Автоматична врата за кокошарник - контролирана от Arduino .: 10 стъпки (със снимки)

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

Тази инструкция е за проектиране на автоматична врата за пиле с ръчно променящи се времена за отваряне и затваряне. Вратата може да се отваря или затваря дистанционно по всяко време.

Вратата е проектирана да бъде модулна; рамката, вратата и контролерът могат да бъдат конструирани и тествани на място далеч от кошарата и след това просто да бъдат закрепени с болтове към съществуващия отвор на кошарата.

Той работи от 9Vdc, така че може да се захранва от plugpack или от батерия и слънчев панел за зареждане на батерията.

Той използва соленоид, за да заключи вратата затворена и да държи вратата в отворено положение.

Основните части включват:

Arduino UNO 3.

4 -цифрен, 7 -сегментен LED дисплей

RTC модул

RF модул

Потенциометри, Серво мотор, 6V - 12V соленоид, Ротационен енкодер с бутон

Вратата и нейната рамка могат да бъдат направени от дървени отпадъци. Вратата се завърта нагоре около пръта (взета от принтер в моя случай) и се претегля, за да намали въртящия момент, необходим за повдигане на вратата.

Инструментите за изграждането му включват:

Компютър с Arduino IDE за програмиране на Arduino, Чук, Трион, Поялник, Резачки за тел, Пробивна машина, Отвертка.

Изградих тази автоматична врата за пиле, за да ми спестя два пъти дневната задача да отварям и затварям вратата сутрин и вечер. Пилетата са чудесни доставчици на яйца, оборски тор и развлечения, но ранното ставане, за да ги пуснат от кошарата - особено през зимата - беше мъчно. И след това да се уверя, че съм у дома навреме, за да ги затворя, наистина ограничи свободата ми да се прибера късно.

Пилетата следват ежедневието си да се връщат в кошара около залез и да се събуждат около изгрев слънце. Времената, през които влизат и излизат, не са точни и се влияят от времето през деня и околната светлина. Ако се види, че едно пиле е твърде късно за влизане след затваряне на вратата, вратата може да се отвори дистанционно, след което да се затвори. Вратата може да бъде затворена през деня, ако собственикът трябва да спре да влизат пилета.

Тъй като времето на изгрев и залез е различно през цялата година и зависи от географската ширина, всеки контролер на вратата трябва да следи времето на деня, деня в годината и да знае географската ширина на местоположението. Това изискване може да бъде изпълнено със софтуер или сутракер, но в този дизайн се използват ръчно регулируеми настройки на времето за отваряне и затваряне, за да се улеснят нещата.

Тъй като изгревът и зададеното време се променят само с няколко минути от един ден на следващия, настройките на контролера на вратата трябва да се коригират само веднъж седмично.

Когато собственикът има усещане за рутината на отглеждане на пилетата, той може лесно да регулира времето за отваряне и затваряне.

Времето за отваряне може да се регулира от 3 до 9 часа сутринта, а времето за затваряне от 15:00 до 21:00 часа. Тези времена отговарят на географски ширини от 12 до 42 градуса от екватора (Дарвин до Хобарт в Австралия) и обхващат най -дългите и най -кратките дни в годината..

По същество контролерът на вратата е часовник с две регулируеми аларми с ръчно задействане.

Стъпка 1: Рамка и люлееща се врата

Рамката е закрепена към съществуващия отвор на кошарата. Вратата се люлее нагоре като гаражна врата. Този дизайн има предимството пред автоматичните врати, които се плъзгат нагоре или отстрани за кошари, където покривът се наклонява над съществуващата врата или съществуващият отвор е в непосредствена близост до стена.

1. Свалете съществуващата врата.

2. Изберете размер на рамката, който да пасва на съществуващия отвор. Две размери на рамката са важни - височината на рамката и ширината на дървения материал. Вратата се люлее от хоризонтален шарнир и дължината от шарнира към рамката ("D" в диаграмата) е същата като ширината на дървения материал. Това означава, че когато вратата е отворена, участъкът на вратата над шарнира не пречи на стената на кошарата.

3. Изберете материал за рамката, който е здрав и устойчив на атмосферни влияния. Използвах червена дъвка, която се оказа здрава, но тежка. С бор на открито би било по -лесно да се работи.

4. Самата врата трябва да е лека, твърда и устойчива на атмосферни влияния.

Стъпка 2: Оразмеряване на шарнирния прът и люлеещата се врата

Размерите на люлеещата се врата трябва да бъдат такива, че ширината на вратата да пасва върху вътрешните ръбове на рамката. Височината на вратата е по -малка от вътрешната страна на височината на рамката.

