Arduino Uno automaatne päikesevarju süsteem: 9 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Loodud toode on automaatne päikesevarju süsteem sõidukitele, see on täielikult autonoomne ning seda juhivad temperatuuri- ja valgusandurid. See süsteem võimaldaks varjul katta lihtsalt auto akna, kui auto saavutas teatud temperatuuri ja kui teatud hulk valgust lasti läbi auto. Piirid seati nii, et varju ei töötaks sõiduki sisselülitamisel. Süsteemi lisati lüliti juhuks, kui soovite varju tõsta, kuigi kumbki parameeter ei olnud täidetud. Näiteks kui oli jahe öö ja soovite, et teie auto oleks privaatsuse huvides kaetud, võite varju tõstmiseks lihtsalt lülitit vajutada. Süsteemi täielikuks väljalülitamiseks võite lüliti välja lülitada.

Probleemi kirjeldus - „Kui sõidukid jäetakse kuuma kätte, võib sõiduki sisetemperatuur muutuda väga ebamugavaks, eriti iseendale sõidukile sisenemisel või sõidukisse jäänud reisijatele. Pimedate süsteem võib olla ka turvaseade, mis takistab kellelgi teie sõiduki sees vaatamist.” Kuigi autodele on päikesevarjud, mida on lihtne ja lihtne üles panna, võib see mõnikord olla tülikas ja võite selle üles unustada. Automaatse päikesevarjusüsteemi puhul ei pea te toone käsitsi üles panema ega neid üles panema, sest see tõuseb vajadusel automaatselt üles.

Pildi allikas:

1. samm: kontseptsiooni kujundamise protsess

Tahtsin lihtsat disaini ja kasutamist, mida saaks lõpuks sõidukisse integreerida. See tähendab, et see oleks sõidukile juba paigaldatud funktsioon. Kuid praegusel kujul saab seda kasutada ka akende varjusüsteemide jaoks. Kujundusprotsessi jaoks tehti mitmeid visandeid ja ideid, kuid pärast otsustamismaatriksi kasutamist otsustati nüüd valmistatud toode.

Samm: kasutatud materjalid

Pildid on projekti tegelikest komponentidest. Projekti andmelehed on lisatud dokumendis. Kõiki andmelehti ei saanud esitada. Kogu toote ehitamine läks mulle maksma umbes 146 dollarit.

Enamik osi ja komponente pärines Amazonist või koduarenduspoodist Lowe's.

Muud kasutatavad seadmed:

Traadi eemaldajad

Tangid

Phillipsi kruvikeeraja

Lameda kruvikeeraja

Mitme meetri

Sülearvuti

Arduino allalaaditud programm

Samm: loogika: kuidas see toimib

Vooluring:

Arvuti või sülearvuti kaudu saadetakse Arduino programmeerija kood Arduino Unole, mis seejärel loeb koodi ja täidab käsud. Kui kood on Arduino Unosse üles laaditud, ei pea programmi jätkamiseks arvutiga ühenduses olema, kuni Arduino Uno saab teistsuguse toiteallika. Ahelas olev H -sild annab 5 -voldise väljundi, millest piisab Arduino Uno juhtimiseks. Lubades süsteemil töötada ilma arvutita Arduino Uno toiteallikana, muutes süsteemi teisaldatavaks, mis on vajalik sõidukis kasutamiseks.

Arduino Unoga on ühendatud kaks piirlülitit, temperatuuriandur, valgusandur, RBG -LED ja H -sild.

LED RBG näitab, kus päästikvarras asub. Kui päästik on alumises asendis ja käivitab alumise piirlüliti, näitab LED punast. Kui päästik on mõlema piirlüliti vahel, süttib LED siniselt. Kui päästik on ülaosas ülemise piirlülitiga, näitab LED roosakaspunast värvi.

Piirlülitid on vooluahela lülitid, mis ütlevad süsteemile mootori liikumise peatamise.

