Ușă automată pentru găină - controlată Arduino: 10 pași (cu imagini)

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

Acest instructabil este destinat proiectării unei uși automate de pui cu timp de deschidere și închidere modificabil manual. Ușa poate fi deschisă sau închisă de la distanță în orice moment.

Ușa este concepută pentru a fi modulară; cadrul, ușa și controlerul pot fi construite și testate într-un loc departe de coș și apoi pur și simplu cu șuruburi la deschiderea coșului existent.

Funcționează de 9Vcc, deci poate fi alimentat de la plugpack sau de la o baterie și panou solar pentru a încărca bateria.

Folosește un solenoid pentru a se bloca la ușa închisă și pentru a menține ușa în poziția deschisă.

Părțile majore includ:

Arduino UNO 3.

Afișaj LED cu 4 cifre și 7 segmente

Modulul RTC

Modul RF

Potențiometre, Servo motor, Solenoid 6V - 12V, Codificator rotativ cu buton

Ușa și cadrul acesteia pot fi realizate din resturi de lemn. Ușa pivotează în sus în jurul unei tije (luată de la o imprimantă în cazul meu) și este contraponderată pentru a reduce cuplul necesar pentru ridicarea ușii.

Instrumentele pentru construirea acestuia includ:

PC cu Arduino IDE pentru a programa Arduino, Ciocan, A văzut, Ciocan de lipit, Freze de sârmă, Burghiu, Șurubelniță.

Am construit această ușă automată de pui pentru a-mi salva sarcina de două ori pe zi de a deschide și închide ușa dimineața și seara. Puii sunt mari furnizori de ouă, gunoi de grajd și divertisment, dar trezirea devreme pentru a-i lăsa să iasă din coop - mai ales în timpul iernii - a fost obositoare. Și apoi asigurându-mă că sunt acasă la timp pentru a le închide, mi-a restricționat într-adevăr libertatea de a veni acasă târziu.

Puii urmează o rutină zilnică de întoarcere la o cocină în jurul apusului și trezirea în jurul răsăritului. Orele de intrare și ieșire nu sunt exacte și sunt influențate de vremea zilei și de lumina ambientală. În cazul în care un pui este văzut că este prea târziu pentru a intra după închiderea ușii, ușa poate fi deschisă de la distanță, apoi închisă. Ușa poate fi închisă în timpul zilei, în cazul în care proprietarul trebuie să oprească pătrunderea găinilor.

Deoarece orele de răsărit și apus variază pe tot parcursul anului și depind de latitudine, orice controler de ușă trebuie să urmărească ora din zi, ziua anului și să cunoască latitudinea locației. Această cerință poate fi completată cu software sau un suntracker, dar în acest design se utilizează setări de timp de deschidere și închidere reglabile manual pentru a simplifica lucrurile.

Deoarece răsăritul soarelui și orele setate se schimbă doar cu câteva minute de la o zi la alta, setările controlerului ușii trebuie ajustate doar o dată pe săptămână.

Atunci când un proprietar are simțul rutinei de culcare a găinilor, poate regla cu ușurință orele de deschidere și închidere.

Ora de deschidere poate fi ajustată de la 3am la 9am și ora de închidere de la 3pm la 9pm. Aceste vremuri se potrivesc latitudinilor de la 12 la 42 de grade de la ecuator (Darwin până la Hobart în Australia) și acoperă cele mai lungi și mai scurte zile ale anului..

În esență, controlerul ușii este un ceas cu două alarme reglabile cu supralucrare manuală.

Pasul 1: Cadru și ușă batantă

Cadrul este realizat pentru a fi fixat peste deschiderea coopului existentă. Ușa se leagănă în sus ca o ușă de garaj. Acest design are avantajul față de ușile automate care alunecă în sus sau în lateral pentru coopurile în care acoperișul se înclină peste ușa existentă sau deschiderea existentă este adiacentă unui perete.

