Automatski klizač za vrata ispod 100 USD: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Preko leta, tata me je motivisao da razmislim o kupovini sistema za automatizaciju kapija i njegovom postavljanju. Tako sam započeo svoje istraživanje i proučio paket rješenja na AliExpressu i lokalnim dobavljačima. Lokalni dobavljači nudili su cjelovita rješenja, uključujući instalaciju za> 1000 USD. To su bili talijanski sistemi i trebali su biti vrlo kvalitetni. Ali cijena je bila daleko od našeg budžeta. Sistemi na AliExpressu su takođe bili prilično skupi, a najjeftiniji je bio 500 USD prije oporezivanja. Poprilično sam odustao od ideje o kupovini kompletnog sistema i proučio neke DIY pristupe.

Nakon početnog istraživanja, zaključio sam da će biti jako teško i dugotrajno izgraditi ga od nule. I to koristeći ograničena sredstva. Ali onda sam to shvatio kao izazov i počeo sastavljati grubi plan.

Trebalo mi je mnogo pokušaja i grešaka i mnogo napornog rada, ali uspio sam postaviti pouzdan sistem po cijeni koju nijedan drugi sistem ne može nadmašiti.

Ako razmišljate o izgradnji ovako nečega, ohrabrio bih vas da objasnim sve probleme na koje sam naišao tokom procesa izgradnje. Nadam se da ćete uspjeti steći uvid i izbjeći greške koje sam napravio.

Ako vam se sviđa ono što sam napravio i objasnio, razmislite o tome da mi date glas. Svaka podrška je visoko cijenjena. _

Pratite me i na drugim platformama dok dijelim svoj napredak između projekata.

Facebook: Badarova radionica

Instagram: Badarova radionica

Youtube: Badarova radionica

Korak 1: Plan

Počeo sam razmišljati o tome kako ću to učiniti. Postoji mnogo načina na koje se može pristupiti takvom projektu, svaki sa svojim prednostima i nedostacima.

Prvo što sam učinio bilo je razumjeti postojeći sistem s kojim sam radio. Za mene je ovo značilo moju tešku, potpuno metalnu, kliznu kapiju. Za vas bi to moglo značiti nešto drugo i preporučio bih vam da prvo potpuno razumijete svoj sistem prije nego što se odlučite za strategiju.

Shvatio sam da moja kapija nije dobro izgrađena i da ima neke varijacije u kretanju. Dakle, bez obzira na moj način prevođenja, morao bih udovoljiti toj varijaciji. To me je navelo na razmišljanje o korištenju lanca motocikala. Već sam ih koristio pa sam bio upoznat s njihovim radom. Jeftini su i široko dostupni. A njihovi veliki dijelovi znače da manja neusklađenost neće biti važna. Montaža lanca na gornju ivicu dobro mi je funkcionirala jer sam na vrhu imao držač za montiranje sklopa motora tako da je sve moglo uredno sjediti na vrhu kapije.

Zatim je uslijedio izbor motora. Pucao sam po niskim cijenama pa sam ukopao u svoju lijevu kantu za dijelove i našao motor brisača vjetrobranskog stakla iz konstrukcije mog borbenog robota. Sjetio sam se da je ovaj motor imao veliki okretni moment i da je bio vrlo dobro izgrađen. Tako da sam bio uvjeren da će imati dovoljno snage da pokrene kapiju.

Za sada sam imao sve potrebne planove. Elektronika i upravljanje potpuno su druga priča i doći će kasnije.

Korak 2: "Precizno testiranje motora"

Tako da sam bio uvjeren da će motor moći pomaknuti kapiju, ali nisam namjeravao izgraditi cijelu stvar, a zatim će se dokazati da sam u krivu. Učinio sam ono što bi inženjeri trebali učiniti. Testiranje.