H -sild toimib releena mootori pöörlemise juhtimisel. see töötab paarikaupa sisse lülitades. see vaheldub voolu läbi mootori, mis juhib pinge polaarsust, võimaldades suunamuutust.

12 -voldine 1,5 -amprine aku annab mootorile toite. Aku on ühendatud H -sillaga, nii et mootori pöörlemissuunda saab juhtida.

Aku ja H -silla vahel on käsitsi lülituslüliti, mis toimib sisse/ välja osana, et simuleerida, kas auto on sisse või välja lülitatud. Kui lüliti on sisse lülitatud, mis näitab, et sõiduk on sisse lülitatud, ei toimu üldse midagi. Nii ei tööta varju autoga sõites. Kui lüliti on välja lülitatud ja toimib nii, nagu oleks sõiduk samamoodi välja lülitatud, siis süsteem töötab ja toimib korralikult.

Temperatuuriandur on vooluringi nurgakivikomponent, kui määratud künnise temperatuuri ei saavutata, ei tehta midagi isegi siis, kui valgust märgatakse. Kui temperatuurilävi on saavutatud, kontrollib kood valgusandureid.

Kui valgus- ja temperatuurianduri parameetrid on täidetud, käsib süsteem mootoril liikuda.

Füüsiline kompenseerimine:

Käik on kinnitatud 12 V 200 p / min käigukastiga alalisvoolumootorile. Käik juhib juhtvarrast, mis pöörab ketti ja ketiratast, mis kontrollib keti külge kinnitatud alumiiniumvarda üles- või allapoole liikumist. Metallvarras on varjuga ühendatud, võimaldades seda tõsta või langetada sõltuvalt sellest, millised praegused koodiparameetrid soovivad varju olla.

4. samm: projekti väljatöötamine

Loomise protsess:

Samm: raami ehitamine

Samm 2) Kinnitage komponendid raami külge; sisaldab hammasratta- ja kettisüsteeme, samuti rullvarju koos lukustustihvtiga

Lukustusnõela eemaldamiseks kasutasin tangide abil rullvarju otsakork maha. Kui te ei ole ettevaatlik, tõmbub rullikuvarjus vedru pinge lahti, kui see juhtub, on seda kerge kerida. Lihtsalt hoidke rullvarju ja keerake sisemist mehhanismi pingule.

Samm 3) Tehke leivaplaadil vooluring - kasutage hüppajajuhtmeid, et ühendada õige leivaplaadi tihvt Arduino digitaalse või analoogpinnaga.

Samm 4) Looge Arduinos kood

Samm 5) Testikood; Kui probleemid parandavad koodi, vaadake seeriamonitori väljatrükki.

6. samm: projekti lõpetamine; Kood töötab loodud vooluahela ja toote struktuuriga.

Projekti loomisel kasutati paljusid foorumeid ja õppevideoid.

Viidete loend:

• 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…

Katse -eksituse, uuringute ja kolleegide ning kolledži professorite täiendava abiga suutsin luua oma lõpliku projekti.

5. samm: loomise protsess: raamistik

Toode pidi olema konstrueeritud nii, et seda oleks võimalik valmistada üsna hõlpsasti kättesaadavate osadega.

Füüsiline raam oli valmistatud lihtsalt seedripuust ja kruvidest.

Raam on 24 tolli pikk ja 18 tolli pikk. see on ligikaudu 1: 3 skaala täissuuruses sõiduki keskmisest esiklaasist.

Füüsilisel tootel on kaks plastikust hammasratta- ja kettikomplekti, kaks metallvarda ja rullvarjund.

Alalisvoolumootoriga on ühendatud käik, mis pöörleb metallvarda, mis toimib ajami võllina, mis juhib keti liikumist. Juhtvarras lisati, et varju liiguks ühtlaselt.

Käik ja kett võimaldavad erinevat metallvarrast varju tõsta ja langetada ning toimivad kahe piirlüliti päästikuna..

