Arduino Uno automatizētā saulessargu sistēma: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Izveidotais produkts ir automātiska saulessargu sistēma transportlīdzekļiem, tā ir pilnībā autonoma un to kontrolē temperatūras un gaismas sensori. Šī sistēma ļautu ēnai vienkārši aizsegt automašīnas logu, kad automašīna sasniedza noteiktu temperatūru un kad caur automašīnu tika izlaists noteikts gaismas daudzums. Robežas tika noteiktas tā, lai ēna nedarbotos, kad transportlīdzeklis ir ieslēgts. Sistēmai tika pievienots slēdzis, ja vēlaties paaugstināt ēnu, lai gan neviens no parametriem nebija izpildīts. Piemēram, ja tā bija vēsa nakts un jūs vēlaties, lai jūsu automašīna tiktu pārklāta privātuma dēļ, varat vienkārši nospiest slēdzi, lai paaugstinātu ēnu. Jūs varat arī izslēgt slēdzi, lai pilnībā izslēgtu sistēmu.

Problēmas izklāsts - “Ja transportlīdzekļi tiek atstāti siltumā, transportlīdzekļa salona temperatūra var kļūt ļoti neērta, it īpaši sev, atgriežoties pie transportlīdzekļa, vai pasažieriem, kas palikuši transportlīdzeklī. Žalūziju sistēma var kalpot arī kā drošības ierīce, lai novērstu to, ka kāds skatās jūsu automašīnā.” Lai gan automašīnām ir saulessargi, kurus ir viegli un vienkārši uzlikt, dažreiz tas var būt apgrūtinoši, un jūs varat aizmirst to uzlikt. Izmantojot automātisko saulessargu sistēmu, jums nevajadzēs manuāli uzlikt toņus vai atcerēties tos uzlikt, jo tas automātiski pacelsies, kad tas būs nepieciešams.

Attēla avots:

1. solis: dizaina koncepcijas process

Es gribēju vienkārši izgatavojamu un lietojamu dizainu, ko galu galā varētu integrēt transportlīdzeklī. Tas nozīmē, ka tā būs transportlīdzeklim jau instalēta funkcija. Tomēr, kā tas ir uzbūvēts, to varētu izmantot arī logu aizsegu sistēmām. Dizaina veidošanas procesā tika izveidotas vairākas skices un idejas, bet pēc lēmuma matricas izmantošanas tagad izgatavotais produkts bija izlemts konstruēt.

2. darbība. Izmantotie materiāli

Attēli ir projektā izmantotie faktiskie komponenti. Projekta datu lapas ir pievienotajā dokumentā. Ne visas datu lapas varēja nodrošināt. Visa produkta izveidošana man izmaksāja aptuveni 146 USD.

Lielākā daļa detaļu un komponentu nāca no Amazon vai mājas uzlabošanas veikala Lowe's.

Citas izmantotās ierīces:

Stiepļu noņēmēji

Knaibles

Phillips skrūvgriezis

Plakans skrūvgriezis

Daudzmetru

Klēpjdators

Arduino lejupielādētā programma

3. darbība: loģika: kā tas darbojas

Ķēde:

Izmantojot datoru vai klēpjdatoru, Arduino programmētāja kods tiek nosūtīts uz Arduino Uno, kas pēc tam nolasa kodu un izpilda komandas. Kad kods ir augšupielādēts Arduino Uno, nebūs nepieciešams palikt savienots ar datoru, lai turpinātu programmu, kamēr Arduino Uno saņems citu barošanas avotu. Ķēdes H tilts nodrošina 5 voltu izeju, kas ir pietiekami, lai kontrolētu Arduino Uno. Ļaujot sistēmai darboties bez datora kā Arduino Uno barošanas avota, padarot sistēmu pārnēsājamu, kas ir nepieciešama, ja to vēlas izmantot transportlīdzeklī.

Arduino Uno ir pievienoti divi gala slēdži, temperatūras sensors, gaismas sensors, RBG gaismas diode un H - tilts.

RBG gaismas diode norāda, kur atrodas sprūda stienis. Kad sprūda atrodas apakšējā pozīcijā un iedarbina apakšējās robežas slēdzi, gaismas diode parādās sarkanā krāsā. Kad sprūda atrodas starp abiem galējiem slēdžiem, gaismas diode parādās zilā krāsā. Kad sprūda atrodas augšdaļā pret augšējās robežas slēdzi, gaismas diode rāda sārti sarkanu krāsu.

