Automatyczna kurtyna z Arduino: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Czas projektu !: Automatyczne otwieranie/zamykanie kurtyny.

Widziałem inne projekty do zamykania i otwierania (automatycznie) zasłon, na pewno chciałem je teraz zbudować.

Większość innych projektów, które widziałem, została zbudowana przy użyciu żyłki wędkarskiej. Nie chciałem używać żyłki, bo żyłki zawsze w pewnym momencie się zerwą ?

Do tej automatycznej kurtyny użyłem paska zębatego (z metalowym wzmocnieniem, więc bardzo mocne) oraz koła pasowego rozrządu (20 zębów), które są również używane w niektórych drukarkach 3d.

Celem było, aby zasłony otwierały się i zamykały automatycznie, gdy robi się jasno lub ciemno, i oczywiście ręczne sterowanie. Rozważałem też timer z RTC, ale jak dotąd działa to dobrze, bez RTC.

(dla kolekcji zdjęć i filmów utworzyłem udostępniony album:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Zobacz także krótką instrukcję i ten film przedstawiający efekt końcowy:

zamknij-otwarte zasłony-2

Krok 1: Materiały i narzędzia, których potrzebujesz

Krok 1:

Zbieram wszystkie potrzebne rzeczy. To może się różnić w innych sytuacjach.

Użyte materiały:

Części

„Mechaniczny”:

Pasek rozrządu do drukarek 3d: 3 lub 6 metrów, w zależności od rozmiaru okna/zasłony.

(Przykład: jeśli twoja zasłona ma pokryć 1,5 metra, potrzebujesz paska o długości 3 metrów)

(zamówiłem to na AliExpress: szerokość pasa GT2 6 mm drukarka 3D RepRap 10 m.)

Koło pasowe 20 zębów

(zamówiłem to na AliExpress: koło rozrządu GT2 20 zębów otwór aluminiowy 5mm pasuje do paska GT2 szerokość 6mm drukarka 3D RepRap Prusa i3)

Gładkie (bez zębów) koło osi (lub drugie koło pasowe swobodne)

Drewno 20x10x1,8 cm

Drewno 2x2x6 cm

Listwy aluminiowe z otworem do wsuwania (czasami służą do wyrównywania ramek do zdjęć na ścianie, miałem je gdzieś porozrzucane)

Niektóre nakrętki i śruby 5 mm

Niektóre nakrętki i śruby 3 mm

Niektóre śruby i kołki do mocowania do ściany

Płyta aluminiowa 0,2x2x30cm, wyciąć 4 paski z 2x1,5 cm

Sprzęt elektryczny:

Arduino Uno R3

Zasilanie 12V 2A (w zależności od używanego silnika)

Silnik z przekładnią (60 do 120 obr./min)

Sterownik silnika L298n

Mała płytka drukowana 3x2,5 cm

3 diody LED

3 rezystory 220 lub 330 omów (rezystory ograniczające prąd dla diod LED)

LDR

1 rezystor 330 Ohm (dzielnik analogowy z LDR)

4 rezystory 10K (rezystory podciągające dla przełączników)

Niektóre nagłówki do małej płytki drukowanej

Przewody (Dupont/Arduino), męsko-męski – męsko-żeński

Etui (115x90x55)

Przełącznik z trzema pozycjami on/off/on

2x (mały) kontaktron z magnesami

Rurka/drut termokurczliwy

Narzędzia użyte:

Lutowane/lutowane

Wiertarka

Piła

Wkrętaki

Gorący klej

Szczypce

Narzędzie do ściągania izolacji

Nożycowy

Cierpliwość

Krok 2: Kroki Tworzenie modułów

Krok 2:

Po pierwsze, planowałem zrobić wszystko tak modułowo, jak to tylko możliwe: platforma silnika, platforma drugiej osi, Arduino, sterownik silnika, interfejs złącza, obudowa.

Zacząłem od stworzenia zestawu silnikowego i złącza (do podłączenia silnika, kontaktronów i LDR do sterownika przez złącze RJ45) na spreparowanym kawałku drewna.

Całość zależy trochę od tego, jaki silnik posiadasz/używasz, ale kluczowe jest to, że pasek napędzany kołem pasowym znajduje się bardzo blisko szyn kurtyny (około 1 do 1,5 cm. obok).

