Automatikus kapucsúszka $ 100 alatt: 15 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

A nyár folyamán édesapám motivált, hogy fontolja meg a kapu automatizálási rendszer vásárlását és beállítását. Elkezdtem tehát kutatni, és megvizsgáltam az AliExpress és a helyi gyártók csomagmegoldásait. A helyi gyártók komplett megoldásokat kínáltak, beleértve a telepítést> 1000 dollárért. Ezek olasz rendszerek voltak, és állítólag nagyon jó minőségűek voltak. De az ár kimaradt a költségvetésünkből. Az AliExpress rendszerei is elég drágák voltak, a legolcsóbb 500 dollár adózás előtt. Nagyjából feladtam a teljes rendszer megvásárlásának gondolatát, és megvizsgáltam néhány barkácsolási módszert.

A kezdeti kutatásom után arra a következtetésre jutottam, hogy nagyon nehéz és időigényes lesz a semmiből felépíteni. Ez is korlátozott erőforrások felhasználásával. De aztán kihívásnak vettem, és elkezdtem összeállítani egy durva tervet.

Sok próba és hiba kellett hozzá, és sok kemény munka, de sikerült egy megbízható rendszert felállítani olyan áron, amelyet más rendszer nem tud legyőzni.

Ha ilyesmik építésén fáradozik, bátorítanám erre, mivel elmagyarázom az összes problémát, amellyel az építési folyamat során találkoztam. Remélhetőleg sikerül betekintést nyernie és elkerülnie az elkövetett hibákat.

Ha tetszik, amit írtam és elmagyaráztam, kérem szavazzon. Minden támogatást nagyra értékelnek. _

Kövess engem más platformokon is, amikor megosztom a fejlődésemet a projektek között.

Facebook: Badar műhelye

Instagram: Badar műhelye

Youtube: Badar műhelye

1. lépés: A terv

Elkezdtem gondolkodni, hogy hogyan fogok hozzá. Sokféleképpen lehet megoldani egy ilyen projektet, mindegyiknek megvan a maga előnye és hátránya.

Az első dolgom az volt, hogy megértettem a meglévő rendszert, amellyel dolgozom. Számomra ez jelentette a nehéz, teljesen fém, tolókaput. Számára ez mást jelenthet, és azt javaslom, hogy először teljesen ismerje meg rendszerét, mielőtt stratégiát választ.

Rájöttem, hogy a kapu nem túl jól épült, és a mozgásában vannak eltérések. Bármi legyen is a fordítási módszerem, ennek a variációnak kell megfelelnie. Ez elgondolkodtatott a motorkerékpár lánc használatán. Korábban már használtam őket, így ismerem a munkájukat. Ezek olcsók és széles körben elérhetők. A nagy szakaszok pedig azt jelentik, hogy a kisebb eltérések nem sokat számítanak. A lánc felhelyezése a felső élre jól működött számomra, mivel a tetején volt egy konzol a motor szerelvényének felszereléséhez, hogy minden rendben ülhessen a kapu tetején.

Ezután következett a motorválasztás. Olcsón forgattam, így belemélyedtem a bal oldali alkatrészek tárolójába, és találtam egy autó ablaktörlő motorját a harci robotból. Emlékszem, hogy ennek a motornak nagy volt a nyomatéka, és nagyon jól felépített. Így bíztam benne, hogy lesz elég ereje a kapu vezetéséhez.

Egyelőre minden tervem megvolt, amire szükségem volt. Az elektronika és a vezérlés teljesen más történet, és később jönnek.

2. lépés: A motor "pontos tesztelése"

Bíztam tehát abban, hogy a motor képes lesz mozgatni a kaput, de nem fogom felépíteni az egészet, és akkor bebizonyosodik, hogy tévedek. Tehát azt tettem, amit a mérnököknek meg kell tenniük. Tesztelés.

Nos, azt hiszem, először számításokat kell végezniük, de nem volt olyan értékem, amelyből számolnék. Így poroltam a régi harci robotomat, és a kapuhoz kötöttem. A harci robot két ablaktörlő motort használ a meghajtásához. És ez volt a legközelebbi dolog, amit gyorsan fel tudtam állítani a tesztelés jegyében.

