Arduino Uno automatizirani sistem suncobrana: 9 koraka

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

Stvoreni proizvod je automatski sistem za zaštitu od sunca za vozila, potpuno je autonoman i kontrolira se senzorima temperature i svjetlosti. Ovaj sistem bi omogućio da zavjesa jednostavno prekriva prozor automobila kada je automobil dostigao određenu temperaturu i kada je kroz automobil prošla određena količina svjetla. Granice su postavljene tako da sjenilo ne radi kada je vozilo uključeno. Prekidač je dodan sistemu u slučaju da želite podići sjenu iako nijedan od parametara nije ispunjen. Na primjer, ako je bila prohladna noć i želite da vaš automobil bude pokriven radi privatnosti, jednostavno biste mogli pritisnuti prekidač da podignete zavjesu. Također možete isključiti prekidač da biste potpuno isključili sistem.

Izjava o problemu - „Kada su vozila ostavljena na vrućini, temperatura u unutrašnjosti vozila može postati vrlo neugodna, posebno za vas samog prilikom ponovnog ulaska u vozilo ili za putnike ostavljene u vozilu. Imati slijepi sistem može poslužiti i kao sigurnosni uređaj koji sprječava da neko gleda u vaše vozilo.” Iako postoje suncobrani za automobile koje je lako i jednostavno postaviti, to ponekad može biti gnjavaža i možda ćete ih zaboraviti postaviti. S automatskim sistemom za zaštitu od sunca, ne biste morali ručno stavljati sjenila ili ih se sjećati jer bi se automatski podigli po potrebi.

Izvor slike:

Korak 1: Proces koncepcije dizajna

Htio sam jednostavan dizajn i upotrebu koji bi se na kraju mogao integrirati u vozilo. To znači da bi to bila već instalirana funkcija za vozilo. Međutim, kako je trenutno izgrađen, mogao bi se koristiti i za sisteme sjenila za prozore. Za proces kreiranja dizajna napravljeno je nekoliko skica i ideja, ali nakon korištenja matrice odluka, sada napravljeni proizvod bio je odlučeni koncept za izgradnju.

Korak 2: Korišteni materijali

Slike su stvarne komponente korištene u projektu. Tehnički listovi projekta nalaze se u priloženom dokumentu. Ne mogu se dostaviti svi tehnički listovi. Izgradnja cijelog proizvoda koštala me otprilike 146 USD.

Većina dijelova i komponenti dolazi iz Amazona ili trgovine za poboljšanje doma koja se zove Lowe's.

Drugi korišteni uređaji:

Strojevi za skidanje žice

Kliješta

Križni odvijač

Ravni odvijač

Više metara

Laptop

Arduino preuzeti program

Korak 3: Logika: Kako to funkcionira

Kolo:

Preko računara ili prijenosnog računala kod Arduino programera šalje se u Arduino Uno koji zatim čita kôd i izvršava naredbe. Nakon što se kôd učita na Arduino Uno, neće biti potrebe da ostanete povezani s računalom da biste nastavili program sve dok Arduino Uno dobije drugo napajanje za rad. H - Most u krugu daje izlaz od 5 volti što je dovoljno za upravljanje Arduino Uno. Omogućavajući sistemu da radi bez računara kao napajanja za Arduino Uno, čineći sistem prenosivim, što je neophodno ako se želi koristiti u vozilu.

Dva krajnja prekidača, senzor temperature, svjetlosni senzor, RBG LED i H - most spojeni su na Arduino Uno.

LED RBG označava gdje se nalazi šipka okidača. Kada je okidač u donjem položaju koji aktivira donji granični prekidač, LED svijetli crveno. Kada je okidač između oba krajnja prekidača, LED dioda prikazuje plavo. Kada je okidač na vrhu i pritisne gornji granični prekidač, LED dioda prikazuje ružičasto-crvenu boju.

Krajnji prekidači su prekidači za isključivanje kruga koji govore sistemu da zaustavi kretanje motora.

