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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Tijekom ljeta, tata me je motivirao da kupim sustav za automatizaciju vrata i postavim ga. 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 sustavi i trebali su biti vrlo kvalitetni. Ali cijena je bila daleko od našeg proračuna. Sustavi na AliExpressu također su bili prilično skupi, a najjeftiniji je bio 500 USD prije oporezivanja. Poprilično sam odustao od ideje o kupnji cjelovitog sustava 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 pogrešaka, te puno truda, ali uspio sam postaviti pouzdan sustav za cijenu koju nijedan drugi sustav ne može nadmašiti.

Ako razmišljate o izgradnji nečega ovakvog, ohrabrio bih vas da objasnim sve probleme na koje sam naišao tijekom 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 koji se takav projekt može riješiti, svaki sa svojim prednostima i nedostacima.

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

Shvatio sam da moja vrata nisu bila dobro izgrađena i da su imale određene varijacije u kretanju. Dakle, kakva god moja metoda prijevoda bila, morao bih udovoljiti toj varijaciji. To me 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 odjeljci znače da manje odstupanje neće biti važno. Montaža lanca na gornji rub dobro mi je funkcionirala jer sam na vrhu imao nosač za montažu sklopa motora kako bi sve moglo uredno sjediti na vrhu kapije.

Zatim je došao izbor motora. Pucao sam po niskim cijenama pa sam ukopao u svoju lijevu kantu za dijelove i pronašao motor brisača vjetrobrana iz konstrukcije mog borbenog robota. Sjetila sam se da je ovaj motor imao veliki okretni moment i da je vrlo dobro izrađen. Tako da sam bio uvjeren da će imati dovoljno snage za upravljanje vratima.

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

Korak 2: "Precizno testiranje motora"

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

Pa mislim da bi oni trebali prvo napraviti izračune, ali nisam imao nikakvih vrijednosti za izračunavanje. Stoga sam otprašio prašinu sa svog starog 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 što znate, vrata su se počela pomicati. Unatoč nedostatku vuče, robot je uspio pomaknuti vrata. To mi je bilo dovoljno dobro pa sam nastavio.

Korak 3: Izrada nosača motora

Iz prošle nesreće znao sam da se ovi motori ne šale. A ako uvučete prst u lančanik, možete ga dobro poljubiti. Imao sam incident pri gubitku prsta dok sam gradio borbenog robota pa govorim iz iskustva.

Na temelju tog iskustva želio sam da sklop bude što je moguće ušuškaniji. Pa sam ga odlučio montirati na nosač koji je držao kapiju na mjestu.

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

Odlučio sam napraviti sklop motora koji se može ukloniti s osnove glavnih vrata jer bih možda htio raditi na tome zasebno. 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 poradio na tome.

Kao što vidite, motor sam spojio 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 da kupujem nove. Našao sam stari komad kutne kutije koji je bio dovoljno debeo za moju upotrebu.

Izrezao sam zalihu prema veličini pomoću svoje kutne brusilice, a zatim je zavario zajedno kako bih napravio nosač. 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, nosač je ušao u krajnji prekidač i slomio ga. Zato je važno uvijek držače montirati tako da ne mogu naštetiti drugom dijelu sustava ako elektronički krajnji prekidači ne uspiju.

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

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

Zato naučite iz ovih pogrešaka ako namjeravate napraviti nešto slično. Prijeđimo na ugradnju lanca.

Korak 5: Instaliranje lanca

Prvo sam imao na umu različite ideje o tome kako montirati lanac tako da ima apsorpciju udara kako bi spriječio preopterećenje motora pri pokretanju iz statičkog položaja. No, ništa se nije činilo dovoljno jednostavnim za provedbu. 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 i odrezao glavu. Učvrstio sam vijak u posljednji dio lanca i zavario ga. Možda to nije najljepše rješenje. Ali uspjet 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. Označio sam ga i ponovio postupak zavarivanja matica.

Zatim sam montirao lanac na vrh kapije. Upotrijebio 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 izazvalo veliki stres na motoru i lančanicima. Umjesto toga, činilo se da je puštanje teškog lanca na gornji rub kapije najbolji način da se izbjegne stalno opterećenje motora.

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

Mehanički dio otvarača vrata je potpuno dovršen. Možemo prijeći na neka testiranja kako bismo vidjeli radi li doista.

Korak 6: Testiranje

Sad kad je mehanička strana projekta gotova, 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! Vrata su se počela pomicati. Sav dosadašnji trud nije bio uzaludan.

Tijekom testiranja sam shvatio nekoliko stvari. Jedna je bila ta da je kanal za vrata morao biti čist i da je sve potrebno pravilno podmazati. Inače bi mali motor mogao imati poteškoća pri pomicanju vrata.

Druga 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 želio pržiti motor ako se to dogodi.

Također sam odredio pravu napetost lanca za optimalne performanse dok sam testirao trenutni napon 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.

Napajat će se 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.

Kutija za mozak bit će arduino ploča. Ništa otmjeno, samo arduino uno. Upravljanje motorom odvijat će se 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 koristit će 20A osjetnik struje. 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.

Dakle, ovo je bio plan. Neka uđe u zrnce toga.

