Sistema automatitzat de parasol Arduino Uno: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

El producte creat és un sistema de para-sols automàtic per a vehicles, és totalment autònom i està controlat per sensors de temperatura i llum. Aquest sistema permetria que una ombra simplement cobrís la finestra del cotxe quan el cotxe arribés a una temperatura determinada i quan es passés una certa quantitat de llum pel cotxe. Els límits es van establir de manera que l’ombra no funcionés quan un vehicle està engegat. S'ha afegit un commutador al sistema per si voleu augmentar l'ombra tot i que no es compleix cap dels paràmetres. Per exemple, si era una nit fresca i volíeu que el vostre cotxe estigués cobert per protegir-vos, només podríeu prémer l'interruptor per augmentar l'ombra. També podeu apagar l’interruptor per apagar completament el sistema.

Declaració del problema: Quan es deixa el vehicle fora de calor, la temperatura interior del vehicle pot resultar altament incòmoda, especialment per a ell mateix quan torna a entrar al vehicle o per als passatgers que queden al vehicle. Disposar d’un sistema cec també pot servir com a dispositiu de seguretat per evitar que algú visualitzi l’interior del vehicle”. Tot i que hi ha para-sols per a cotxes fàcils de muntar, de vegades pot ser una molèstia i pot oblidar-se de posar-lo. Amb un sistema de para-sols automàtic, no hauríeu de col·locar manualment les ombres ni recordar-les de posar-les perquè augmentaria automàticament quan fos necessari.

Font de la imatge:

Pas 1: procés de concepte de disseny

Volia un disseny senzill de fer i utilitzar que finalment pogués integrar-se en un vehicle. Això significa que seria una característica ja instal·lada per al vehicle. Tanmateix, tal com es construeix actualment, també es podria utilitzar per a sistemes d'ombra de finestres. Per al procés de creació del disseny es van fer diversos esbossos i idees, però després d'utilitzar una matriu de decisió, el producte que ja es va fer va ser el concepte que es va decidir construir.

Pas 2: materials utilitzats

Les imatges són de components reals utilitzats en el projecte. Els fulls de dades del projecte es troben al document adjunt. No es poden proporcionar tots els fulls de dades. Vaig costar aproximadament 146 dòlars construir tot el producte.

La majoria de peces i components provenien d’Amazon o d’una botiga de millores per a la llar anomenada Lowe’s.

Altres dispositius utilitzats:

Decapants de filferro

Alicates

Tornavís Phillips

Tornavís de cap pla

Multímetre

Portàtil

Programa descarregat Arduino

Pas 3: Lògica: com funciona

Circuit:

Mitjançant un ordinador o un ordinador portàtil, el codi del programador Arduino s’envia a l’Arduino Uno que després llegeix el codi i aplica les ordres. Un cop carregat el codi a l'Arduino Uno, no haurà de romandre connectat a l'ordinador per continuar el programa sempre que l'Arduino Uno tingui una font d'alimentació diferent per executar-se. El pont H del circuit proporciona una sortida de 5 volts suficient per controlar l'Arduino Uno. Permetre que el sistema funcioni sense l'ordinador com a font d'alimentació de l'Arduino Uno, cosa que fa que el sistema sigui portàtil, que és necessari si es vol utilitzar en un vehicle.

Dos interruptors de límit, un sensor de temperatura, un sensor de llum, un LED RBG i un pont H estan connectats a l'Arduino Uno.

El LED RBG indica el lloc on es troba la vareta del gallet. Quan el disparador està a la posició inferior activant l'interruptor de límit inferior, el LED apareix en vermell. Quan el disparador es troba entre els dos interruptors de límit, el LED apareix en blau. Quan el disparador es troba a la part superior i colpeja el límit superior, el LED mostra un vermell rosat.

Els interruptors de límit són interruptors de tall perquè el circuit indiqui al sistema que aturi el moviment del motor.

El pont H actua com un relé per al control de la rotació del motor. funciona encenent-se per parelles. alterna el flux de corrent a través del motor, que controla la polaritat del voltatge permetent que es produeixi un canvi direccional.

Una bateria de 12 volts i 1,5 A proporciona energia al motor. La bateria està connectada al pont H de manera que es pot controlar la direcció de rotació del motor.

Un interruptor de palanca manual es troba entre la bateria i el pont H per actuar com a component On / Off per simular quan el cotxe està encès o apagat. Quan l’interruptor està engegat, cosa que indica que el vehicle està engegat, no es produirà cap acció. D’aquesta manera, quan conduïu el vehicle, l’ombra no funcionarà. Quan l'interruptor està apagat, actuant com si el vehicle estigui apagat de manera similar, el sistema funcionarà i funcionarà correctament.

El sensor de temperatura és el component clau del circuit, si no es compleix la temperatura d’un llindar establert, no es farà cap acció encara que es noti llum. Si es compleix el llindar de temperatura, el codi comprova els sensors de llum.

Si es compleixen els paràmetres del sensor de llum i temperatura, el sistema indica al motor que es mogui.

