Arduino Uno автоматизирана система от сенници: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Създаденият продукт е автоматична система от сенници за превозни средства, той е напълно автономен и се управлява от сензори за температура и светлина. Тази система би позволила сянка да покрива просто прозореца на колата, когато колата достигне определена температура и когато през колата преминава определено количество светлина. Границите бяха поставени така, че сянката да не работи, когато е включено превозно средство. Към системата е добавен превключвател в случай, че искате да повдигнете сянката, въпреки че нито един от параметрите не е изпълнен. Например, ако беше хладна нощ и искате колата ви да бъде покрита за поверителност, можете просто да натиснете превключвателя, за да вдигнете сянката. Можете също да изключите превключвателя, за да изключите напълно системата.

Постановка на проблем - „Когато превозните средства се оставят на топло, вътрешната температура на превозното средство може да стане силно неудобна, особено за вас самия при повторно влизане в превозното средство или за пътниците, оставени в превозното средство. Наличието на сляпа система може да служи и като защитно устройство, което да попречи на някой да гледа вътре във вашия автомобил. Въпреки че има сенници за автомобили, които са лесни и лесни за поставяне, понякога това може да бъде караница и може да забравите да го поставите. С автоматична система от сенници няма да се налага да поставяте сенките ръчно или да не забравяте да ги поставяте, защото автоматично ще се издигне, когато е необходимо.

Източник на изображението:

Стъпка 1: Процес на концепция за проектиране

Исках прост за изработка и използване дизайн, който в крайна сметка може да бъде интегриран в превозно средство. Това означава, че това ще бъде вече инсталирана функция за автомобила. Въпреки това, тъй като в момента е конструиран, той може да се използва и за системи за сенници за прозорци. За процеса на създаване на дизайн бяха направени няколко скици и идеи, но след като се използва матрица за решение, сега направеният продукт беше решената концепция за изграждане.

Стъпка 2: Използвани материали

Снимките са на действителни компоненти, използвани в проекта. Информационните листове на проекта са в приложения документ. Не всички информационни листове могат да бъдат предоставени. Изграждането на целия продукт ми струваше приблизително 146 долара.

Повечето части и компоненти идват от Amazon или от магазин за подобряване на дома, наречен Lowe's.

Други използвани устройства:

Машини за сваляне на тел

Клещи

Филипс отвертка

Плоска отвертка

Мултиметър

Лаптоп

Изтеглена програма за Arduino

Стъпка 3: Логика: Как работи

Схема:

Чрез компютър или лаптоп кодът от програмиста на Arduino се изпраща до Arduino Uno, който след това чете кода и налага командите. След като кодът бъде качен в Arduino Uno, няма да има нужда да оставате свързани с компютъра, за да продължите програмата, докато Arduino Uno получи различно захранване за изпълнение. H -мостът във веригата осигурява изход от 5 волта, което е достатъчно за управление на Arduino Uno. Разрешаване на системата да работи без компютъра като захранване за Arduino Uno, което прави системата преносима, което е необходимо, ако искате да се използва в превозно средство.

Два крайни превключвателя, температурен сензор, светлинен сензор, RBG светодиод и H - мост са свързани към Arduino Uno.

Светодиодът RBG показва къде се намира спусъка. Когато спусъка е в долно положение, задействайки превключвателя на долната граница, светодиодът свети в червено. Когато спусъкът е между двата крайни превключвателя, светодиодът показва синьо. Когато спусъкът е най-отгоре, удряйки горния граничен превключвател, светодиодът показва розово-червено.

Крайните превключватели са прекъсвачи за веригата, за да кажат на системата да спре движението на двигателя.

H -мостът действа като реле за управление на въртенето на двигателя. работи чрез включване по двойки. той променя потока на тока през двигателя, който контролира полярността на напрежението, което позволява промяна в посоката.

12 -волтова, 1,5 -амперна батерия осигурява захранване на двигателя. Батерията е свързана с H -моста, така че посоката на въртене на двигателя може да се контролира.

Ръчен превключвател е между батерията и H -моста, за да действа като компонент за включване/ изключване, за да симулира колата е включена или изключена. Когато превключвателят е включен, което показва, че превозното средство е включено, няма да се извърши никакво действие. По този начин, когато шофирате автомобила си, сянката няма да работи. Когато превключвателят е изключен, действайки така, сякаш превозното средство е изключено, системата ще работи и ще функционира правилно.

Температурният сензор е ключовият компонент на веригата, ако не е постигната температура на зададен праг, няма да се предприемат действия, дори ако се забележи светлина. Ако температурният праг е спазен, кодът проверява светлинните сензори.

Ако параметрите на сензора за светлина и температура са изпълнени, тогава системата казва на двигателя да се движи.

