Arduino Uno samodejni sistem senčnikov: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ustvarjen izdelek je avtomatski sistem senčnikov za vozila, je popolnoma avtonomen in ga nadzorujejo senzorji temperature in svetlobe. Ta sistem bi omogočil, da senčilo preprosto prekrije okno avtomobila, ko je avto dosegel določeno temperaturo in ko je skozi avto prešla določena količina svetlobe. Meje so bile postavljene tako, da senčilo ne deluje, ko je vozilo vklopljeno. Sistemu je bilo dodano stikalo, če želite dvigniti senco, čeprav noben od parametrov ni bil izpolnjen. Na primer, če je bila noč hladna in želite, da je vaš avto pokrit zaradi zasebnosti, lahko preprosto pritisnete stikalo, da dvignete senco. Stikalo lahko tudi izklopite, da popolnoma izklopite sistem.

Izjava o problemu - »Ko vozila ostanejo na vročini, lahko temperatura v notranjosti vozila postane zelo neprijetna, zlasti zase, ko vstopite v vozilo, ali za potnike, ki so ostali v vozilu. Slepi sistem lahko služi tudi kot varnostna naprava, ki preprečuje, da bi kdo gledal v vašem vozilu. Čeprav obstajajo senčniki za avtomobile, ki jih je enostavno in preprosto postaviti, je to včasih lahko težava in jih morda pozabite postaviti. Pri samodejnem sistemu senčnikov vam ni treba ročno postavljati senčil ali si jih zapomniti, ker bi se po potrebi samodejno dvignilo.

Vir slike:

1. korak: Postopek oblikovanja zasnove

Želel sem preprosto obliko in uporabo, ki bi jo sčasoma lahko integrirali v vozilo. To pomeni, da bi bila to že nameščena funkcija za vozilo. Ker pa je trenutno zgrajen, ga je mogoče uporabiti tudi za sisteme senčil za okna. Za postopek oblikovanja je bilo narejenih več skic in idej, vendar je bil po uporabi matrike odločitev zdaj narejen izdelek odločen koncept za gradnjo.

2. korak: Uporabljeni materiali

Slike so dejanske komponente, uporabljene v projektu. Podatkovni listi projekta so v priloženem dokumentu. Vseh podatkovnih listov ni mogoče zagotoviti. Za izdelavo celotnega izdelka sem stal približno 146 USD.

Večina delov in sestavnih delov je prišla iz Amazona ali trgovine za gospodinjske izdelke Lowe's.

Druge uporabljene naprave:

Odstranjevalci žice

Klešče

Križni izvijač

Ploščati izvijač

Večmetrski

Prenosni računalnik

Arduino naložen program

3. korak: Logika: Kako deluje

Vezje:

Preko računalnika ali prenosnega računalnika se koda iz programerja Arduino pošlje v Arduino Uno, ki nato prebere kodo in uveljavi ukaze. Ko je koda naložena v Arduino Uno, vam za nadaljevanje programa ne bo treba ostati povezan z računalnikom, dokler Arduino Uno dobi drugačen vir napajanja. H -most v vezju zagotavlja izhod 5 voltov, kar je dovolj za krmiljenje Arduino Uno. Omogočanje delovanja sistema brez računalnika kot napajalnika za Arduino Uno, zaradi česar je sistem prenosen, kar je potrebno, če ga želite uporabljati v vozilu.

Dve končni stikali, temperaturni senzor, svetlobni senzor, LED RBG in H -most sta povezani z Arduino Uno.

LED RBG označuje, kje se nahaja sprožilna palica. Ko je sprožilec v spodnjem položaju in sproži spodnje mejno stikalo, LED sveti rdeče. Ko je sprožilec med obema končnima stikaloma, LED sveti modro. Ko je sprožilec na vrhu in pritisne zgornje mejno stikalo, LED lučka prikaže rožnato-rdečo barvo.

