Automatická opona s Arduinem: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Čas projektu!: Automatický otvírač/zavírač záclon.

Viděl jsem nějaké další projekty na zavírání a otevírání (automaticky) záclon, určitě jsem chtěl teď jeden postavit sám.

Většina ostatních návrhů, které jsem viděl, byla postavena pomocí rybářské šňůry. Nechtěl jsem použít vlasec, protože vlasce se v určitém okamžiku vždy zlomí?

Pro tento automatický závěs jsem použil ozubený rozvodový řemen (s kovovým vynucováním, tak velmi silný) a ozubené kolečko (20 zubů), které se používají také u některých 3D tiskáren.

Cílem bylo, aby se závěsy automaticky otevíraly a zavíraly, když se setmí nebo se setmělo, a samozřejmě ruční potlačení. Zvažoval jsem také časovač s RTC, ale zatím to funguje dobře, bez RTC.

(pro sbírku fotografií a filmů jsem vytvořil sdílené album:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Podívejte se také na krátký manuál a toto video s konečným výsledkem:

zavřít-otevřít-závěsy-2

Krok 1: Potřebné materiály a nástroje

Krok 1:

Shromáždění všech věcí, které potřebujete. V jiných situacích se to může lišit.

Materiály, které jsem použil:

Komponenty

"Mechanické":

Rozvodový řemen pro 3D tiskárny: 3 nebo 6 metrů, v závislosti na velikosti okna/závěsu.

(příklad: pokud vaše opona musí pokrývat 1,5 metru, potřebujete pás o délce 3 metry)

(objednáno na AliExpress: Šířka pásu GT2 6 mm 3D tiskárna RepRap 10 m.)

Kolo kladky s 20 zuby

(objednáno na AliExpress: GT2 rozvodová kladka 20 zubů Alumium vrtání 5 mm vhodné pro pás GT2 šířka 6 mm RepRap 3D tiskárna Prusa i3)

Kolo s hladkou osou (bez zubů) (nebo druhé volně se otáčející kladkové kolo)

Dřevo 20x10x1,8 cm

Dřevo 2x2x6 cm

Hliníkové pásy s posuvným otvorem (někdy se používají k zarovnání rámů obrázků na zeď, nechal jsem je někde ležet)

Několik 5 mm matic a šroubů

Asi 3 mm matice a šrouby

Několik šroubů a hmoždinek pro připevnění na zeď

Hliníková deska 0,2x2x30cm, nastříhejte 4 pásy z 2x1,5 cm

Elektrické věci:

Arduino Uno R3

Napájení 12V 2A (podle toho, jaký motor používáte)

Motor s převodovkou (60 až 120 ot / min)

Ovladač motoru L298n

Malá obvodová deska 3x2,5 cm

3 LED

3 odpory 220 nebo 330 ohmů (odpory omezující proud pro LED)

LDR

1 odpor 330 Ohm (analogový dělič s LDR)

4 odpory 10K (výsuvné odpory pro spínače)

Některé záhlaví pro malé obvody

Dráty (vodiče Dupont/Arduino), samec-samec-samec-samice

Pouzdro (115x90x55)

Přepínač se třemi polohami zapnuto/vypnuto/zapnuto

2x (malé) jazýčkové relé s magnety

Smršťovací bužírka/drát

Použité nástroje:

Páječka / Páječka

Vrtat

Viděl

Šroubováky

Horké lepidlo

Kleště

Odizolovávač drátu

Nůžky

Trpělivost

Krok 2: Kroky při vytváření modulů

Krok 2:

Nejprve jsem plánoval udělat věci tak modulární, jak to jen bude možné: Motorové soupravy, soupravy pro druhou osu, Arduino, ovladač motoru, rozhraní konektoru, pouzdro.

Začal jsem vytvořením soupravy motoru a konektoru (pro připojení motoru, jazýčkových spínačů a LDR k regulátoru pomocí konektoru RJ45) na vyrobeném kusu dřeva.

