Porta automàtica de galliner - controlat per Arduino: 10 passos (amb imatges)

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

Aquest instructable és per al disseny d’una porta automàtica de pollastre amb horaris d’obertura i tancament modificables manualment. La porta es pot obrir o tancar de forma remota en qualsevol moment.

La porta està dissenyada per ser modular; el bastidor, la porta i el controlador es poden construir i provar en un lloc allunyat de la galleria i després simplement fixar-los a l'obertura de la galleria existent.

S’esgota de 9Vdc, de manera que es pot alimentar amb plugpack o amb una bateria i un panell solar per carregar-la.

Utilitza un solenoide per bloquejar la porta tancada i per mantenir la porta oberta.

Les parts principals inclouen:

Arduino UNO 3.

Pantalla LED de 4 dígits i 7 segments

Mòdul RTC

Mòdul RF

Potenciòmetres, Servomotor, Solenoide de 6V a 12V, Codificador rotatiu amb polsador

La porta i el seu marc es poden fer amb restes de fusta. La porta gira cap amunt al voltant d’una barra (extreta d’una impressora en el meu cas) i està contrapesada per disminuir el parell necessari per aixecar la porta.

Les eines per construir-lo inclouen:

PC amb Arduino IDE per programar l'Arduino, Martell, Va veure, Soldador, Talladors de filferro, Trepant, Tornavís.

Vaig construir aquesta porta automàtica de pollastre per estalviar-me la tasca dues vegades al dia d’obrir i tancar la porta al matí i al vespre. Les gallines són grans proveïdors d’ous, purins i entreteniment, però llevar-se d’hora per deixar-los sortir de la gallineria, sobretot a l’hivern, va ser feixuc. I després assegurar-me que era a casa a temps per tancar-los, em va restringir la llibertat de tornar tard a casa.

Les gallines segueixen una rutina diària de tornar a una gallineria cap a la posta de sol i despertar-se cap a la sortida del sol. Les hores d’entrada i sortida no són exactes i influeixen en el clima del dia i la llum ambiental. Si es veu que un pollastre és massa tard per entrar després de tancar la porta, es pot obrir i tancar de manera remota. La porta es pot tancar durant el dia en cas que el propietari hagi de deixar d'entrar els pollastres.

Com que les hores de sortida i posta de sol varien al llarg de l'any i depenen de la latitud, qualsevol controlador de porta ha de fer un seguiment de l'hora del dia, el dia de l'any i conèixer la latitud de la ubicació. Aquest requisit es pot completar amb programari o un programa de seguiment solar, però en aquest disseny s’utilitzen configuracions de temps d’obertura i tancament ajustables manualment per simplificar les coses.

Com que la sortida del sol i els horaris establerts només canvien uns minuts d’un dia a l’altre, la configuració del controlador de la porta només s’ha d’ajustar una vegada a la setmana.

Quan un propietari té una idea de la rutina de descans de les seves gallines, pot ajustar fàcilment els horaris d'obertura i tancament.

L'horari d'obertura es pot ajustar de 3:00 a 9:00 i l'hora de tancament de 15:00 a 21:00. Aquests temps s’adapten a latituds de 12 a 42 graus de l’equador (Darwin a Hobart a Austràlia) i cobreixen els dies més llargs i curts de l’any..

En essència, el controlador de la porta és un rellotge amb dues alarmes configurables amb overide manual.

Pas 1: marc i porta batent

El marc està fet per assegurar-se sobre l’obertura existent del galliner. La porta gira cap amunt com una porta del garatge. Aquest disseny té l'avantatge respecte a les portes automàtiques que es llisquen cap amunt o cap a un costat cap a les altres, on el sostre s'inclina sobre la porta existent o l'obertura existent al costat d'una paret.

1. Traieu la porta existent.

2. Trieu una mida del marc que s'adapti a l'obertura existent. Dues dimensions del marc són importants: l'alçada del marc i l'amplada de la fusta. La porta gira d'un pivot horitzontal i la longitud del pivot al marc ("D" al diagrama) és la mateixa que l'amplada de la fusta. Això vol dir que quan la porta està oberta, la secció de la porta sobre el pivot no interfereix amb la paret de la galleria.

3. Trieu un material resistent i resistent a la intempèrie per al marc. Vaig utilitzar goma vermella que va resultar resistent però pesada. El pi exterior seria més fàcil de treballar.

4. La porta ha de ser lleugera, rígida i resistent a la intempèrie.

Pas 2: dimensionament de la barra pivotant i de la porta batent

Les dimensions de la porta batent han de ser tals que l’amplada de la porta s’adapti a les vores interiors del marc. L'alçada de la porta és menor que l'interior de l'alçada del marc.

1. Cerqueu una vareta d’uns 5 mm (1/4 de polzada) de diàmetre i longitud iguals a l’amplada del marc. Vaig fer servir la barra d’una impressora desmuntada, però n’hi hauria prou amb una barra roscada. Una altra font de varetes són els estenedors de roba de metall. Es pot tallar una vareta amb un tallador de perns o una serra mecànica. Raspeu el recobriment del metall amb una fulla.

