Arduino Uno automatizirani sustav suncobrana: 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

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

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. Slijepi sustav može poslužiti i kao sigurnosni uređaj koji sprječava da netko gleda u vaše vozilo.” Iako postoje suncobrani za automobile koje je lako i jednostavno postaviti, to ponekad može biti gnjavaža pa ih možete zaboraviti postaviti. S automatskim sustavom 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 izradu koji bi se na kraju mogao integrirati u vozilo. To znači da bi to bila već instalirana značajka za vozilo. Međutim, kako je trenutno izgrađen, mogao bi se koristiti i za sustave sjenila za prozore. Za proces stvaranja 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 dati 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:

Skidači žica

Kliješta

Phillips odvijač

Ravni odvijač

Višemetarski

Prijenosno računalo

Arduino preuzeti program

Korak 3: Logika: Kako to funkcionira

Strujna kola:

Preko računala ili prijenosnog računala, kod iz programa Arduino šalje se u Arduino Uno koji zatim čita kôd i provodi naredbe. Nakon što se kôd prenese na Arduino Uno, neće biti potrebe da ostanete povezani s računalom za nastavak programa 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. Dopuštajući sustavu da radi bez računala kao izvora napajanja za Arduino Uno, čineći sustav prijenosnim, što je potrebno ako se želi koristiti u vozilu.

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

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

Krajnji prekidači su prekidači za isključivanje kruga koji govore sustavu 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. Kad je prekidač uključen, što znači da je vozilo uključeno, neće se uopće dogoditi ništa. Na taj način tijekom vožnje vaše sjenilo neće raditi. Kad je prekidač isključen, ponašajući se kao da je vozilo na isti način isključeno, sustav će raditi i ispravno funkcionirati.

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

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

Fizičke kompetencije:

Zupčanik je priključen na istosmjerni motor s 12V i 200 o / min. Zupčanik pokreće pogonsku šipku koja okreće sustav lanca i lančanika koji kontrolira kretanje prema gore ili dolje aluminijske šipke pričvršćene na lanac. Metalna šipka povezana je sa sjenilom, dopuštajući je da se podigne ili spusti, ovisno o tome što trenutni parametri koda zahtijevaju da sjenilo bude.

Korak 4: Razvoj projekta

Proces stvaranja:

Korak 1) Izgradite okvir

Korak 2) Pričvrstite komponente na okvir; uključuje sustave zupčanika i lanaca, također roletu 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 sjenu valjka i uvrnite unutarnji mehanizam dok se ne stegne.

2. korak

Korak 4) Stvorite kôd u Arduinu

Korak 5) Testni kôd; Pogledajte ispis na serijskom monitoru, ako problemi ispravljaju kôd.

Korak 6) Završite projekt; Kod radi s kreiranim krugom i strukturom proizvoda.

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

Popis literature:

• 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 pogreškom, istraživanjem i dodatnom pomoći kolega i profesora s fakulteta uspio sam izraditi svoj konačni projekt.

Korak 5: Proces stvaranja: Okvir

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

Fizički okvir izrađen je od cedrovine i vijaka.

Okvir je dugačak 24 inča i visok 18 inča. to je otprilike razmjera 1: 3 prosječnog vjetrobranskog stakla vozila u punoj veličini.

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

Zupčanik je spojen na istosmjerni motor, on rotira metalnu šipku koja djeluje kao pogonsko vratilo koje kontrolira kretanje lanca. Pogonska šipka je dodana kako bi se sjena ravnomjerno kretala.

Zupčanik i lanac omogućuju različitim metalnim šipkama podizanje i spuštanje sjene te djeluje kao okidač za dva krajnja prekidača..

Roletna je izvorno imala mehanizam za zaključavanje pri kupnji i ja sam je izvadio. To je dalo valjku mogućnost podizanja i spuštanja bez zaključavanja u položaj nakon zaustavljanja podizanja.