Teljes gázt adtam a robotnak, és mit tudsz, a kapu elkezdett mozogni. A tapadás hiánya ellenére a robot képes volt mozgatni a kaput. Ez nekem elég jó volt, így folytattam.

3. lépés: A motor rögzítése

Egy korábbi balesetből tudtam, hogy ezek a motorok nem vicc. És ha az ujját a lánckerékbe kapja, jó csókot adhat neki. A harci robot építésekor volt egy kis ujja elvesztési eseményem, így tapasztalatból beszélek.

Ezen tapasztalatok alapján azt akartam, hogy a szerelvény a lehető legtávolabb legyen. Ezért úgy döntöttem, hogy a kaput a helyén tartó konzolra szerelem.

Először rögzítettem egy acéllemezt a két szögvasdarab közé. Ez volt az oka annak, hogy a motor szerelvényemet a tetejére szerelhessem, anélkül, hogy aggódnom kellene a stabil alap miatt.

Úgy döntöttem, hogy a motor szerelvényét eltávolítom a főkapu -alapról, mert lehet, hogy külön szeretnék vele dolgozni. A motor levétele nagyon nehéz lett volna, különösen azért, mert szűk helyen dolgoztam. Ez később kifizetődött, mivel többször levettem a motor szerelvényt, hogy dolgozzak rajta.

Amint látja, a motort a motorszerelvényhez rögzítettem. Rögzítettem a lánckeréket a motorra és pár lánckeréket mindkét oldalon, hogy a láncot a motor lánckerékére vezessem, és ne engedje, hogy megcsússzon terhelés alatt.

4. lépés: A lánckeret elkészítése

Ennek a projektnek az volt a témája, hogy csökkentse a költségeket, ezért a régi acélszálakat újra fel akartam használni, ahelyett, hogy újat vásárolnék. Találtam egy régi darab sarokállományt, amely elég vastag volt a használatra.

A sarokcsiszolóm segítségével méretre vágtam az állományt, majd összehegesztettem a konzol elkészítéséhez. Ezután hegesztettem a konzolt a kapu tetején. Fontos megjegyezni, hogy nem szeretne hegeszteni festett felületre. Mindig őrölje le a festéket a hegesztési területen.

Háromszor kellett újra hegesztenem. Az első alkalom az volt, hogy nem szereltem fel a konzolt a kapu fizikai kemény ütközőin kívül. Tehát amikor teszteltem, és véletlenül eltörtem az egyik vezetéket a végálláskapcsolóhoz, a konzol benyomódott a végálláskapcsolóba, és eltörte. Ezért fontos, hogy a konzolokat mindig úgy szerelje fel, hogy azok ne károsítsák a rendszer másik részét, ha az elektronikus végálláskapcsolók meghibásodnak.

A második alkalom az volt, mert a konzolokat ferdén szereltem fel. Ez volt az első hegesztési projektem, és nem rendelkeztem megfelelő bilincsekkel, így nehezen tudtam igazítani a konzolot.

Az utolsó hiba, amit elkövettem, hogy lyukat fúrtam a konzol teljes hegesztése után. És mivel a hegesztés sokkal nehezebbé teszi az acélt, sokkal nehezebb kifúrni. Három fúrót és egy óra folyamatos fúrást töltöttem, hogy csak két lyukat készítsek.

Tanuljon tehát ezekből a hibákból, ha valami hasonlót tervez. Folytassuk a lánc telepítésével.

5. lépés: A lánc felszerelése

Először különböző ötleteket tartottam szem előtt, hogyan kell a láncot úgy felszerelni, hogy ütéselnyelő képessége megakadályozza a motor túlterhelését, amikor statikus helyzetből indul. De semmi sem tűnt elég egyszerűnek a megvalósításához. Tehát a legolcsóbb és legegyszerűbb megoldás mellett döntöttem.

Fogtam egy láncot, és elvágtam a középső csapágyat a végdarabon. Ezután vettem egy 3 -os csavart, és levágtam a fejét. Rögzítettem a csavart a lánc utolsó darabjában, és ráhegesztettem. Lehet, hogy nem a legszebb megoldás. De működni fog.