Celé to trochu závisí na tom, jaký motor máte/používáte, ale klíčové je, že řemen poháněný kladkovým kolem je velmi blízko kolejnic závěsu (asi 1 až 1,5 cm. Vedle).

Ležel jsem tam pár motorů s ozubenými koly, které jsem kdysi dávno zachránil před profesionálním sládkem kávy. Byly 24 voltů s převodovkou, která snižuje otáčky motoru na asi 120 otáček za minutu při 24 voltech. Zde používám motor na 12 voltů, takže převodové otáčky jsou asi 60. Použil jsem 12 V, protože Arduino je napájeno také napájecím zdrojem, který jsem měl pro tento projekt, a ke snížení max. příkon konektoru (více o tom níže).

Připojte ozubené pulzní kolo k ose motoru/převodu. Osa ozubeného kola byla 6 mm, pulzní kolo 5 mm. tak jsem potřeboval vyvrtat otvor pulsního kola většího na 6 mm.

Poté byl pro tento daný motor vytvořen držák, který vyřezal dřevo, aby motor a převodovka do sebe pěkně zapadly a aby bylo možné vedle něj namontovat spínače Reed, a připevnit jej ke zdi dvěma hmoždinkami a šrouby.

Dále jsem použil konektor RJ45 (samice) k připojení všech vodičů od motoru a dvou jazýčkových spínačů a LDR. Osm vodičů (4 páry) v síťovém kabelu stačí na práci.

Motor čerpá pouze mezi 0,1 a 0,3 ampéru (s 12 volty, 1,2 až 4 watty) (v závislosti na zatížení, které dostane ze závěsu). Jediný vodič v síťovém kabelu (alespoň v těch, které mám) může snadno udržovat 10 wattů. Ve skutečnosti je standard PoE 15 wattů na pár, ale pak potřebujete také dobrý certifikovaný kabel PoE.

A použitá délka kabelu je jen asi 2 metry. To však byla moje hlavní starost: Bude kabeláž motoru schopna nést výkon, který motor potřebuje. Zatím bez problémů, bez zahřívání spojů nebo vodičů a zabudoval jsem softwarovou bezpečnost: Motor může a poběží pouze po maximální dobu daného/definovaného času (30 až 50 sekund, také opět podle toho, jak dlouho bude nutné zavřít nebo otevřít oponu). Musíte to vyladit pro svou vlastní situaci.

Pokud je tato doba běhu překročena, motor se zastaví a nebude znovu poháněn ovladačem motoru. Důvod překročení doby běhu je pak třeba prozkoumat a vyřešit dříve, než resetujete Arduino/ovladač (stačí resetovat/odpojit napájecí kabel).

Ideální by byl přímý síťový kabel jeden na jeden, ale většina ethernetových kabelů (pokud ne všechny) bude mít v konektoru kroucení, takže barevné vodiče, které použijete na jednom konci, nebudou na druhém konci stejné, pokud víš co myslím. Musíte přesně sledovat, jak věci zapojujete.

Dva páry, které jsem mohl použít tak, jak byly, oranžové a hnědé páry byly na obou koncích stejné, ale modrý a zelený pár na jednom konci se stal mixem obou na druhém konci. Žádný problém, pokud víte, jaká kombinace barev je spojena s tím, co na druhém konci.

Krok 3: Vytvoření druhé osy

Toto je jednoduchý krok: podívejte se na obrázky. Vytvořte malou soupravu pro druhou osu, po které může pás běžet. Použil jsem hliníkový pás s posuvným otvorem, který umožňuje snadné snadné napnutí pásu na správné napětí. Připevněte jej poblíž kolejnice na druhém konci závěsu/okna. Viz foto.

Takže s malým dřevěným blokem, hliníkovým pásem s kluznou lištou, 5mm šroubem a 2 maticemi spojenými s tou věcí na fotografii a vyvrtanými otvory pro připevnění ke zdi pomocí některých zátek a šroubů poblíž kolejnice na pravém konci opony.

Krok 4: Pás

Pás:

To je opravdu nutné udělat přesně. Protože jsem použil nastavitelné osy a jazýčkové spínače, vytvořil jsem nějaké okraje, ale délka pásu musí být docela přesná a umístění magnetů a spon ještě více.