2. Tallar dues ranures al marc a una longitud "D" (en el diagrama del pas anterior) des de l'obertura superior del marc i a una profunditat del diàmetre de la barra de pivot.

3. Cerqueu una frontissa que tingui un diàmetre de passador igual o lleugerament més gran que la vareta de pivot. Col·loqueu el passador amb un martell i punxeu al centre. Si no teniu un punxó central, utilitzeu un clau gran o un passador similar.

Per sort, el pivot de la barra de la impressora que vaig utilitzar era l’ajust perfecte per a la primera frontissa que va sortir de la meva caixa brossa.

4. Els pesos de la secció inferior de la porta batent per sota del pivot i la secció superior sobre el pivot han de ser similars per treure la tensió del servomotor que obre la porta. Això es pot aconseguir amb alguns cargols i femelles pesats que es van perforar a la secció superior de la porta.

Pas 3: Servomotor i braços elevadors

He utilitzat un servomotor MR-996. Té un parell de: 9,4 kgf · cm (4,8 V), o 11 kgf · cm (7,2 V). Això significa que per a una porta de 20 cm per sota del pivot, el motor podria elevar 11 kg / 20 = 550 g a 7,2 V.

Amb una secció contrapesada per sobre de la barra de pivot, la porta podria ser més pesada i / o més llarga. He utilitzat dues femelles i cargols grans com a contrapesos, que es mostren a les imatges.

El servo ve amb un braç de plàstic que s’adapta a l’eix de sortida splined del servo. Talleu un costat d’aquest braç amb un ganivet afilat o talladors de filferro.

2. El braç elevador està format per dues longituds d'alumini, el braç superior és un suport en L, el braç inferior és una peça plana d'alumini.

Els diagrames adjunts mostren com es calculen les dimensions de cada braç. Les dimensions resultants es basen en l'amplada del marc "d" i en la posició del punt d'elevació muntat a la porta.

El braç superior té retallades de manera que el braç neteja el servomotor en aixecar la porta.

Pas 4: bloquejar el solenoide i el suport obert de la porta

1. Un solenoide muntat al marc té dos propòsits:

a) tanqueu la porta quan estigui tancada i

b) evitar que la porta es tanqui un cop oberta.

El solenoide s’acciona mitjançant un FET des d’una sortida del controlador. Es retreu durant uns segons mentre la porta s’obre o es tanca.

2. Assegureu un tros de fusta tal com es mostra a la foto. Serà més curt que l'amplada del marc i es muntarà just a sota de la barra de pivot.

Pas 5: el controlador

1. He utilitzat un Arduino Uno 3 com a base del controlador. Hi ha un total de 17 pins d'entrada i sortida.

2. El controlador manté el temps mitjançant un controlador I2C RTC amb còpia de seguretat de la bateria. Seria preferible tenir una còpia de seguretat de la bateria recarregable per estalviar l’esforç d’obrir el controlador cada any per canviar la bateria del RTC. L'hora s'estableix mitjançant un controlador rotatiu i es visualitza en un LED de 4 dígits de 7 segments. Es podria fer servir una pantalla LCD i mostrar més informació, com ara el nombre de vegades que es va obrir i tancar la porta.

3. Els temps d'obertura i tancament s'ajusten amb potenciòmetres lineals de 10 k ohmis. Podria haver utilitzat el codificador rotatiu i la pantalla LED per configurar els horaris d’obertura / tancament, però vaig decidir que seria més senzill que l’usuari només pogués pujar i veure els temps des del tauler des de la distància. Els horaris només han de canviar cada setmana més o menys.

4. Un adaptador de RF sense fils (https://www.adafruit.com/product/1097) per a la comoditat d’obrir i tancar manualment a distància. URL de la clau:

5. La caixa que vaig escollir per allotjar el controlador estava al costat petit, de manera que calia afegir-hi una caixa més petita perquè s’adaptés al receptor remot.

6. S'adjunta el diagrama Fritzing.

Pas 6: Codi

El codi fa un bucle i realitza el següent:

1. escaneja l'estat dels commutadors del tauler, 2. llegeix el RTC i converteix l'hora en minuts del dia (0 a 1440).

3. llegeix els dos potenciòmetres analògics i converteix en temps d'obertura i tancament sencers. Per donar una resolució més precisa de la configuració horària, els horaris de tancament oberts es limiten a entre les tres i les 9 del matí i les 3 de la tarda fins a les 9 hores, respectivament.

4. llegeix l'entrada de RF per veure si es prem el botó remot.

5. compara l’hora actual amb l’hora d’obertura i tancament i llegeix el mode per determinar com obrir o tancar la porta.

L'addició d'un commutador d'obertura i tancament manual va complicar el disseny del programari, ja que el sistema necessitava canviar entre els modes "manual" i "automàtic, és a dir, temporitzat". Ho vaig solucionar sense afegir un altre commutador de "mode" fent que l'usuari premés el botó d'obrir o tancar dues vegades per tornar al mode automàtic.