Физически компетенции:

Към 12V 200rpm мотор с постоянен ток е прикрепена предавка. Зъбното колело задвижва прът, който върти система от верига и зъбно колело, която контролира движението нагоре или надолу на алуминиев прът, който е прикрепен към веригата. Металният прът е свързан към сенника, което му позволява да се повдига или спуска в зависимост от това какви текущи параметри на кода изискват сянката да бъде.

Стъпка 4: Разработване на проекти

Процес на създаване:

Стъпка 1) Изграждане на рамка

Стъпка 2) Прикрепете компоненти към рамката; включва зъбни и верижни системи, също и ролкови сенници със свален заключващ щифт

Използвах клещи, за да сваля крайната капачка от ролката, за да премахна заключващия щифт. Ако не внимавате, пружинното напрежение в ролковия нюанс ще се развие, ако това се случи, лесно е да се навие отново. Просто задръжте ролката и завъртете вътрешния механизъм, докато се стегне.

Стъпка 3) Направете верига на макетна платка - използвайте джъмперни проводници, за да свържете правилен щифт за макет към Arduino цифров или аналогов щифт.

Стъпка 4) Създайте код в Arduino

Стъпка 5) Тестов код; Погледнете разпечатката на сериен монитор, ако проблемите правят корекции в кода.

Стъпка 6) Завършете проекта; Кодът работи със създадена схема и структура на продукта.

Много форуми и видео уроци бяха използвани, за да ми помогнат да създам моя проект.

Списък на литературата:

• 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…

С опити и грешки, изследвания и допълнителна помощ от колеги плюс преподаватели от колежа успях да създам своя окончателен проект.

Стъпка 5: Процес на създаване: Рамка

Продуктът трябваше да бъде конструиран така, че да може да бъде направен с части, доста лесни за получаване.

Физическата рамка е направена само от кедрово дърво и винтове.

Рамката е с дължина 24 инча и височина 18 инча. това е приблизително мащаб 1: 3 на предно стъкло на среден автомобил в пълен размер.

Физическият продукт има два комплекта пластмасови зъбни колела и вериги, два метални пръта и ролков сенник.

Към постояннотоковия двигател е свързана предавка, която върти метален прът, който действа като задвижващ вал, който контролира движението на веригата. Пъфът за задвижване е добавен, за да може сянката да се движи равномерно.

Съоръжението и веригата позволяват различен метален прът да повдига и спуска сянката и действа като спусък за двата крайни превключвателя..

Ролковият сенник първоначално имаше заключващ механизъм, когато беше закупен и го извадих. Това даде възможност на ролковия сенник да бъде изтеглен и спуснат надолу, без да се заключва в позиция, след като повдигащото движение спре.

Стъпка 6: Настройка на окабеляването

Окабеляването трябваше да бъде добре организирано и проводниците да бъдат разделени, така че да няма смущения между проводниците. По време на този проект не е извършено запояване.

Светлинен сензор Ywrobot LDR се използва като светлинен детектор, той е фоторезистор, свързан към аналогов щифт A3 на Arduino UNO

Температурен сензор DS18B20 се използва като зададен температурен параметър за проекта, той се чете в градуси по Целзий и аз го преобразувах за отчитане по Фаренхайт. DS18B20 комуникира чрез 1-Wire шина. Библиотека трябва да бъде изтеглена и интегрирана в скицата на кода на Arudino, за да може да се използва DS18B20. Температурният сензор е свързан към цифров щифт 2 на Arduino UNO

RBG LED се използва като индикатор за мястото, където се намира сянката. Червеното е, когато сянката е напълно нагоре или напълно надолу, и е синьо, когато е в движение. Червен щифт на LED, свързан към цифров извод 4 на Arduino UNO. Син пин на LED, свързан към цифров щифт 3 на Arduino UNO

Микро крайните превключватели бяха използвани като точки за спиране на положението на сянката и спряха движението на двигателя. Краен превключвател в долната част, свързан към цифров щифт 12 на Arduino UNO. Краен превключвател в горната част, свързан към цифров извод 11 на Arduino UNO. И двете бяха настроени на първоначално състояние нула, когато не бяха задействани/ натиснати

L298n Dual H-Bridge беше използван за управление на въртенето на двигателя. Беше необходимо за справяне с ампеража на батерията, който беше осигурен. Захранването и заземяването от 12V батерията е свързано към H-Bridge, което осигурява захранване за 12V 200rpm мотор с редуктор. H-Bridge е свързан с Arduino UNO

12Volt 1.5A акумулаторна батерия осигурява захранване на двигателя

12Volt 0.6 A 200rpm четен реверсивен постоянен двигател с редуктор беше използван за този проект. Беше прекалено бърз, за да работи при пълен работен цикъл, докато беше контролиран с Pulme Width Modulation (PWM)