H - Most djeluje kao relej za kontrolu rotacije motora. radi tako što se uključuje u parovima. izmjenjuje protok struje kroz motor, koji kontrolira polaritet napona dopuštajući promjenu smjera.

Baterija od 12 V, 1,5 Amp daje snagu motoru. Baterija je spojena na H - most tako da se može kontrolirati smjer okretanja motora.

Ručni prekidač nalazi se između baterije i H - mosta kako bi djelovao kao On/ Off komponenta za simulaciju kada je automobil uključen ili isključen. Kada je prekidač uključen, što znači da je vozilo uključeno, ništa se neće dogoditi. Na taj način, dok vozite svoje vozilo, sjenilo neće raditi. Kada je prekidač isključen, ponašajući se kao da je vozilo na isti način isključeno, sistem će raditi i pravilno funkcionirati.

Senzor temperature je ključna komponenta kruga, ako temperatura postavljenog praga nije zadovoljena, ništa se neće učiniti čak i ako se primijeti svjetlo. Ako je temperaturni prag zadovoljen, kôd provjerava svjetlosne senzore.

Ako su ispunjeni parametri osjetnika svjetla i temperature, sistem govori motoru da se kreće.

Fizičke kompetencije:

Zupčanik je priključen na 12V 200rpm istosmjerni motor. Zupčanik pokreće štap pokretača koji rotira sistem lanca i lančanika koji kontrolira kretanje prema gore ili dolje aluminijske šipke koja je pričvršćena na lanac. Metalna šipka povezana je sa sjenilom, omogućavajući joj podizanje ili spuštanje ovisno o tome što trenutni parametri koda zahtijevaju da sjenilo bude.

Korak 4: Razvoj projekata

Proces stvaranja:

Korak 1) Izgradite okvir

Korak 2) Pričvrstite komponente na okvir; uključuje sisteme zupčanika i lanaca, takođe i roletnu sa uklonjenom klinom za zaključavanje

Kliještima sam skinuo završnu kapicu s rolete kako bih uklonio klin za zaključavanje. Ako ne budete oprezni, napetost opruge u sjeni valjka će se opustiti, ako se to dogodi, lako ćete je ponovno namotati. Samo držite zavjesu i okrenite unutrašnji mehanizam dok se ne stegne.

2. korak

Korak 4) Kreirajte kôd u Arduinu

Korak 5) Test kod; Pogledajte ispis na serijskom monitoru, ako problemi unose ispravke u kôd.

Korak 6) Završite projekat; Kod funkcionira s kreiranim krugom i strukturom proizvoda.

Mnogi forumi i video zapisi korišteni su mi kao pomoć pri stvaranju projekta.

Lista referenci:

• https://www.bc-robotics.com/tutorials/controlling-…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://steps2make.com/2017/10/arduino-temperature…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.instructables.com/id/Control-DC-Motor-…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.arduino.cc/
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/a…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.energyefficientsolutions.com/Radiant-B…

Pokušajem i greškom, istraživanjem i dodatnom pomoći kolega i profesora fakulteta uspio sam stvoriti svoj konačni projekt.

Korak 5: Proces stvaranja: Okvir

Proizvod je trebao biti konstruiran tako da se može izraditi s dijelovima koji se prilično lako mogu nabaviti.

Fizički okvir je napravljen od samo kedrovog drveta i vijaka.

Okvir je dugačak 24 inča i visok 18 inča. to je otprilike razmjera 1: 3 prosječnog vjetrobranskog stakla prosječne veličine vozila.

Fizički proizvod ima dva plastična kompleta zupčanika i lanaca, dvije metalne šipke i roletu.

Zupčanik je spojen na istosmjerni motor, on rotira metalnu šipku koja djeluje kao pogonsko vratilo koje kontrolira kretanje lanca. Šipka pokretača je dodana kako bi se senka ravnomerno kretala.

