Automatska vrata za kokošinjac - Arduino kontrolirano .: 10 koraka (sa slikama)

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

Ovaj Instructable namijenjen je dizajnu automatskih vrata za piletinu s ručno promjenjivim vremenima otvaranja i zatvaranja. Vrata se mogu otvoriti ili zatvoriti na daljinu u bilo kojem trenutku.

Vrata su projektirana tako da budu modularna; okvir, vrata i kontroler mogu se konstruirati i testirati na mjestu udaljenom od kokošinjca, a zatim jednostavno pričvrstiti na postojeći otvor kaveza.

Radi na 9Vdc, pa se može napajati iz utičnice ili baterije i solarne ploče za punjenje baterije.

Koristi solenoid za zaključavanje zatvorenih vrata i za držanje vrata u otvorenom položaju.

Glavni dijelovi uključuju:

Arduino UNO 3.

4 -znamenkasti 7 -segmentni LED zaslon

RTC modul

RF modul

Potenciometri, Servo motor, Solenoid 6V - 12V, Rotacijski davač s gumbom

Vrata i njihov okvir mogu biti izrađeni od drvenih ostataka. Vrata se okreću prema gore oko šipke (uzeta s pisača u mom slučaju) i imaju protutež kako bi se smanjio zakretni moment potreban za podizanje vrata.

Alati za njegovu izradu uključuju:

Računalo s Arduino IDE za programiranje Arduina, Čekić, Pila, Lemilica, Rezači žice, Bušilica, Odvijač.

Izradio sam ova automatska vrata za piletinu kako bih uštedio dva puta dnevno zadatak otvaranja i zatvaranja vrata ujutro i navečer. Pilići su odlični pružatelji jaja, gnoja i zabave, no rano ustajanje da bi ih pustili iz kokošinjca - osobito zimi - bilo je muka. A to što sam se pobrinuo da stignem na vrijeme da ih zatvorim doista mi je ograničilo slobodu da dolazim kući kasno.

Pilići slijede svakodnevnu rutinu povratka u kokošinjac oko zalaska sunca i buđenja oko izlaska sunca. Vremena ulaska i izlaska nisu točna i utječu na dnevne vremenske uvjete i svjetlost okoline. Ako se vidi da je piletina prekasno za ulazak nakon što su se vrata zatvorila, vrata se mogu daljinski otvoriti pa zatvoriti. Vrata se mogu zatvoriti tijekom dana ako vlasnik mora spriječiti ulazak pilića.

Budući da se vremena izlaska i zalaska sunca razlikuju tijekom godine i ovise o zemljopisnoj širini, svaki kontroler vrata mora pratiti doba dana, dan u godini i znati zemljopisnu širinu. Ovaj se zahtjev može ispuniti softverom ili suntracker -om, ali u ovom dizajnu koristi se ručno podesive postavke vremena otvaranja i zatvaranja kako bi stvari bile jednostavnije.

Budući da se izlazak i zalazak sunca mijenjaju samo nekoliko minuta od dana do dana, postavke kontrolera vrata potrebno je prilagoditi samo jednom tjedno.

Kad vlasnik ima osjećaj rutine odmora svojih pilića, može lako prilagoditi vrijeme otvaranja i zatvaranja.

Vrijeme otvaranja može se podesiti od 3 do 9 sati, a vrijeme zatvaranja od 15 do 21 sat. Ova vremena odgovaraju geografskim širinama od 12 do 42 stupnja od ekvatora (Darwin do Hobart u Australiji) i pokrivaju najduže i najkraće dane u godini..

U osnovi, kontroler vrata je sat s dva podesiva alarma s ručnom vanjskom stranom.

Korak 1: Okvir i okretna vrata

Okvir je predviđen za pričvršćivanje na postojeći otvor za kokošinjac. Vrata se okreću prema gore poput garažnih vrata. Ovaj dizajn ima prednost u odnosu na automatska vrata koja klize prema gore ili bočno za kokošinjce gdje se krov naginje preko postojećih vrata ili je postojeći otvor u blizini zida.