1. Scoateți ușa existentă.

2. Alegeți o dimensiune a cadrului care să se potrivească peste deschiderea existentă. Două dimensiuni ale cadrului sunt importante - înălțimea cadrului și lățimea cherestelei. Ușa se leagănă de la un pivot orizontal, iar lungimea de la pivot la cadru („D” în diagramă) este aceeași cu lățimea cherestelei. Aceasta înseamnă că atunci când ușa este deschisă, secțiunea ușii de deasupra pivotului nu interferează cu peretele coșului.

3. Alegeți un material pentru cadru rezistent și rezistent la intemperii. Am folosit gumă roșie care sa dovedit a fi robustă, dar grea. Pinul în aer liber ar fi mai ușor de lucrat.

4. Ușa în sine ar trebui să fie ușoară, rigidă și rezistentă la intemperii.

Pasul 2: dimensionarea tijei pivotante și a ușii batante

Dimensiunile ușii batante trebuie să fie astfel încât lățimea ușii să se potrivească peste marginile interioare ale cadrului. Înălțimea ușii este mai mică decât interiorul înălțimii cadrului.

1. Găsiți o tijă de aproximativ 5 mm (1/4 inch) diametru și lungime egală cu lățimea cadrului. Am folosit tija de la o imprimantă demontată, dar tija filetată ar fi suficientă. O altă sursă de tije provine din rafturile de uscare a hainelor metalice. O tijă poate fi tăiată cu un tăietor cu șuruburi sau ferăstrău. Răsturnați învelișul din metal cu o lamă.

2. Tăiați două caneluri în cadru la o lungime "D" (în diagrama din pasul anterior) de la deschiderea superioară a cadrului și la o adâncime a diametrului tijei pivotante.

3. Găsiți o balamă al cărei diametru al știftului este același sau puțin mai mare decât tija pivotului. Bateți știftul cu un ciocan și cu un pumn central. Dacă nu aveți un pumn central, utilizați un cui mare sau un știft similar.

Prin fluke, pivotul tijei imprimantei pe care l-am folosit s-a potrivit perfect pentru prima articulație care a ieșit din cutia mea de gunoi.

4. Greutățile secțiunii inferioare a ușii batante sub pivot și a secțiunii superioare deasupra pivotului trebuie să fie similare pentru a elimina tensiunea de pe servomotorul care deschide ușa. Acest lucru se poate realiza cu niște șuruburi și piulițe grele care au fost găurite în secțiunea superioară a ușii.

Pasul 3: Servomotor și brațe de ridicare

Am folosit un servomotor MR-996. Are un cuplu de: 9,4 kgf · cm (4,8 V) sau 11 kgf · cm (7,2 V). Aceasta înseamnă că pentru o ușă de 20 cm sub pivot, motorul ar putea ridica 11 kg / 20 = 550 g la 7,2 V.

Cu o secțiune contragreutată deasupra tijei pivotante, ușa ar putea fi mai grea și / sau mai lungă. Am folosit două piulițe și șuruburi mari ca contrapondere, prezentate în imagini.

Servo-ul vine cu un braț din plastic care se potrivește pe arborele de ieșire strâns al servo-ului. Tăiați o parte a acestui braț cu un cuțit ascuțit sau tăietori de sârmă.

2. Brațul de ridicare este format din două lungimi de aluminiu, brațul superior este un suport L, brațul inferior este o bucată plană de aluminiu.

Diagramele atașate arată cum se calculează dimensiunile fiecărui braț. Dimensiunile rezultate se bazează pe lățimea cadrului, "d", și poziția punctului de ridicare montat pe ușă.

Brațul superior are decupaje astfel încât brațul să degajeze servomotorul atunci când ridică ușa.

Pasul 4: Blocați solenoidul și suportul deschis

1. Un solenoid montat pe cadru are două scopuri:

a) blocați ușa când este închisă și

b) împiedicați închiderea ușii odată deschisă.