Pa mislim da bi oni trebali prvo napraviti izračune, ali ja nisam imao nikakve vrijednosti za izračunavanje. Pa sam otprašio pravog borbenog robota i vezao ga za kapiju. Borbeni robot za pogon koristi dva motora brisača vjetrobrana. To je bilo najbliže što sam mogao brzo postaviti u ime testiranja.

Dao sam robotu pun gas i šta znate, kapija je počela da se pomera. Unatoč nedostatku vuče, robot je uspio pomaknuti kapiju. To mi je bilo dovoljno pa sam nastavio.

Korak 3: Izrada nosača motora

Iz prošle nesreće znao sam da ovi motori nisu šala. A ako uvučete prst u lančanik, možete ga poljubiti. Imao sam incident sa gubitkom prsta dok sam pravio borbenog robota pa govorim iz iskustva.

Na osnovu tog iskustva, želio sam da sklop bude što je moguće ušuškaniji. Pa sam odlučio da ga montiram na držač koji je držao kapiju na mjestu.

Prvo sam pričvrstio čelični lim između dva kutna željezna komada. To je bilo tako da mogu montirati sklop motora na vrh, bez brige o tome da li ću imati čvrstu podlogu.

Odlučio sam da sklopim motor kako bi se uklonio sa osnove glavne kapije jer bih možda htio raditi na tome odvojeno. Skidanje motora bilo bi jako teško, pogotovo zato što sam radio u uskom prostoru. To se kasnije isplatilo jer sam više puta skidao sklop motora kako bih radio na tome.

Kao što vidite, motor sam priključio na sklop motora. Također sam pričvrstio lančanik na motor i nekoliko lančanika s obje strane kako bih lanac usmjerio na lančanik motora i ne dopustio da klizi pod opterećenjem.

Korak 4: Izrada držača lanca

Cijela tema ovog projekta bila je smanjiti troškove pa sam htio ponovno koristiti stare komade čelika koje sam imao umjesto kupovine novih. Pronašao sam stari komad kutnog materijala koji je bio dovoljno debeo za moju upotrebu.

Izrezao sam zalihe prema veličini pomoću svoje kutne brusilice, a zatim ih zavario zajedno kako bih napravio držač. Zatim sam zavario držač na vrhu kapije. Važno je napomenuti da ne želite zavarivati na obojenoj površini. Uvijek izbrusite boju u području zavarivanja.

Zavarivanje sam morao ponoviti tri puta. Prvi put je to bilo zato što nisam montirao nosač izvan fizičkih čvrstih graničnika kapije. Dakle, kad sam ga testirao i slučajno prekinuo jednu od žica do krajnjeg prekidača, držač je ušao u krajnji prekidač i slomio ga. Zato je važno uvijek držače montirati tako da ne mogu naštetiti drugom dijelu sistema ako elektronički krajnji prekidači ne uspiju.

Drugi put je to bilo zato što sam držače montirao krivo. Ovo je bio moj prvi projekt zavarivanja i nisam imao odgovarajuće stezaljke pa mi je bilo teško poravnati držač.

Posljednja greška koju sam napravio je bila bušenje rupe nakon potpunog zavarivanja držača. A budući da zavarivanje čini čelik mnogo tvrđim, njegovo je bušenje mnogo teže. Potrošio sam tri burgije i sat neprestanog bušenja kako bih napravio samo dvije rupe.

Zato naučite iz ovih grešaka ako planirate napraviti nešto slično. Prijeđimo na instaliranje lanca.

Korak 5: Instaliranje lanca

Prvo sam imao na umu različite ideje o tome kako montirati lanac tako da ima apsorpciju udara kako bi se spriječilo preopterećenje motora pri pokretanju iz statičkog položaja. Ali ništa nije izgledalo dovoljno jednostavno za implementaciju. Pa sam krenuo s najjeftinijim i najjednostavnijim rješenjem.

