Arduino Uno automatizált napellenző rendszer: 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

A létrehozott termék egy automatikus napellenző rendszer a járművekhez, teljesen autonóm, és hőmérséklet- és fényérzékelők vezérlik. Ez a rendszer lehetővé tenné, hogy egy árnyék egyszerűen lefedje az autó ablakát, amikor az autó elérte a bizonyos hőmérsékletet, és amikor egy bizonyos mennyiségű fény áthaladt az autón. A határokat úgy határozták meg, hogy az árnyékolás ne működjön, amikor a jármű be van kapcsolva. Egy kapcsoló került a rendszerbe arra az esetre, ha emelni szeretné az árnyékot, annak ellenére, hogy egyik paraméter sem teljesült. Például, ha hűvös éjszaka volt, és azt akarta, hogy az autó fedett legyen a magánélet védelme érdekében, egyszerűen nyomja meg a kapcsolót az árnyék megemeléséhez. A kapcsolót ki is kapcsolhatja a rendszer teljes kikapcsolásához.

Problémajelentés - „Amikor a járműveket kimarad a melegben, a jármű belső hőmérséklete rendkívül kényelmetlenné válhat, különösen saját maga számára, amikor visszatér a járműbe, vagy a járműben maradt utasok számára. A vakrendszer biztonsági eszközként is szolgálhat annak megakadályozására, hogy valaki a jármű belsejében nézzen.” Annak ellenére, hogy vannak olyan napellenzők az autókhoz, amelyeket könnyű és egyszerű felhelyezni, ez néha gondot okozhat, és elfelejtheti felhelyezni. Az automatikus napellenző rendszerrel nem kell manuálisan felhelyeznie az árnyékokat, vagy emlékeznie kell a felhelyezésükre, mert szükség esetén automatikusan felemelkedik.

A kép forrása:

1. lépés: Tervezési folyamat

Egyszerűen elkészíthető és használható dizájnt szerettem volna, amelyet végül be lehet építeni egy járműbe. Ez azt jelenti, hogy ez egy már telepített szolgáltatás a jármű számára. A jelenlegi felépítés szerint azonban használható ablakszínű rendszerekhez is. A tervezési folyamat során számos vázlatot és ötletet készítettek, de a döntési mátrix használata után a most elkészült termék volt az elhatározott konstrukció.

2. lépés: Használt anyagok

A képek a projektben felhasznált tényleges alkatrészekről szólnak. A projekt adatlapja a mellékelt dokumentumban található. Nem minden adatlapot lehetett megadni. Nagyjából 146 dollárba került az egész termék elkészítése.

A legtöbb alkatrész és alkatrész az Amazon -tól vagy a Lowe's nevű lakberendezési boltból érkezett.

Egyéb használt eszközök:

Huzalhúzók

Fogó

Phillips csavarhúzó

laposfejű csavarhúzó

Többméteres

Laptop

Arduino letöltött program

3. lépés: Logika: Hogyan működik?

Áramkör:

Számítógépen vagy laptopon keresztül az Arduino programozó kódját elküldik az Arduino Uno -nak, amely ezután elolvassa a kódot és végrehajtja a parancsokat. Miután a kódot feltöltötte az Arduino Uno -ra, nem kell kapcsolatban maradnia a számítógéppel a program folytatásához, amíg az Arduino Uno más tápegységet kap. Az áramkörben található H -híd 5 voltos kimenetet biztosít, ami elegendő az Arduino Uno vezérléséhez. Lehetővé teszi a rendszer működését a számítógép nélkül, mint az Arduino Uno tápegységét, így a rendszer hordozható, ami szükséges, ha járműben akarják használni.

Két végálláskapcsoló, egy hőmérséklet -érzékelő, egy fényérzékelő, egy RBG LED és egy H -híd van csatlakoztatva az Arduino Uno -hoz.

Az RBG LED jelzi, hogy hol található a trigger rúd. Ha a kioldó alsó helyzetben van, és elindítja az alsó végálláskapcsolót, a LED pirosan világít. Ha a trigger mindkét végállás között van, a LED kéken világít. Amikor a ravasz a tetején üti a felső végállás kapcsolót, a LED rózsaszín-piros színt mutat.