Összekötöttem a láncokat a végétől a végéig, majd az egyik oldalon rögzítettem a csavaranyát a lánckonzolban. Mértem, hogy hol kell elvágnom a láncot a másik oldalon. Megjelöltem, és megismételtem az anyahegesztési eljárást.

Ezután a láncot a kapu tetejére szereltem fel. Néhány csavarral rögzítettem a két végét úgy, hogy a csavar ne lazuljon meg.

Az én esetemben az volt a kulcs, hogy ne húzzuk meg túlságosan a láncot, mert ez nagy terhet róna a motorra és a lánckerékre. Ehelyett úgy tűnt, hogy a nehéz lánc pihenése a kapu felső szélén a legjobb módja annak, hogy elkerüljük a motor állandó terhelését.

Így amikor a motor elkezdi mozgatni a kaput, először meg kell húznia a lánc súlyát, mielőtt ténylegesen meghúzza a kaput. Ez valamilyen rugóként működik a motor túlterhelésének elkerülése érdekében.

A kapunyitó mechanikus része komplett. Átállhatunk néhány tesztelésre, hogy lássuk, valóban működik -e.

6. lépés: Tesztelés

Most, hogy elkészült a projekt mechanikai oldala, kipróbálhattam, hogy kiderüljön néhány csavar és lehetséges buktató. 12 V -os ólomakkumulátort használtam, és csak manuálisan csatlakoztattam a motort az akkumulátorhoz. És igen! A kapu elkezdett mozogni. Eddig minden erőfeszítés nem volt hiábavaló.

A tesztelés során rájöttem néhány dologra. Az egyik az volt, hogy a kapucsatornának tisztának kell lennie, és mindent megfelelően meg kell kenni. Ellenkező esetben a kis motornak nehézségei lehetnek a kapu mozgatásával.

A másik fontos dolog az volt, hogy szükségem van valamilyen elektronikus túlterhelés elleni védelemre a motorom számára, arra az esetre, ha az elektronikus végálláskapcsolók leállnának. Nem akartam megsütni a motort, ha ez történt.

Meghatároztam a megfelelő láncfeszességet is az optimális teljesítmény érdekében, miközben különböző feszültségű motorok áramfelvételét teszteltem. Az alacsonyabb feszültség jobb volt, mert elnyelte az összes hiányosságot az igazításban, jobbra -balra forgatva, anélkül, hogy megterhelné a motort.

Ezen eredmények alapján készen álltam arra, hogy elkezdjem a munkát az elektromos oldalon.

7. lépés: Elektronikai terv

Tehát az elektronikai oldallal kapcsolatos terv az volt, hogy a lehető legegyszerűbb dolgokat tartsuk a kívánt funkcionalitás mellett.

Az áramot egy 12 V -os száraz ólom -sav akkumulátor biztosítja, amelyet egy akkumulátortöltőhöz csatlakoztatnak. Bár sok problémám volt a töltővel, amelyekről később beszélek.

Az agydoboz egy arduino tábla lesz. Semmi divatos, csak egy arduino uno. A motorvezérlés egy 4 csatornás relé kártyán keresztül történik, amely H-hídként működik. Az RF kommunikációt 433 MHz -es vevőmodul segítségével kezelik. Az egyik olcsó 1 dolláros tábla. Bár utólag nem a legjobb ötlet. Erről bővebben később. Az áramérzékelés 20A áramérzékelővel történik. És végül a végálláskapcsolók és a kézi működtetésű kapcsolók csak rendes kapcsolók lesznek.

Az általam használt távirányítók programozható autós távirányítók voltak. Bár nekem is gondot okoztak.

Szóval ez volt a terv. Engedjük meg, hogy belemegyünk a lényegbe.

8. lépés: Elektronika felépítése

Az elektronika építési folyamata nem volt bonyolult. Mindent úgy szereltem össze, hogy szükség esetén gyorsan kicserélhessem az alkatrészeket. A gyors szétszerelés érdekében fejléceket és ásócsatlakozókat használtam, ahol csak lehetséges. Viszonylag nagy proto kártyát használtam a végálláskapcsolók és az RF kártya csatlakoztatásához. A nagy tábla lehetővé teszi, hogy a jövőben további funkciókat adhassak hozzá, anélkül, hogy meg kellene ismételnem a meglévő keretrendszert.