Uzeo sam jedan lanac i odrezao srednji ležaj na krajnjem komadu. Zatim sam uzeo vijak od 3 inča i odrezao glavu. Učvrstio sam vijak u posljednji dio lanca i zavario ga. Možda to nije najljepše rješenje. Ali funkcionirat će.

Spojio sam sve lance s kraja na kraj, a zatim pričvrstio kraj matice u držač lanca s jedne strane. Izmjerio sam da vidim gdje ću morati presjeći lanac s druge strane. Obilježio sam ga i ponovio postupak zavarivanja matica.

Zatim sam postavio lanac na vrh kapije. Koristio sam nekoliko vijaka da pričvrstim dva kraja tako da se vijak neće sam olabaviti.

Ključ u mom slučaju nije bio previše zategnuti lanac jer bi to dovelo do velikog stresa na motor i lančanike. Umjesto toga, činilo se da je puštanje teškog lanca na gornju ivicu kapije najbolji način da se izbjegne stalno opterećenje motora.

Na taj način, kada motor ipak počne pomicati vrata, mora prvo povući težinu lanca prije nego što zaista povuče vrata. To djeluje kao neka opruga za izbjegavanje preopterećenja motora.

Mehanički dio otvarača vrata je potpuno završen. Možemo preći na neko testiranje da vidimo da li zaista funkcionira.

Korak 6: Testiranje

Sada kada je mehanička strana projekta završena, mogao sam je isprobati kako bih otkrio neke nedostatke i moguće zamke. Koristio sam 12V olovnu bateriju i samo sam ručno spojio motor na bateriju. I da! Kapija je počela da se pomera. Sav dosadašnji trud nije bio uzaludan.

Tokom testiranja sam shvatio nekoliko stvari. Jedan je bio da kanal kapije mora biti čist i da je sve potrebno pravilno podmazati. U suprotnom bi mali motor mogao imati poteškoća pri pomicanju kapije.

Još jedna važna stvar bila je da sam morao imati neku vrstu elektroničke zaštite od preopterećenja za svoj motor u slučaju da elektronički krajnji prekidači prestanu raditi. Nisam htio pržiti motor ako se to dogodi.

Također sam odredio pravu napetost lanca za optimalne performanse dok sam testirao trenutnu snagu motora s različitim napetostima. Niža napetost bila je bolja jer je upijala sve nedostatke u poravnanju pomičući lijevo i desno bez naprezanja motora.

S ovim rezultatima, bio sam spreman započeti rad na električnoj strani stvari.

Korak 7: Plan elektronike

Stoga je plan sa strane elektronike bio da stvari budu što jednostavnije uz željenu funkcionalnost.

Napajanje će dolaziti iz 12V baterije sa suhom olovnom kiselinom koja će biti spojena na punjač. Iako sam imao puno problema sa punjačem o čemu ću kasnije govoriti.

Mozgalica će biti arduino ploča. Ništa otmjeno, samo arduino uno. Upravljanje motorom će se vršiti putem 4-kanalne relejne ploče koja radi kao H-most. RF komunikacijom upravlja se pomoću prijemnog modula od 433 mhz. Jedna od jeftinih ploča od 1 USD. Iako nije najbolja ideja unatrag. Više o ovome kasnije. Mjerenje struje će koristiti senzor struje od 20A. Konačno, krajnji prekidači i prekidači za ručno upravljanje bit će samo obični prekidači.

Daljinski upravljači koje sam koristio bili su programabilni daljinski upravljači za automobile. Iako su i meni zadali probleme.

To je bio plan. Ulazimo u to.

Korak 8: Izgradnja elektronike

Proces izrade elektronike nije bio ništa komplicirano. Sastavio sam sve na način da mogu brzo zamijeniti dijelove ako je potrebno. Koristio sam klinove zaglavlja i konektore lopatica gdje god je to bilo moguće kako bi se omogućilo brzo rastavljanje. Koristio sam relativno veliku proto ploču za spajanje krajnjih prekidača i RF ploče. Posjedovanje velike ploče omogućava mi dodavanje više funkcija u budućnosti bez potrebe za preinakom postojećeg okvira.