Korak 8: Izgradnja elektronike

Proces izrade elektronike nije bio ništa komplicirano. Sve sam sastavio na način da sam mogao brzo zamijeniti dijelove ako je potrebno. Koristio sam igle 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. Imati veliku ploču omogućuje mi dodavanje više značajki 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 projektirani za rukovanje velikim strujama pri niskim naponima. Neke relejne ploče imaju konzervirane tragove, ali moje nije. I jedan od tragova je nakon nekog vremena eksplodirao. 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 punjač nije marke i nije imao nikakvu vrstu certifikata. I smetnje su se petljale u krug. Nasumično ne bi reagirao na rf naredbe. Shvatio sam da je to problem EM -a kada sam prijenosno računalo približio elektronici za programiranje i potpuno je izmaklo kontroli. Kupio sam potpuno metalni punjač za tijelo koji je bio jako snažan za moju upotrebu, ali čini se da zasad radi dobro. Ipak ću ga kasnije 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 vrlo je jednostavan modul i njegov raspon uopće nije impresivan. Ali to je bilo ono što sam imao pri ruci i ono što je radilo 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 sustavu samo kako bih ga pokrenuo.

Korak 9: Kućište elektronike

U početku sam samo montirao elektroniku na komad šperploče i namjeravao sam na nju sagraditi plastičnu kutiju. Ali tada sam shvatio da će to biti puno posla. Stoga sam umjesto toga kupio veliki spremnik za hranu s vodootpornom brtvom.

Postavio sam bateriju i punjač na dno. Elektroniku sam montirao 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. Također sam napravio 3D tiskani poklopac antene u pokušajima da povećam domet.

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

Korak 10: Granični prekidač

Krajnji prekidač za vrata bio je ozbiljna bolna točka jer sam morao proći kroz nekoliko ponavljanja dizajna kako bih mogao raditi pouzdano.

U početku sam samo zalijepio dva prekidača s obje strane nosača i zalijepio odbojnike na vratima kako bih pogodio prekidače. To je u načelu bila solidna ideja jer sam vidio da radi u 3D pisačima. No, nakon nekog testiranja, oba su se prekidača oštetila, a odbojnici su pukli. Nadogradio sam na veće prekidače i dodao pjenu ispred odbojnika u nadi da ću izbjeći udar. No 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 s valjkom.

Napravio sam za njega 3D tiskani nosač i 3D tiskanu rampu. Na ovaj bi se način prekidač aktivirao kad je u pitanju njegova granica, ali to neće biti smetnja ako se iz nekog razloga vrata uopće ne zaustavljaju ili se zbog inercije nastavljaju kotrljati.

Korak 11: Programiranje elektronike

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

Korak 12: Otkrivanje problema i njihovo rješavanje

Tijekom ovog projekta suočio sam se s mnogim mehaničkim i električnim problemima. Nekoliko sam ih već spomenuo, ali ću ih navesti u nastavku.

1. Krajnji prekidači s tvrdim zaustavljanjem: Ovo je postalo problem jer bi 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. Popravak je upotreba kotrljajućih krajnjih prekidača kao što sam ja to učinio.

2. Postavljanje krajnjih sklopki 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. To je postalo problem kada se jedna od žica krajnjeg prekidača prekinula i vrata su se otkotrljala u prekidač, uništavajući 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 previsoka: Kad sam prvi put stavio lanac, zategnuo sam ga toliko da je dao 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 neučinkovit i iscrpljen. Pokušao sam primijeniti zaštitu, ali vjerujem da je kombinacija vodljivog i zračenog EMI -ja bila previše za krug. Popravak za ovo nije trajno rješenje, ali upotrijebio sam puno veći, metalni punjač za tijelo koji je gotovo 20 puta snažniji od onog što je potrebno. Ali zasad radi.

5. RF raspon: RF prijemnik koji sam koristio nije bio najbolji. Bio je to jedan od onih jeftinih 1 USD. Domet, iako nije strašan, nije mi dovoljan da mi bude ugodno. 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 s 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 daljinski upravljač ne možete kopirati s drugog njemu sličnog. Kodove možete kopirati samo sa standardnih daljinskih upravljača. Trebalo mi je nebrojeno mnogo sati da to shvatim. Zato pokušajte ne upasti u istu zamku. Popravak je samo korištenje bilo kojeg drugog standardnog daljinskog upravljača, a zatim ga kopirajte na sve programabilne daljinske upravljače.

7. Bušenje u tvrdi čelik: Ovo je bilo neugodno pitanje. Kad sam montirao nosače lanca na kapiju, želio sam izbušiti rupu u njima. Tada sam saznao da se čelik očvrsnuo jer sam ga zavario. Razbio sam mnoge dijelove pokušavajući proći kroz ovo. Stoga vam savjetujem da prije zavarivanja izbušite. Uštedjet će vam mnogo problema.

To su bila neka od pitanja s kojima sam se susreo tijekom izgradnje. Dodavat ću ovaj popis dok 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 na napajanje. Završio sam 3D ispisano kućište za ručne prekidače za kretanje i postavio ih na mjesto gdje im se lako može pristupiti. Stavio sam rukave 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 nosače lanca jer su već počeli hrđati.

I to je bilo to. Automatski klizač vrata bio je spreman za upotrebu. Prošla su dva mjeseca otkako sam ga završio i još uvijek radi kako se očekivalo. 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 polomio ili nikad nisam završio. No svejedno ću navesti BOM kako bih pokazao da se može učiniti ispod 100 USD ako se potrudite.

Korak 14: Opis materijala

Mnogi dijelovi, uključujući čelik, motor itd. Su reciklirani. Stoga nisu najbolje debljine ili su ih morali očistiti. No 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 projekt traje već dvije godine. I nije bilo daljnjih problema. Bez obzira na to, tu i tamo napravim postupna poboljšanja. Nadogradio sam daljinske upravljače, dodao vodonepropusne 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 niskoj cijeni. Uskoro ću izgraditi još jedan sustav za neke rođake s još nekim poboljšanjima na mom izvornom dizajnu.

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