Končna stikala so izklopna stikala za vezje, ki sistemu sporočijo, naj ustavi gibanje motorja.

H -most deluje kot rele za nadzor vrtenja motorja. deluje z vklopom v parih. izmenjuje tok toka skozi motor, ki nadzoruje polarnost napetosti, kar omogoča spremembo smeri.

Napajanje motorja zagotavlja 12 -voltna baterija z 1,5 Amp. Baterija je priključena na H -most, tako da je mogoče nadzorovati smer vrtenja motorja.

Ročno preklopno stikalo je med baterijo in H -mostom, ki deluje kot komponenta za vklop/ izklop za simulacijo vklopa ali izklopa avtomobila. Ko je stikalo vklopljeno, kar pomeni, da je vozilo vklopljeno, se ne bodo zgodila nobena dejanja. Tako senčilo med vožnjo ne bo delovalo. Ko je stikalo izklopljeno in deluje, kot da je vozilo podobno izklopljeno, bo sistem deloval in deloval pravilno.

Temperaturni senzor je ključna komponenta vezja, če temperatura nastavljenega praga ni dosežena, potem tudi če opazimo svetlobo, ne bomo ukrepali. Če je temperaturni prag dosežen, koda preveri svetlobne senzorje.

Če so parametri senzorja svetlobe in temperature izpolnjeni, sistem pove motorju, da se premakne.

Fizična komponenta:

Zobnik je pritrjen na enosmerni motor 12V 200rpm. Zobnik poganja gonilno palico, ki vrti verigo in sistem zobnikov, ki nadzoruje premikanje gor ali dol aluminijaste palice, pritrjene na verigo. Kovinska palica je povezana s senčnikom, kar omogoča njeno dvigovanje ali spuščanje glede na to, kaj trenutni parametri kode zahtevajo, da je senčilo.

4. korak: Razvoj projekta

Postopek ustvarjanja:

Korak 1) Zgradite okvir

2. korak: pritrdite komponente na okvir; vključuje sisteme zobnikov in verig, tudi senčnik z odstranjenim zapornim zatičem

S kleščami sem odstranil zaključni pokrovček z zavesice, da sem odstranil zatič. Če niste previdni, se bo vzmetna napetost v senčniku valjčka sprostila, če se to zgodi, jo je enostavno ponovno navijati. Samo držite senčnik in zavrtite notranji mehanizem do tesnega.

Korak 3) Ustvarite vezje na plošči - s pomočjo mostičnih žic priključite ustrezen zatič za ploščo na digitalni ali analogni zatič Arduino.

Korak 4) Ustvarite kodo v Arduinu

5. korak: preskusna koda; Če težave popravijo kodo, si oglejte izpis na serijskem monitorju.

Korak 6) Dokončaj projekt; Koda deluje z ustvarjenim vezjem in strukturo izdelka.

Pri ustvarjanju projekta sem uporabil številne forume in video posnetke.

Seznam referenc:

• 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…

S poskusi in napakami, raziskavami in dodatno pomočjo kolegov in profesorjev na fakulteti sem lahko ustvaril svoj zadnji projekt.

5. korak: Postopek ustvarjanja: Okvir

Izdelek naj bi bil izdelan tako, da bi ga lahko izdelovali z deli, ki jih je dokaj enostavno dobiti.

Fizični okvir je bil narejen iz le cedrovega lesa in vijakov.

Okvir je dolg 24 centimetrov in visok 18 centimetrov. to je približno merilo 1: 3 povprečnega vetrobranskega stekla polne velikosti.

Fizični izdelek ima dva plastična kompleta zobnikov in verig, dve kovinski palici in senčnik.

Na enosmerni motor je priključen zobnik, ki vrti kovinsko palico, ki deluje kot pogonska gred, ki nadzoruje gibanje verige. Voznikova palica je bila dodana, da se senčilo enakomerno premika.

Zobnik in veriga omogočata, da drugačna kovinska palica dvigne in spusti senco ter deluje kot sprožilec za oba končna stikala..