Naišao sam na neke probleme u vezi s elektronikom. Prvo je bila relejna ploča. Tragovi na relejnoj ploči nisu dizajnirani za rukovanje velikim strujama pri niskim naponima. Neke relejne ploče imaju konzervirane tragove, ali moja nije. I jedan od tragova je izletio nakon nekog vremena. Tako sam premostio sve vodove velike struje žicom odgovarajuće veličine.

Drugi veliki problem bio je punjač koji je uzrokovao mnogo EM smetnji. To je zato što je punjač bio van marke i nije imao nikakvu vrstu certifikata. I smetnje su se petljale u kolo. Nasumično ne bi reagirao na rf naredbe. Shvatio sam da je to problem EM -a kada sam svoj laptop približio elektronici za programiranje i potpuno je izmakao kontroli. Kupio sam potpuno metalni punjač za tijelo koji je bio jako snažan za moju upotrebu, ali čini se da zasad radi dobro. Kasnije ću to promijeniti.

Također sam naišao na probleme s konektorima koje sam koristio za vanjske prekidače. Vrlo su krhki i lome se kada se izvade više puta. Moram još smisliti neke bolje konektore za to.

RF modul koji sam koristio je vrlo osnovni modul i njegov raspon nije impresivan. Ali to je bilo ono što sam imao pri ruci i ono što je upalilo pa sam se za sada držao toga. Iako planiram nadogradnju na bolji modul, posebno zato što želim da raspon nije problem. Mrzim što moram hodati prema sistemu samo da bih ga pokrenuo.

Korak 9: Kućište elektronike

U početku sam samo montirao elektroniku na komad šperploče i planirao sam izgraditi plastičnu kutiju na njoj. Ali tada sam shvatio da će to biti mnogo posla. Pa sam umjesto toga kupio veliki kontejner za hranu na kojem je bila vodootporna brtva.

Postavio sam bateriju i punjač na dno. Montirao sam elektroniku na komad plastike koji je došao s kutijom. Napunio sam zareze za sve žice koje izlaze iz kutije, a zatim sam upotrijebio malo silikonske masti kako bih osigurao da voda ne može ući unutra. Napravio sam i 3D štampani poklopac antene u pokušaju da povećam domet.

Kutija radi savršeno. Jasno je pa mogu vidjeti je li unutra sve dobro, a da ga ne moram otvarati. I preživio je neke ozbiljne kiše pa bi trebalo biti dobro. Iako je jedna briga toplina unutar kutije jer je bistra i sunce može brzo zagrijati elektroniku. Jednostavno rješenje za to je da ga prekrijete drugim otvorenim poklopcem kako biste izbjegli direktnu sunčevu svjetlost.

Korak 10: Granični prekidač

Krajnji prekidač za kapiju bio je ozbiljna bol jer sam morao proći kroz nekoliko iteracija dizajna kako bih mogao raditi pouzdano.

U početku sam samo zalijepio dva prekidača s obje strane nosača i zalijepio odbojnike na kapiji kako bih pogodio prekidače. Ovo je u principu bila solidna ideja jer sam vidio da radi u 3D štampačima. Ali nakon nekog testiranja, oba prekidača su se oštetila, a odbojnici su pukli. Nadogradio sam na veće prekidače i dodao pjenu ispred branika u nadi da ću izbjeći udar. Ali ipak su prekinuli.

Shvatio sam da vrata imaju veliku inerciju kada pogodi granični prekidač, pa stoga krajnji prekidač sile neće vjerojatno funkcionirati. Otišao sam na tržište elektronike u potrazi za idejama i pronašao prekidač.