Стъпка 7: Данни за проектиране на проекта

Не бяха необходими много експериментални данни, изчисления, графики или криви, за да се разработи проектът. Светлинният сензор може да се използва за голям диапазон на яркост, а температурният сензор има диапазон от -55 ° C до 155 ° C, което повече от отговаря на нашия температурен диапазон. Самата сянка е изработена от винилова материя и е прикрепена към алуминиева пръчка и е избрана 12V батерия, защото не исках да имам проблем с захранването. 12V мотор е избран, за да се справи с напрежението и тока, захранван от батерията, и въз основа на предишни познания, че той трябва да бъде достатъчно мощен, за да работи при прилаганите сили. Изчисленията бяха направени, за да се потвърди, че той наистина може да се справи с въртящия момент, който ще бъде приложен върху 0,24 -инчовия вал на двигателя. Тъй като точният тип алуминиев прът не беше известен поради използването на лични консумативи, за изчисления беше използван алуминий 2024. Диаметърът на пръта е около 0,25 инча, а дължината е 18 инча. Използвайки калкулатора за тегло на онлайн магазина за метали, теглото на пръта е 0,0822 паунда. Използваната винилова тъкан е изрязана от по -голямо парче с тегло 1,5 фунта. Използваното квадратно парче плат е с дължина 12 на 18 инча ширина и е наполовина по -голямо от оригиналното парче. Поради тази причина теглото на нашето парче плат е приблизително 0,75 lb. Общото комбинирано тегло за пръта и тъканта е 0,8322 lb. Въртящият момент, дължащ се на тези комбинирани натоварвания, действа в центъра на масата на пръта и се изчислява чрез умножаване на общо тегло от радиуса 0,24 инча на вала. Общият въртящ момент ще действа в центъра на пръта със стойност от 0,2 lb-in. Пръчката е изработена от един материал с еднакъв диаметър и има опора на веригата в единия край и вала на двигателя от другия край. Тъй като опората на веригата и валът на двигателя са на равни разстояния от центъра на пръта, въртящият момент, дължащ се на теглото, се поделя от всеки край по равно. Следователно, валът на двигателя трябва да обработи половината от въртящия момент поради теглото или 0,1 фунта в инча. Нашият постоянен двигател има максимален въртящ момент от 0,87 lb-in при 200 оборота в минута, който ще се побере повече от сенника и пръта, така че моторът да бъде изпълнен, за да може да започне тестването. Изчисленията ме накараха да осъзная, че двигателят не трябва да работи при максимални условия, така че работният цикъл ще трябва да бъде намален от 100 процента. Работният цикъл е калибриран чрез опити и грешки, за да се определи идеалната скорост както за повдигане, така и за спускане на слънчевата сянка.

Стъпка 8: Скица на Arduino

За програмиране на код използвах Arduino IDE. Изтеглете програмиста чрез уебсайта

Лесен е за използване, ако никога преди не сте го използвали. Има много видеоклипове с уроци в YouTube или интернет, за да научите как да кодирате програма в софтуера Arduino.

Използвах микроконтролер Arduino UNO като хардуер за моя проект. Имаше достатъчно цифрови входове, от които имах нужда.

Прикаченият файл е моят код за проекта и разпечатката на серийния монитор. Както е забележимо в документа, който показва разпечатката, се посочва, когато сянката е изцяло нагоре или напълно надолу, и когато се движи нагоре или надолу.

За да може да се използва температурният сензор DS18B20, беше използвана библиотека, наречена OneWire. Тази библиотека се намира в раздела Sketch, когато програмата Arduino е отворена.

За да работи кодът, уверете се, че подходящият порт и платка се използват при качване на кода, ако не, Arduino ще даде грешка и няма да работи правилно.

Стъпка 9: Краен продукт

Поставих цялото окабеляване вътре в кутията, за да ги предпазя от повреда или отстраняване, причинявайки евентуална неизправност на веригата.

Видеото показва всички възможни настройки за автоматизирания сенник. Сянката се издига нагоре, след това светлината се покрива, за да се върне сянката обратно. Това работи само защото е достигнат температурният праг, ако температурата не е достатъчно топла, сянката изобщо няма да се движи и ще остане на дъното в покой. Температурата, необходима за работата на системата, може да се променя и регулира по желание. Превключвателят във видеото е за демонстрация кога автомобилът е включен или когато иска да спре да осигурява захранване на двигателя.

Продуктът е напълно преносим и автономен. Той е проектиран да бъде елемент, който е вграден в превозно средство като автоматична система за засенчване, но може да използва текуща конструкция за външни сенчести системи или вътре в къща за прозорци.

За вътрешна употреба продуктът в крайна сметка може да бъде свързан физически към домашен термостат или чрез Bluetooth адаптация към веригата и кода, което прави възможно управлението на продукта с мобилно приложение. Това не е първоначалното намерение или начина на конструиране на продукта, а само потенциално използване на дизайна.