דלת לולים אוטומטית - מבוקרת בארדואינו: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מדריך זה מיועד לעיצוב דלת עוף אוטומטית עם זמני פתיחה וסגירה הניתנים לשינוי באופן ידני. ניתן לפתוח או לסגור את הדלת מרחוק בכל עת.

הדלת נועדה להיות מודולרית; ניתן לבנות את המסגרת, הדלת והבקר במקום הרחק מהלול ואז פשוט להבריח את פתח הלול הקיים.

הוא פועל מ 9Vdc, כך שניתן להפעיל אותו מתקע או מסוללה ופאנל סולארי לטעינת הסוללה.

הוא משתמש בסולנואיד כדי לנעול לדלת סגורה ולכדי להחזיק את הדלת במצב פתוח.

החלקים העיקריים כוללים:

ארדואינו UNO 3.

תצוגת LED בת 4 ספרות ו -7 פלחים

מודול RTC

מודול RF

פוטנציומטרים, מנוע סרוו, סולנואיד 6V - 12V, מקודד סיבובי עם כפתור לחיצה

הדלת והמסגרת שלה יכולים להיות עשויים משאריות עץ. הדלת מסתובבת כלפי מעלה סביב מוט (שנלקח ממדפסת במקרה שלי) ומשקלו נגד כדי להפחית את המומנט הדרוש להעלאת הדלת.

הכלים לבנייתו כוללים:

מחשב עם Arduino IDE לתכנות ה- Arduino, פטיש, ראה, מלחם, מספרי תיל, תרגיל, מברג.

בניתי את דלת העוף האוטומטית הזו כדי לחסוך ממני את המשימה פעמיים ביום לפתוח ולסגור את הדלת בבוקר ובערב. תרנגולות הן ספקיות גדולות של ביצים, זבל ובידור, אבל לקום מוקדם כדי להוציא אותן מהלול - במיוחד בחורף - היה עמל. ואז לוודא שאני בבית בזמן כדי לסגור אותם באמת הגביל את החופש שלי לחזור הביתה מאוחר.

תרנגולות עוקבות אחר שגרה יומית של חזרה ללול סביב השקיעה והתעוררות לקראת הזריחה. הזמנים בהם הם נכנסים ויוצאים אינם מדויקים ומושפעים על מזג האוויר של היום ועל אור הסביבה. אם יש לראות שעוף מאוחר מדי להיכנס לאחר סגירת הדלת, ניתן לפתוח את הדלת מרחוק ואז לסגור אותה. ניתן לסגור את הדלת במהלך היום אם הבעלים יצטרך לעצור כניסת תרנגולות.

מכיוון שזמני הזריחה והשקיעה משתנים לאורך השנה ותלויים בקו הרוחב, כל בקר דלת צריך לעקוב אחר השעה ביום, היום בשנה ולדעת את קו הרוחב של המיקום. דרישה זו יכולה להיות משולבת עם תוכנה או סאנטראקר, אך בעיצוב זה משתמשים בהגדרות זמן הפתיחה והסגירה הניתנות להתאמה ידנית כדי שהדברים יהיו פשוטים יותר.

מכיוון שזריחת הזריחה והזמן שנקבע משתנים רק בכמה דקות מיום ליום אחר, יש להתאים את הגדרות בקר הדלת רק פעם בשבוע.

כאשר לבעלים יש תחושה של שגרת התרנגולות של התרנגולות שלהם, הם יכולים בקלות להתאים את זמני הפתיחה והסגירה.

ניתן לכוונן את זמן הפתיחה בין השעות 3:00 ל -9: 00 ואת זמן הסגירה מ -15: 00 עד 21:00. זמנים אלה מתאימים לקווי הרוחב של 12 עד 42 מעלות מקו המשווה (דרווין עד הוברט באוסטרליה) ומכסים את הימים הארוכים והקצרים ביותר בשנה..

למעשה, בקר הדלת הוא שעון עם שתי אזעקות מתכווננות עם צד ידני.

שלב 1: מסגרת ודלת נדנדה

המסגרת נועדה להיות מאובטחת מעל פתח הלול הקיים. הדלת מתנדנדת כלפי מעלה כמו דלת מוסך. לעיצוב זה יש את היתרון על פני דלתות אוטומטיות הגולשות כלפי מעלה או הצידה ללולים שבהם הגג נופל מעל הדלת הקיימת או הפתח הקיים צמוד לקיר.

