Sistem automat de parasolar Arduino Uno: 9 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Produsul creat este un sistem automat de parasolar pentru vehicule, este complet autonom și este controlat de senzori de temperatură și lumină. Acest sistem ar permite unei umbre să acopere pur și simplu geamul mașinii atunci când mașina a atins o anumită temperatură și când a fost trecută o anumită cantitate de lumină prin mașină. Limitele au fost setate astfel încât umbra să nu funcționeze atunci când un vehicul este pornit. Un comutator a fost adăugat la sistem în cazul în care doriți să ridicați umbra, chiar dacă niciunul dintre parametri nu a fost îndeplinit. De exemplu, dacă a fost o noapte răcoroasă și ați dori ca mașina dvs. să fie acoperită pentru intimitate, puteți apăsa pur și simplu comutatorul pentru a ridica umbra. De asemenea, puteți opri comutatorul pentru a opri complet sistemul.

Declarație de problemă - „Când vehiculele sunt lăsate la căldură, temperatura interioară a vehiculului poate deveni extrem de incomodă, mai ales pentru sine atunci când reintră vehiculul sau pentru pasagerii lăsați în vehicul. A avea un sistem orb poate servi și ca dispozitiv de securitate pentru a împiedica pe cineva să vadă în interiorul vehiculului dvs.” Chiar dacă există umbrele de soare pentru mașini care sunt ușor și simplu de montat, uneori poate fi o bătaie de cap și poate uitați să o puneți. Cu un sistem automat de umbrele de soare, nu ar trebui să puneți manual umbrele sau să vă amintiți să le montați, deoarece ar crește automat atunci când este necesar.

Sursa imaginii:

Pasul 1: Procesul conceptului de proiectare

Mi-am dorit un design simplu de realizat și utilizat, care să poată fi în cele din urmă integrat într-un vehicul. Aceasta înseamnă că ar fi o caracteristică deja instalată pentru vehicul. Cu toate acestea, așa cum este construit în prezent, ar putea fi utilizat și pentru sistemele de umbrire a ferestrelor. Pentru procesul de creare a proiectului au fost făcute mai multe schițe și idei, dar după utilizarea unei matrice de decizie, produsul acum făcut a fost conceptul decis să se construiască.

Pasul 2: Materiale utilizate

Imaginile sunt ale componentelor reale utilizate în proiect. Fișele tehnice ale proiectului se află în documentul atașat. Nu toate fișele tehnice ar putea fi furnizate. Mi-a costat aproximativ 146 de dolari să construiesc întregul produs.

Cele mai multe piese și componente au venit de la Amazon sau de la un magazin de îmbunătățiri pentru locuințe numit Lowe's.

Alte dispozitive utilizate:

Decapanti de sârmă

Cleşte

surubelnita Phillips

Șurubelniță cu cap plat

Multimetru

Laptop

Arduino a descărcat programul

Pasul 3: Logică: Cum funcționează

Circuite:

Prin intermediul unui computer sau laptop, codul de la programatorul Arduino este trimis către Arduino Uno care apoi citește codul și aplică comenzile. Odată ce codul este încărcat pe Arduino Uno, nu va mai fi nevoie să rămâneți conectat la computer pentru a continua programul, atâta timp cât Arduino Uno primește o altă sursă de alimentare. Podul H din circuit oferă o ieșire de 5 volți, care este suficientă pentru a controla Arduino Uno. Permițând sistemului să funcționeze fără computer ca sursă de alimentare pentru Arduino Uno, făcând sistemul portabil, care este necesar dacă se dorește a fi utilizat într-un vehicul.

Două întrerupătoare de limită, un senzor de temperatură, un senzor de lumină, un LED RBG și un H - Bridge sunt conectate la Arduino Uno.

LED-ul RBG este pentru a indica unde se află tija de declanșare. Când declanșatorul este în poziția de jos, declanșând comutatorul de limită inferior, LED-ul apare roșu. Când declanșatorul este între ambele butoane de limită, LED-ul se afișează în albastru. Când declanșatorul este în partea de sus, atingând comutatorul de limită superior, LED-ul arată un roșu-roz.