1. Uklonite postojeća vrata.

2. Odaberite veličinu okvira koja odgovara postojećem otvoru. Dvije su dimenzije okvira važne - visina okvira i širina drva. Vrata se pomiču s vodoravnog zakretanja, a duljina od zakretanja do okvira ("D" na dijagramu) jednaka je širini drva. To znači da kada su vrata otvorena, dio vrata iznad stožera ne ometa zid stijenke.

3. Odaberite materijal za okvir koji je čvrst i otporan na vremenske uvjete. Koristio sam crvenu gumu koja se pokazala čvrstom, ali teškom. S vanjskim borom bilo bi lakše raditi.

4. Sama vrata trebaju biti lagana, kruta i otporna na vremenske uvjete.

Korak 2: Dimenzioniranje zakretnih šipki i okretnih vrata

Dimenzije okretnih vrata trebaju biti takve da širina vrata stane preko unutarnjih rubova okvira. Visina vrata je manja od unutarnje visine okvira.

1. Pronađite štap promjera 5 mm (1/4 inča) i duljine jednake širini okvira. Koristio sam šipku iz demontiranog pisača, ali bi šipka s navojem bila dovoljna. Drugi izvor štapova su metalni stalci za sušenje odjeće. Šipka se može rezati rezačem vijaka ili pile. Oštricom sastružite premaz s metala.

2. Izrežite dva utora u okvir duljine "D" (na dijagramu u prethodnom koraku) od gornjeg otvora okvira i dubine promjera zakretne šipke.

3. Pronađite šarke čiji je promjer zatika isti ili malo veći od zakretne šipke. Izbodite iglu čekićem i središnjim udarcem. Ako nemate središnji udarac, upotrijebite veliki čavao ili sličnu iglu.

Slučajno, okretni štapić pisača koji sam koristio savršeno se uklapao u prvu šarku koja mi je izašla iz kutije za otpad.

4. Težine donjeg dijela okretnih vrata ispod zakretne i gornje sekcije iznad zakretne osovine moraju biti slične kako bi se smanjilo opterećenje servo motora koji otvara vrata. To se može postići pomoću nekih teških vijaka i matica koji su izbušeni u gornji dio vrata.

Korak 3: Servo motor i ruke za podizanje

Koristio sam servo motor MR-996. Ima okretni moment: 9,4 kgf · cm (4,8 V), odnosno 11 kgf · cm (7,2 V). To znači da bi za vrata od 20 cm ispod zakreta motor mogao podići 11 kg/20 = 550 g pri 7,2 V.

Uz protutežni dio iznad zakretne šipke, vrata mogu biti teža i/ili duža. Koristio sam dvije velike matice i vijke kao protuutege, prikazane na slikama.

Servo dolazi s plastičnom ručicom koja pristaje na ozubljenu izlaznu osovinu servo -a. Odrežite jednu stranu ove ruke oštrim nožem ili rezačima žice.

2. Ruka za podizanje izrađena je od dvije duljine aluminija, gornji krak je L nosač, donji krak je ravni komad aluminija.

Priloženi dijagrami pokazuju kako izračunati dimenzije svake ruke. Dobivene dimenzije temelje se na širini okvira, "d" i položaju točke podizanja montirane na vratima.

Nadlaktica ima izreze tako da ruka briše servo motor pri podizanju vrata.

Korak 4: Zaključajte solenoid i potporu za otvaranje vrata

1. Elektromagnet postavljen na okvir ima dvije svrhe:

a) zaključajte vrata kad su zatvorena, i

b) spriječiti zatvaranje vrata nakon otvaranja.

Solenoid se pokreće putem FET -a s izlaza regulatora. Uvlači se na nekoliko sekundi dok se vrata otvaraju ili zatvaraju.