Rullvarjus oli ostmisel algselt lukustusmehhanism ja ma võtsin selle välja. See andis rulli varjule võimaluse tõmmata üles ja langetada ilma lukustamata asendisse, kui tõsteliikumine on peatunud.

6. samm: juhtmestiku seadistamine

Juhtmestik tuli korralikult korraldada ja juhtmed eraldada nii, et juhtmete vahel ei tekiks häireid. Selle projekti käigus jootmist ei tehtud.

Valgusandurina kasutatakse Ywrobot LDR valgusandurit, see on fototakisti, mis on ühendatud Arduino UNO analoogpistikuga A3

Projektis kasutatakse temperatuuri parameetrina DS18B20 temperatuuriandurit, see loeb Celsiuse järgi ja teisendasin selle Fahrenheiti lugemiseks. DS18B20 suhtleb 1-juhtmelise siini kaudu. DS18B20 kasutamiseks tuleb raamatukogu alla laadida ja Arudino koodi visandisse integreerida. Temperatuuriandur on ühendatud Arduino UNO digitaalse tihvtiga 2

RBG LED -i kasutatakse indikaatorina varju asukoha määramisel. Punane on siis, kui toon on täielikult üleval või täielikult all, ja sinine, kui see on liikuvas olekus. Punane tihvt LED -il ühendatud Arduino UNO digitaalse tihvtiga 4. Sinine tihvt LED -il ühendatud Arduino UNO digitaalse tihvtiga 3

Varjuasendi ja mootorite liikumise peatamise peatuspunktidena kasutati mikropiirlüliteid. Piirlüliti allosas on ühendatud Arduino UNO digitaalse tihvtiga 12. Ülaosas olev piirilüliti on ühendatud Arduino UNO digitaalse tihvtiga 11. Mõlemad seati algseisundisse null, kui neid ei käivitatud/ vajutatud

Mootori pöörlemise juhtimiseks kasutati L298n Dual H-Bridge. Vaja oli pakutava aku voolutugevuse käsitlemiseks. 12 V aku toide ja maandus on ühendatud H-sillaga, mis annab toite 12 V 200 p / min käigukastiga mootorile. H-sild on ühendatud Arduino UNO-ga

12V 1,5A laetav aku annab mootorile toite

Selle projekti jaoks kasutati 12 -voldist 0,6 A 200 p / min harjatud pööratavat reduktorit. Liiga kiire, et töötada täiskoormusel, samal ajal kui seda juhiti impulsi laiuse modulatsiooniga (PWM)

7. samm: projekti kavandamise andmed

Projekti arendamiseks ei olnud vaja palju eksperimentaalseid andmeid, arvutusi, graafikuid ega kõveraid. Valgusandurit saab kasutada suure heleduspiirkonna jaoks ja temperatuurianduri vahemik on -55 ° C kuni 155 ° C, mis sobib rohkem kui meie temperatuurivahemik. Varjund ise on valmistatud vinüülkangast ja kinnitatud alumiiniumvarda külge ning 12 V aku valiti, kuna ma ei tahtnud toiteprobleeme tekitada. Aku toitepinge ja -voolu juhtimiseks valiti 12 V mootor, tuginedes varasematele teadmistele, et see peaks olema piisavalt võimas, et töötada rakendatavate jõudude all. Arvutuste tegemiseks tehti kindlaks, et see suudab tõepoolest toime tulla mootori 0,24 -tollise võlli rakendatava pöördemomendiga. Kuna alumiiniumvarda täpne tüüp ei olnud isiklike tarvikute kasutamise tõttu teada, kasutati arvutuste tegemiseks Aluminium 2024. Varda läbimõõt on umbes 0,25 tolli ja pikkus 18 tolli. Kasutades veebipõhist metallipoe kaalukalkulaatorit, on varda kaal 0,0822 naela. Kasutatud vinüülkangas lõigati suuremast tükist, mis kaalub 1,5 naela. Kasutatav ruudukujuline kangatükk on 12 cm pikk ja 18 tolli lai ning see on poole väiksem originaal tükk. Sel põhjusel on meie kangatüki kaal ligikaudu 0,75 naela. Varda ja kanga kogumass on kokku 0,8322 naela. Nendest kombineeritud koormustest tulenev pöördemoment toimib varda massi keskpunktis ja arvutati korrutades kogukaal võlli 0,24 tolli raadiusega. Üldine pöördemoment toimib varda keskel väärtusega 0,2 lb-in. Varras on valmistatud ühest ühtlase läbimõõduga materjalist ja selle ühes otsas on ketitugi ja teises otsas mootori võll. Kuna keti tugi ja mootori võll on varda keskpunktist võrdsel kaugusel, jagatakse kaalust tulenev pöördemoment mõlema otsaga võrdselt. Seepärast pidi mootori võll massi või 0,1 lb-tolli tõttu hakkama saama poole pöördemomendiga. Meie alalisvoolumootori maksimaalne pöördemoment on 200 p / min 0,87 lb-in, mis mahutab rohkem päikesevarju ja varda, nii et mootor võeti kasutusele nii, et testimine saaks alata. Arvutused panid mind mõistma, et mootor ei tohiks töötada maksimaalsetes tingimustes, nii et töötsüklit tuleks vähendada 100 protsendilt. Töötsükkel kalibreeriti katse -eksituse meetodil, et määrata ideaalne kiirus nii päikesevarju tõstmiseks kui ka langetamiseks.