Van néhány probléma, amivel az elektronikával kapcsolatban találkoztam. Az első a váltótábla volt. A relélapon lévő nyomokat nem arra tervezték, hogy nagy áramokat kezeljenek alacsony feszültségen. Néhány relé tábla ónozott nyomokat tartalmaz, de az enyém nem. És az egyik nyom egy idő után felrobbant. Így az összes nagyáramú vezetéket áthidaltam megfelelő méretű huzallal.

Egy másik nagy probléma a töltő, amely sok EM interferenciát okozott. Ennek oka az volt, hogy a töltő nem volt márka, és nem rendelkezett semmilyen tanúsítvánnyal. És az interferencia zavarba hozta az áramkört. Véletlenszerűen nem válaszol az rf parancsokra. Rájöttem, hogy ez egy EM probléma, amikor a laptopomat az elektronika közelébe hoztam a programozáshoz, és teljesen kiment az irányításból. Vettem egy teljes fémből készült töltőt, amely túlzottan erőteljes volt a használatra, de úgy tűnik, hogy most jól működik. Bár később megváltoztatom.

A külső kapcsolókhoz használt csatlakozókkal is problémákkal találkoztam. Nagyon törékenyek és többszörös kivételkor eltörnek. Még ki kell találnom néhány jobb csatlakozót hozzá.

Az RF modul, amit használtam, nagyon alapvető modul, és hatótávolsága egyáltalán nem lenyűgöző. De ez volt az, ami a kezemben volt, és ami működött, így egyelőre kitartottam mellette. Bár tervezem, hogy jobb modulra frissítek, különösen azért, mert szeretném, ha a tartomány nem lenne probléma. Utálom, hogy a rendszer felé kell sétálnom, csak hogy működjön.

9. lépés: Az elektronika elhelyezése

Eleinte csak az elektronikát szereltem fel egy rétegelt lemezre, és azt terveztem, hogy ráépítek egy műanyag dobozt. De aztán rájöttem, hogy sok munka lesz. Ehelyett vettem egy nagy élelmiszer -edényt, amelyen vízálló tömítés volt.

Az akkumulátort és a töltőt az aljára szereltem. Az elektronikát a dobozhoz mellékelt műanyag darabra szereltem fel. Betöltöttem a rovátkákat a dobozból kijövő összes vezetékhez, majd némi szilikonzsírt használtam annak biztosítására, hogy ne kerüljön víz belsejébe. Készítettem 3D nyomtatott antenna burkolatot is a hatótávolság maximalizálása érdekében.

A doboz tökéletesen működik. Világos, így látom, hogy belül minden rendben van -e, anélkül, hogy ki kellene nyitnom. És túlélt néhány komoly esőt, ezért jónak kell lennie. Bár az egyik gond a hő a dobozban, mert tiszta és a nap gyorsan felmelegíti az elektronikát. Egyszerű megoldás erre, ha egy másik nyitott fedéllel letakarjuk, hogy elkerüljük a közvetlen napfényt.

10. lépés: Végálláskapcsoló

A kapu végálláskapcsolója komoly fájdalmat okozott, mivel a tervezés több iterációján kellett keresztülmennem, hogy megbízhatóan működjön.

Először csak két karos kapcsolót ragasztottam a tartó mindkét oldalára, és a kapuhoz ütközőket ragasztottam, hogy elérjem a kapcsolókat. Ez elvileg szilárd ötlet volt, mivel láttam, hogy működik 3D nyomtatókban. De néhány teszt után mindkét kapcsoló megsérült, és a lökhárítók letörtek. Nagyobb kapcsolókra frissítettem, és a lökhárítók előtt habot adtam hozzá, hogy elkerüljem az ütközést. De mégis megszakadtak.

Rájöttem, hogy a kapu nagy tehetetlenséggel rendelkezik, amikor a végálláskapcsolóba ütközik, és ezért az erőleállító végálláskapcsoló valószínűleg nem fog működni. Elmentem az elektronikai piacra ötleteket keresni, és találtam egy görgős kapcsolót.