Zupčanik i lanac omogućuju različitim metalnim šipkama da podignu i spuste sjenilo i djeluje kao okidač za dva krajnja prekidača..

Roletna je originalno imala mehanizam za zaključavanje kada sam je kupila i ja sam je izvadio. To je dalo mogućnost da se sjenila valjka povuku i spuste bez zaključavanja u položaj nakon zaustavljanja podizanja.

Korak 6: Postavljanje ožičenja

Ožičenje je moralo biti uredno organizirano, a žice odvojene tako da nema smetnji između žica. Za vrijeme ovog projekta nije izvršeno lemljenje.

Ywrobot LDR svjetlosni senzor koristi se kao detektor svjetla, to je fotootpornik spojen na analogni pin A3 na Arduino UNO

Senzor temperature DS18B20 koristi se kao postavljeni parametar temperature za projekt, on očitava u Celzijusima, a ja sam ga konvertirao za očitavanje u Fahrenheitu. DS18B20 komunicira putem 1-žične sabirnice. Biblioteka se mora preuzeti i integrirati u skicu Arudino koda kako bi se DS18B20 mogao koristiti. Senzor temperature je spojen na digitalni pin 2 na Arduino UNO

RBG LED se koristi kao indikator položaja sjenila. Crvena je kad je sjenilo potpuno gore ili dolje, a plava je kada je u pokretu. Crveni pin na LED spojen na digitalni pin 4 na Arduino UNO. Plavi pin na LED spojen na digitalni pin 3 na Arduino UNO

Mikro krajnji prekidači korišteni su kao zaustavne točke za položaj sjenila i zaustavljanje kretanja motora. Granični prekidač na dnu spojen na digitalni pin 12 na Arduino UNO. Granični prekidač na vrhu spojen na digitalni pin 11 na Arduino UNO. Oboje je postavljeno na početno stanje nula kada nije aktivirano/ pritisnuto

Za kontrolu rotacije motora korišten je dvostruki H-most L298n. Bilo je potrebno za rukovanje osiguranom amperažom baterije. Napajanje i uzemljenje iz 12V baterije spojeno je na H-Bridge, koji osigurava napajanje 12V 200rpm motora s pogonom. H-most je povezan s Arduino UNO

Punjiva baterija od 12V 1.5A daje napajanje motoru

Za ovaj projekt korišten je reverzibilni istosmjerni motor sa 12 V Volta i 0,6 A 200 o / min. Bio je prebrz za rad u punom radnom ciklusu dok je bio kontroliran Pulse Width Modulation (PWM)