Compenent físic:

S'enllaça un engranatge a un motor de CC de 12V 200rpm. L’engranatge acciona una barra motriu que fa girar un sistema de cadena i pinyó que controla el moviment cap amunt o cap avall d’una barra d’alumini que s’uneix a la cadena. La vareta metàl·lica està connectada a l'ombra, cosa que permet elevar-la o baixar-la en funció del que requereixin els paràmetres actuals del codi.

Pas 4: desenvolupament de projectes

Procés de creació:

Pas 1) Construeix el marc

Pas 2) Connecteu components al marc; inclou sistemes d'engranatges i cadenes, també pantalla de rodets amb passador de bloqueig retirat

Vaig utilitzar unes alicates per treure la tapa final de la pantalla del rodet per treure el passador de bloqueig. Si no teniu cura, la tensió de la molla a l’ombra del corró es desconnectarà, si passa això, és fàcil tornar a enrotllar-la. Només cal que sostingueu la pantalla del rodet i gireu el mecanisme intern fins que estigui ajustat.

Pas 3) Feu un circuit a la tauleta de pa: utilitzeu cables de pont per connectar el pin de placa de pa adequat al pin Arduino digital o analògic.

Pas 4) Creeu codi a Arduino

Pas 5) Codi de prova; Mireu la impressió al monitor sèrie, si els problemes fan correccions al codi.

Pas 6) Finalitzar el projecte; El codi funciona amb l'estructura del producte i el circuit creat.

Es van utilitzar molts fòrums i vídeos de tutoria per ajudar-me a crear el meu projecte.

Llista de referències:

• 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…

Amb proves i errors, investigació i ajuda addicional de companys i professors universitaris, vaig poder crear el meu projecte final.

Pas 5: Procés de creació: marc

El producte s’havia de construir de manera que es pogués fabricar amb peces bastant fàcils d’obtenir.

El marc físic estava fet de fusta de cedre i cargols.

El marc fa 24 polzades de llarg per 18 polzades d’alçada. és aproximadament una escala 1: 3 d’un parabrisa mitjà de mida completa.

El producte físic té dos kits d’engranatges i cadenes de plàstic, dues barres metàl·liques i una pantalla de rodets.

Un engranatge està connectat al motor de corrent continu, fa girar una barra metàl·lica que actua com un eix conductor que controla el moviment de la cadena. La barra del conductor es va afegir per fer que l’ombra es movés uniformement.

L’engranatge i la cadena permeten que una barra metàl·lica diferent aixequi i baixi l’ombra i actua com a disparador dels dos interruptors de límit..

La pantalla del rodet tenia originalment un mecanisme de bloqueig quan es va comprar i la vaig treure. Això va donar a l'ombra del corró la possibilitat de ser tirat cap amunt i baixat sense bloquejar-lo en una posició un cop s'hagi aturat el moviment de llevant.

Pas 6: Configuració del cablejat

El cablejat s’havia d’organitzar ordenadament i separar els cables de manera que no es produïssin interferències entre els cables. No es va fer soldadura durant aquest projecte.

Un sensor de llum Ywrobot LDR s’utilitza com a detector de llum, és una foto-resistència connectada al pin analògic A3 de l’Arduino UNO

Es fa servir un sensor de temperatura DS18B20 com a paràmetre de temperatura establert per al projecte, es llegeix en centígrads i el vaig convertir en lectura en Fahrenheit. El DS18B20 es comunica a través d’un bus d’un cable. Cal descarregar una biblioteca i integrar-la a l'esbós del codi Arudino perquè es pugui utilitzar el DS18B20. El sensor de temperatura està connectat al pin digital 2 d'Arduino UNO

Un LED RBG s’utilitza com a indicador de la posició de l’ombra. El vermell és quan l'ombra està totalment cap amunt o totalment cap avall i el blau quan es troba en estat de moviment. Pin vermell al LED connectat al pin digital 4 d'Arduino UNO. Pin blau en LED connectat al pin 3 digital d'Arduino UNO

Es van utilitzar micro interruptors de límit com a punts d’aturada per a la posició de l’ombra i es va aturar el moviment del motor. Limit Switch a la part inferior connectat al pin digital 12 d'Arduino UNO. Limit Switch a la part superior connectat al pin digital 11 d'Arduino UNO. Tots dos es van establir a la condició inicial de zero quan no es van activar / prémer

Es va utilitzar un pont H doble L298n per al control de rotació del motor. Es necessitava per controlar l'amperatge de la bateria que es proporcionava. L'alimentació i la terra de la bateria de 12V estan connectades al pont H, que proporciona alimentació al motor d'engranatges de 12V a 200 rpm. El pont H està connectat a Arduino UNO

La bateria recarregable de 12 Volts 1.5A proporciona energia al motor

Per a aquest projecte es va utilitzar un motor de corrent reversible amb engranatge reversible de 12 Volt 0,6 A de 200 rpm. Va ser massa ràpid per funcionar a cicle de treball complet mentre es controlava amb modulació d'amplada de pols (PWM)