1. הסר את הדלת הקיימת.

2. בחרו גודל מסגרת המתאים על הפתח הקיים. שתי מידות המסגרת חשובות - גובה המסגרת ורוחב העץ. הדלת מתנדנדת מציר אופקי והאורך מהציר למסגרת ("D" בתרשים) זהה לרוחב העץ. המשמעות היא שכאשר הדלת פתוחה, קטע הדלת מעל הציר אינו מפריע לקיר הלול.

3. בחר חומר למסגרת שהוא יציב ומוגן בפני מזג האוויר. השתמשתי במסטיק אדום שהוכיח שהוא יציב אך כבד. אורן בחוץ יהיה קל יותר לעבוד איתו.

4. הדלת עצמה צריכה להיות קלה, קשיחה ועמידה בפני מזג אוויר.

שלב 2: מוט ציר וגודל דלת נדנדה

מידות דלת הנדנדה צריכות להיות כאלה שרוחב הדלת מתאים לאורך הקצוות הפנימיים של המסגרת. גובה הדלת קטן יותר מבפנים של גובה המסגרת.

1. מצא מוט בקוטר ובאורך של 5 מ מ (1/4 אינץ ') השווה לרוחב המסגרת. השתמשתי במוט ממדפסת מפורקת, אך מוט הברגה יספיק. מקור נוסף למוטות הם ממדפים לייבוש בגדים ממתכת. ניתן לחתוך מוט בעזרת חותך בורג או מסור. לגרד את הציפוי מהמתכת בעזרת להב.

2. חותכים שני חריצים למסגרת באורך "D" (בתרשים בשלב הקודם) מהפתח העליון של המסגרת ומעומק קוטר מוט הציר.

3. מצא ציר שקוטר הסיכה זהה או מעט גדול יותר ממוט הציר. לדפוק את הסיכה עם פטיש וחבטה במרכז. אם אין לך אגרוף מרכזי, השתמש במסמר גדול או סיכה דומה.

במקרה, ציר מוט המדפסת שהשתמשתי בו התאים באופן מושלם לציר הראשון שיצא מתיבת הזבל שלי.

4. המשקלים של החלק התחתון של דלת הנדנדה מתחת לציר והחלק העליון מעל הציר צריכים להיות דומים כדי להסיר את המתח ממנוע הסרבו שפותח את הדלת. ניתן להשיג זאת בעזרת כמה ברגים ואומים כבדים שנקדחו לחלק העליון של הדלת.

שלב 3: מנוע סרוו וזרועות הרמה

השתמשתי במנוע סרוו MR-996. יש לו מומנט של: 9.4 kgf · cm (4.8 V), או 11 kgf · cm (7.2 V). המשמעות היא כי עבור דלת של 20 ס"מ מתחת לציר המנוע יכול להרים 11 ק"ג/20 = 550 גרם ב -7.2 וולט.

עם קטע משוקלל נגדי מעל מוט הציר, הדלת עשויה להיות כבדה ו/או ארוכה יותר. השתמשתי בשני אגוזים וברגים גדולים כמשקולות נגד, המוצגות בתמונות.

הסרוו מגיע עם זרוע פלסטיק המתאימה לפיר המוצא של הסרוו. חותכים צד אחד של זרוע זו בעזרת סכין חדה או חותכי תיל.

2. זרוע ההרמה עשויה משני אורכי אלומיניום, הזרוע העליונה היא סוגר L, הזרוע התחתונה חתיכה שטוחה של אלומיניום.

תרשימים מצורפים מראים כיצד לחשב את הממדים של כל זרוע. המידות המתקבלות מבוססות על רוחב המסגרת, "d", ומיקום נקודת ההרמה המותקנת על הדלת.

לזרוע העליונה יש גזרות כך שהזרוע מנקה את מנוע הסרווו בעת הרמת הדלת.

שלב 4: נעילת סולנואיד ותמיכה פתוחה לדלת

1. סולנואיד המותקן על המסגרת משרת שתי מטרות:

א) לנעול את הדלת כשהיא סגורה, וכן

ב) למנוע מהדלת להיסגר לאחר שנפתחה.

הסולנואיד מונע באמצעות FET מפלט של הבקר. הוא נסוג למשך מספר שניות בזמן שהדלת נמצאת בתהליך פתיחה או סגירה.

