Automatické kuřecí dveře - ovládané Arduinem: 10 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Tento návod je určen pro konstrukci automatických kuřecích dveří s ručně nastavitelnými časy otevírání a zavírání. Dveře lze kdykoli dálkově otevřít nebo zavřít.

Dveře jsou navrženy jako modulární; rám, dveře a ovladač lze zkonstruovat a vyzkoušet v místě vzdáleném od bedny a poté jednoduše přišroubovat ke stávajícímu otvoru bedny.

Běží na 9 V DC, takže může být napájen z plugpacku nebo baterie a solárního panelu k nabíjení baterie.

Pomocí elektromagnetu se zamkne ke dveřím zavřeným a drží dveře v otevřené poloze.

Mezi hlavní části patří:

Arduino UNO 3.

4místný, 7segmentový LED displej

Modul RTC

RF modul

Potenciometry, Servomotor, 6V - 12V solenoid, Rotační kodér s tlačítkem

Dveře a jejich rám mohou být vyrobeny ze zbytků dřeva. Dveře se otáčí nahoru kolem tyče (v mém případě odebrané z tiskárny) a jsou vyváženy protizávažím, aby se snížil točivý moment potřebný ke zvednutí dveří.

Mezi nástroje k jeho sestavení patří:

PC s Arduino IDE k programování Arduina, Kladivo, Viděl, Páječka, Nůžky na drát, Vrtat, Šroubovák.

Postavil jsem tyto automatické kuřecí dveře, abych mi ušetřil úkol dvakrát denně otevírat a zavírat dveře ráno a večer. Kuřata jsou skvělými poskytovateli vajec, hnoje a zábavy, ale brzké vstávání, aby je pustili ven - zvláště v zimě - byla dřina. A pak se ujistit, že jsem včas doma, abych je zavřel, opravdu omezilo moji svobodu přijít domů pozdě.

Kuřata sledují každodenní rutinu návratu do kurníku při západu slunce a probouzení kolem východu slunce. Časy, kdy vstupují a vystupují, nejsou přesné a ovlivňují to denní počasí a okolní světlo. Pokud by bylo po zavření dveří kuře považováno za příliš pozdě na vstup, dvířka lze dálkově otevřít a poté zavřít. Dveře lze během dne zavřít, pokud by majitel potřeboval zabránit vstupu mláďat kuřat.

Protože se časy východu a západu slunce v průběhu roku liší a závisí na zeměpisné šířce, musí jakýkoli ovladač dveří sledovat denní dobu, den v roce a znát zeměpisnou šířku místa. Tento požadavek lze splnit softwarem nebo suntrackerem, ale v tomto provedení používá ručně nastavitelné nastavení času otevření a zavření, aby bylo vše jednodušší.

Protože se čas východu a západu slunce mění z jednoho dne na druhý jen o několik minut, je třeba nastavení dveřního ovladače upravovat pouze jednou týdně.

Když má majitel pocit, že se jejich kuřata chovají pravidelně, mohou snadno upravit dobu otevření a zavření.

Otevírací dobu lze upravit od 3 do 9 hodin a zavírací dobu od 15 do 21 hodin. Tyto časy vyhovují zeměpisným šířkám od 12 do 42 stupňů od rovníku (Darwin po Hobart v Austrálii) a pokrývají nejdelší a nejkratší dny v roce..

V podstatě jsou dveřní ovladače hodiny se dvěma nastavitelnými alarmy s ručním ovládáním.

Krok 1: Rám a křídlové dveře

Rám je vyroben tak, aby byl zajištěn přes stávající otvor v bedně. Dveře se otáčí nahoru jako garážová vrata. Tato konstrukce má výhodu oproti automatickým dveřím, které se vysouvají nahoru nebo do strany u beden, kde se střecha svažuje nad stávající dveře nebo je stávající otvor přilehlý ke zdi.

1. Demontujte stávající dveře.

2. Vyberte velikost rámu, která odpovídá stávajícímu otvoru. Důležité jsou dva rozměry rámu - výška rámu a šířka dřeva. Dveře se otáčí z vodorovného čepu a délka od čepu k rámu („D“ve schématu) je stejná jako šířka dřeva. To znamená, že když jsou dveře otevřené, část dveří nad čepem nepřekáží stěně bedny.

3. Vyberte materiál rámu, který je pevný a odolný proti povětrnostním vlivům. Použil jsem červenou gumu, která se ukázala být robustní, ale těžká. S venkovní borovicí by se lépe pracovalo.

4. Dveře samotné by měly být lehké, tuhé a odolné proti povětrnostním vlivům.

Krok 2: Dimenzování otočné tyče a křídlových dveří

Rozměry křídlových dveří by měly být takové, aby šířka dveří přesahovala vnitřní hrany rámu. Výška dveří je menší než vnitřní výška rámu.

