Samodejna vrata kokošinjca - Arduino nadzorovana .: 10 korakov (s slikami)

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

Ta Instructable je zasnovan za avtomatska piščančja vrata z ročno spremenljivim časom odpiranja in zapiranja. Vrata lahko kadar koli odprete ali zaprete na daljavo.

Vrata so zasnovana tako, da so modularna; okvir, vrata in krmilnik je mogoče izdelati in preizkusiti na mestu, ki je stran od kozarca, nato pa ga preprosto pritrditi na obstoječo odprtino.

Napaja 9Vdc, zato se lahko napaja iz vtičnice ali baterije in sončne celice za polnjenje baterije.

Za zaklepanje zaprtih vrat in držanje vrat v odprtem položaju uporablja magnet.

Glavni deli vključujejo:

Arduino UNO 3.

4 -mestni, 7 -segmentni LED zaslon

RTC modul

RF modul

Potenciometri, Servo motor, Elektromagnet 6V - 12V, Rotacijski dajalnik s pritiskom na gumb

Vrata in njihov okvir so lahko izdelani iz ostankov lesa. Vrata se vrtijo navzgor okoli palice (vzeta iz tiskalnika v mojem primeru) in so protiuteži, da se zmanjša navor, potreben za dvig vrat.

Orodja za njegovo izdelavo vključujejo:

Računalnik z Arduino IDE za programiranje Arduina, Kladivo, Videl, Spajkalnik, Rezalniki žice, Vrtalnik, Izvijač.

Ta avtomatska piščančja vrata sem zgradil, da sem prihranil dvakrat dnevno opravilo odpiranja in zapiranja vrat zjutraj in zvečer. Piščanci so odličen ponudnik jajc, gnoja in zabave, toda zgodaj vstati, da bi jih pustili iz kokošnjaka - zlasti pozimi - je bilo naporno. In potem, ko sem bil pravočasno doma, da sem jih zaprl, je res omejila mojo svobodo, da sem prišel pozno domov.

Piščanci sledijo vsakodnevni rutini vračanja v kokošnjak ob sončnem zahodu in prebujanja ob sončnem vzhodu. Časi vstopa in izstopa niso natančni in vplivajo na dnevno vreme in svetlobo okolice. Če opazite, da je piščanec prepozen, da bi vstopil po zaprtih vratih, jih je mogoče na daljavo odpreti in zapreti. Vrata se lahko podnevi zaprejo, če mora lastnik preprečiti vstop gnezdenih piščancev.

Ker se časi sončnega vzhoda in sončnega zahoda med letom spreminjajo in so odvisni od zemljepisne širine, mora vsak krmilnik vrat slediti času dneva, dnevu v letu in poznati zemljepisno širino lokacije. To zahtevo je mogoče izpolniti s programsko opremo ali suntrackerjem, vendar v tej zasnovi uporabljajo ročno nastavljive nastavitve časa odpiranja in zapiranja, da so stvari preprostejše.

Ker se sončni vzhod in nastavljeni čas od dneva do dneva spreminjata le za nekaj minut, je treba nastavitve krmilnika vrat prilagoditi le enkrat na teden.

Ko lastnik začuti rutino bivanja svojih piščancev, lahko preprosto prilagodi čas odpiranja in zapiranja.

Odpiralni čas je mogoče nastaviti od 3. do 9. ure, čas zapiranja pa od 15. do 21. ure. Ti časi ustrezajo zemljepisnim širinam od 12 do 42 stopinj od ekvatorja (Darwin do Hobart v Avstraliji) in pokrivajo najdaljše in najkrajše dni v letu..

V bistvu je krmilnik vrat ura z dvema nastavljivimi alarmi z ročno ročico.

1. korak: Okvir in nihajna vrata

Okvir je pritrjen na obstoječo odprtino kozarca. Vrata se vrtijo navzgor kot garažna vrata. Ta zasnova ima prednost pred avtomatskimi vrati, ki drsijo navzgor ali navzdol za kozarce, kjer streha nagnjena nad obstoječa vrata ali obstoječa odprtina meji na steno.