Una sola pulsació del botó obrir o tancar fa que el controlador passi al mode manual. Hi ha la possibilitat que, si la porta s’obria després de l’hora de tancament, potser per deixar entrar un galliner tard al galliner, l’usuari s’oblidaria de tornar a posar la porta al mode automàtic. Per tant, el mode manual es significa mitjançant la pantalla LED que mostra "Obre" o "Tanca" com a recordatori.

Biblioteques de visualització LED que he obtingut de:

Pas 7: Llista de peces del controlador

Mòdul Arduino Uno de 34 dígits de 7 segments

Servomotor MG 996R

1k ohm resitor

FET: FQP30N06L.

2 potenciòmetres de 10 x 10 kOhm (temps establert d'obertura / tancament)

Codificador rotatiu amb polsador incorporat

Filferro de pont

1A convertidor CC-CC: per Servo i solenoide

1 x commutador SPDT (selector de conjunt d'hores / minuts)

1 x SPDT centre momentània-momentània (per obrir / tancar manualment)

1 x SPDT centre desactivat (per a selecció de visualització de temps / visualització de temps / temps)

Solenoide: Push Pull 6-12V 10MM carrera

Receptor RF M4 simple Adafruit: tipus momentani a 315 MHz

Control remot RF de 2 botons Keyfob: 315 MHz

Caixa

Pas 8: font d'alimentació i mida del panell solar i de la bateria

1. Tot i que l'Arduino pot funcionar des de 12Vdc, fer-ho faria que el regulador lineal incorporat funcionés calent. El servo funciona millor a una tensió més alta (<7,2 V), de manera que es va comprometre a fer funcionar el sistema de 9 V cc i utilitzar un convertidor de CC-CC per alimentar el solenoide i el servo a 6 V. Suposo que es podria acabar amb el convertidor DC-DC i el Arduino, el servomotor i el solenoide funcionarien amb el mateix subministrament de 6V (1A). Es recomana un condensador de 100uF per filtrar l'Arduino del servo i del solenoide.

2. El controlador que vaig fabricar dibuixava un corrent en repòs d’uns 200 mA. Quan el solenoide i el servo estaven en funcionament, el consum de corrent era d’aproximadament 1A.

La pantalla LED es pot buidar amb un interruptor per estalviar energia de la bateria.

Tenint en compte que la porta va trigar uns 7 segons a obrir-se o tancar-se, i les operacions d'obertura i tancament es van produir només dues vegades al dia l'1A en l'estimació diària de consum d'energia.

Pot funcionar amb un paquet d'endolls de 1A 9V, però la xarxa elèctrica i el paquet d'endolls haurien d'estar protegits de la intempèrie.

3. El consum energètic diari es calcula com a 24h x 200mA = 4800mAh. Una bateria de plom àcid de 7 Ah amb panell solar de 20 W hauria de ser suficient amb autonomia d’un dia en zones amb una mitjana anual d’insolació de 5 hores. Però amb més bateries i un panell més gran, hi hauria més dies d’autonomia.

Vaig utilitzar la següent calculadora en línia per estimar la mida de la bateria i del panell:

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

Pas 9: instruccions de funcionament de l'usuari

La porta funciona en mode automàtic o manual.

El mode automàtic significa que la porta s’obre o es tanca segons la configuració horària d’obertura o tancament. El mode automàtic es significa mitjançant una pantalla en blanc quan el commutador de pantalla està configurat a "En blanc". Quan el mode canvia de manual a Automàtic, la paraula "AUTO" parpellejarà durant 200 mS.

La porta entra en mode manual sempre que s’activa el comandament a distància o el control del controlador. El mode manual es significa quan la pantalla mostra "OPEn" o "CLSd" amb el commutador de pantalla configurat a "En blanc".

En mode manual, la configuració de l’hora d’obertura / tancament s’ignora. Depèn de l’usuari recordar de tancar la porta si s’ha obert manualment, o obrir la porta si s’ha tancat manualment o tornar al mode automàtic.

Per tornar al mode automàtic, l’usuari ha de prémer el botó Tanca una segona vegada si la porta ja està tancada o el botó Obre una segona vegada si la porta ja està tancada.

La porta s'inicia en mode automàtic al començament del dia (12:00 hores).

Pas 10: Campanes i xiulets

Algunes millores futures poden incloure:

Timbre sense fil per indicar quan la porta s’obre / tanca

"Alarma bloquejada" si el sistema dibuixa el corrent igual al solenoide i al servo durant més de 10 segons.

Bluetooth i aplicació per configurar el controlador.

Obertura i tancament controlats per Internet.

Substituïu la pantalla LED per LCD per mostrar més informació.

Elimineu els potenciòmetres de configuració del temps d'obertura / tancament i utilitzeu un commutador alternatiu i el commutador rotatiu existent per configurar els horaris d'obertura / tancament.