1. Najděte tyč o průměru a délce 5 mm (1/4 palce), která se rovná šířce rámu. Použil jsem tyč z rozebrané tiskárny, ale stačila by závitová tyč. Dalším zdrojem prutů jsou kovové sušící stojany na prádlo. Tyč lze řezat řezačkou šroubů nebo pilou. Oškrábejte povlak z kovu čepelí.

2. Vyřízněte do rámu dvě drážky v délce „D“(na obrázku v předchozím kroku) od horního otvoru rámu a hloubky průměru otočné tyče.

3. Najděte závěs, jehož průměr čepu je stejný nebo mírně větší než otočná tyč. Vyrazte čep kladivem a středovým děrovačem. Pokud nemáte středový úder, použijte velký hřebík nebo podobný kolík.

Naštěstí, čep tiskárny, který jsem použil, se perfektně hodil pro první závěs, který vyšel z mé nevyžádané pošty.

4. Váha spodní části výkyvných dveří pod čepem a horní části nad čepem musí být podobná, aby se odlehčilo servomotoru, který otevírá dveře. Toho lze dosáhnout několika těžkými šrouby a maticemi, které byly vyvrtány do horní části dveří.

Krok 3: Servomotor a zvedací ramena

Použil jsem servomotor MR-996. Má točivý moment: 9,4 kgf · cm (4,8 V) nebo 11 kgf · cm (7,2 V). To znamená, že u 20 cm dveří pod čepem by motor mohl zvednout 11 kg/20 = 550 g při 7,2 V.

S protiváhací částí nad otočnou tyčí mohou být dveře těžší a/nebo delší. Jako protizávaží jsem použil dvě velké matice a šrouby, zobrazené na obrázcích.

Servo je dodáváno s plastovým ramenem, které zapadá do drážkovaného výstupního hřídele serva. Ořízněte jednu stranu tohoto ramene ostrým nožem nebo řezačkou drátu.

2. Zvedací rameno je vyrobeno ze dvou délek hliníku, horní rameno je držák L, spodní rameno plochý kus hliníku.

Přiložené diagramy ukazují, jak vypočítat rozměry jednotlivých ramen. Výsledné rozměry jsou založeny na šířce rámu, „d“a poloze zvedacího bodu namontovaného na dveřích.

Horní rameno má výřezy tak, aby rameno zvedlo servomotor při zvedání dveří.

Krok 4: Uzamkněte elektromagnet a podporu otevření dveří

1. Solenoid namontovaný na rámu slouží dvěma účelům:

a) zamkněte dveře, když jsou zavřené, a

b) zabraňte zavření dveří po jejich otevření.

Solenoid je poháněn přes FET z výstupu regulátoru. Během otevírání nebo zavírání dveří se na několik sekund zasune.

2. Zajistěte kus dřeva podle obrázku. Bude kratší než šířka rámu a bude namontován těsně pod otočnou tyč.

Krok 5: Ovladač

1. Jako základ ovladače jsem použil Arduino Uno 3. K dispozici je celkem 17 vstupních a výstupních pinů.

2. Ovladač udržuje čas přes I2C RTC řadič se záložní baterií. Bylo by vhodnější mít zálohu dobíjecí baterie, aby se ušetřilo úsilí každoročního otevírání ovladače pro výměnu baterie RTC. Čas se nastavuje pomocí otočného ovladače a zobrazuje se na 4místné 7segmentové LED. Dalo by se použít LCD a zobrazit více informací, například kolikrát se dveře otevřely a zavřely.

3. Otevírací a zavírací časy se nastavují lineárními potenciometry 10 k ohmů. Mohl jsem použít rotační kodér a LED displej k nastavení doby otevření/zavření, ale rozhodl jsem se, že pro uživatele bude jednodušší, když bude moci chodit a sledovat časy z panelu na dálku. Časy se musí měnit jen zhruba každý týden.

4. Bezdrátový RF adaptér (https://www.adafruit.com/product/1097) pro pohodlí ručního otevírání a zavírání na dálku. Adresa URL klíčenky:

5. Krabice, kterou jsem vybral pro umístění ovladače, byla na malé straně, takže jsem k ní potřeboval přidat menší krabici, aby se vešla na dálkový přijímač.

6. Fritzingův diagram je přiložen.

Krok 6: Kód

Kód se opakuje a provádí následující:

1. skenuje stav přepínačů panelu, 2. čte RTC a převádí čas na minuty dne (0 až 1440).

3. čte dva analogové potenciometry a převádí je na celé časy otevření a zavření. Aby bylo dosaženo lepšího rozlišení nastavení času, jsou otevřené zavřené časy omezeny na 3:00-9:00 a 15:00-9 m.

4. čte vstup RF, aby zjistil, zda je stisknuto tlačítko dálkového ovladače.

5. porovnává aktuální čas s časem otevřeného a zavřeného a čte režim pro určení otevření nebo zavření dveří.

Přidání ručního spínače otevírání a zavírání komplikovalo návrh softwaru v tom, že systém potřeboval přepínat mezi režimy „manuální“a „automatický, tj. Časovaný“. Vyřešil jsem to bez přidání dalšího přepínače režimu tím, že uživatel dvakrát stiskl spínač otevření nebo zavření, aby se vrátil do automatického režimu.