1. Odstranite obstoječa vrata.

2. Izberite velikost okvirja, ki ustreza obstoječi odprtini. Pomembni sta dve dimenziji okvirja - višina okvirja in širina lesa. Vrata se premikajo iz vodoravnega vrtenja in dolžina od vrtišča do okvirja ("D" v diagramu) je enaka širini lesa. To pomeni, da ko so vrata odprta, del vrat nad vrtiščem ne posega v steno obojka.

3. Izberite okvir za okvir, ki je odporen in odporen proti vremenskim vplivom. Uporabil sem rdeč gumi, ki se je izkazal za trdnega, a težkega. Z zunanjim borom bi bilo lažje delati.

4. Vrata morajo biti lahka, toga in vremensko odporna.

Korak: Velikost vrtilne palice in nihajnih vrat

Dimenzije krilnih vrat morajo biti takšne, da se širina vrat prilega notranjim robovom okvirja. Višina vrat je manjša od notranje višine okvirja.

1. Poiščite palico s premerom in dolžino približno 5 mm (1/4 palca), ki je enaka širini okvirja. Uporabil sem palico iz razstavljenega tiskalnika, vendar bi zadostovala navojna palica. Drugi vir palic so iz kovinskih stojal za sušenje oblačil. Palico lahko režete z rezalnikom vijakov ali žago. Z rezila strgajte premaz s kovine.

2. Izrežite dva utora v okvir na dolžini "D" (v diagramu v prejšnjem koraku) od zgornje odprtine okvirja in globine premera vrtilne palice.

3. Poiščite tečaj, katerega premer zatiča je enak ali nekoliko večji od vrtljive palice. Izbodite zatič s kladivom in sredinskim udarcem. Če nimate sredinskega udarca, uporabite velik žebelj ali podoben zatič.

Po naključju se je vrtenje palice tiskalnika odlično prilegalo prvemu tečaju, ki je prišel iz moje škatle za neželene izdelke.

4. Uteži spodnjega dela nihajnih vrat pod vrtiščem in zgornjega dela nad vrtiščem morajo biti podobne, da odstranijo obremenitev servo motorja, ki odpira vrata. To lahko dosežete z nekaj težkimi vijaki in maticami, ki so bili izvrtani v zgornji del vrat.

3. korak: Servo motor in dvižne roke

Uporabil sem servo motor MR-996. Ima navor: 9,4 kgf · cm (4,8 V) ali 11 kgf · cm (7,2 V). To pomeni, da bi pri 20 -centimetrskih vratih pod vrtilko motor lahko dvignil 11 kg/20 = 550 g pri 7,2 V.

S protiuteženim odsekom nad vrtljivo palico so vrata lahko težja in/ali daljša. Kot protiuteži sem uporabil dve veliki matici in vijaki, prikazani na slikah.

Servo prihaja s plastično ročico, ki se prilega servirani zobni izhodni gredi. Z ostrim nožem ali rezalniki žice odrežite eno stran te roke.

2. Dvižna roka je izdelana iz dveh dolžin aluminija, zgornja roka je nosilec L, spodnja roka je ploski kos aluminija.

Priloženi diagrami prikazujejo, kako izračunati dimenzije vsake roke. Nastale mere temeljijo na širini okvirja, "d" in položaju dvižne točke, nameščene na vratih.

Zgornja roka ima izreze, tako da roka počisti servo motor pri dvigu vrat.

4. korak: Zaklenite solenoid in podporo pri odpiranju vrat

1. Elektromagnet, nameščen na okvir, služi dvema namenoma:

a) zaklenite vrata, ko so zaprta, in

b) preprečite zapiranje vrat, ko se enkrat odprejo.

Elektromagnet se napaja preko FET z izhoda krmilnika. Med odpiranjem ali zapiranjem vrat se za nekaj sekund umakne.