Napravio sam za njega 3D štampani nosač i 3D štampanu rampu. Na ovaj način prekidač bi se aktivirao kada dođe do njegovog ograničenja, ali to neće biti smetnja ako se iz nekog razloga vrata uopće ne zaustave ili se i dalje kotrljaju zbog inercije.

Korak 11: Programiranje elektronike

Programiranje elektronike bilo je prilično jednostavno. Za RF prijemnik koristio sam biblioteku rcswitch koja obrađuje sve sitne detalje prijema signala sa daljinskih upravljača. Ostatak je bio samo hrpa if petlji za provjeru različitih stanja. Jedan od ovih uvjeta bila je provjera prenaponske zaštite. Koristio sam brojač petlji da to provjerim. Možete pronaći priloženi kôd i komentar ako želite da ga detaljnije objasnim.

Korak 12: Otkrivanje problema i njihovo rješavanje

Tokom ovog projekta suočio sam se sa dosta mehaničkih i električnih problema. Nekoliko sam ih već spomenuo, ali ću ih navesti u nastavku.

1. Krajnji prekidači sa zaustavljanjem: Ovo je postalo problem jer su krajnji prekidači primali veliku silu čak i nakon prekida napajanja vrata. Tako teška masa ima dosta inercije. A bilo koji prekidač za zaustavljanje kojeg sam se mogao sjetiti nije bio dovoljan da apsorbira tu inerciju. Popravka je upotreba kotrljajućih krajnjih prekidača kao što sam ja to učinio.

2. Postavljanje krajnjih prekidača unutar tvrdih granica: Vaš fizički položaj krajnjeg prekidača mora biti takav da čak i ako krajnji prekidač ne radi, vrata se ne mogu uvući u prekidač i uništiti ga. Ovo je postalo problem kada se jedna od žica krajnjeg prekidača prekinula i kapija se otkotrljala u prekidač, uništivši držač i prekidač. To sam popravio pomicanjem držača lanca prema van tako da ni pod kojim okolnostima ne može pogoditi granični prekidač.

3. Zategnutost lanca je previsoka: Kada sam prvi put stavio lanac, zategnuo sam ga toliko da je stavio veliku silu na osovinu motora okomito na njegovu ravninu kretanja. Zbog toga je motor bio neučinkovit jer se borio s velikim trenjem. Ovo ne bi bio problem da sam napravio odgovarajući nosač motora s ležajevima i svime, ali nisam imao stručnost za to. Osim toga, vrata nisu bila ravna po svojoj dužini, pa se lanac pomaknuo slijeva nadesno. Da bih riješio ovaj problem, jednostavno sam olabavio lanac. Ne radi glatko.

4. EM smetnje punjača: Punjač koji sam želio koristiti proizvodio je toliko EMI -ja da je prijemnik bio neefikasan i iscrpljen. Pokušao sam primijeniti zaštitu, ali vjerujem da je kombinacija vodljivog i zračenog EMI -a bila previše za krug. Popravak za ovo nije trajno rješenje, ali sam koristio mnogo veći, metalni punjač za tijelo koji je gotovo 20 puta snažniji od onog što je potrebno. Ali za sada funkcionira.

5. RF opseg: RF prijemnik koji sam koristio nije bio najbolji. Bio je to jedan od onih jeftinih 1 USD. Domet, iako nije strašan, nije dovoljan da mi bude udobno. Za sada sam ga samo optimizirao pomoću žičane antene, ali ću tražiti bolje RF rješenje.

6. Kopiranje RF daljinskih upravljača: Ovo je bilo tako glupo pitanje, kad sam konačno shvatio, nasmijao sam se. Stoga sam nabavio ove programabilne daljinske upravljače koji mogu učiti kodove sa drugih daljinskih upravljača. Koristio sam jednu od njih kao osnovnu liniju, a zatim pokušao kopirati kodove te jedne u drugu. Nakon nekoliko sati petljanja, otkrio sam da ne možete kopirati daljinski sa drugog njemu sličnog. Kodove možete kopirati samo sa standardnih daljinskih upravljača. Trebalo mi je nebrojeno mnogo sati da to shvatim. Zato pokušajte da ne upadnete u istu zamku. Popravka je samo korištenje bilo kojeg drugog standardnog daljinskog upravljača, a zatim ga kopirati na sve programabilne daljinske upravljače.