Ierobežojošie slēdži ir ķēdes izslēgšanas slēdži, kas liek sistēmai apturēt motora kustību.

H tilts darbojas kā relejs motora rotācijas kontrolei. tas darbojas, ieslēdzot pa pāriem. tas maina strāvas plūsmu caur motoru, kas kontrolē sprieguma polaritāti, ļaujot mainīt virzienu.

12 voltu, 1,5 ampēru akumulators nodrošina motora enerģiju. Akumulators ir savienots ar H tiltu, lai varētu kontrolēt motora rotācijas virzienu.

Manuāls pārslēgšanas slēdzis atrodas starp akumulatoru un H tiltu, lai tas darbotos kā ieslēgšanas/ izslēgšanas komponents, kas simulē, kad automašīna ir ieslēgta vai izslēgta. Kad slēdzis ir ieslēgts, norādot, ka transportlīdzeklis ir ieslēgts, nekādas darbības nenotiks. Tādā veidā, vadot savu transportlīdzekli, ēna nedarbosies. Kad slēdzis ir izslēgts, rīkojoties tā, it kā transportlīdzeklis būtu izslēgts, sistēma darbosies un darbosies pareizi.

Temperatūras sensors ir ķēdes stūrakmens sastāvdaļa, ja netiek sasniegta noteiktā sliekšņa temperatūra, nekādas darbības netiks veiktas pat tad, ja tiek pamanīta gaisma. Ja temperatūras slieksnis ir sasniegts, kods pārbauda gaismas sensorus.

Ja tiek izpildīti gaismas un temperatūras sensora parametri, sistēma liek motoram pārvietoties.

Fiziskā kompensācija:

Pārnesums ir pievienots 12 V 200 apgriezienu minūtē līdzstrāvas motoram. Pārnesums vada vadītāja stieni, kas rotē ķēdi un ķēdes rata sistēmu, kas kontrolē pie ķēdes piestiprināta alumīnija stieņa kustību uz augšu vai uz leju. Metāla stienis ir savienots ar ēnu, ļaujot to pacelt vai nolaist atkarībā no tā, kādi pašreizējie koda parametri pieprasa nokrāsu.

4. solis: projekta izstrāde

Izveides process:

1. solis) izveidojiet rāmi

2. solis) Pievienojiet komponentus rāmim; ietver pārnesumu un ķēžu sistēmas, kā arī rullīšu toni ar noņemtu bloķēšanas tapu

Es izmantoju knaibles, lai noņemtu gala vāciņu no veltņa ēnas, lai noņemtu bloķēšanas tapu. Ja neesat piesardzīgs, atsperu spriegums rullīšu ēnā atslābinās, ja tas notiek, to ir viegli uzvilkt. Vienkārši turiet rullīšu toni un pagrieziet iekšējo mehānismu, līdz tas ir cieši.

3. solis) Izveidojiet ķēdi uz maizes dēļa - izmantojiet džemperu vadus, lai savienotu pareizo maizes dēļa tapu ar Arduino digitālo vai analogo tapu.

4. solis) Izveidojiet kodu Arduino

5. solis) Testa kods; Apskatiet izdruku sērijas monitorā, ja problēmas rada koda labojumus.

6. solis) Pabeidziet projektu; Kods darbojas ar izveidoto ķēdi un produkta struktūru.

Lai izveidotu savu projektu, tika izmantoti daudzi forumi un mācību video.

Atsauču saraksts:

• 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…

Izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, pētījumus un papildu palīdzību no kolēģiem un koledžas profesoriem, es varēju izveidot savu pēdējo projektu.

5. solis: izveides process: ietvars

Produkts bija jākonstruē tā, lai to varētu izgatavot ar diezgan viegli iegūstamām detaļām.

Fiziskais rāmis bija izgatavots tikai no ciedra koka un skrūvēm.

Rāmis ir 24 collas garš un 18 collas garš. tas ir aptuveni 1: 3 skala pilna izmēra vidējam transportlīdzekļa vējstiklam.

Fiziskajam izstrādājumam ir divi plastmasas pārnesumu un ķēdes komplekti, divi metāla stieņi un rullīšu toni.

Pārnesums ir savienots ar līdzstrāvas motoru, tas rotē metāla stieni, kas darbojas kā piedziņas vārpsta, kas kontrolē ķēdes kustību. Vadītāja stienis tika pievienots, lai ēna vienmērīgi kustētos.

Pārnesums un ķēde ļauj citam metāla stienim pacelt un nolaist ēnu un darbojas kā sprūda abiem gala slēdžiem..