1. Намерете пръчка с диаметър и дължина около 5 мм (1/4 инча), равна на ширината на рамката. Използвах пръчката от демонтиран принтер, но пръчката с резба би била достатъчна. Друг източник на пръти са от метални стелажи за сушене на дрехи. Пръчка може да се реже с нож за болт или ножовка. Изстържете покритието от метала с острие.

2. Изрежете два канала в рамката на дължина "D" (в диаграмата в предишната стъпка) от горния отвор на рамката и дълбочина на диаметъра на шарнирния прът.

3. Намерете панта, чийто диаметър на щифта е същият или малко по -голям от шарнирния прът. Избийте щифта с чук и централен удар. Ако нямате централен удар, използвайте голям пирон или подобен щифт.

Случайно, въртенето на пръта на принтера, което използвах, беше идеално подходящо за първата панта, която излезе от кутията ми за боклуци.

4. Тежестите на долната част на люлеещата се врата под въртящата се част и горната секция над шарнира трябва да бъдат сходни, за да свалят напрежението от сервомотора, който отваря вратата. Това може да бъде постигнато с някои тежки болтове и гайки, които са пробити в горната част на вратата.

Стъпка 3: Серво мотор и повдигащи ръце

Използвах серво мотор MR-996. Той има въртящ момент от: 9,4 kgf · cm (4,8 V), или 11 kgf · cm (7,2 V). Това означава, че за 20 см врата под шарнира, моторът може да повдигне 11 кг/20 = 550 г при 7.2V.

С контрапретеглена секция над въртящия се прът вратата може да бъде по -тежка и/или по -дълга. Използвах две големи гайки и болтове като противотежести, показани на снимките.

Сервото се предлага с пластмасова рама, която се побира на шлицования изходен вал на серво. Изрежете едната страна на тази ръка с остър нож или нож за тел.

2. Повдигащото рамо е изработено от две дължини от алуминий, горното рамо е L скоба, долното рамо е плоско парче алуминий.

Приложените диаграми показват как се изчисляват размерите на всяко рамо. Получените размери се основават на ширината на рамката, "d" и позицията на точката на повдигане, монтирана на вратата.

Горната част на ръката има изрези, така че ръката да изчиства серво мотора при повдигане на вратата.

Стъпка 4: Заключете поддръжката на соленоида и вратата

1. Соленоидът, монтиран на рамката, служи за две цели:

а) заключете вратата, когато е затворена, и

б) предотвратявайте затварянето на вратата след отваряне.

Соленоидът се задвижва чрез FET от изход на контролера. Прибира се за няколко секунди, докато вратата е в процес на отваряне или затваряне.

2. Закрепете парче дървен материал, както е показано на снимката. Той ще бъде по -къс от ширината на рамката и ще бъде монтиран точно под шарнирния прът.

Стъпка 5: Контролерът

1. Използвах Arduino Uno 3 като основа на контролера. Има общо 17 входни и изходни пина.

2. Контролерът поддържа време чрез I2C RTC контролер с резервна батерия. Би било за предпочитане да има акумулаторна резервна батерия, за да спестите усилията за отваряне на контролера всяка година, за да смените батерията на RTC. Часът се настройва чрез въртящ се контролер и се показва на 4 -цифрен 7 -сегментен светодиод. Може да се използва LCD и да се покаже повече информация, като например колко пъти вратата се отваря и затваря.

3. Времето за отваряне и затваряне се регулира с линейни потенциометри 10k ohm. Можех да използвам въртящия се енкодер и LED дисплея, за да настроя времето за отваряне/затваряне, но реших, че би било по -лесно за потребителя просто да може да ходи и да вижда времето от панела от разстояние. Времената трябва да се променят само всяка седмица.

4. Безжичен RF адаптер (https://www.adafruit.com/product/1097) за удобство при ръчно отваряне и затваряне от разстояние. URL адрес на ключодържател:

5. Кутията, която избрах да помести контролера, беше от малката страна, така че трябваше да добавя по -малка кутия към нея, за да пасне на отдалечения приемник.

6. Приложена е диаграма на фризиране.

Стъпка 6: Код

Кодът се завърта и изпълнява следното:

1. сканира състоянието на панелните превключватели, 2. чете RTC и преобразува времето в минути от деня (0 до 1440).

3. отчита двата аналогови потенциометра и преобразува в целочислени времена на отваряне и затваряне. За да се даде по-добра разделителна способност на настройките за време, отворените затворени часове са ограничени съответно между 3:00 и 9:00 ч. И 15:00 ч.-9 м.

4. чете RF входа, за да види дали е натиснат дистанционния бутон.

5. сравнява текущото време с времето за отваряне и затваряне и чете режима, за да определи да отвори или затвори вратата.

Добавянето на ръчно превключване за отваряне и затваряне усложни софтуерния дизайн, тъй като системата трябваше да превключва между „ръчен“и „автоматичен, т.е. времеви“режими. Реших това, без да добавя друг превключвател за режим, като накара потребителя да натисне бутона за отваряне или затваряне два пъти, за да се върне в автоматичен режим.

Еднократно натискане на бутона за отваряне или затваряне премества контролера в ръчен режим. Има вероятност, ако вратата е била отворена след затварянето, може би, за да се пусне късно пиле в кошарата, потребителят да забрави да върне вратата в автоматичен режим. По този начин ръчният режим се обозначава с LED дисплея, показващ "Open" или "Close" като напомняне.

Библиотеки с LED дисплей, които получих от:

Стъпка 7: Списък на частите на контролера

Arduino Uno 34-цифрен 7-сегментен модул

MG 996R Серво мотор

1k Ohm резистор

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm потенциометъра (време за отваряне/затваряне)

Ротационен енкодер с вграден бутон

Джъмпер тел

1A DC-DC преобразувател: за серво и соленоид

1 x превключвател SPDT (селектор за задаване на час/минута)

1 x SPDT център изключен моментно-изключено моментно (за ръчно отваряне/затваряне)

1 x SPDT център изключен (за затъмняване/изглед на време/селектор за задаване на време)

Соленоид: Издърпайте 6-12V 10MM ход

Adafruit Simple RF M4 приемник - 315MHz Моментален тип

Keyfob 2 -бутонно RF дистанционно управление - 315MHz

Кутия

Стъпка 8: Захранване и соларен панел и оразмеряване на батерията

1. Въпреки че Arduino може да работи от 12Vdc, това би направило бордовия линеен регулатор да работи горещо. Сервото работи по-добре при по-високо напрежение (<7.2V), така че компромис беше да се пусне системата от 9Vdc и да се използва DC-DC конветер за захранване на соленоида и сервото при 6V. Предполагам, че DC-DC преобразувателят може да бъде премахнат, а Arduino, серво моторът и соленоидът да работят на едно и също захранване 6V (1A). Препоръчва се кондензатор от 100uF за филтриране на Arduino от сервото и соленоида.

2. Контролерът, който направих, изтече ток на покой от около 200mA. Когато соленоидът и серво задействаха, текущото теглене беше около 1А.

LED дисплеят може да бъде затъмнен с превключвател за пестене на батерията.

Като се има предвид, че вратата отнема около 7 секунди за отваряне или затваряне, а операциите за отваряне и затваряне се извършват само два пъти дневно, 1A в оценката на дневната консумация на енергия е пренебрегната.

Той може да се захранва от 1A 9V щепселна кутия, но електрическата мрежа и щепселът ще трябва да бъдат защитени от атмосферните влияния.

3. Дневната консумация на енергия се изчислява като 24h x 200mA = 4800mAh. Оловно -киселинна батерия 7Ah с 20W слънчев панел трябва да е достатъчна с еднодневна автономност в райони със средногодишна инсолация от 5 часа. Но с повече батерии и по -голям панел ще има повече дни автономност.

Използвах следния онлайн калкулатор за оценка на размера на батерията и панела:

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

Стъпка 9: Инструкции за работа с потребителя

Вратата работи в автоматичен или ръчен режим.

Автоматичният режим означава, че вратата се отваря или затваря според настройките за време на отваряне или затваряне. Автоматичният режим се обозначава с празен дисплей, когато превключвателят на дисплея е настроен на „Празно“. Когато режимът се промени от ръчен на автоматичен, думата „AUTO“ще мига за 200 mS.

Вратата преминава в ръчен режим винаги, когато се активира дистанционното или превключва на контролера. Ръчният режим се означава, когато дисплеят показва „OPEn“или „CLSd“, като превключвателят на дисплея е настроен на „Blank“.

В ръчен режим настройките за време на отваряне/затваряне се игнорират. Потребителят трябва да запомни да затвори вратата, ако е била отворена ръчно, или да отвори вратата, ако е била затворена ръчно, или да се върне в автоматичен режим.

За да се върне в автоматичен режим, потребителят трябва да натисне бутона за затваряне втори път, ако вратата вече е затворена, или бутона за отваряне втори път, ако вратата вече е затворена.

Вратата стартира в автоматичен режим в началото на деня (12:00 ч.).

Стъпка 10: Звънци и свирки

Някои бъдещи подобрения биха могли да включват:

Безжичен звънец на вратата за сигнал, когато вратата се отваря/затваря

„Аларма за блокиране“, ако системата изтегли тока, равен на соленоида и серво за повече от 10 секунди.

Bluetooth и приложение за конфигуриране на контролера.

Интернет отваряне и затваряне.

Сменете LED дисплея с LCD, за да покажете повече информация.

Премахнете потенциометрите за настройка на времето за отваряне/затваряне и използвайте превключвател и съществуващия въртящ се превключвател, за да настроите времето за отваряне/затваряне.