7. Bušenje u tvrdi čelik: Ovo je bilo neugodno pitanje. Kad sam montirao nosače lanca na kapiju, htio sam izbušiti rupu u njima. Tada sam saznao da se čelik očvrsnuo jer sam ga zavario. Polomio sam mnoge delove pokušavajući da prođem kroz ovo. Zato ga savjetujem da buši prije nego što zavarite. Uštedeće vam mnogo problema.

To su bila neka od pitanja sa kojima sam se suočio tokom izgradnje. Dodaću na ovu listu kad budem razmišljao o još problema.

Korak 13: Završetak izgradnje (je li zgrada ikada završena?)

Završio sam izgradnju sastavljajući sve zajedno. Kutija s elektronikom je otišla na svoje mjesto i spojena je na napajanje. Završio sam 3D ispisano kućište za ručne prekidače za kretanje i montirao ih tamo gdje im se lako može pristupiti. Stavio sam čaure na žice i vezao ih na mjestu kako se žica ne bi zaglavila u pokretnim dijelovima. Rastavio sam sklop motora da ga ofarbam. Oslikao sam i držače lanca jer su već počeli hrđati.

I to je bilo to. Automatski klizač za vrata bio je spreman za upotrebu. Prošla su dva mjeseca otkako sam ga završio i još uvijek radi prema očekivanjima. Poboljšat ću ga kad se vratim kući pa ga ne mogu nazvati gotovom gradnjom. Ali za sada gotovo.

Potrošio sam više od 100 dolara na to uzimajući u obzir sve stvari koje sam kupio koje sam pokvario ili nikada nisam završio. Ali ipak ću navesti specifikaciju kako bih pokazao da se može učiniti ispod 100 USD ako se potrudite.

Korak 14: Predmet materijala

Mnogi dijelovi, uključujući čelik, motor itd. Su reciklirani. Stoga nisu najbolje debljine ili su morali biti očišćeni. Ali na kraju sam uštedio mnogo novca.

1. Motor brisača vjetrobrana AliExpress = 10 USD sa smetlišta
2. 12V 4.5Ah olovna baterija = 10 USD
3. 12V punjač baterija = 10 USD
4. Lanac motocikala = 20 USD (manje od smetlišta)
5. Relejni modul AliExpress = 3 USD
6. Arduino Uno AliExpress = 4 USD
7. Trenutni senzor AliExpress = 2 USD
8. RF modul AliExpress = 2 USD
9. RF daljinski AliExpress = 5 USD
10. Stanovanje = 15 USD
11. Granični prekidač AliExpress = 5 USD
12. Ostalo (čelik, žica itd.) = 14 USD

Ukupno = 100 USD

Korak 15: Zaključak

Ovaj projekat traje već dvije godine. I nije bilo daljnjih problema. Bez obzira na to, s vremena na vrijeme unosim postupna poboljšanja. Nadogradio sam daljinske upravljače, dodao vodootporne prekidače, ponovio ožičenje, dodao senzor napona, nadogradio punjač i još mnogo toga.

Konstrukcija se pokazala vrlo pouzdanom zbog velikih vrućina i kiše. Ponosan sam na ono što sam uspio izgraditi, a i to po vrlo niskim cijenama. Uskoro ću izgraditi još jedan sistem za neke rođake s još nekim poboljšanjima u mom originalnom dizajnu.

Nadam se da ste naučili nešto iz mog putovanja kroz ovu konstrukciju. Ako imate bilo kakvih pitanja ili komentara, slobodno pitajte.