2. Zavarujte kos lesa, kot je prikazano na fotografiji. Krajši bo od širine okvirja in nameščen tik pod vrtljivo palico.

5. korak: Krmilnik

1. Kot osnovo krmilnika sem uporabil Arduino Uno 3. Skupaj je 17 vhodnih in izhodnih zatičev.

2. Krmilnik nadzoruje čas preko krmilnika I2C RTC z rezervno baterijo. Bolje bi bilo imeti rezervno baterijo za ponovno polnjenje, da prihranite trud pri vsakoletnem odpiranju krmilnika za menjavo baterije RTC. Čas se nastavi z vrtljivim regulatorjem in prikaže na 4 -mestni 7 -segmentni LED. Lahko bi uporabili LCD in prikazali več informacij, na primer število odpiranja in zapiranja vrat.

3. Čas odpiranja in zapiranja se nastavi z 10k ohmskimi linearnimi potenciometri. Za nastavitev časa odpiranja/zapiranja bi lahko uporabil vrtljivi dajalnik in LED zaslon, vendar sem se odločil, da bi bilo uporabniku lažje, če bi lahko samo hodil gor in si ogledal čas s plošče od daleč. Časi se morajo spreminjati le vsak teden.

4. Brezžični RF adapter (https://www.adafruit.com/product/1097) za lažje ročno odpiranje in zapiranje na daljavo. URL ključnega ključa:

5. Škatla, ki sem jo izbrala za namestitev krmilnika, je bila na majhni strani, zato sem ji morala dodati manjšo škatlo, ki se prilega daljinskemu sprejemniku.

6. Priložen je diagram zmrzovanja.

6. korak: Koda

Koda se vrti okoli in izvaja naslednje:

1. skenira stanje stikal na plošči, 2. bere RTC in čas pretvori v minute v dnevu (0 do 1440).

3. odčita dva analogna potenciometra in se pretvori v celoštevni čas odpiranja in zapiranja. Za boljšo ločljivost časovnih nastavitev so odprti zaprti časi omejeni na med 3. in 9. uro zjutraj in 15. uro popoldne do 9.00 ure.

4. prebere RF vhod in preveri, ali je pritisnjen daljinski gumb.

5. primerja trenutni čas s časom odpiranja in zapiranja ter bere način za določitev odpiranja ali zapiranja vrat.

Dodajanje ročnega stikala za odpiranje in zapiranje je zapletlo zasnovo programske opreme, saj je sistem moral preklapljati med 'ročnim' in 'samodejnim, torej časovno določenim' načinom. To sem rešil brez dodajanja drugega stikala za način, tako da je uporabnik dvakrat pritisnil stikalo za odpiranje ali zapiranje, da se vrne v samodejni način.

En sam pritisk na gumb za odpiranje ali zapiranje premakne krmilnik v ročni način. Obstaja možnost, da bi uporabnik, če bi odprl vrata po zadnjem času, morda pustil poznega piščanca v kokošnjak, pozabil nastaviti vrata nazaj v samodejni način. Tako je ročni način označen z LED zaslonom, ki prikazuje "Odpri" ali "Zapri" kot opomnik.

Knjižnice LED zaslonov, ki sem jih dobil na:

7. korak: Seznam delov krmilnika

Arduino Uno 34-mestni 7-segmentni modul

Servo motor MG 996R

Resitor 1k Ohm

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm potenciometri (nastavljeni časi odpiranja/zapiranja)

Rotacijski dajalnik z vgrajenim gumbom

Mostična žica

1A DC-DC pretvornik: za servo in elektromagnet

1 x preklopno stikalo SPDT (izbirnik nastavitev ur/minut)

1 x SPDT center off momental-off-momentary (za ročno odpiranje/zapiranje)

1 x SPDT center off (za slepo/časovni pogled/izbirnik nastavitve časa)