Készítettem hozzá egy 3D nyomtatott konzolt és egy 3D nyomtatott rámpát. Ily módon a kapcsoló működésbe lép, amikor a határértékét éri el, de nem lesz útban, ha valamilyen oknál fogva a kapu egyáltalán nem áll le, vagy tehetetlenség miatt tovább gurul.

11. lépés: Az elektronika programozása

Az elektronika programozása meglehetősen egyszerű volt. Az RF vevőhöz az rcswitch könyvtárat használtam, amely a távvezérlőről érkező jel fogadásának minden apró részletét kezeli. A többi csak egy csomó if hurok volt, hogy ellenőrizze a különböző feltételeket. Az egyik ilyen feltétel a túláramvédelem ellenőrzése volt. Egy hurok számlálót használtam ennek ellenőrzésére. Megtalálja a mellékelt kódot és megjegyzést, ha szeretné, hogy részletesebben elmagyarázzam.

12. lépés: A feltárt problémák és azok megoldása

A projekt során számos mechanikai és elektromos problémával találkoztam. Néhányat már említettem, de az alábbiakban felsorolom.

1. Hard stop végálláskapcsolók: Ez problémát jelentett, mivel a végálláskapcsolók nagy erőt kapnak még a kapu áramellátásának megszüntetése után is. Egy ilyen nehéz tömegnek rengeteg a tehetetlensége. És bármilyen hard stop kapcsoló, ami eszembe jutott, nem volt elég ahhoz, hogy elnyelje ezt a tehetetlenséget. A megoldás az, hogy gördülő végálláskapcsolókat használok, mint én.

2. A végálláskapcsolók elhelyezése a kemény határokon belül: A végálláskapcsoló fizikai elhelyezésének olyannak kell lennie, hogy még ha a végálláskapcsoló nem is működik, a kapu nem gurulhat be a kapcsolóba, és elpusztíthatja azt. Ez akkor vált problémává, amikor az egyik végálláskapcsoló vezeték elszakadt, és a kapu begurult a kapcsolóba, megsemmisítve a konzolot és a kapcsolót. Ezt úgy oldottam meg, hogy a lánckeretet kifelé mozgattam, hogy az semmilyen körülmények között ne ütközzön a végálláskapcsolóhoz.

3. Túl magas a láncfeszesség: Amikor először rátettem a láncot, annyira meghúztam, hogy nagy erőt gyakorolt a motor tengelyére merőlegesen a mozgási síkjára. Emiatt a motor hatástalan volt, mivel sok súrlódással küzdött. Ez nem jelentett volna problémát, ha elkészítettem egy megfelelő motortartót csapágyakkal és mindennel, de nem rendelkeztem hozzá szükséges szakértelemmel. Ráadásul a kapu nem volt egyenes a hosszában, így a lánc balról jobbra mozdult. A probléma megoldásához egyszerűen meglazítottam a láncot. Nem fut simán.

4. EM interferencia a töltőből: A használni kívánt akkumulátortöltő annyi EMI -t produkált, hogy a vevőt hatástalanná és félrevezetővé tette. Próbáltam árnyékolást alkalmazni, de úgy vélem, hogy a vezetőképes és a kisugárzott EMI kombinációja túl sok volt ahhoz, hogy az áramkör kezelni tudja. A megoldás nem állandó megoldás, de sokkal nagyobb, fém testű töltőt használtam, amely majdnem 20 -szor erősebb a szükségesnél. De egyelőre működik.

5. RF tartomány: Az általam használt RF vevő nem volt a legjobb. Ez volt az egyik olcsó 1 dolláros. A tartomány, bár nem szörnyű, nem elég ahhoz, hogy kényelmes legyen. Egyelőre csak drótantennával optimalizáltam, de jobb RF megoldást keresek.