2. Osigurajte komad drveta kao što je prikazano na fotografiji. Bit će kraći od širine okvira i montiran neposredno ispod zakretne šipke.

Korak 5: Kontroler

1. Koristio sam Arduino Uno 3 kao osnovu kontrolera. Postoji ukupno 17 ulaznih i izlaznih pinova.

2. Regulator bilježi vrijeme putem I2C RTC kontrolera s rezervnom baterijom. Bilo bi poželjno imati rezervnu bateriju koja bi mogla uštedjeti trud pri otvaranju kontrolera svake godine radi zamjene baterije RTC -a. Vrijeme se podešava putem rotacijskog regulatora i prikazuje na 4 -znamenkastoj 7 -segmentnoj LED. Mogao bi se koristiti LCD i prikazati više informacija, poput broja otvaranja i zatvaranja vrata.

3. Vrijeme otvaranja i zatvaranja podešava se linearnim potenciometrima od 10 k ohma. Mogao sam koristiti okretni davač i LED zaslon za postavljanje vremena otvaranja/zatvaranja, ali odlučio sam da bi korisniku bilo jednostavnije samo hodati i vidjeti vremena s ploče s udaljenosti. Vremena se trebaju mijenjati samo otprilike svaki tjedan.

4. Bežični RF adapter (https://www.adafruit.com/product/1097) za lakše ručno otvaranje i zatvaranje iz daljine. URL privjeska za ključeve:

5. Kutija koju sam odabrao za smještaj kontrolera bila je s male strane, pa sam joj morao dodati manju kutiju kako bi odgovarala udaljenom prijemniku.

6. Dijagram fritzinga je priložen.

Korak 6: Kodiranje

Kôd se petlja i izvršava sljedeće:

1. skenira stanje prekidača na ploči, 2. čita RTC i pretvara vrijeme u minute u danu (0 do 1440).

3. očitava dva analogna potenciometra i pretvara u cijelo vrijeme otvaranja i zatvaranja. Kako bi se bolje razriješile postavke vremena, otvoreno zatvoreno vrijeme ograničeno je na između 3 ujutro i 9 ujutro odnosno 15 popodne-9 sati.

4. čita RF ulaz kako bi vidio je li pritisnuta tipka za daljinsko upravljanje.

5. uspoređuje trenutno vrijeme s vremenom otvaranja i zatvaranja i čita način rada kako bi odredio otvaranje ili zatvaranje vrata.

Dodavanje ručnog prekidača za otvaranje i zatvaranje zakompliciralo je dizajn softvera tako da je sustav trebao prebacivati između 'ručnog' i 'automatskog, tj. Vremenskog' načina rada. Riješio sam to bez dodavanja još jednog prekidača za način rada tako da je korisnik dvaput pritisnuo prekidač za otvaranje ili zatvaranje kako bi se vratio u automatski način rada.

Jednim pritiskom na tipku za otvaranje ili zatvaranje regulator se prebacuje u ručni način rada. Postoji mogućnost da ako se vrata otvore nakon isteka roka, možda da se pusti kasna kokoš u kokošinjac, korisnik zaboravi vratiti vrata na automatski način rada. Stoga je ručni način rada označen LED zaslonom koji prikazuje "Otvori" ili "Zatvori" kao podsjetnik.

Knjižnice LED zaslona koje sam nabavio sa:

Korak 7: Popis dijelova kontrolera

Arduino Uno 34-znamenkasti 7-segmentni modul

Servo motor MG 996R

Resitor 1k Ohm

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm potenciometra (vrijeme otvaranja/zatvaranja)

Rotacijski davač s ugrađenim gumbom

Žica kratkospojnika

1A DC-DC pretvarač: za servo i solenoid

1 x preklopni prekidač SPDT (birač sata/minuta)

1 x SPDT centar off-momentalno-off-momentalno (za ručno otvaranje/zatvaranje)

1 x SPDT centar isključen (za slijepo/prikaz vremena/birač vremena)