Roler je imel ob nakupu v sebi mehanizem za zaklepanje in sem ga vzel ven. Tako je bilo mogoče rolo senčilo potegniti navzgor in spustiti, ne da bi se zaklenilo v položaj, ko se je dvižno gibanje ustavilo.

6. korak: Namestitev ožičenja

Ožičenje je moralo biti lepo organizirano, žice pa ločene, da med žicami ne pride do motenj. Med tem projektom ni bilo spajkanja.

Svetlobni senzor Ywrobot LDR se uporablja kot detektor svetlobe, je foto-upor, priključen na analogni pin A3 na Arduino UNO

Kot nastavljeni temperaturni parameter za projekt se uporablja temperaturni senzor DS18B20, ki se odčita v Celzijih, jaz pa sem ga pretvoril v branje v Fahrenheitu. DS18B20 komunicira prek 1-žičnega vodila. Knjižnico je treba prenesti in vključiti v skico kode Arudino, da se lahko uporabi DS18B20. Senzor temperature je priključen na digitalni pin 2 na Arduino UNO

LED RBG se uporablja kot indikator za položaj senčila. Rdeča je, ko je senčilo popolnoma navzgor ali navzdol, modra pa, ko je v gibljivem stanju. Rdeči zatič na LED, priključen na digitalni zatič 4 na Arduino UNO. Modri pin na LED, priključen na digitalni pin 3 na Arduino UNO

Mikro končna stikala so bila uporabljena kot zaustavitvena mesta za senčenje in ustavitev gibanja motorja. Končno stikalo na dnu priključeno na digitalni pin 12 na Arduino UNO. Končno stikalo na vrhu priključeno na digitalni zatič 11 na Arduino UNO. Oba sta bila nastavljena na začetno stanje nič, ko nista bila sprožena/ pritisnjena

Za krmiljenje vrtenja motorja je bil uporabljen dvojni H-most L298n, ki je bil potreben za obravnavo zagotovljene jakosti akumulatorja. Napajanje in ozemljitev iz 12V baterije je priključena na H-Bridge, ki zagotavlja moč za 12V 200rpm motor z gonilom. H-most je povezan z Arduino UNO

12Volt 1.5A polnilna baterija zagotavlja napajanje motorja

Za ta projekt je bil uporabljen reverzibilni enosmerni motor z 12 volti 0,6 200 vrtljajev na minuto. Je bil prehiter za delovanje v polnem delovnem ciklu, medtem ko je bil nadzorovan s Pulse Width Modulation (PWM)