Solenoidul este acționat printr-un FET de la o ieșire a controlerului. Se retrage câteva secunde în timp ce ușa este în curs de deschidere sau închidere.

2. Asigurați o bucată de lemn așa cum se arată în fotografie. Acesta va fi mai scurt decât lățimea cadrului și montat chiar sub tija de pivotare.

Pasul 5: Controlerul

1. Am folosit un Arduino Uno 3 ca bază a controlerului. Există un total de 17 pini de intrare și ieșire.

2. Controlerul păstrează timpul prin intermediul unui controler I2C RTC cu baterie de rezervă. Ar fi de preferat să aveți o rezervă a bateriei reîncărcabile pentru a economisi efortul de a deschide contorul în fiecare an pentru a schimba bateria RTC. Ora este setată printr-un controler rotativ și afișată pe un LED cu 4 cifre din 7 segmente. S-ar putea folosi un ecran LCD și să afișeze mai multe informații, cum ar fi numărul de deschidere și închidere a ușii.

3. Timpii de deschidere și închidere sunt reglați cu potențiometri liniari de 10 k ohmi. Aș fi putut folosi codificatorul rotativ și afișajul cu LED-uri pentru a seta orele de deschidere / închidere, dar am decis că ar fi mai simplu pentru utilizator să poată merge și să vadă timpii de la panou de la distanță. Orele trebuie să se schimbe doar în fiecare săptămână sau cam așa ceva.

4. Un adaptor RF wireless (https://www.adafruit.com/product/1097) pentru confortul deschiderii și închiderii manuale de la distanță. Adresa URL a cheii:

5. Cutia pe care am ales-o pentru a găzdui controlerul era pe partea mică, așa că trebuia să adaug o cutie mai mică pentru a se potrivi receptorului de la distanță.

6. Este atașată diagrama Fritzing.

Pasul 6: Cod

Codul se repetă și efectuează următoarele:

1. scanează starea comutatoarelor de pe panou, 2. citește RTC și convertește ora în minute ale zilei (0-1440).

3. citește cele două potențiometre analogice și convertește în timp întreg deschis și închis. Pentru a oferi o rezoluție mai bună a setărilor de timp, orele de închidere deschise sunt limitate la între 3 am-9am și respectiv 3 pm-9m.

4. citește intrarea RF pentru a vedea dacă este apăsat butonul de la distanță.

5. compară ora curentă cu ora de deschidere și închidere și citește modul pentru a determina deschiderea sau închiderea ușii.

Adăugarea unui comutator manual de deschidere și închidere a complicat proiectarea software-ului prin faptul că sistemul trebuia să comute între modurile „manual” și „automat, adică temporizat”. Am rezolvat acest lucru fără a adăuga un alt comutator de „mod”, solicitând utilizatorului să apese de două ori comutatorul de deschidere sau închidere pentru a reveni la modul automat.

O simplă apăsare a butonului de deschidere sau închidere mută controlerul în modul manual. Există șansa ca, dacă ușa să fie deschisă după ora de închidere, poate pentru a lăsa un pui târziu în coș, utilizatorul să uite să readucă ușa în modul automat. Astfel, modul manual este semnificat de afișajul cu LED care arată „Deschide” sau „Închide” ca memento.

Biblioteci cu afișaj LED pe care le-am primit de la:

Pasul 7: Lista pieselor controlerului

Arduino Uno 34-Digit 7-Segment Module

Servomotor MG 996R

1k Ohm resitor

FET: FQP30N06L.