A végálláskapcsolók az áramkör megszakító kapcsolói, amelyek azt mondják a rendszernek, hogy állítsa le a motor mozgását.

A H -híd reléként működik a motor forgásszabályozásában. párban kapcsolva működik. váltakozik az áramlás a motoron, amely szabályozza a feszültség polaritását, lehetővé téve az irányváltást.

A 12 voltos, 1,5 amper akkumulátor biztosítja a motor áramellátását. Az akkumulátor a H -hídhoz van csatlakoztatva, így a motor forgásiránya szabályozható.

Az akkumulátor és a H -híd között egy kézi váltókapcsoló található, amely be- és kikapcsolási komponensként működik, szimulálva az autó be- vagy kikapcsolását. Amikor a kapcsoló be van kapcsolva, jelezve, hogy a jármű be van kapcsolva, semmilyen művelet nem történik. Így a jármű vezetése közben az árnyékolás nem fog működni. Ha a kapcsoló ki van kapcsolva, úgy viselkedik, mintha a jármű hasonlóan ki lenne kapcsolva, akkor a rendszer működni fog és megfelelően fog működni.

A hőmérséklet -érzékelő az áramkör záró eleme, ha a beállított küszöbérték nem teljesül, akkor semmilyen művelet nem történik, még akkor sem, ha fényt észlel. Ha a hőmérséklet küszöbértéket eléri, akkor a kód ellenőrzi a fényérzékelőket.

Ha a fény- és hőmérsékletérzékelő paraméterei teljesülnek, a rendszer utasítja a motort, hogy mozogjon.

Fizikai kompenzáció:

A fogaskerék egy 12 V -os 200 fordulat / perc sebességváltós egyenáramú motorhoz van csatlakoztatva. A fogaskerék meghajtja a hajtórudat, amely forgatja a láncot és a lánckerékrendszert, amely szabályozza a lánchoz rögzített alumínium rúd felfelé vagy lefelé történő mozgását. A fémrúd csatlakozik az árnyékhoz, lehetővé téve annak emelését vagy leengedését attól függően, hogy az aktuális kódparaméterek milyen árnyékolást kérnek.

4. lépés: Projektfejlesztés

Alkotási folyamat:

1. lépés: Készítse el a keretet

2. lépés: Rögzítse az alkatrészeket a kerethez; magában foglalja a fogaskerekeket és a láncrendszereket, valamint a görgős árnyékot, eltávolított rögzítőcsappal

Fogóval használtam le a zárósapkát a görgőről, hogy eltávolítsam a rögzítőcsapot. Ha nem vigyáz, a rugós feszültség a görgő árnyékában feloldódik, ha ez megtörténik, könnyen feltekerhető. Csak tartsa meg a görgő árnyékát, és csavarja be a belső mechanizmust szorosan.

3. lépés: Hozzon létre áramkört a kenyértáblán - használjon áthidaló vezetékeket a megfelelő kenyértábla csapjának csatlakoztatásához az Arduino digitális vagy analóg csaphoz.

4. lépés: Hozzon létre kódot az Arduino -ban

5. lépés) Tesztkód; Nézze meg a nyomtatást a soros monitoron, ha a problémák javítják a kódot.

6. lépés: Fejezze be a projektet; A kód a létrehozott áramkörrel és a termékstruktúrával működik.

Sok fórumot és oktatóvideót használtak a projekt létrehozásához.

Hivatkozások listája:

• 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…

Próbálgatással, kutatással és kollégák, valamint főiskolai professzorok további segítségével létre tudtam hozni a végső projektemet.

5. lépés: Létrehozási folyamat: keretrendszer

A terméket úgy kellett megépíteni, hogy meglehetősen könnyen beszerezhető alkatrészekkel készüljön.

A fizikai keret csak cédrusfából és csavarokból készült.

A keret 24 hüvelyk hosszú és 18 hüvelyk magas. ez nagyjából 1: 3 arányú teljes méretű átlagos jármű szélvédője.

A fizikai termék két műanyag fogaskerék- és lánckészlettel, két fémrúddal és görgős árnyékolóval rendelkezik.

Egy fogaskerék csatlakozik az egyenáramú motorhoz, és egy fémrúdot forgat, amely hajtótengelyként működik, amely szabályozza a lánc mozgását. A vezető rudat azért adták hozzá, hogy az árnyék egyenletesen mozogjon.