7. korak: Podatki o načrtovanju projekta

Za razvoj projekta ni bilo potrebno veliko eksperimentalnih podatkov, izračunov, grafov ali krivulj. Svetlobni senzor se lahko uporablja za široko paleto svetlosti, temperaturni senzor pa se giblje od -55 ° C do 155 ° C, kar več kot ustreza našemu temperaturnemu območju. Odtenek je izdelan iz vinilne tkanine in pritrjen na aluminijasto palico, 12V baterija pa je bila izbrana, ker nisem hotel imeti težav z napajanjem. 12V motor je bil izbran za obvladovanje napetosti in toka, ki se napaja iz baterije, in na podlagi predhodnega znanja, da mora biti dovolj močan, da deluje pod silami, ki bi jih uporabili. Izračuni so bili narejeni, da bi potrdili, da lahko resnično prenese navor, ki bi ga uporabili na 0,24 -palčni gredi motorja. Ker natančna vrsta aluminijaste palice zaradi uporabe osebnih potrebščin ni bila znana, je bil za izračune uporabljen aluminij 2024. Premer palice je približno 0,25 palca, dolžina pa 18 centimetrov. Z uporabo kalkulatorja teže spletne trgovine z maso je teža palice 0,0822 lb. Uporabljena vinilna tkanina je bila izrezana iz večjega kosa, ki tehta 1,5 lb. Kvadratni kos tkanine meri 12 v dolžino in 18 centimetrov v širino in je polovica velikosti originalni del. Zaradi tega je teža našega kosa tkanine približno 0,75 lb. Skupna skupna teža palice in tkanine je 0,8322 lb. Navor zaradi teh kombiniranih obremenitev deluje v središču mase palice in je bil izračunan z množenjem skupna teža polmera gredi 0,24 palca. Skupni navor bo deloval na sredini palice z vrednostjo 0,2 lb-in. Palica je izdelana iz enega materiala z enakim premerom in ima na enem koncu nosilec verige, na drugem pa gred motorja. Ker sta nosilec verige in gred motorja enaki razdalji od središča palice, se navor zaradi teže vsak konec enakomerno porazdeli. Gred motorja je zato morala premagati polovico navora zaradi teže ali 0,1 lb-in. Naš enosmerni motor ima največji navor 0,87 lb-in pri 200 vrtljajih na minuto, kar bo več kot ustrezalo senčniku in palici, zato je bil motor izveden, da se je lahko začelo testiranje. Izračuni so mi dali vedeti, da motor ne bi smel delovati v največjih pogojih, zato bi bilo treba delovni cikel zmanjšati s 100 odstotkov. Delovni cikel je bil umerjen s poskusi in napakami, da se določi idealna hitrost za dvig in spuščanje senčila.

8. korak: Arduino skica

Za programiranje kode sem uporabil Arduino IDE. Prenesite programer s spletnega mesta

Je enostaven za uporabo, če ga še nikoli niste uporabljali. Na YouTubu ali v internetu je veliko video posnetkov, v katerih se lahko naučite kodirati program v programski opremi Arduino.

Kot strojno opremo za svoj projekt sem uporabil mikrokrmilnik Arduino UNO. Imel je ravno dovolj digitalnih vhodov, ki sem jih potreboval.

Priložena datoteka je moja koda za projekt in izpis serijskega monitorja. Kot je opazno v dokumentu, ki prikazuje izpis, je navedeno, kdaj je senca povsem navzgor ali popolnoma navzdol, in ko se premikate navzgor ali navzdol.

Za uporabo temperaturnega senzorja DS18B20 je bila uporabljena knjižnica z imenom OneWire. Ta knjižnica je na zavihku Sketch, ko je odprt program Arduino.

Da bi koda delovala, se prepričajte, da se pri nalaganju kode uporabljata prava vrata in plošča, če ne, bo Arduino dal napako in ne bo deloval pravilno.

9. korak: Končni izdelek

Vse ožičenje sem dal v škatlo, da jih zaščitim pred poškodbami ali odstranitvijo, zaradi česar vezje morda ne bo delovalo.

Video prikazuje vse možne nastavitve samodejnega senčnika. Odtenek se dvigne, nato pa svetloba pokrije, da senco spet spusti. To deluje samo zato, ker je bil dosežen temperaturni prag, če se temperatura ne bi dovolj segrela, se senca sploh ne bi premaknila in bi ostala na dnu v počivalnem položaju. Temperaturo, potrebno za delovanje sistema, lahko po želji spremenite in prilagodite. Preklopno stikalo v videu prikazuje, kdaj je vozilo vklopljeno ali ko želi prenehati z napajanjem motorja.

Izdelek je popolnoma prenosljiv in avtonomen. Zasnovan je kot element, ki je vgrajen v vozilo kot avtomatski senčni sistem, vendar lahko uporablja trenutno konstrukcijo za zunanje senčne sisteme ali v hiši za okna.

Za uporabo v zaprtih prostorih bi lahko izdelek sčasoma fizično priključili na hišni termostat ali z vmesnikom Bluetooth na vezje in kodo, kar bi omogočalo nadzor izdelka z mobilno aplikacijo. To ni prvotni namen ali način izdelave izdelka, ampak le možna uporaba oblikovanja.