6. RF távirányítók másolása: Ez olyan buta kérdés volt, amikor végre rájöttem, nevettem. Tehát ezeket a programozható távirányítókat ápolom, amelyek más távvezérlőktől tanulhatnak kódokat. Az egyiket alapvonalnak használtam, majd megpróbáltam bemásolni az egyik kódját a másikba. Órákig tartó hegedülés után rájöttem, hogy nem tudja másolni a távirányítót egy ehhez hasonló távirányítóról. Kódokat csak szabványos távirányítóról másolhat. Számtalan órába telt, mire rájöttem erre. Tehát próbálj meg nem esni ugyanabba a csapdába. A megoldás az, hogy csak használjon bármilyen más szabványos távirányítót, majd másolja át az összes programozható távirányítóra.

7. Kemény acél fúrása: Ez bosszantó kérdés volt. Amikor a lánckereteimet a kapura szereltem, lyukat akartam fúrni beléjük. Ekkor tudtam meg, hogy az acél megkeményedett, mert hegesztettem. Sok mindent eltörtem, amikor megpróbáltam túljutni ezen. Tehát azt tanácsolom, hogy fúrjon hegesztés előtt. Sok bajtól megkímél.

Ezek voltak azok a problémák, amelyekkel az építés során szembesültem. Ezt a listát kiegészítem, amikor több kérdésre gondolok.

13. lépés: Az építkezés befejezése (A befejezés valaha befejeződött?)

A kivitelezést úgy fejeztem be, hogy mindent összeraktam. Az elektronikai doboz a helyére került, és bekapcsolta az áramot. Véglegesítettem a 3D nyomtatott házat a kézi mozgáskapcsolókhoz, és olyan helyre szereltem fel őket, ahol könnyen elérhetőek voltak. Ujjat tettem a vezetékekre, és a helyükre kötöttem, nehogy a drót beakadjon a mozgó alkatrészekbe. Szétszedtem a motor szerelvényt, hogy lefessem. A lánckonzolokat is lefestettem, mivel már elkezdtek rozsdásodni.

És ennyi volt. Az automatikus kapucsúszka készen állt a használatra. Két hónap telt el azóta, hogy befejeztem, és továbbra is a várt módon működik. Hazatérve javítani fogok rajta, így nem nevezhetem kész konstrukciónak. De egyelőre kész.

Több mint 100 dollárt költöttem rá, figyelembe véve az összes megvásárolt dolgot, amelyeket elrontottam vagy soha nem használtam. De még mindig felsorolom a BOM -ot, hogy megmutassam, hogy 100 dollár alatt is megtehető, ha meggondolja magát.

14. lépés: Anyagjegyzék

Sok alkatrészt, köztük az acélt, a motort stb. Újrahasznosították. Ezért nem a legjobb vastagságúak, vagy tisztítani kellett őket. De végül rengeteg pénzt spóroltam meg.

1. Szélvédőtörlő motor AliExpress = 10 dollár a szeméttelepről
2. 12V 4,5Ah ólomakkumulátor = 10 USD
3. 12 V -os akkumulátortöltő = 10 USD
4. Motorkerékpár lánc = 20 USD (kevesebb a roncstelepről)
5. Relé modul AliExpress = $ 3
6. Arduino Uno AliExpress = 4 dollár
7. Aktuális érzékelő AliExpress = 2 USD
8. RF modul AliExpress = 2 USD
9. RF Remote AliExpress = 5 dollár
10. Lakás = 15 dollár
11. Limit Switch AliExpress = 5 dollár
12. Egyéb (acél, huzal stb.) = 14 USD

Összesen = 100 USD

15. lépés: Következtetés

Ez a projekt már két éve fut. És további problémák nem merültek fel. Ettől függetlenül időnként fokozatos fejlesztéseket hajtok végre. Frissítettem a távirányítókat, vízálló kapcsolókat adtam hozzá, újracsatlakoztattam a vezetékeket, hozzáadtam a feszültségérzékelőt, frissítettem a töltőt és még sok mást.

A konstrukció nagyon megbízhatónak bizonyult a nagy melegben és esőben. Büszke vagyok arra, amit fel tudtam építeni, ráadásul nagyon alacsony költségek mellett. Hamarosan egy másik rendszert fogok építeni néhány rokonnak, néhány további fejlesztéssel az eredeti tervezésen.

Remélem, tanult valamit az utazásom során. Ha bármilyen kérdése vagy észrevétele van, kérjük, tegye fel.