Veltņu ēnā sākotnēji bija bloķēšanas mehānisms, kad to iegādājos, un es to izņēmu. Tādējādi rullīšu toni varēja pavilkt uz augšu un nolaist uz leju, nenofiksējoties pozīcijā, kad pacelšanas kustība apstājās.

6. darbība: vadu uzstādīšana

Elektroinstalācijai bija jābūt kārtīgi sakārtotai un vadiem jābūt atdalītiem tā, lai starp vadiem nebūtu traucējumu. Šī projekta laikā lodēšana netika veikta.

Ywrobot LDR gaismas sensors tiek izmantots kā gaismas detektors, tas ir fotorezistors, kas savienots ar Arduino UNO analogo tapu A3

DS18B20 temperatūras sensors projektam tiek izmantots kā iestatīts temperatūras parametrs, tas tiek nolasīts pēc Celsija, un es to pārveidoju par nolasīšanu pēc Fārenheita. DS18B20 sazinās, izmantojot 1 vadu kopni. Bibliotēka ir jālejupielādē un jāintegrē Arudino koda skicē, lai varētu izmantot DS18B20. Temperatūras sensors ir savienots ar Arduino UNO 2. ciparu tapu

RBG gaismas diode tiek izmantota kā indikators ēnas pozīcijai. Sarkana ir tad, kad ēna ir pilnībā uz augšu vai uz leju, un ir zila, ja tā atrodas kustīgā stāvoklī. Sarkana tapa uz LED ir savienota ar Arduino UNO 4. ciparu tapu. Zila tapa uz gaismas diodes, kas savienota ar Arduino UNO 3. ciparu tapu

Mikro gala slēdži tika izmantoti kā apstāšanās punkti ēnas pozīcijai un apturēja motora kustību. Ierobežojošais slēdzis apakšā ir savienots ar Arduino UNO digitālo tapu 12. Ierobežojošais slēdzis augšpusē ir savienots ar Arduino UNO digitālo tapu 11. Abi tika iestatīti sākotnējā stāvoklī nulle, kad tie netika iedarbināti/ nospiesti

Motora rotācijas kontrolei tika izmantots L298n Dual H-Bridge. Bija nepieciešams, lai apstrādātu piegādāto akumulatora strāvas stiprumu. Jauda un zemējums no 12 V akumulatora ir savienoti ar H-tiltu, kas nodrošina jaudu 12 V 200 apgriezienu minūtē pārnesumam. H-tilts ir savienots ar Arduino UNO

12 voltu 1,5A uzlādējams akumulators nodrošina motora enerģiju

Šim projektam tika izmantots 12 voltu 0,6 A 200 apgr./min. Ar suku apgriezts pārnesumkārbas līdzstrāvas motors. Bija pārāk ātrs, lai darbotos pilnā darba ciklā, kamēr to kontrolēja ar impulsa platuma modulāciju (PWM)