A fogaskerék és a lánc lehetővé teszi, hogy egy másik fémrúd felemelje és leengedje az árnyékot, és kiváltja a két végálláskapcsolót..

A görgős árnyékolásban eredetileg volt zárószerkezet vásárláskor, és kivettem. Ez lehetővé tette a görgő árnyékának felhúzását és leengedését anélkül, hogy az emelési mozgás leállása után bezáródna.

6. lépés: A vezetékek beállítása

A vezetékeket gondosan el kell szervezni, és a vezetékeket szét kell választani, hogy ne legyen interferencia a vezetékek között. A projekt során forrasztás nem történt.

Az Ywrobot LDR fényérzékelőt fényérzékelőként használják, ez egy fotoellenállás, amely az Arduino UNO A3 analóg érintkezőjéhez van csatlakoztatva

A projekthez beállított hőmérséklet -paraméterként egy DS18B20 hőmérséklet -érzékelőt használnak, Celsius -fokban olvasható le, és Fahrenheit -féle értékre konvertáltam. A DS18B20 egyvezetékes buszon keresztül kommunikál. A DS18B20 használatához egy könyvtárat kell letölteni és integrálni az Arudino kódvázlatba. A hőmérséklet -érzékelő az Arduino UNO 2 -es digitális tűjéhez van csatlakoztatva

Az RBG LED jelzi az árnyékolás helyét. A piros az, amikor az árnyék teljesen felfelé vagy teljesen le van állítva, és kék, ha mozgó állapotban van. Piros csap a LED -en az Arduino UNO 4 -es digitális tűjéhez csatlakoztatva. Kék csap a LED -en az Arduino UNO 3. digitális tűjéhez csatlakoztatva

A mikro végálláskapcsolókat az árnyékolás helyzetének megállítására és a motor mozgásának leállítására használták. Az alsó végálláskapcsoló az Arduino UNO 12 -es digitális csapjához csatlakozik. A felső végálláskapcsoló az Arduino UNO 11 -es digitális tűjéhez van csatlakoztatva. Mindkettő nullára lett állítva, amikor nem indította el/ nem nyomta meg

A L298n Dual H-Bridge-t a motor forgásszabályozására használták. Szükség volt az akkumulátor áramerősségének kezelésére. A 12 V-os akkumulátor tápellátása és földelése a H-Bridge-hez van csatlakoztatva, amely a 12 V-os 200 rpm-es hajtóműves motort biztosítja. A H-híd csatlakozik az Arduino UNO-hoz

A 12 V -os 1,5 A -os újratölthető akkumulátor biztosítja a motor áramellátását

Ehhez a projekthez 12 voltos 0,6 A 200 fordulat / perc szálcsiszolt, megfordítható hajtóműves egyenáramú motort használtunk. Túl gyors volt a teljes munkaciklusban való működéshez, miközben impulzusszélesség -modulációval (PWM) vezérelték