Korak 6: Postavljanje ožičenja

Ožičenje je moralo biti uredno organizirano, a žice odvojene kako ne bi dolazilo do 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 pretvorio za očitavanje u Fahrenheitu. DS18B20 komunicira putem 1-žične sabirnice. Knjižnica se mora preuzeti i integrirati u skicu Arudino koda kako bi se DS18B20 mogao koristiti. Senzor temperature spojen je na digitalni pin 2 na Arduino UNO

RBG LED se koristi kao pokazatelj položaja sjene. Crvena je kad je sjenilo potpuno gore ili dolje, a plava je kad 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 granični prekidači korišteni su kao točke zaustavljanja položaja sjenila i zaustavljanja 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. Obje su bile postavljene na početno stanje nula kada nisu aktivirane/ pritisnute

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 daje snagu za 12V 200rpm motor s reduktorom. H-most je spojen na Arduino UNO

Punjiva baterija od 12V 1.5A daje napajanje motoru

Za ovaj projekt korišten je reverzibilni istosmjerni motor sa 12 V Volta 0,6 A i 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, izračuna, grafikona ili krivulja. Senzor svjetla mogao bi se koristiti za veliki raspon svjetline, a temperaturni osjetnik 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 12V jer nisam htio imati problema s napajanjem. Motor od 12 V 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. Izračunati su kako bi se potvrdilo da zaista može podnijeti 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 izračune je korišten aluminij 2024. Promjer štapa je oko 0,25 inča, a duljina 18 inča. Pomoću kalkulatora za težinu u trgovini metalnih proizvoda težina šipke je 0,0822 lb. Korištena vinilna tkanina izrezana je iz većeg komada težine 1,5 lb. Korišteni četvrtasti komad tkanine dugačak je 12 x 18 inča širok i pola veličine originalni komad. Iz tog razloga težina našeg komada tkanine iznosi otprilike 0,75 lb. Ukupna kombinirana težina šipke i tkanine je 0,8322 lb. Okretni moment zbog ovih kombiniranih opterećenja djeluje u središtu mase šipke i izračunat je množenjem ukupne težine radijusa vratila od 0,24 inča. Ukupni okretni moment djelovat će u središtu štapa s vrijednošću od 0,2 lb-in. Šipka je izrađena od jednog materijala s jednakim promjerom i s jednim krajem ima nosač lanca, a s drugog vratilo motora. Budući da su nosač lanca i osovina motora na jednakoj udaljenosti od središta štapa, zakretni moment zbog težine podijeljen je na svaki kraj jednako. Osovina motora je stoga trebala podnijeti polovicu okretnog momenta zbog težine ili 0,1 lb-in. Naš istosmjerni motor ima najveći okretni moment od 0,87 lb-in pri 200 okretaja u minuti, što će više nego prilagoditi suncobran i šipku pa je motor implementiran kako bi testiranje moglo početi. Izračuni 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 kalibriran je pokušajem i pogreškom kako bi se odredila idealna brzina za podizanje i spuštanje zastora od sunca.

Korak 8: Arduino skica

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

Jednostavan je za uporabu 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 trebali.

Priložena datoteka je moj kôd za projekt i ispis serijskog monitora. Kao što je uočljivo u dokumentu koji prikazuje ispis, navodi se kada je sjena skroz gore ili dolje, a kad se pomiče gore ili dolje.

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

Da bi kôd radio, provjerite koriste li se ispravni port i ploča pri učitavanju koda, ako ne, Arduino će dati GREŠKU i neće ispravno funkcionirati.

Korak 9: Završni 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 povećava, zatim se svjetlost prekriva kako bi se sjena ponovno spustila. To radi samo zato što je dosegnut 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 sustava može se mijenjati i podešavati po želji. Prekidač u videu služi za pokazivanje kada je vozilo uključeno ili kada želite prestati napajati motor.

Proizvod je potpuno prenosiv i autonoman. Dizajniran je kao predmet koji je ugrađen u vozilo kao automatski sustav zasjenjivanja, ali može koristiti trenutnu konstrukciju za vanjske zasjenjene sustave 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 upravljanje proizvodom putem mobilne aplikacije. Ovo nije izvorna namjera ili način na koji je proizvod konstruiran, već samo moguća uporaba dizajna.