Întrerupătoarele de limită sunt întrerupătoare de întrerupere pentru circuit pentru a spune sistemului să oprească mișcarea motorului.

H - Bridge acționează ca un releu pentru controlul rotației motorului. funcționează pornind în perechi. alternează fluxul de curent prin motor, care controlează polaritatea tensiunii permițând schimbarea direcțională.

O baterie de 12 Volți, 1,5 Amperi asigură alimentarea motorului. Bateria este conectată la puntea H astfel încât direcția de rotație a motorului să poată fi controlată.

Un comutator manual de comutare este între baterie și H - bridge pentru a acționa ca o componentă On / Off pentru a simula când mașina este pornită sau oprită. Când comutatorul este pornit, indicând faptul că vehiculul este pornit, nu va avea loc nicio acțiune. În acest fel, atunci când vă conduceți vehiculul, umbra nu va funcționa. Când comutatorul este oprit, acționând ca și cum vehiculul ar fi oprit în mod similar, sistemul va funcționa și va funcționa corect.

Senzorul de temperatură este componenta cheie a circuitului, dacă temperatura unui prag stabilit nu este atinsă, atunci nu se va face nicio acțiune chiar dacă se observă lumină. Dacă pragul de temperatură este atins, atunci codul verifică senzorii de lumină.

Dacă parametrii senzorului de lumină și temperatură sunt îndepliniți, atunci sistemul îi spune motorului să se miște.

Compensare fizică:

Un angrenaj este atașat la un motor DC cu 12V 200rpm. Angrenajul acționează o tijă de șofer care rotește un lanț și un sistem de pinion care controlează mișcarea în sus sau în jos a unei tije de aluminiu care este atașată la lanț. Tija metalică este conectată la umbră, permițându-i să fie ridicată sau coborâtă în funcție de parametrii actuali ai codului care solicită să se afle umbră.

Pasul 4: Dezvoltarea proiectului

Procesul de creare:

Pasul 1) Construiește cadrul

Pasul 2) Atașați componentele la cadru; include sisteme de angrenaje și lanțuri, de asemenea, umbră de role cu știft de blocare îndepărtat

Am folosit un clește pentru a scoate capacul de pe umbra rolei pentru a scoate știftul de blocare. Dacă nu aveți grijă, tensiunea arcului în umbra rolei se va relaxa, dacă se întâmplă acest lucru, este ușor de înfășurat. Țineți doar umbra rolei și răsuciți mecanismul intern până când este strâns.

Pasul 3) Realizați circuitul pe placa de masă - utilizați fire jumper pentru a conecta pinul adecvat al panoului de pin la pinul digital sau analogic Arduino.

Pasul 4) Creați cod în Arduino

Pasul 5) Cod de testare; Uitați-vă la tipărirea de pe monitorul serial, dacă problemele fac corecții la cod.

Pasul 6) Finalizați proiectul; Codul funcționează cu circuitul creat și structura produsului.

Multe forumuri și videoclipuri tutoriale au fost folosite pentru a mă ajuta să-mi creez proiectul.

Lista de referinte:

• 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…

Cu încercări și erori, cercetare și asistență suplimentară din partea colegilor și a profesorilor de facultate, am reușit să îmi creez proiectul final.

Pasul 5: Procesul de creație: cadru

Produsul urma să fie construit astfel încât să poată fi realizat cu piese destul de ușor de obținut.

Cadrul fizic a fost realizat doar din lemn de cedru și șuruburi.

Cadrul are 24 inci lungime și 18 inci înălțime. este aproximativ o scară 1: 3 a unui parbriz mediu complet.

Produsul fizic are două seturi de angrenaje și lanțuri din plastic, două tije metalice și o umbră cu role.

Un angrenaj este conectat la motorul de curent continuu, acesta rotește o tijă metalică care acționează ca un arbore de comandă care controlează mișcarea lanțului. Lanseta șoferului a fost adăugată pentru ca umbra să se miște uniform.