7. lépés: Projekttervezési adatok

A projekt kidolgozásához nem sok kísérleti adatra, számításra, grafikonra vagy görbére volt szükség. A fényérzékelő nagy fényerejű tartományban használható, és a hőmérséklet -érzékelő tartománya -55 ° C és 155 ° C között van, ami több mint megfelel a hőmérséklet -tartományunknak. Maga az árnyékolás vinilszövetből készült, és egy alumínium rúdhoz van rögzítve, és 12 V -os akkumulátort választottak, mert nem akartam problémát okozni az áramellátással. A 12 V -os motort úgy választották ki, hogy kezelje az akkumulátorról táplált feszültséget és áramot, és az eddigi ismeretek alapján, hogy elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy az alkalmazandó erők hatására működjön. Számításokat végeztek annak megerősítésére, hogy valóban képes kezelni a motor 0,24 hüvelykes tengelyére kifejtett nyomatékot. Mivel az alumínium rúd pontos típusa ismeretlen a személyes kellékek használata miatt, az Aluminium 2024 -et használták a számításokhoz. A rúd átmérője körülbelül 0,25 hüvelyk, a hossza pedig 18 hüvelyk. Az online fémáru -súlykalkulátor segítségével a rúd súlya 0,0822 font. A használt vinilszövetet egy nagyobb, 1,5 font súlyú darabból vágták le. A felhasznált négyzet alakú szövetdarab 12 méter hosszú, 18 hüvelyk széles, és fele a méretének az eredeti darab. Emiatt szövetdarabunk súlya megközelítőleg 0,75 font. A rúd és a szövet együttes össztömege 0,8322 font. A kombinált terhelések által okozott nyomaték a rúd tömegközéppontjában hat, és a teljes súlya a tengely 0,24 hüvelyk sugarával. A teljes nyomaték a rúd közepén hat 0,2 lb-in értékkel. A rúd egy egyenlő átmérőjű anyagból készül, egyik végén lánctámasz, a másik végén pedig a motor tengelye található. Mivel a lánctámasz és a motor tengelye egyenlő távolságra van a rúd középpontjától, a súly miatti nyomaték mindkét végén egyenlően oszlik meg. A motor tengelyének ezért a nyomaték felét kellett kezelnie a súly vagy.1 lb-in miatt. Az egyenáramú motorunk maximális forgatónyomatéka 0,87 lb-in 200 fordulat / percnél, ami több mint befogadja a napernyőt és a rudat, így a motort úgy hajtották végre, hogy megkezdődhessen a tesztelés. A számítások ráébresztették, hogy a motornak nem szabad maximális körülmények között működnie, ezért a működési ciklust 100 százalékról le kell csökkenteni. A működési ciklust próba és hiba útján kalibrálták, hogy meghatározzák az ideális sebességet a napellenző felemeléséhez és leengedéséhez.

8. lépés: Arduino vázlat

A kód programozásához Arduino IDE -t használtam. Töltse le a programozót a https://www.arduino.cc/ webhelyről

Használata egyszerű, ha még soha nem használta. Sok oktatóvideó található a YouTube -on vagy az interneten, hogy megtanulja, hogyan kell kódolni egy programot az Arduino szoftverben.

A projektemhez hardverként egy Arduino UNO mikrokontrollert használtam. Éppen annyi digitális tűbemenet volt, amire szükségem volt.

A mellékelt fájl a projekt kódja és a soros monitor nyomtatása. Amint észrevehető a kinyomtatást megjelenítő dokumentumban, kijelenti, hogy az árnyék teljesen felfelé vagy teljesen le van-e állítva, és amikor felfelé vagy lefelé mozog.

A DS18B20 hőmérséklet -érzékelő használatához a OneWire nevű könyvtárat használtuk. Ez a könyvtár a Vázlat fül alatt található, amikor az Arduino program nyitva van.

A kód működéséhez győződjön meg arról, hogy a megfelelő portot és táblát használja a kód feltöltésekor, ha nem, az Arduino HIBA -t ad, és nem működik megfelelően.

9. lépés: Végtermék

Az összes vezetéket a dobozba tettem, hogy megvédjem őket a sérülésektől vagy eltávolításuktól, ami miatt az áramkör esetleg nem működik.

A videó megjeleníti az automatikus napellenző összes lehetséges beállítását. Az árnyék felfelé megy, majd a fényt lefedik, hogy visszajusson az árnyékba. Ez csak azért működik, mert a hőmérsékleti küszöbértéket elérték, ha a hőmérséklet nem lenne elég meleg, az árnyék egyáltalán nem mozdulna el, és alul maradna nyugalmi helyzetben. A rendszer működéséhez szükséges hőmérséklet tetszés szerint változtatható és állítható. A videó kapcsolója azt mutatja be, amikor a jármű be van kapcsolva, vagy amikor le akarja állítani a motor áramellátását.

A termék teljesen hordozható és önálló. Úgy tervezték, hogy olyan elem legyen, amelyet a járműbe automatikus árnyékoló rendszerként építenek be, de a jelenlegi konstrukciót használhatja kültéri árnyékoló rendszerekhez, vagy házon belül az ablakokhoz.

Beltéri használatra a termék végül fizikailag csatlakoztatható a ház termosztátjához, vagy az áramkörhöz és a kódhoz való Bluetooth -adaptációval, lehetővé téve a termék mobilalkalmazással történő vezérlését. Ez nem az eredeti szándék vagy a termék felépítése, csak a tervezés lehetséges felhasználása.