Jediným stisknutím tlačítka pro otevření nebo zavření se ovladač přesune do manuálního režimu. Existuje šance, že pokud by se dveře otevřely po zavírací době, třeba aby se do kotle pustilo pozdní kuře, uživatel by zapomněl nastavit dveře zpět do automatického režimu. Manuální režim je tedy signalizován LED displejem zobrazujícím jako připomenutí „Otevřeno“nebo „Zavřít“.

Knihovny LED displeje, které jsem získal z:

Krok 7: Seznam součástí ovladače

Arduino Uno 34místný 7segmentový modul

Servomotor MG 996R

1k Ohm rezistor

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm potenciometry (otevírací/zavírací časy)

Rotační kodér s integrovaným tlačítkem

Propojovací drát

1A měnič DC-DC: pro servo a solenoid

1 x přepínač SPDT (volič nastavení hodin/minut)

1 x střed SPDT momentálně vypnuto-momentálně (pro ruční otevření/zavření)

1 x střed SPDT vypnutý (pro zatemnění/zobrazení času/výběr nastaveného času)

Solenoid: Push Pull 6-12V 10MM zdvih

Jednoduchý přijímač RF M4 Adafruit - chvilkový typ 315 MHz

Klíčový 2 -tlačítkový RF dálkový ovladač - 315 MHz

Krabice

Krok 8: Napájení a velikost solárního panelu a baterie

1. Přestože Arduino může běžet z 12Vdc, jeho provoz by způsobil, že by byl v provozu lineární regulátor. Servo funguje lépe při vyšším napětí (<7,2 V), takže kompromisem bylo spustit systém 9 V DC a použít DC-DC převaděč k napájení solenoidu a serva na 6 V. Myslím, že převodník DC-DC by mohl být odstraněn a Arduino, servomotor a solenoid fungují na stejném zdroji 6V (1A). K odfiltrování Arduina ze serva a solenoidu by byl doporučen kondenzátor 100uF.

2. Regulátor, který jsem vyrobil, čerpal klidový proud asi 200mA. Když byl solenoid a servo v provozu, byl odběr proudu asi 1A.

LED displej lze vypnout vypínačem, aby se šetřila energie baterie.

Vzhledem k tomu, že dveře se otevřely nebo zavřely přibližně 7 sekund, a operace otevírání a zavírání se vyskytovaly pouze dvakrát denně, 1A při odhadu denní spotřeby energie byla opomíjena.

Může běžet z 1A 9V zástrčky, ale síťovou a zástrčku je třeba chránit před povětrnostními vlivy.

3. Denní spotřeba energie se vypočítá jako 24h x 200mA = 4800mAh. Olověná baterie 7 Ah s 20W solárním panelem by měla vystačit s jednodenní autonomií v oblastech s ročním průměrem 5 hodin slunečního záření. Ale s více bateriemi a větším panelem by bylo více dní autonomie.

K odhadu velikosti baterie a panelu jsem použil následující online kalkulačku:

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

Krok 9: Pokyny k obsluze uživatele

Dveře fungují v automatickém nebo manuálním režimu.

Automatický režim znamená, že se dveře otevírají nebo zavírají podle nastavení času otevření nebo zavření. Automatický režim je označen prázdným displejem, když je přepínač displeje nastaven na „prázdný“. Když se režim změní z manuálního na automatický, 200 sekund bude blikat slovo „AUTO“.

Dveře přejdou do manuálního režimu, kdykoli je aktivován dálkový ovladač nebo ovladač na ovladači. Manuální režim je indikován, když se na displeji zobrazí „OPEn“nebo „CLSd“s přepínačem displeje nastaveným na „Blank“.

V ručním režimu jsou nastavení času otevření/zavření ignorována. Je na uživateli, aby si pamatoval zavření dveří, pokud byly otevřeny ručně, nebo otevření dveří, pokud byly ručně zavřeny, nebo nastavení zpět do automatického režimu.

Chcete -li přepnout zpět do automatického režimu, musí uživatel stisknout tlačítko Zavřít podruhé, pokud jsou dveře již zavřené, nebo tlačítko Otevřít podruhé, pokud jsou dveře již zavřené.

Dveře se spustí v automatickém režimu na začátku dne (12:00).

Krok 10: Zvony a píšťaly

Některá budoucí vylepšení mohou zahrnovat:

Bezdrátový zvonek signalizující otevření/zavření dveří

„Zablokovaný alarm“by měl systém odebírat proud rovný solenoidu a servu po dobu delší než 10 sekund.

Bluetooth a aplikace pro konfiguraci ovladače.

Otevírání a zavírání ovládané internetem.

Chcete -li zobrazit více informací, vyměňte LED displej za LCD.

Odstraňte potenciometry nastavení času otevření/zavření a pomocí přepínače a stávajícího otočného přepínače nastavte časy otevření/zavření.