Solenoid: Potisni potez 6-12V 10MM hod

Adafruit jednostavan RF M4 prijemnik - trenutni tip 315MHz

Keyfob RF daljinski upravljač s 2 tipke - 315MHz

Kutija

Korak 8: Napajanje i solarna ploča i dimenzije baterije

1. Iako Arduino može raditi od 12Vdc, to bi učinilo da ugrađeni linearni regulator radi vruće. Servo radi bolje pri većem naponu (<7,2 V), pa je kompromis bio pokretanje sustava od 9 Vdc i korištenje istosmjernog istosmjernog pretvarača za napajanje solenoida i servo na 6 V. Pretpostavljam da bi se DC-DC pretvarač mogao ukloniti, a Arduino, servo motor i solenoid raditi na istom napajanju od 6V (1A). Preporučuje se kondenzator od 100uF za filtriranje Arduina iz servo i solenoida.

2. Kontroler koji sam napravio povukao je struju mirovanja od oko 200mA. Kad su solenoid i servo radili, trenutna potrošnja iznosila je oko 1A.

LED zaslon može se ugasiti prekidačem radi uštede energije baterije.

S obzirom na to da je vratima bilo potrebno oko 7 sekundi za otvaranje ili zatvaranje, a operacije otvaranja i zatvaranja odvijale su se samo dva puta dnevno, 1A u procjeni dnevne potrošnje energije je zanemaren.

Može se napajati iz utičnice 1A 9V, ali mrežni utikač i utikač trebali bi biti zaštićeni od vremenskih uvjeta.

3. Dnevna potrošnja energije izračunava se kao 24h x 200mA = 4800mAh. Olovna baterija od 7 Ah sa solarnim panelom od 20 W trebala bi biti dovoljna s jednodnevnom autonomijom u područjima s godišnjim prosjekom od 5 sati osunčanja. No, s više baterija i većom pločom, bilo bi više dana autonomije.

Koristio sam sljedeći mrežni kalkulator za procjenu veličine baterije i ploče:

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

Korak 9: Upute za rad korisnika

Vrata rade u automatskom ili ručnom načinu rada.

Automatski način rada znači da se vrata otvaraju ili zatvaraju prema postavkama vremena otvaranja ili zatvaranja. Automatski način rada označen je praznim zaslonom kada je prekidač prikaza postavljen na "Blank". Kad se način rada promijeni iz ručnog u automatski, riječ 'AUTO' će treperiti 200 ms.

Vrata prelaze u ručni način rada kad god se aktivira daljinski upravljač ili okreće upravljač. Ručni način rada označen je kada zaslon prikazuje "OPEn" ili "CLSd" s preklopkom zaslona postavljenom na "Blank".

U ručnom načinu rada postavke vremena otvaranja/zatvaranja zanemaruju se. Na korisniku je da se sjeti zatvoriti vrata ako su ručno otvorena, ili otvoriti vrata ako su ručno zatvorena, ili vratiti na automatski način rada.

Za povratak u automatski način rada, korisnik mora pritisnuti gumb Zatvori drugi put ako su vrata već zatvorena, ili gumb Otvori drugi put ako su vrata već zatvorena.

Vrata se pokreću u automatskom načinu rada početkom dana (12:00 sati).

Korak 10: Zvona i zvižduci

Neka buduća poboljšanja mogla bi uključivati:

Bežično zvono na vratima za signalizaciju otvaranja/zatvaranja vrata

"Zaglavljeni alarm" ako sustav crpi struju jednaku solenoidu i servo -u više od 10 sekundi.

Bluetooth i aplikacija za konfiguriranje kontrolera.

Internet kontrolirano otvaranje i zatvaranje.

Zamijenite LED zaslon LCD -om za prikaz više informacija.

Uklonite potenciometre za otvaranje/zatvaranje i upotrijebite prekidač i postojeći okretni prekidač za postavljanje vremena otvaranja/zatvaranja.