8. samm: Arduino visand

Koodi programmeerimiseks kasutasin Arduino IDE -d. Laadige programmeerija alla veebisaidi https://www.arduino.cc/ kaudu

Seda on lihtne kasutada, kui te pole seda varem kasutanud. YouTube'is või Internetis on palju õppevideoid, et õppida programmi kodeerimist Arduino tarkvaras.

Kasutasin oma projekti riistvarana Arduino UNO mikrokontrollerit. Sellel oli just piisavalt digitaalseid pin -sisendeid, mida ma vajasin.

Lisatud fail on minu kood projekti jaoks ja seeriamonitori väljatrükk. Nagu märgatav väljatrükki kuvavas dokumendis, märgib see, kui varjund on täielikult üles või täielikult alla ja kui liigutakse üles või alla.

DS18B20 temperatuurianduri kasutamiseks oli kasutusel raamatukogu nimega OneWire. See raamatukogu asub vahekaardil Visand, kui Arduino programm on avatud.

Koodi toimimiseks veenduge, et koodi üleslaadimisel kasutatakse õiget porti ja tahvlit, vastasel juhul annab Arduino VIGA ja ei tööta korralikult.

9. samm: lõpptoode

Panin kogu juhtmestiku kasti sisse, et kaitsta neid kahjustuste või eemaldamise eest, põhjustades vooluahela võimalikku töötamist.

Videol kuvatakse kõik võimalikud automaatse päikesevarju seaded. Varju tõuseb üles, seejärel kaetakse valgus, et varju tagasi tuua. See toimib ainult seetõttu, et temperatuurilävi on saavutatud, kui temperatuur ei oleks piisavalt soe, ei liiguks vari üldse ja jääks põhjas puhkeasendis allapoole. Süsteemi tööks vajalikku temperatuuri saab vastavalt soovile muuta ja reguleerida. Videol olev lüliti näitab, millal sõiduk sisse lülitatakse või kui soovite lõpetada mootorile toite andmise.

Toode on täiesti kaasaskantav ja autonoomne. See on mõeldud esemeks, mis on sõidukisse sisse ehitatud automaatse varjusüsteemina, kuid saab kasutada praegust konstruktsiooni välistingimustes varjutussüsteemide jaoks või maja sees akende jaoks.

Siseruumides kasutamiseks võib toote lõpuks ühendada maja termostaadiga füüsiliselt või Bluetoothi kohandusega vooluahelale ja koodile, mis võimaldab toodet mobiilirakendusega juhtida. See ei ole esialgne eesmärk ega toote ülesehitus, vaid ainult disaini võimalik kasutamine.