Arduino Uno ավտոմատ արևապաշտպան համակարգ. 9 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

Ստեղծված արտադրանքը տրանսպորտային միջոցների համար նախատեսված արևապաշտպան համակարգ է, այն լիովին ինքնավար է և վերահսկվում է ջերմաստիճանի և լույսի տվիչների միջոցով: Այս համակարգը թույլ կտա ստվերն ուղղակի ծածկել մեքենայի պատուհանը, երբ մեքենան հասնում է որոշակի ջերմաստիճանի և երբ որոշակի քանակությամբ լույս է անցնում մեքենայի միջով: Սահմանները սահմանվեցին այնպես, որ ստվերը չաշխատի, երբ մեքենան միացված է: Անջատիչ ավելացվեց համակարգին այն դեպքում, եթե ցանկանում եք բարձրացնել ստվերը, չնայած պարամետրերից ոչ մեկը չի բավարարվել: Օրինակ, եթե զով գիշեր էր, և դուք ցանկանում էիք, որ ձեր մեքենան ծածկված լինի գաղտնիության համար, պարզապես կարող եք հարվածել անջատիչին ՝ ստվերը բարձրացնելու համար: Կարող եք նաև անջատիչն անջատել ՝ համակարգը ամբողջությամբ անջատելու համար:

Խնդրի հայտարարություն. Կույր համակարգ ունենալը կարող է նաև ծառայել որպես անվտանգության միջոց ՝ կանխելու որևէ մեկի դիտումը ձեր մեքենայի ներսում »: Չնայած մեքենաների համար կան արևապաշտպան երեսպատիչներ, որոնք դյուրին և պարզ տեղադրելը, երբեմն դա կարող է անհանգստություն պատճառել, և դուք կարող եք մոռանալ դրանք տեղադրել: Ավտոմատ արևապաշտպան համակարգով դուք ստիպված չեք լինի ձեռքով բարձրացնել երանգները կամ հիշել դրանք տեղադրելու մասին, քանի որ դրանք ինքնաբերաբար կբարձրանան անհրաժեշտության դեպքում:

Պատկերի աղբյուր ՝

Քայլ 1. Նախագծման հայեցակարգի գործընթաց

Ես ուզում էի պատրաստել և օգտագործել մի պարզ դիզայն, որը ի վերջո կարող էր ինտեգրվել մեքենայի մեջ: Սա նշանակում է, որ դա արդեն տեղադրված գործառույթ կլինի մեքենայի համար: Այնուամենայնիվ, ինչպես ներկայումս կառուցված է, այն կարող է օգտագործվել նաև պատուհանների ստվերային համակարգերի համար: Դիզայնի ստեղծման գործընթացի համար ստեղծվեցին մի քանի էսքիզներ և գաղափարներ, բայց որոշման մատրիցայից հետո այժմ պատրաստված արտադրանքը կառուցման որոշված հայեցակարգն էր:

Քայլ 2: Օգտագործված նյութեր

Նկարները նախագծում օգտագործված իրական բաղադրիչներից են: Projectրագրի տվյալների թերթերը ներկայացված են կից փաստաթղթում: Բոլոր տվյալների թերթերը չէին կարող տրամադրվել: Ամբողջ արտադրանքը կառուցելու համար ինձ մոտ 146 դոլար արժեցավ:

Մասերի և բաղադրիչների մեծ մասը եկել է Amazon- ից կամ Lowe's- ի տան վերանորոգման խանութից:

Օգտագործված այլ սարքեր.

Մետաղալարեր

Տափակաբերան աքցան

Ֆիլիպս պտուտակահան

Հարթ պտուտակահան

Բազմամետր

Նոթբուք

Arduino- ի ներբեռնված ծրագիրը

Քայլ 3: Տրամաբանություն. Ինչպես է այն աշխատում

Շղթա:

Համակարգչի կամ նոութբուքի միջոցով Arduino ծրագրավորողի կոդը ուղարկվում է Arduino Uno, որն այնուհետև կարդում է ծածկագիրը և կատարում հրամանները: Arduino Uno- ում կոդը վերբեռնելուց հետո համակարգչին միացված լինելու կարիք չի լինի ծրագիրը շարունակելու համար, քանի դեռ Arduino Uno- ն այլ էներգիայի աղբյուր է ստանում աշխատելու համար: Շղթայի H - Bridge- ն ապահովում է 5 վոլտ ելք, որը բավական է Arduino Uno- ն կառավարելու համար: Թույլ տալով համակարգին աշխատել առանց համակարգչի ՝ որպես Arduino Uno- ի սնուցման աղբյուր, ինչը դյուրակիր է դարձնում համակարգը, որն անհրաժեշտ է, եթե ցանկանում եք օգտագործել մեքենայում:

Երկու սահմանային անջատիչ, ջերմաստիճանի տվիչ, լույսի ցուցիչ, RBG LED և H - Bridge միացված են Arduino Uno- ին:

RBG LED- ը պետք է նշի, թե որտեղ է գտնվում ձգանի ձողը: Երբ ձգանը գտնվում է ներքևի դիրքում ՝ միացնելով ստորին սահմանի անջատիչը, LED- ը ցույց է տալիս կարմիր: Երբ ձգանը երկու սահմանային անջատիչների միջև է, LED- ը ցուցադրվում է կապույտ: Երբ ձգանը վերևում է, որը հարվածում է վերին սահմանի անջատիչին, LED- ը ցույց է տալիս վարդագույն-կարմիր գույն:

Սահմանափակիչ անջատիչներն անջատիչներ են, որոնք միացում են տալիս համակարգին `դադարեցնելու շարժիչի շարժումը:

H - Bridge- ը հանդես է գալիս որպես շարժիչի ռոտացիայի կառավարման ռելե: այն աշխատում է զույգերով միացնելով: այն փոխում է ընթացիկ հոսքը շարժիչի միջով, որը վերահսկում է լարման բևեռայնությունը ՝ թույլ տալով տեղի ունենալ ուղղության փոփոխություն:

12 Վոլտ, 1.5 Ամպ մարտկոցը ապահովում է շարժիչի հզորությունը: Մարտկոցը միացված է H կամրջին, որպեսզի շարժիչի պտտման ուղղությունը հնարավոր լինի վերահսկել:

Մարտկոցի և H - Bridge- ի միջև գտնվում է ձեռքով միացման անջատիչ, որը հանդես է գալիս որպես On/ Off բաղադրիչ ՝ մեքենան միացված կամ անջատված վիճակում մոդելավորելու համար: Երբ անջատիչը միացված է ՝ նշելով, որ մեքենան միացված է, որևէ գործողություն տեղի չի ունենա: Այդ կերպ ձեր մեքենան վարելիս ստվերը չի աշխատի: Երբ Անջատիչն անջատված է, վարվելով այնպես, կարծես մեքենան անջատված է, ապա համակարգը կաշխատի և կաշխատի ճիշտ:

Temperatureերմաստիճանի տվիչը շղթայի հիմնական բաղադրիչն է, եթե սահմանված շեմի ջերմաստիճանը չի պահպանվում, ապա ոչ մի գործողություն չի կատարվի, նույնիսկ եթե լույս է նկատվում: Եթե ջերմաստիճանի շեմը բավարարված է, ապա ծածկագիրը ստուգում է լույսի տվիչները:

Եթե լույսի և ջերմաստիճանի տվիչների պարամետրերը բավարարված են, ապա համակարգը շարժիչին հուշում է շարժվել:

Ֆիզիկական իրավասություն.

12V 200rpm շարժականությամբ DC շարժիչին կցվում է հանդերձում: Հաստոցը քշում է վարորդի գավազան, որը պտտում է շղթան և պտուտակավոր համակարգը, որը վերահսկում է շղթային ամրացված ալյումինե ձողի վեր կամ վար շարժումը: Մետաղական ձողը միացված է ստվերին `թույլ տալով այն բարձրացնել կամ իջեցնել` կախված նրանից, թե ընթացիկ կոդի պարամետրերը ինչ ստվերում են պահանջում:

Քայլ 4. Նախագծի մշակում

Ստեղծման գործընթաց.

Քայլ 1) Կառուցեք շրջանակ

Քայլ 2) Կցեք բաղադրիչները շրջանակին; ներառում է հանդերձում և շղթայի համակարգեր, ինչպես նաև գլանափաթեթ ՝ հանված կողպեքի կողպեքով

Ես տափակաբերան աքցանով հանեցի գլանափաթեթի վերջնակետը, որպեսզի հեռացնեմ կողպեքի քորոցը: Եթե զգույշ չլինեք, գլանափաթեթի գարնանային լարվածությունը կթուլանա, եթե դա տեղի ունենա, հեշտ է նորից քամել: Պարզապես պահեք գլանափաթեթի ստվերը և ոլորեք ներքին մեխանիզմը մինչև ամուր:

Քայլ 3) Շրջանակ կազմեք տախտակի վրա. Օգտագործեք jumper լարերը `համապատասխան տախտակի քորոցը Arduino թվային կամ անալոգային քորոցին միացնելու համար:

Քայլ 4) Ստեղծեք կոդը Arduino- ում

Քայլ 5) Փորձարկման կոդ; Նայեք տպագրությանը սերիական մոնիտորի վրա, եթե խնդիրները շտկում են ծածկագիրը:

Քայլ 6) Ավարտել նախագիծը. Կոդն աշխատում է ստեղծված սխեմայի և արտադրանքի կառուցվածքի հետ:

Շատ ֆորումներ և ուսուցողական տեսանյութեր են օգտագործվել ՝ օգնելու ինձ ստեղծել իմ նախագիծը:

Հղումների ցանկ.

• 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…

Փորձարկումներով և սխալներով, հետազոտություններով և գործընկերների և քոլեջի դասախոսների լրացուցիչ օգնությամբ ես կարողացա ստեղծել իմ վերջնական նախագիծը:

Քայլ 5. Ստեղծման գործընթաց. Շրջանակ

Ապրանքը պետք է կառուցվեր այնպես, որ այն հնարավոր լիներ ձեռք բերել բավականին դյուրին մասերով:

Ֆիզիկական շրջանակը պատրաստված էր պարզապես մայրու փայտից և պտուտակներից:

Շրջանակի երկարությունը 24 դյույմ է, բարձրությունը ՝ 18 դյույմ: դա մոտավորապես 1: 3 սանդղակն է ՝ միջին չափի մեքենայի դիմապակու:

Ֆիզիկական արտադրանքը ունի երկու պլաստմասե հանդերձում և շղթայի հավաքածուներ, երկու մետաղական ձող և գլանափաթեթ:

Մի հանդերձում միացված է DC շարժիչին, այն պտտում է մետաղյա ձողը, որը գործում է որպես շարժիչի լիսեռ, որը վերահսկում է շղթայի շարժումը: Վարորդի ձողը ավելացվել է, որպեսզի ստվերը հավասարաչափ շարժվի:

Հաստոցը և շղթան թույլ են տալիս տարբեր մետաղական ձողեր բարձրացնել և իջեցնել ստվերը, և գործում է որպես երկու սահմանային անջատիչների ձգան:.

Գլանափաթեթը սկզբում ուներ կողպման մեխանիզմ, երբ ես գնել էի, և ես այն հանեցի: Սա գլանափաթեթին հնարավորություն տվեց քաշվել և իջնել ներքև ՝ առանց որևէ դիրքի կողպման, երբ բարձրացնող շարժումը դադարել է:

Քայլ 6: Լարերի տեղադրում

Հաղորդալարերը պետք է կոկիկ կազմակերպված լինեն և լարերը պետք է առանձնացվեն այնպես, որ լարերի միջև որևէ միջամտություն տեղի չունենա: Այս նախագծի ընթացքում զոդում չի կատարվել:

Ywrobot LDR Light Sensor- ը օգտագործվում է որպես լույսի դետեկտոր, այն լուսանկարչական դիմադրություն է, որը միացված է Arduino UNO- ի A3 անալոգային կապին:

DS18B20 peratերմաստիճանի տվիչը օգտագործվում է որպես նախագծի համար սահմանված ջերմաստիճանի պարամետր, այն կարդացվում է elsելսիուսով, իսկ ես այն վերածել եմ Ֆարենհայտի ընթերցման: DS18B20- ը հաղորդակցվում է 1-լարային ավտոբուսի միջոցով: Գրադարանը պետք է ներբեռնվի և ինտեգրվի Arudino ծածկագրի ուրվագծին, որպեսզի DS18B20- ը կարողանա օգտագործվել: Duերմաստիճանի տվիչը միացված է Arduino UNO- ի թվային 2 -րդ կապին:

RBG LED- ն օգտագործվում է որպես ցուցիչ `ստվերի դիրքի գտնվելու վայրի համար: Կարմիրն այն է, երբ երանգը ամբողջովին վերև է կամ ամբողջովին ներքև, և կապույտ է, երբ շարժվող վիճակում է: Կարմիր կապում LED- ի հետ, որը միացված է թվային 4 -րդ կապին Arduino UNO- ում: Կապույտ կապում LED- ի վրա, որը միացված է թվային 3 -րդ կապին Arduino UNO- ում:

Միկրո սահմանային անջատիչները օգտագործվել են որպես ստվերային դիրքի կանգառի կետեր և դադարեցրել շարժիչի շարժումները: Limit Switch- ը ներքևում միացված է Arduino UNO- ի թվային 12 -րդ կապին: Limit Switch- ը վերևում ՝ Arduino UNO- ի թվային 11 -րդ կապին միացված: Երկուսն էլ դրվել են զրոյական սկզբնական վիճակի, երբ միացված/ սեղմված չեն:

L298n Dual H-Bridge- ը օգտագործվել է շարժիչի ռոտացիայի կառավարման համար: Անհրաժեշտ էր մարտկոցի հզորությունը կարգավորելու համար: 12 Վ մարտկոցից սնուցվող հզորությունը և հոսանքը միացված են H-Bridge- ին, որն ապահովում է 12V 200rpm շարժիչով շարժիչի հզորությունը: H-Bridge- ը միացված է Arduino UNO- ին:

12Volt 1.5A լիցքավորվող մարտկոցը ապահովում է շարժիչի հզորությունը:

Այս նախագծի համար օգտագործվել է 12Volt 0.6 A 200rpm խոզանակով հետադարձելի շարժական DC շարժիչ: Չափազանց արագ էր ամբողջ ցիկլով աշխատելու համար, մինչդեռ վերահսկվում էր Pulse Width Modulation (PWM) - ով:

Քայլ 7: Նախագծի նախագծման տվյալներ

Նախագծի մշակման համար շատ փորձնական տվյալներ, հաշվարկներ, գծապատկերներ կամ կորեր պետք չէին: Լույսի ցուցիչը կարող է օգտագործվել պայծառության մեծ տիրույթի համար, իսկ ջերմաստիճանի տվիչն ունի -55 ° C- ից մինչև 155 ° C միջակայք, որն ավելի քան տեղավորում է մեր ջերմաստիճանի տիրույթը: Ստվերն ինքնին պատրաստված է վինիլային գործվածքից և ամրացված է ալյումինե ձողին, և ընտրվել է 12 Վ մարտկոց, քանի որ ես չէի ուզում խնդիր ունենալ իշխանության հետ: Մարտկոցից մատակարարվող լարումը և հոսանքը կարգավորելու համար ընտրվել է 12 Վ շարժիչ և նախկին գիտելիքների հիման վրա, որ այն պետք է բավականաչափ հզոր լինի գործադրվող ուժերի ներքո աշխատելու համար: Հաշվարկներ կատարվեցին ՝ հաստատելու համար, որ այն իսկապես կարող է կարգավորել պտտվող մոմենտը, որը կկիրառվեր շարժիչի 0.24 դյույման առանցքի վրա: Քանի որ Ալյումինե ձողի ճշգրիտ տեսակը անհայտ էր անձնական պարագաների օգտագործման պատճառով, հաշվարկների համար օգտագործվել է Ալյումին 2024 -ը: Ձողի տրամագիծը մոտ 0,25 դյույմ է, իսկ երկարությունը ՝ 18 դյույմ: Առցանց մետաղական խանութի քաշի հաշվիչի օգնությամբ ձողի քաշը 0,0822 ֆունտ է: Օգտագործված վինիլային գործվածքը կտրված էր 1,5 ֆունտ քաշով ավելի մեծ կտորից: Օգտագործված քառակուսի կտորի չափսերը 12 երկարություն ունեն 18 դյույմ լայնություն և չափսերի կեսը: օրիգինալ կտորը: Այդ իսկ պատճառով մեր կտորի քաշը կազմում է մոտավորապես 0.75 ֆունտ: Ձողի և գործվածքների ընդհանուր համակցված քաշը կազմում է 0.8322 ֆունտ: Այս համակցված բեռների պատճառով մեծ ոլորող մոմենտը գործում է ձողի զանգվածի կենտրոնում և հաշվարկվում է բազմապատկելով ընդհանուր քաշը լիսեռի 0.24 դյույմ շառավղով: Ընդհանուր ոլորող մոմենտը կգործի ձողի կենտրոնում `0.2 lb-in արժեքով: Ձողը պատրաստված է միատեսակ տրամագծով մեկ նյութից և մի ծայրում ունի շղթայի հենարան, իսկ մյուս ծայրում ՝ շարժիչի լիսեռ: Քանի որ շղթայի հենարանը և շարժիչի լիսեռը գավազանի կենտրոնից հավասար հեռավորություններ ունեն, քաշի պատճառով ոլորվող ոլորող մոմենտը հավասարապես կիսվում է յուրաքանչյուր ծայրով: Հետևաբար, շարժիչի լիսեռի համար անհրաժեշտ էր պտտել ոլորող մոմենտի կեսը քաշի կամ.1 ֆունտ-ի պատճառով: Մեր DC շարժիչն ունի առավելագույն պտտող պահը 0.87 lb-in 200 պտույտ / րոպե արագությամբ, ինչը ավելի քան տեղավորելու է արևապաշտպանը և ձողը, այնպես որ շարժիչը գործարկվել է, որպեսզի փորձարկումները սկսվեն: Հաշվարկները ստիպեցին ինձ հասկանալ, որ շարժիչը չպետք է աշխատի առավելագույն պայմաններում, այնպես որ աշխատանքային ցիկլը պետք է կրճատվի 100 տոկոսից: Աշխատանքային ցիկլը չափագրվել է փորձարկումներով և սխալներով `որոշելու արևի ստվերը բարձրացնելու և իջեցնելու իդեալական արագությունը:

Քայլ 8: Arduino Sketch

Codeրագրավորման կոդը ես օգտագործել եմ Arduino IDE- ն: Ներբեռնեք ծրագրավորողը https://www.arduino.cc/ կայքի միջոցով

Հեշտ է օգտագործել, եթե նախկինում երբեք չեք օգտագործել: YouTube- ում կամ ինտերնետում կան բազմաթիվ ուսուցողական տեսանյութեր ՝ սովորելու համար, թե ինչպես պետք է ծածկագրել ծրագիրը Arduino ծրագրաշարում:

Ես օգտագործել եմ Arduino UNO միկրոկոնտրոլերը որպես սարք իմ նախագծի համար: Այն բավականաչափ թվային կապի մուտքեր ուներ, որոնք ինձ պետք էին:

Կից ֆայլը նախագծի իմ ծածկագիրն է և սերիական մոնիտորի տպագրությունը: Ինչպես նկատելի է տպագրությունը ցուցադրող փաստաթղթում, այն նշում է, երբ ստվերն ամբողջովին վերև կամ ամբողջովին ներքև է, և երբ վեր կամ վար շարժվում է:

DS18B20 ջերմաստիճանի տվիչն օգտագործելու համար օգտագործվել է OneWire անունով գրադարանը: Այս գրադարանը գտնվում է «Էսքիզ» ներդիրի տակ, երբ Arduino ծրագիրը բաց է:

Որպեսզի կոդը աշխատի, համոզվեք, որ ծածկագիրը վերբեռնելիս օգտագործվում է ճիշտ նավահանգիստը և տախտակը, եթե ոչ, Arduino- ն կտա ՍԽԱԼ և չի գործի ճիշտ:

Քայլ 9: Վերջնական արտադրանք

Ես տեղադրեցի բոլոր էլեկտրագծերը տուփի ներսում, որպեսզի դրանք պաշտպանված լինեն վնասվելուց կամ հեռացնելուց, ինչը կարող է միացումն աշխատել:

Տեսահոլովակը ցուցադրում է ավտոմատ արևապաշտպան ծածկույթի բոլոր հնարավոր կարգավորումները: Ստվերը բարձրանում է, հետո լույսը ծածկվում է, որպեսզի ստվերը հետ գա: Սա գործում է միայն այն պատճառով, որ ջերմաստիճանի շեմը բավարարվել է, եթե ջերմաստիճանը բավականաչափ տաք չէր, ստվերն ընդհանրապես չէր շարժվի և ներքևում մնալու էր հանգստյան դիրքում: Համակարգի աշխատանքի համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանը կարող է փոփոխվել և կարգավորվել ըստ ցանկության: Տեսահոլովակի միացման անջատիչը պետք է ցույց տա, թե երբ է մեքենան միացված կամ երբ ցանկանում են դադարեցնել շարժիչին սնուցում:

Ապրանքը լիովին շարժական է և ինքնավար: Այն նախագծված է որպես իր, որը մեքենայի մեջ ներկառուցված է որպես ստվերավորման ավտոմատ համակարգ, բայց կարող է օգտագործել ընթացիկ շինարարությունը բացօթյա ստվերավորման համակարգերի համար կամ տան ներսում `պատուհանների համար:

Ներքին օգտագործման համար արտադրանքը, ի վերջո, կարող է ֆիզիկապես միացվել տան ջերմոստատին կամ սխեմայի և ծածկագրի Bluetooth- ի հարմարեցմամբ, ինչը հնարավորություն կտա վերահսկել արտադրանքը բջջային հավելվածով: Սա բնօրինակի մտադրությունը կամ արտադրանքի ձևի ձևը չէ, այլ միայն դիզայնի պոտենցիալ օգտագործումը: