Časy sa musia meniť iba každý týždeň.

4. Bezdrôtový RF adaptér (https://www.adafruit.com/product/1097) pre pohodlie ručného otvárania a zatvárania na diaľku. Adresa URL kľúča:

5. Krabica, ktorú som vybral na umiestnenie ovládača, bola na malej strane, takže som k nej potreboval pridať menšiu škatuľu, aby sa do nej zmestil diaľkový prijímač.

6. Fritzingov diagram je priložený.

Krok 6: Kód

Kód sa zacyklí a vykoná nasledujúce:

1. skenuje stav prepínačov panelov, 2. číta RTC a prevádza čas na minúty dňa (0 až 1440).

3. načíta dva analógové potenciometre a prevedie ich na celočíselné časy otvorenia a zatvorenia. Aby sa dosiahlo jemnejšie rozlíšenie nastavení času, otvorené zatvorené časy sú obmedzené na 3:00-9:00 a 15:00-9:00.

4. číta vstup RF, aby zistil, či je stlačené tlačidlo diaľkového ovládania.

5. porovnáva aktuálny čas s časom otvorenia a zatvorenia a číta režim, aby určil, či sa majú dvere otvoriť alebo zatvoriť.

Pridanie manuálneho prepínača otvárania a zatvárania skomplikovalo návrh softvéru v tom, že systém potreboval prepínať medzi „manuálnym“a „automatickým, tj. Časovaným“režimom. Vyriešil som to bez pridania ďalšieho prepínača „režimu“tak, že sa používateľ dvakrát vrátil do automatického režimu stlačením spínača otvorenia alebo zatvorenia.

Jediným stlačením tlačidla otvorenia alebo zatvorenia sa ovládač prepne do manuálneho režimu. Existuje šanca, že ak by sa dvere otvorili po blízkom čase, napríklad aby sa do kotlíka vpustilo neskoré kurča, používateľ by zabudol nastaviť dvere späť na automatický režim. Manuálny režim je teda signalizovaný LED displejom, ktorý ako pripomienku zobrazuje „Otvorené“alebo „Zatvorené“.

Knižnice LED displeja, z ktorých som získal:

Krok 7: Zoznam častí ovládača

34-miestny 7-segmentový modul Arduino Uno

Servomotor MG 996R

1k Ohm rezistor

FET: FQP30N06L.

2 x 10 kOhm potenciometre (nastavené časy otvorenia/zatvorenia)

Rotačný kodér so vstavaným tlačidlom

Prepojovací drôt

1A DC-DC prevodník: pre servo a solenoid

1 x prepínač SPDT (prepínač nastavenia hodiny/minúty)

1 x stred SPDT vypnutý dočasne-mimo-chvíľkový (pre manuálne otvorenie/zatvorenie)

1 x stred SPDT vypnutý (na zatemnenie/zobrazenie času/volič nastaveného času)

Elektromagnet: zdvih a zdvih 6-12 V, 10 mm

Jednoduchý prijímač RF M4 Adafruit - okamžitý typ 315 MHz

Ovládač 2 -tlačidlový RF diaľkový ovládač - 315 MHz

Box

Krok 8: Dimenzovanie napájacieho zdroja a solárneho panelu a batérie

1. Napriek tomu, že Arduino môže bežať z 12 V DC, spôsobí to, že bude vstavaný lineárny regulátor horúci. Servo funguje lepšie pri vyššom napätí (<7,2 V), takže kompromisom bolo spustiť systém 9 V DC a použiť DC-DC konvektor na napájanie solenoidu a serva na 6 V. Myslím, že prevodník DC-DC by mohol byť odstránený a Arduino, servomotor a solenoid fungovali na rovnakom zdroji 6V (1A). Na odfiltrovanie Arduina zo serva a solenoidu sa odporúča kondenzátor 100uF.

2. Ovládač, ktorý som vyrobil, čerpal pokojový prúd asi 200mA. Keď boli solenoid a servo v prevádzke, súčasný odber bol asi 1A.

LED displej je možné vypnúť vypínačom, aby sa šetrila energia batérie.

Vzhľadom na to, že otváranie alebo zatváranie dverí trvalo asi 7 sekúnd a operácie otvárania a zatvárania sa vyskytovali iba dvakrát denne, 1A pri odhade dennej spotreby energie sa zanedbávala.

Môže bežať z 1A 9V zástrčky, ale sieťovú a zástrčku je potrebné chrániť pred poveternostnými vplyvmi.

3. Denná spotreba energie sa vypočíta ako 24 h x 200 mA = 4800 mAh. Olovená batéria 7 Ah s 20 W solárnym panelom by mala stačiť na jeden deň autonómie v oblastiach s ročným priemerom 5 hodín slnečného žiarenia. Ale s väčším počtom batérií a väčším panelom by bolo viac dní autonómie.

Na odhad veľkosti batérie a panela som použil nasledujúcu online kalkulačku:

www.telcoantennas.com.au/site/solar-power-…

Krok 9: Pokyny na obsluhu používateľa

Dvere pracujú v automatickom alebo manuálnom režime.

Automatický režim znamená, že sa dvere otvárajú alebo zatvárajú podľa nastavenia času otvorenia alebo zatvorenia. Automatický režim je označený prázdnym displejom, keď je prepínač displeja v polohe „Blank“. Keď sa režim zmení z manuálneho na automatický, slovo „AUTO“bude blikať 200 mS.

Dvere sa prepnú do manuálneho režimu vždy, keď je aktivovaný diaľkový ovládač alebo swicth na ovládači. Manuálny režim je indikovaný, keď sa na displeji zobrazuje „OPEn“alebo „CLSd“, pričom prepínač displeja je nastavený na „prázdny“.

V manuálnom režime sú nastavenia času otvorenia/zatvorenia ignorované. Je na užívateľovi, aby si zapamätal zatvorenie dverí, ak boli otvorené ručne, alebo otvorenie dverí, ak boli zatvorené ručne, alebo sa vrátil späť do automatického režimu.

Aby sa používateľ prepol späť do automatického režimu, musí druhýkrát stlačiť tlačidlo Zavrieť, ak sú dvere už zatvorené, alebo tlačidlo Otvoriť druhýkrát, ak sú dvere už zatvorené.

Dvere sa začnú v automatickom režime na začiatku dňa (12:00 hod.).

Krok 10: Zvony a píšťaly

Niektoré budúce vylepšenia môžu zahŕňať:

Bezdrôtový zvonček na signalizáciu otvorenia/zatvorenia dverí

„Stuck alarm“by mal systém čerpať prúd rovnajúci sa solenoidu a servu na viac ako 10 sekúnd.

Bluetooth a aplikácia na konfiguráciu ovládača.

Otváranie a zatváranie ovládané internetom.

Vymeňte LED displej za LCD, aby sa zobrazovali ďalšie informácie.

Zbavte sa potenciometrov nastavenia času otvorenia/zatvorenia a pomocou prepínača a existujúceho otočného spínača nastavte časy otvorenia/zatvorenia.