7. darbība: projekta dizaina dati

Lai izstrādātu projektu, nebija vajadzīgi daudz eksperimentālu datu, aprēķinu, grafiku vai līkņu. Gaismas sensoru var izmantot plašam spilgtuma diapazonam, un temperatūras sensora diapazons ir no -55 ° C līdz 155 ° C, kas vairāk nekā atbilst mūsu temperatūras diapazonam. Pats tonis ir izgatavots no vinila auduma un piestiprināts pie alumīnija stieņa, un tika izvēlēta 12 V baterija, jo es negribēju, lai būtu problēmas ar jaudu. 12V motors tika izvēlēts, lai darbotos ar spriegumu un strāvu, kas tiek piegādāts no akumulatora, un pamatojoties uz iepriekšējām zināšanām, ka tam jābūt pietiekami jaudīgam, lai tas darbotos pakļauto spēku ietekmē. Tika veikti aprēķini, lai apstiprinātu, ka tā patiešām var izturēt griezes momentu, kas tiktu piemērots motora 0,24 collu vārpstai. Tā kā precīzs alumīnija stieņa veids nebija zināms personīgo piederumu izmantošanas dēļ, aprēķinos tika izmantots Aluminium 2024. Stieņa diametrs ir aptuveni 0,25 collas, un garums ir 18 collas. Izmantojot tiešsaistes metāla veikala svara kalkulatoru, stieņa svars ir 0,0822 mārciņas. Izmantotais vinila audums tika izgriezts no lielāka gabala, kas sver 1,5 mārciņas. Izmantotā kvadrātveida auduma gabala garums ir 12 collas un platums ir puse no izmēra oriģinālais gabals. Šī iemesla dēļ mūsu auduma gabala svars ir aptuveni 0,75 mārciņas. Stieņa un auduma kopējais kopējais svars ir 0,8322 mārciņas. Šo apvienoto slodžu radītais griezes moments darbojas stieņa masas centrā un tika aprēķināts, reizinot kopējais svars ar vārpstas 0,24 collu rādiusu. Kopējais griezes moments darbosies stieņa centrā ar vērtību 0,2 lb-in. Stienis ir izgatavots no viena materiāla ar vienādu diametru, un tā vienā galā ir ķēdes balsts, bet otrā - motora vārpsta. Tā kā ķēdes balsts un motora vārpsta atrodas vienādā attālumā no stieņa centra, svara radītais griezes moments tiek sadalīts abos galos vienādi. Tāpēc motora vārpstai vajadzēja izturēt pusi no griezes momenta svara vai.1 lb-in dēļ. Mūsu līdzstrāvas motora maksimālais griezes moments ir 0,87 mārciņas pie 200 apgriezieniem minūtē, kas vairāk nekā atbilst saulessargam un stienim, tāpēc motors tika ieviests, lai varētu sākt testēšanu. Aprēķini lika man saprast, ka motoram nevajadzētu darboties maksimālos apstākļos, tāpēc darba cikls būtu jāsamazina no 100 procentiem. Darba cikls tika kalibrēts ar izmēģinājumiem un kļūdām, lai noteiktu ideālo ātrumu gan saules ēnas pacelšanai, gan nolaišanai.

8. solis: Arduino skice

Koda programmēšanai es izmantoju Arduino IDE. Lejupielādējiet programmētāju, izmantojot vietni

Tas ir vienkārši lietojams, ja to nekad iepriekš neesat lietojis. Vietnē YouTube vai internetā ir daudz mācību videoklipu, lai uzzinātu, kā kodēt programmu Arduino programmatūrā.

Es izmantoju Arduino UNO mikrokontrolleru kā sava projekta aparatūru. Tam bija tikai pietiekami daudz digitālo tapu ieeju, kas man bija vajadzīgas.

Pievienotais fails ir mans projekta kods un sērijas monitora izdruka. Kā pamanāms dokumentā, kas parāda izdruku, tas norāda, kad ēna ir pilnībā uz augšu vai pilnībā uz leju un kad pārvietojas uz augšu vai uz leju.

Lai DS18B20 temperatūras sensoru varētu izmantot, tika izmantota bibliotēka ar nosaukumu OneWire. Šī bibliotēka ir atrodama cilnē Skice, kad ir atvērta programma Arduino.

Lai kods darbotos, pārliecinieties, vai, augšupielādējot kodu, tiek izmantots pareizais ports un dēlis, ja ne, Arduino parādīs kļūdu un nedarbosies pareizi.

9. solis: galaprodukts

Es ievietoju visus vadus kastē, lai pasargātu tos no bojājumiem vai noņemšanas, kā rezultātā ķēde, iespējams, nedarbosies.

Videoklipā tiek parādīti visi iespējamie automātiskās saulessarga iestatījumi. Ēna iet uz augšu, tad gaisma tiek pārklāta, lai ēna atkal nokristu uz leju. Tas darbojas tikai tāpēc, ka ir sasniegts temperatūras slieksnis, un, ja temperatūra nebija pietiekami silta, ēna nemaz nekustējās un palika apakšā atpūtas stāvoklī. Sistēmas darbam nepieciešamo temperatūru var mainīt un pielāgot pēc vēlēšanās. Video pārslēgšanas slēdzis ir paredzēts, lai parādītu, kad transportlīdzeklis ir ieslēgts vai kad vēlaties pārtraukt motora barošanu.

Produkts ir pilnībā pārnēsājams un autonoms. Tas ir paredzēts kā priekšmets, kas transportlīdzeklī ir iebūvēts kā automātiska ēnojuma sistēma, bet var izmantot pašreizējo konstrukciju āra ēnojuma sistēmām vai mājas iekšpusē logiem.

Lietošanai iekštelpās izstrādājumu galu galā varētu fiziski savienot ar mājas termostatu vai ar Bluetooth pielāgojumu ķēdei un kodam, ļaujot produktu kontrolēt ar mobilo lietotni. Tas nav sākotnējais nodoms vai izstrādājuma uzbūve, tas ir tikai potenciāls dizaina pielietojums.