2 x potențiometre 10kOhm (timp setat de deschidere / închidere)

Codificator rotativ cu buton încorporat

Sârmă jumper

1A convertor DC-DC: pentru servo și solenoid

1 x comutator SPDT (selector set de ore / minute)

1 x SPDT centrează momentan-off-momentan (pentru deschidere / închidere manuală)

1 x SPDT centru oprit (pentru golire / vizualizare timp / selector setare timp)

Solenoid: Push Pull 6-12V 10MM Cursa

Receptor Adafruit Simple RF M4 - 315 MHz Tip momentan

Telecomandă RF cu 2 butoane Keyfob - 315MHz

Cutie

Pasul 8: Alimentarea cu energie și panoul solar și dimensionarea bateriei

1. Deși Arduino poate funcționa de la 12Vdc, acest lucru ar face ca regulatorul liniar de la bord să funcționeze la cald. Servo-ul funcționează mai bine la o tensiune mai mare (<7,2 V), deci un compromis a fost acela de a rula sistemul de 9 V cc și de a folosi un convector DC-DC pentru a alimenta solenoidul și servo-ul la 6 V. Cred că convertorul DC-DC ar putea fi eliminat și Arduino, servomotorul și solenoidul funcționează cu aceeași sursă de 6V (1A). Un condensator 100uF ar fi recomandat pentru a filtra Arduino din servo și solenoid.

2. Controlerul pe care l-am realizat a atras un curent de repaus de aproximativ 200mA. Când solenoidul și servo erau în funcțiune, consumul de curent a fost de aproximativ 1A.

Afișajul LED poate fi golit cu un comutator pentru a economisi energia bateriei.

Având în vedere că ușa a durat aproximativ 7 secunde să se deschidă sau să se închidă, iar operațiunile de deschidere și închidere au avut loc doar de două ori pe zi, 1A în estimarea consumului zilnic de energie a fost neglijată.

Poate rula un pachet de priză 1A 9V, dar rețeaua și pachetul de priză ar trebui să fie protejate de intemperii.

3. Consumul zilnic de energie este calculat ca 24h x 200mA = 4800mAh. O baterie de plumb acid de 7 Ah cu panou solar de 20 W ar trebui să fie suficientă cu o autonomie de o zi în zonele cu o medie anuală de 5 ore de insolație. Dar cu mai multe baterii și un panou mai mare, ar exista mai multe zile de autonomie.

Am folosit următorul calculator online pentru a estima dimensiunea bateriei și a panoului:

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

Pasul 9: Instrucțiuni de utilizare a utilizatorului

Ușa funcționează în mod automat sau manual.

Modul automat înseamnă că ușa se deschide sau se închide în funcție de setările de timp de deschidere sau închidere. Modul automat este semnificat printr-un afișaj gol atunci când comutatorul de afișare este setat la "Gol". Când modul se schimbă din manual în automat, cuvântul „AUTO” va clipi timp de 200mS.

Ușa intră în modul manual ori de câte ori telecomanda sau comutatorul de pe controler sunt activate. Modul manual este semnificat atunci când pe afișaj apare „OPEn” sau „CLSd”, cu comutatorul afișajului setat la „Blank”.

În modul Manual, setările de timp de deschidere / închidere sunt ignorate. Depinde de utilizator să nu uite să închidă ușa dacă a fost deschisă manual sau să deschidă ușa dacă a fost închisă manual sau să revină la modul automat.

Pentru a reveni la modul automat, utilizatorul trebuie să apese butonul Închidere a doua oară dacă ușa este deja închisă sau butonul Deschidere a doua oară dacă ușa este deja închisă.

Ușa începe în modul automat la începutul zilei (12:00 am).

Pasul 10: Clopote și fluiere

Unele îmbunătățiri viitoare ar putea include:

Sonerie fără fir pentru a semnaliza când ușa se deschide / se închide

„Alarmă blocată” dacă sistemul atrage curentul egal cu solenoidul și servo mai mult de 10 secunde.

Bluetooth și aplicație pentru a configura controlerul.

Deschiderea și închiderea controlată de internet.

Înlocuiți afișajul LED cu LCD pentru a afișa mai multe informații.

Înlăturați potențiometrele de setare a timpului de deschidere / închidere și utilizați un comutator și comutatorul rotativ existent pentru a seta orele de deschidere / închidere.