2. אבטח פיסת עץ כפי שמוצג בתמונה. הוא יהיה קצר יותר מרוחב המסגרת ויותקן ממש מתחת למוט הציר.

שלב 5: הבקר

1. השתמשתי ב- Arduino Uno 3 כבסיס הבקר. ישנם בסך הכל 17 סיכות קלט ופלט.

2. הבקר שומר זמן באמצעות בקר I2C RTC עם גיבוי סוללה. עדיף שיהיה גיבוי סוללה נטענת כדי לחסוך במאמץ של פתיחת הבקר מדי שנה לצורך החלפת הסוללה של ה- RTC. השעה נקבעת באמצעות בקר סיבובי ומוצגת על נורית בעלת 7 ספרות בת 7 ספרות. אפשר להשתמש ב- LCD ולהציג מידע נוסף כגון מספר הפעמים שהדלת נפתחת ונסגרת.

3. זמני הפתיחה והסגירה מותאמים באמצעות פוטנציומטרים ליניאריים של 10k אוהם. יכולתי להשתמש במקודד הסיבוב ובתצוגת LED כדי להגדיר את זמני הפתיחה/סגירה, אך החלטתי שיהיה פשוט יותר למשתמש פשוט ללכת ולראות את הזמנים מהפאנל מרחוק. הזמנים צריכים להשתנות רק מדי שבוע בערך.

4. מתאם RF אלחוטי (https://www.adafruit.com/product/1097) לנוחות של פתיחה וסגירה ידנית מרחוק. כתובת אתר מפתח:

5. הקופסה שבחרתי להכיל את הבקר הייתה בצד הקטן, ולכן הייתי צריך להוסיף לה קופסה קטנה יותר כך שתתאים למקלט המרוחק.

6. מצורפת תרשים פריצה.

שלב 6: קוד

הקוד מסתובב ומבצע את הפעולות הבאות:

1. סורק את מצב מתגי הלוח, 2. קורא את ה- RTC וממיר את הזמן לדקות ביום (0 עד 1440).

3. קורא את שני הפוטנציומטרים האנלוגיים וממיר לזמני פתיחה וסגירה שלמים. כדי לתת רזולוציה עדיפה יותר של הגדרות הזמן, זמני הסגירה הפתוחים מוגבלים בין 3:00 ל -9: 00 עד 15:00 עד 9:00 בהתאמה.

4. קורא את קלט ה- RF כדי לראות אם לוחצים על כפתור מרחוק.

5. משווה את הזמן הנוכחי לזמן הפתיחה והסגירה וקורא את המצב כדי לקבוע לפתוח או לסגור את הדלת.

הוספת מתג ידני לפתיחה וסגירה סיבכה את עיצוב התוכנה בכך שהמערכת צריכה לעבור בין מצבים "ידניים" ל"אוטומטיים, כלומר מתוזמנים ". פתרתי את זה מבלי להוסיף עוד מתג 'מצב' על ידי כך שהמשתמש לוחץ פעמיים על מתג הפתיחה או הסגירה כדי לחזור למצב אוטומטי.

לחיצה אחת על כפתור הפתיחה או הסגירה מעבירה את הבקר למצב ידני. יש סיכוי שאם הדלת הייתה נפתחת לאחר הזמן הסגור, אולי כדי להכניס עוף מאוחר ללול, שהמשתמש ישכח להחזיר את הדלת למצב אוטומטי. לפיכך, מצב ידני מסומן על ידי תצוגת LED המציגה "פתח" או "סגור" כתזכורת.

ספריות תצוגת LED שקיבלתי מ:

שלב 7: רשימת חלקי בקר

מודול 7-פלחים Arduino Uno 34 ספרות

מנוע סרוו MG 996R

מבקר 1k אוהם

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm פוטנציומטרים (זמני הגדרה פתוחים/סגורים)

מקודד סיבובי עם כפתור לחיצה מובנה

כבל מגשר

ממיר DC-DC 1A: עבור סרוו וסולנואיד

1 x מתג מתג SPDT (בורר ערכות שעה/דקות)

1 x מרכז SPDT כבוי רגעי-כבוי-רגעי (לפתיחה/סגירה ידנית)

1 x מרכז SPDT כבוי (לבוחר/תצוגת זמן/בורר הגדרות זמן)