Koupil jsem tento řemen od AliExpress, ozubený rozvodový řemen vyztužený 10 m (pro řemenice s 20 zuby (také z/přes AliExpress)), stál jen 7,60 EUR.

Nakonec jsem spotřeboval všech 10 metrů, jeden na 3 m široký závěs (takže jsem potřeboval asi 6 m tohoto pásu) a druhý na menší okno, 1,7 m široký závěs, takže dalších 3,4 m

Chcete -li získat přesnou délku pásu, musíte namontovat soupravu motoru a soupravu druhé osy na požadovaná místa na zdi. Pás omotejte dostatečným napětím kolem kol a pás přestřihněte.

Do 4 hliníkových pásů o rozměrech 0,2 x 1,5 x 2 cm vyvrtejte 3 mm otvory. Upněte dva proužky na sebe a vyvrtejte tři otvory (aby byly otvory pěkně zarovnané, později provlékněte šrouby). Dva otvory na okrajích/koncích a jeden někde uprostřed, ale ujistěte se, že se pás může pohybovat mezi dvěma otvory. Jedná se o připevnění jedné sady pásů k opasku pro jeden konec opony a další dva hliníkové pásy slouží k uchycení/sevření obou konců pásu k sobě pomocí malého kousku opasku dlouhého 1,5 cm (viz fotografie).

Toto spojení tedy slouží dvěma účelům, spojte konce pásů a vytvořte smyčku a fungujte jako jeden ze dvou závěsných příchytek. Pevně utáhněte matice na této sponě, aby byl pás dostatečně pevný, aby mohl zatáhnout a zatlačit závěs. Síla není tak velká, maximálně 2 až 3 kg (pokud se něco neděje?!).

Druhý klip by ještě neměl být utažen, protože polohu těchto klipů je třeba později upravit pro druhý závěs.

Jakmile je pás hotový, omotejte jej kolem kladky a osového kola a pevně napněte pás pomocí nastavitelné osy/hliníkového pásu na jednom konci.

Závěsy ještě nepřipevňujte ke sponám, než budete moci závěsy připevnit, musíte vše vyzkoušet a upravit.

Klip, který není spojením „smyčky“, by proto měl být stále „posuvný“.

Krok 5: Arduino, ovladač motoru a deska rozhraní

Arduino, ovladač motoru a deska rozhraní.

Kvůli modularitě jsem pomocí malé desky rozhraní (PCB) vytvořil potřebné záhlaví a odpory pro vytažení a pro dělič LDR a poté propojil pomocí samičích záhlaví všechny vodiče konektoru RJ45 a přepínač ručního ovládání.

Nakonec je deska rozhraní možná slabým místem v celku a byla možná zbytečná a přímé spojení bylo možná lepší a jednodušší.

Přidělení pinů na Arduinu je následující;

// přidělování pinů:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Sériový tisk

// 2 - led zelená

// 3 - led červená

// 4, 5 - ovladač motoru L298n

// 6, 7 - ZDARMA

// 8 - Horní jazýčkový spínač - zavřít (d)

// 9 - spodní jazýčkový spínač - otevřený (ed)

// 10 - Ruční spínač otevřený

// 11 - Ruční spínač zavřen

// 12 - ZDARMA

// 13 - LED bliká živě (externí žlutá)

Připojte všechny vodiče k desce rozhraní pomocí vodičů Arduino (samec-samice) podle výše uvedených umístění pinů.

Připájejte 3 LED diody anodou (dlouhá noha) + odpor k pinům 2, 3 a 13 Arduina a katody k zemi.

Použil jsem:

Pin 2 na zelenou, pro indikaci otevření závěsu. (levá opona vlevo při pohledu zepředu)

Kolík 3 do červené barvy indikuje zavírání závěsu. (levý závěs vpravo při pohledu zepředu)

Pin 13 na žlutou pro živé blikání (Přesto jsem to již nepoužil, protože blikající LED ve tmě může být nepříjemné, ale je tam k použití?, pomocí DARK nebo LIGHT indikace pro blikání pouze během dne je také možné).