Korak 7: Podaci o dizajnu projekta

Za razvoj projekta nije bilo potrebno mnogo eksperimentalnih podataka, proračuna, grafikona ili krivulja. Senzor svjetlosti se može koristiti za veliki raspon svjetline, a temperaturni senzor ima raspon od -55 ° C do 155 ° C što više nego odgovara našem temperaturnom rasponu. Sama nijansa je izrađena od vinilne tkanine i pričvršćena je na aluminijsku šipku, a odabrana je baterija od 12 V jer nisam htio imati problema s napajanjem. Motor od 12V odabran je kako bi mogao podnijeti napon i struju iz baterije, a na temelju prethodnog znanja da bi trebao biti dovoljno snažan da djeluje pod silama koje će se primijeniti. Proračuni su napravljeni kako bi se potvrdilo da zaista može izdržati okretni moment koji bi se primijenio na osovinu motora od 0,24 inča. Budući da točna vrsta aluminijske šipke nije bila poznata zbog korištenja osobnih potrepština, za proračune je korišten aluminij 2024. Promjer štapa je oko 0,25 inča, a dužina 18 inča. Pomoću kalkulatora za težinu u trgovini metalnih proizvoda težina štapa je 0,0822 lb. Korištena vinilna tkanina izrezana je iz većeg komada težine 1,5 lb. Korišteni kvadratni komad tkanine dugačak je 12 x 18 inča širok i upola je manji originalni komad. Iz tog razloga težina našeg komada tkanine iznosi otprilike 0,75 lb. Ukupna kombinirana težina štapa i tkanine je 0,8322 lb. Okretni moment zbog ovih kombiniranih opterećenja djeluje u centru mase štapa i izračunat je množenjem ukupna težina radijusa vratila od 0,24 inča. Ukupni okretni moment djelovat će na središte štapa s vrijednošću od 0,2 lb-in. Šipka je izrađena od jednog materijala ujednačenog promjera i ima nosač lanca na jednom kraju i osovinu motora na drugom kraju. Budući da su nosač lanca i osovina motora na jednakoj udaljenosti od središta štapa, zakretni moment zbog težine dijeli se sa svakog kraja jednako. Osovina motora je stoga trebala podnijeti polovicu okretnog momenta zbog težine ili 0,1 lb-in. Naš istosmjerni motor ima maksimalni okretni moment od 0,87 lb-in pri 200 okretaja u minuti, što će više nego odgovarati suncobranu i šipki pa je motor implementiran kako bi testiranje moglo početi. Proračuni su mi dali do znanja da motor ne bi trebao raditi u maksimalnim uvjetima pa bi se radni ciklus morao smanjiti sa 100 posto. Radni ciklus je kalibriran pokušajem i greškom kako bi se odredila idealna brzina i za podizanje i za spuštanje zavjese.

Korak 8: Arduino skica

Za programiranje koda koristio sam Arduino IDE. Preuzmite programer putem web stranice

Jednostavan je za upotrebu ako ga nikada prije niste koristili. Na YouTubeu ili internetu postoji mnogo video zapisa s vodičima za učenje kodiranja programa u Arduino softveru.

Koristio sam Arduino UNO mikrokontroler kao hardver za svoj projekt. Imao je dovoljno digitalnih pin ulaza koji su mi bili potrebni.

Priložena datoteka je moj kôd za projekt i ispis serijskog monitora. Kao što je primjetno u dokumentu koji prikazuje ispis, navodi se kada je nijansa skroz gore ili potpuno dolje, a kada se kreće gore ili dolje.

Da bi se senzor temperature DS18B20 mogao koristiti, korištena je biblioteka pod nazivom OneWire. Ova biblioteka se nalazi na kartici Sketch kada je otvoren program Arduino.

Da bi kod funkcionirao, provjerite da li se prilikom postavljanja koda koriste ispravni port i ploča, ako ne, Arduino će dati grešku i neće ispravno funkcionirati.

Korak 9: Finalni proizvod

Stavio sam sve ožičenje u kutiju kako ih ne bih oštetio ili uklonio uzrokujući da krug možda neće raditi.

Videozapis prikazuje sve moguće postavke za automatsko sjenilo. Nijansa se podiže, zatim se prekriva svjetlost kako bi se sjenilo vratilo. Ovo funkcionira samo zato što je dostignut temperaturni prag, ako temperatura nije bila dovoljno topla, sjena se uopće ne bi pomaknula i ostala bi dolje na dnu u položaju odmora. Temperatura potrebna za rad sistema može se mijenjati i prilagođavati po želji. Prekidač u videu služi za prikazivanje kada je vozilo uključeno ili kada želite prestati napajati motor.

Proizvod je potpuno prenosiv i autonoman. Dizajnirano je da bude predmet koji je ugrađen u vozilo kao automatski sistem zasjenjivanja, ali može koristiti trenutnu konstrukciju za vanjske zasjenjene sisteme ili unutar kuće za prozore.

Za unutarnju uporabu, proizvod bi se na kraju mogao fizički povezati s kućnim termostatom ili Bluetooth prilagodbom na krug i kôd, što omogućuje kontrolu proizvoda putem mobilne aplikacije. Ovo nije izvorna namjera ili način na koji je proizvod konstruiran, već samo potencijalna upotreba dizajna.