סולנואיד: Push Push 6-12V 10MM Stroke

מקלט RF M4 פשוט של Adafruit - סוג רגעי של 315MHz

שלט רחוק RF כפתור 2 כפתורים - 315MHz

קופסא

שלב 8: ספק כוח ופנל סולארי וגודל סוללה

1. למרות שהארדואינו יכול לפעול מ- 12Vdc, פעולה זו תגרום לכך שהווסת הלינארי המשולב שלו יפעל חם. הסרוו פועל טוב יותר במתח גבוה יותר (<7.2V), ולכן פשרה הייתה להפעיל את המערכת של 9Vdc ולהשתמש במכונית DC-DC להנעת הסולנואיד והסרוו ב -6V. אני מניח שאפשר להסיר את ממיר DC-DC והארדואינו, מנוע סרוו וסולנואיד פועלים מאותו אספקת 6V (1A). קבל 100uF יומלץ לסנן את הארדואינו מהסרוו והסולנואיד.

2. הבקר שהכנתי משך זרם שקט של כ 200mA. כאשר הסולנואיד והסרוו היו במבצע, התיקו הנוכחי היה בערך 1A.

ניתן לסגור את צג ה- LED באמצעות מתג כדי לחסוך בחשמל.

בהתחשב בכך שלקח לפתיחה או סגירה של הדלת לקח כ- 7 שניות, ופעולות הפתיחה והסגירה התרחשו רק פעמיים ביום, 1A בהערכת צריכת החשמל היומית הוזנחה.

הוא יכול להריץ מארז תקע של 1A 9V, אך תצטרך להיות מוגן מרשת החשמל ותקע החשמל מפני מזג האוויר.

3. צריכת האנרגיה היומית מחושבת כ- 24h x 200mA = 4800mAh. סוללת חומצת עופרת 7Ah עם פאנל סולארי 20W אמורה להספיק עם אוטונומיה של יום אחד באזורים עם ממוצע שנתי של 5 שעות בידוד. אבל עם יותר סוללות ולוח גדול יותר, יהיו יותר ימים של אוטונומיה.

השתמשתי במחשבון המקוון הבא להערכת גודל הסוללה והלוח:

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

שלב 9: הוראות הפעלה של משתמשים

הדלת פועלת במצב אוטומטי או ידני.

מצב אוטומטי פירושו שהדלת נפתחת או נסגרת בהתאם להגדרות זמן הפתיחה או הסגירה. מצב אוטומטי מסומן על ידי תצוגה ריקה כאשר מתג התצוגה מוגדר ל"ריק ". כאשר המצב משתנה ממדריך לאוטומטי, המילה 'AUTO' תבהב במשך 200mS.

הדלת נכנסת למצב ידני בכל פעם שהשלט או המהירות של הבקר מופעלים. מצב ידני מסומן כאשר התצוגה מראה "OPEn" או "CLSd" כאשר מתג התצוגה מוגדר ל- "ריק".

במצב ידני, התעלמות מהגדרות זמן הפתיחה/סגירה. זה על המשתמש לזכור לסגור את הדלת אם היא נפתחה ידנית, או לפתוח את הדלת אם היא נסגרה באופן ידני, או לחזור למצב אוטומטי.

כדי לחזור למצב אוטומטי, על המשתמש ללחוץ על כפתור הסגירה פעם שנייה אם הדלת כבר סגורה, או על כפתור פתיחה פעם שנייה אם הדלת כבר סגורה.

הדלת מתחילה במצב אוטומטי בתחילת היום (12:00 בבוקר).

שלב 10: פעמונים ושריקות

כמה שיפורים עתידיים יכולים לכלול:

פעמון דלת אלחוטי לאותת כאשר הדלת נפתחת/נסגרת

"אזעקה תקועה" אם המערכת תמשוך את הזרם השווה לסולנואיד ולסרוו במשך יותר מעשר שניות.

Bluetooth ואפליקציה להגדרת הבקר.

פתיחה וסגירה מבוקרת באינטרנט.

החלף את תצוגת ה- LED ב- LCD כדי להציג מידע נוסף.

יש להיפטר מהגדרת פוטנציומטרים של פתיחה/סגירה ולהשתמש במתג מתג ובמתג הסיבוב הקיים כדי לקבוע את זמני הפתיחה/סגירה.