Ve skutečnosti celé programování probíhalo při stavbě tohoto ovladače. Myšlenka červené a zelené LED diody přišla později a použití/a žluté se stalo méně důležitým.

Krok 6: Dát to všechno dohromady

Postavil případ. Pouzdro, které je zvenku CASE115x90x55MM, uvnitř bylo o něco menší (107x85x52, Vyvrtejte 5 mm otvory pro LED diody, 6 mm otvor pro přepínač, 6 mm otvor pro konektorový kabel/síťový kabel a otvory pro napájecí konektor Arduino a USB konektor (což je snadné pro programování/aktualizaci Arduina)

Rovněž připájejte dva vodiče z napájecího konektoru Arduino k ovladači motoru. Arduino je napájeno přes tento externí napájecí konektor, stejně jako ovladač motoru.

Vložte Arduino, ovladač motoru a desku plošných spojů do pouzdra a připojte všechny vodiče (LED diody s odpory 220 ohmů, spínač s odpínači a také protáhněte ethernetový kabel otvorem do desky plošných spojů a připojte k záhlaví.

Připevněte soupravu motoru na zeď na levé straně okna, kolo druhé osy na pravou stranu okna, položte řemen kolem kladek, připojte ethernetový kabel ke konektoru RJ45 na soupravě motoru, zapněte Arduino nejprve pouze s USB.

Nahrajte program/firmware „curtain-2.ino“a vyzkoušejte hodnoty LED a jazýčkové spínače a ruční přepínání prostřednictvím výstupu sériového monitoru Arduino IDE. Zvláštní péče pro první testy, v závislosti na tom, jak jste připojili motor k ovladači motoru, by se motor měl otáčet proti směru hodinových ručiček pro zavírání opony a ve směru hodinových ručiček pro otevírání. Pokud to není správné, můžete buď překřížit vodiče na ovladači motoru nebo na desce plošných spojů, nebo přeprogramovat funkce „motor_open ()“a „motor_close ()“, aby provedly opak. (Řadič signálu otočit ve směru hodinových ručiček nebo proti ve směru hodinových ručiček).

Magnety pro jazýčkové spínače by měly být umístěny na správných strategických místech. Když je spona pro záclonu vpravo na správném místě (tedy také daleko vpravo, když je opona otevřená), pak je spona pro levou oponu daleko vlevo (záclona otevřená) a magnet pro spodní jazýčkový spínač by měl být velmi blízko vlevo od klipu pro levou oponu (viz také video a fotografie).

Magnet pro horní jazýčkový spínač by pak měl být na horní části pásu uprostřed okna (opět, když je opona otevřená). Fotografie a video to vyjasní.

Při zavírání opony se horní magnet posune doleva (směrem k motorové soupravě) a měl by aktivovat jazýčkový spínač, když se závěsy setkají uprostřed (zavřená poloha) Pokud je jazýčkový spínač aktivován příliš pozdě, mít (velký) problém. Motor se pokusí zatáhnout závěsy k sobě, ale už jsou, takže řemen se zastaví nebo sklouzne, nebo motor zastaví a zatáhne vysoký proud. Naladění je tedy velmi důležité a platí to samozřejmě i pro závěrečnou polohu. Ale tak jako tak, toto ladění opravdu nezabralo tolik času a úsilí, opravdu.. Lepení/lepení magnetů na horní a spodní část pásu musí být přesné, s možností zasunutí jazýčkových spínačů na motorové soupravě máte okraje pro správné vyladění: podívejte se na tento film pro závěrečný test

První film v tomto sdíleném albu je testem přepínačů pásu a čtení:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

K otestování toho můžete použít ruční přepsání.

Pokrytím/odkrytím LDR můžete simulovat tmu a světlo.

Když se klipy na opasku zastaví na správných místech, můžete závěsy připevnit na klipy a užít si automatické zatahování a rozevírání vašich závěsů:-)