Angrenajul și lanțul permit unei tije metalice diferite să ridice și să coboare umbră și acționează ca un declanșator pentru cele două întrerupătoare de limită..

Abajurul cu role avea inițial un mecanism de blocare în momentul achiziționării și l-am scos. Acest lucru a oferit umbrelei rolei posibilitatea de a fi trasă în jos și coborâtă fără a se bloca într-o poziție odată cu oprirea mișcării de ridicare.

Pasul 6: Configurarea cablajului

Cablarea trebuia organizată cu grijă, iar firele trebuiau separate, astfel încât să nu se producă interferențe între fire. Nu s-a făcut nicio lipire în timpul acestui proiect.

Un senzor de lumină Ywrobot LDR este folosit ca detector de lumină, este un foto-rezistor conectat la pinul analogic A3 de pe Arduino UNO

Un senzor de temperatură DS18B20 este utilizat ca parametru de temperatură stabilit pentru proiect, se citește în Celsius și l-am convertit în citire în Fahrenheit. DS18B20 comunică printr-un autobuz cu 1 fir. O bibliotecă trebuie descărcată și integrată în schița codului Arudino, astfel încât DS18B20 să poată fi utilizat. Senzorul de temperatură este conectat la pinul digital 2 de pe Arduino UNO

Un LED RBG este folosit ca indicator pentru locul unde se află poziția umbrelor. Roșu este atunci când umbra este complet sus sau complet coborâtă și este albastru atunci când este într-o stare în mișcare. Pin roșu pe LED conectat la pinul digital 4 de pe Arduino UNO. Pin albastru pe LED conectat la pinul digital 3 de pe Arduino UNO

Microîntrerupătoarele de limită au fost utilizate ca puncte de oprire pentru poziția umbrelor și a oprit mișcarea motorului. Limit Switch în partea inferioară conectat la pinul digital 12 de pe Arduino UNO. Limit Switch în partea de sus conectat la pinul digital 11 de pe Arduino UNO. Ambele au fost setate la starea inițială zero atunci când nu au fost declanșate / apăsate

Pentru controlul rotației motorului a fost utilizat un L298n Dual H-Bridge. A fost necesar pentru a gestiona amperajul bateriei furnizat. Puterea și masa de la bateria de 12V sunt conectate la H-Bridge, care asigură alimentarea motorului cu transmisie de 12V 200rpm. Podul H este conectat la Arduino UNO

Bateria reîncărcabilă de 12 Volți 1.5A asigură alimentarea motorului

Pentru acest proiect s-a folosit un motor DC cu transmisie reversibilă de 12Volt 0,6 A 200 rpm. A fost prea rapid pentru a funcționa la ciclul complet de funcționare în timp ce era controlat cu Modularea lățimii impulsurilor (PWM)