Solenoid: Potisni vlečni hod 6-12V 10MM

Enostaven sprejemnik RF M4 Adafruit - 315MHz trenutni tip

RF daljinski upravljalnik z dvema gumboma Keyfob - 315MHz

Škatla

8. korak: Napajanje in solarna plošča ter velikost baterije

1. Čeprav lahko Arduino deluje od 12Vdc, bi s tem vgrajen linearni regulator vgrajen. Servo deluje bolje pri višji napetosti (<7,2 V), zato je bil kompromis zagnati sistem 9Vdc in uporabiti DC-DC konvektor za napajanje solenoida in servo pri 6V. Predvidevam, da bi lahko pretvornik DC-DC odpravil in Arduino, servo motor in elektromagnet delujejo pri istem napajanju 6V (1A). Priporočamo 100uF kondenzator za filtriranje Arduina iz servo in solenoida.

2. Krmilnik, ki sem ga izdelal, je potegnil tok mirovanja približno 200 mA. Ko sta elektromagnet in servo delovala, je bila trenutna poraba približno 1A.

LED -zaslon je mogoče zatemniti s stikalom za varčevanje z energijo baterije.

Glede na to, da so se vrata odprla ali zaprla približno 7 sekund, odpiranje in zapiranje pa je potekalo le dvakrat na dan, je bila zanemarjena vrednost 1A pri dnevni oceni porabe energije.

Lahko teče iz vtičnice 1A 9V, vendar je treba omrežni in vtični paket zaščititi pred vremenskimi vplivi.

3. Dnevna poraba energije se izračuna kot 24h x 200mA = 4800mAh. Svinčevo -kislinska baterija 7Ah s sončno ploščo 20 W bi morala zadoščati za enodnevno avtonomijo na območjih z letnim povprečjem 5 ur insolacije. Toda z več baterijami in večjo ploščo bi bilo več dni avtonomije.

Za oceno velikosti baterije in plošče sem uporabil naslednji spletni kalkulator:

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

9. korak: Navodila za uporabo uporabnika

Vrata delujejo v samodejnem ali ročnem načinu.

Samodejni način pomeni, da se vrata odpirajo ali zapirajo glede na nastavitve časa odpiranja ali zapiranja. Samodejni način je označen s praznim zaslonom, ko je stikalo zaslona nastavljeno na "Prazno". Ko se način spremeni iz ročnega v samodejni, bo beseda 'AUTO' utripala 200 ms.

Vrata preidejo v ročni način vsakič, ko aktivirate daljinski upravljalnik ali vklopite krmilnik. Ročni način je označen, ko je na zaslonu prikazano "OPEn" ali "CLSd", stikalo za zaslon pa je nastavljeno na "Blank".

V ročnem načinu se nastavitve časa odpiranja/zapiranja prezrejo. Uporabnik se mora spomniti zapreti vrata, če so bila ročno odprta, ali odpreti vrata, če so bila ročno zaprta, ali pa se vrniti v samodejni način.

Če se želite vrniti v samodejni način, mora uporabnik še enkrat pritisniti gumb Zapri, če so vrata že zaprta, ali drugič gumb Odpri, če so vrata že zaprta.

Vrata se v samodejnem načinu zaženejo na začetku dneva (12.00).

10. korak: Zvonovi in piščalke

Nekatere prihodnje izboljšave bi lahko vključevale:

Brezžični zvonec na vratih za signal, ko se vrata odprejo/zaprejo

"Zataknjen alarm", če sistem za več kot 10 sekund črpa tok, ki je enak solenoidu in servomotorju.

Bluetooth in aplikacija za konfiguracijo krmilnika.

Odpiranje in zapiranje prek interneta.

Za prikaz več informacij zamenjajte LED zaslon z LCD.

Odpravite potenciometre za nastavitev časa odpiranja/zapiranja in uporabite stikalo in obstoječe vrtljivo stikalo za nastavitev časa odpiranja/zapiranja.