Pas 7: dades de disseny de projectes

No es necessitaven moltes dades experimentals, càlculs, gràfics o corbes per desenvolupar el projecte. El sensor de llum es podria utilitzar per a un ampli rang de brillantor i el sensor de temperatura té un rang d'entre -55 ° C i 155 ° C, que s'adapta més que al nostre rang de temperatura. La pantalla està feta de tela de vinil i s’adjunta a una vareta d’alumini i es va triar una bateria de 12V perquè no volia tenir cap problema amb l’energia. Es va seleccionar un motor de 12V per controlar la tensió i el corrent subministrats per la bateria i basant-se en els coneixements previs que hauria de ser prou potent per funcionar sota les forces que s’aplicarien. Es van fer càlculs per confirmar que realment podia manejar el parell que s’aplicaria a l’eix de 0,24 polzades del motor. Atès que es desconeixia el tipus exacte de vareta d’alumini a causa de l’ús de subministraments personals, es va utilitzar Aluminium 2024 per als càlculs. El diàmetre de la vareta és d’uns 0,25 polzades i la longitud és de 18 polzades. Mitjançant la calculadora de pes de la botiga de metall en línia, el pes de la vareta és de 0,0822 lliures. El teixit de vinil utilitzat es va tallar a partir d’una peça més gran que pesava 1,5 lliures. la peça original. Per aquest motiu, el pes de la nostra peça de tela és aproximadament de 0,75 lliures. El pes total combinat de la vareta i la tela és de 0,8322 lliures. El parell degut a aquestes càrregues combinades actua al centre de massa de la vareta i es va calcular multiplicant la pes total pel radi de 0,24 polzades de l’eix. El parell global actuarà al centre de la vareta amb un valor de 0,2 lb-in. La vareta està feta d’un material de diàmetre uniforme i té un suport de cadena en un extrem i l’eix del motor a l’altre extrem. Atès que el suport de la cadena i l’eix del motor es troben a distàncies iguals del centre de la barra, el parell degut al pes és compartit per cada extrem per igual. Per tant, l’eix del motor necessitava suportar la meitat del parell degut al pes o a l’1,1 lb-in. El nostre motor de corrent continu té un parell màxim de 0,87 lb-in a 200 rpm, que allotjarà amb escreix la para-sol i la vareta, de manera que es va implementar el motor perquè poguessin començar les proves. Els càlculs em van fer adonar-me que el motor no hauria de funcionar en condicions màximes, de manera que s’hauria de reduir el cicle de treball del 100%. El cicle de treball es va calibrar mitjançant proves i errors per determinar la velocitat ideal tant per pujar com per baixar la pantalla solar.

Pas 8: Arduino Sketch

Per programar el codi he utilitzat Arduino IDE. Descarregueu el programador a través del lloc web

És senzill d’utilitzar si mai no l’heu utilitzat abans. Hi ha molts vídeos tutorial a YouTube o a Internet per aprendre a codificar un programa amb el programari Arduino.

He utilitzat un microcontrolador Arduino UNO com a maquinari per al meu projecte. Tenia prou entrades de pin digital que necessitava.

El fitxer adjunt és el meu codi per al projecte i la impressió del monitor sèrie. Com es nota al document que mostra la impressió, indica quan l'ombra està totalment cap amunt o completament cap avall i quan es mou cap amunt o cap avall.

Per fer servir el sensor de temperatura DS18B20 es va utilitzar una biblioteca anomenada OneWire. Aquesta biblioteca es troba a la pestanya Sketch quan el programa Arduino està obert.

Perquè el codi funcioni, assegureu-vos que s’utilitza el port i la placa adequats en penjar el codi, si no, Arduino donarà un ERROR i no funcionarà correctament.

Pas 9: producte final

Vaig posar tot el cablejat dins de la caixa per protegir-los de que es danyessin o es retiressin, cosa que provocaria que el circuit no funcionés.

El vídeo mostra tots els paràmetres possibles per a la para-sol automàtica. L'ombra augmenta i, a continuació, es cobreix la llum per tornar a baixar l'ombra. Això només funciona perquè s'ha assolit el llindar de temperatura, si la temperatura no fos prou càlida, l'ombra no es mouria del tot i es quedaria a la part inferior en posició de repòs. La temperatura necessària perquè el sistema funcioni es pot canviar i ajustar segons es desitgi. L'interruptor de palanca del vídeo serveix per demostrar quan el vehicle està engegat o quan es vol deixar de subministrar energia al motor.

El producte és completament portàtil i autònom. Està dissenyat per ser un element integrat en un vehicle com a sistema d’ombreig automàtic, però que pot utilitzar la construcció actual per a sistemes d’ombrejat exterior o dins d’una casa per a finestres.

Per a ús en interiors, el producte podria acabar connectat-se físicament a un termòstat domèstic o amb una adaptació Bluetooth al circuit i al codi, cosa que permet controlar el producte amb una aplicació mòbil. Aquesta no és la intenció original ni la forma de construir el producte, només un ús potencial del disseny.