Pasul 7: Date de proiectare a proiectului

Nu au fost necesare multe date experimentale, calcule, grafice sau curbe pentru a putea dezvolta proiectul. Senzorul de lumină ar putea fi utilizat pentru o gamă largă de luminozitate, iar senzorul de temperatură are o gamă cuprinsă între -55 ° C și 155 ° C, care se potrivește mai mult decât intervalul nostru de temperatură. Umbra în sine este fabricată din țesătură de vinil și atașată la o tijă de aluminiu și s-a ales o baterie de 12V pentru că nu am vrut să am probleme cu puterea. A fost selectat un motor de 12V pentru a gestiona tensiunea și curentul furnizate de baterie și pe baza cunoștințelor anterioare că ar trebui să fie suficient de puternic pentru a funcționa sub forțele care ar fi aplicate. S-au făcut calcule pentru a confirma că într-adevăr ar putea suporta cuplul care ar fi aplicat pe arborele motorului de 0,24 inch. Deoarece tipul exact de tijă din aluminiu nu era cunoscut datorită utilizării bunurilor personale, Aluminiul 2024 a fost utilizat pentru calcule. Diametrul tijei este de aproximativ 0,25 inci și lungimea este de 18 inci. Folosind calculatorul online pentru greutatea magazinului de metal, greutatea tijei este de 0,0822 lb. Țesătura de vinil utilizată a fost tăiată dintr-o bucată mai mare, cântărind 1,5 lb. piesa originală. Din acest motiv, greutatea piesei noastre de țesătură este de aproximativ 0,75 lb. Greutatea totală combinată pentru tijă și țesătură este de 0,8322 lb. Cuplul datorat acestor sarcini combinate acționează la centrul de masă al tijei și a fost calculat prin înmulțirea greutatea totală pe raza de 0,24 inch a arborelui. Cuplul total va acționa în centrul tijei cu o valoare de 0,2 lb-in. Tija este fabricată dintr-un material cu diametru uniform și are un suport de lanț la un capăt și arborele motorului la celălalt capăt. Deoarece suportul lanțului și arborele motorului sunt la distanțe egale de centrul tijei, cuplul datorat greutății este împărțit în mod egal de fiecare capăt. Arborele motorului trebuia, așadar, să facă față cu jumătate din cuplu din cauza greutății sau a.1 lb-in. Motorul nostru de curent continuu are un cuplu maxim de 0,87 lb-in la 200 rpm, ceea ce va găzdui mai mult decât umbrela și tija, astfel încât motorul a fost implementat, astfel încât să poată începe testarea. Calculele m-au făcut să realizez că motorul nu ar trebui să funcționeze în condiții maxime, astfel încât ciclul de funcționare ar trebui redus de la 100%. Ciclul de funcționare a fost calibrat prin încercări și erori pentru a determina viteza ideală atât pentru ridicarea, cât și pentru coborârea umbrelor de soare.

Pasul 8: Arduino Sketch

Pentru a programa codul am folosit Arduino IDE. Descărcați programatorul prin intermediul site-ului

Este simplu de utilizat dacă nu l-ați folosit până acum. Există multe videoclipuri tutoriale pe YouTube sau pe internet pentru a afla cum să codați un program în software-ul Arduino.

Am folosit un microcontroler Arduino UNO ca hardware pentru proiectul meu. Avea suficiente intrări digitale cu pin de care aveam nevoie.

Fișierul atașat este codul meu pentru proiect și imprimarea monitorului serial. După cum se observă în documentul care afișează tipărirea, se precizează când nuanța este complet în sus sau complet în jos și când se deplasează în sus sau în jos.

Pentru ca senzorul de temperatură DS18B20 să poată fi utilizat, a fost utilizată o bibliotecă numită OneWire. Această bibliotecă se găsește sub fila Sketch când programul Arduino este deschis.

Pentru ca codul să funcționeze, asigurați-vă că portul și placa potrivite sunt utilizate la încărcarea codului, dacă nu, Arduino va da o EROARE și nu va funcționa corect.

Pasul 9: Produsul final

Am pus toate cablurile în interiorul cutiei pentru a le proteja de deteriorarea sau îndepărtarea, provocând eventual circuitul să nu funcționeze.

Videoclipul afișează toate setările posibile pentru parasolar automat. Umbra crește, apoi lumina este acoperită pentru a readuce umbra în jos. Acest lucru funcționează doar pentru că pragul de temperatură a fost atins, dacă temperatura nu era suficient de caldă, umbra nu s-ar mișca deloc și ar sta jos în partea de jos într-o poziție de repaus. Temperatura necesară funcționării sistemului poate fi modificată și reglată după cum doriți. Comutatorul de comutare din videoclip este pentru a demonstra când vehiculul este pornit sau când se dorește să nu mai furnizeze energie motorului.

Produsul este complet portabil și autonom. Este proiectat pentru a fi un element care este încorporat într-un vehicul ca sistem de umbrire automată, dar poate folosi construcția actuală pentru sistemele de umbrire exterioară sau în interiorul unei case pentru ferestre.

Pentru utilizare în interior, produsul ar putea fi în cele din urmă conectat fizic la un termostat de casă sau cu o adaptare Bluetooth la circuit și cod, făcând posibilă controlul produsului cu o aplicație mobilă. Aceasta nu este intenția inițială sau modul în care este construit produsul, ci doar o utilizare potențială a designului.