Miałem kilka silników z zębatkami, które uratowałem dawno temu z profesjonalnego zaparzacza do kawy. Były to 24 wolty z przekładnią, która zmniejsza obroty silnika do około 120 obr./min przy zasilaniu 24 woltów. Używam tutaj silnika na 12 V, więc obroty przekładni są około 60. Użyłem 12 V, ponieważ Arduino jest zasilane również z zasilacza, który miałem do tego projektu, i aby zmniejszyć max. moc złącza (więcej na ten temat poniżej).

Przymocuj zębate koło pasowe do osi silnika/przekładni. Oś przekładni wynosiła 6 mm, koło pasowe 5 mm. więc musiałem wywiercić otwór koła pasowego większy do 6 mm.

Następnie stworzyłem mocowanie dla tego silnika, wycinając drewno, aby silnik i przekładnia ładnie pasowały i aby móc zamontować obok niego przełączniki Reed i przymocować go do ściany za pomocą dwóch kołków i śrub.

Następnie wykorzystałem złącze RJ45 (żeńskie), aby podłączyć wszystkie przewody od silnika oraz dwa kontaktrony i LDR. Osiem przewodów (4 pary) w kablu sieciowym wystarczy do wykonania zadania.

Silnik pobiera tylko od 0,1 do 0,3 ampera (przy 12 V, od 1,2 do 4 watów) (w zależności od obciążenia, jakie otrzymuje z kurtyny). Pojedynczy przewód w kablu sieciowym (przynajmniej w tych, które mam) może z łatwością utrzymać 10 watów. W rzeczywistości standard PoE to 15 watów na parę, ale wtedy też potrzebujesz dobrego, certyfikowanego kabla PoE.

A użyta długość kabla to tylko około 2 metry. To było jednak moje główne zmartwienie: czy okablowanie silnika będzie w stanie przenosić moc potrzebną do silnika. Jak dotąd żadnych problemów, żadnych nagrzewania się połączeń lub przewodów, a także wbudowane zabezpieczenie programowe: Silnik może i będzie działać tylko przez maksymalny podany/zdefiniowany czas (30 do 50 sekund, również ponownie w zależności od tego, jak długo zajmie zamknięcie lub otwarcie zasłony). Musisz to dostosować do własnej sytuacji.

Jeśli ten czas pracy zostanie przekroczony, silnik zatrzyma się i nie będzie ponownie napędzany przez sterownik silnika. Przyczyna przekroczenia czasu pracy musi zostać zbadana i rozwiązana przed zresetowaniem Arduino/kontrolera (wystarczy odłączyć/podłączyć kabel zasilający, aby zresetować).

Idealny byłby prosty kabel sieciowy jeden do jednego, ale większość kabli Ethernet (jeśli nie wszystkie) będzie mieć skręcenie w złączu, więc kolorowe przewody, których używasz na jednym końcu, nie będą takie same na drugim końcu, jeśli wiesz co mam na myśli. Musisz dokładnie śledzić, jak wszystko łączysz.

Dwie pary, których mogłem użyć bez zmian, pomarańczowa i brązowa były takie same na obu końcach, ale niebieska i zielona para na jednym końcu stała się mieszanką dwóch na drugim. Nie ma problemu, o ile wiesz, jaka kombinacja kolorów jest podłączona do czego na drugim końcu.

Krok 3: Tworzenie drugiej osi

To prosty krok: zobacz zdjęcia. Stworzyłem małą drugą oś, na której będzie się poruszał pasek, użyłem aluminiowej listwy z otworem ślizgowym, który umożliwia łatwe ustawienie odpowiedniego naprężenia paska. Przymocuj go w pobliżu szyny na drugim końcu zasłony/okna. Zobacz zdjęcie.

Tak więc za pomocą małego drewnianego klocka, aluminiowej listwy z listwą ślizgową, śruby 5mm i 2 nakrętek poskładaj to na zdjęciu i wywierć otwory do przymocowania do ściany za pomocą kołków i śrub przy szynie na prawym końcu kurtyny.

Krok 4: Pas

Pasek:

To naprawdę musi być zrobione precyzyjnie. Ponieważ zastosowałem regulowane osie i kontaktrony, stworzyłem pewne marginesy, ale długość paska musi być dość dokładna, a położenie magnesów i klipsów jeszcze bardziej.

Kupiłem ten pasek od AliExpress, 10 m wzmocniony zębaty pasek rozrządu (do koła pasowego 20 zębów (również od/przez AliExpress)), kosztował tylko 7,60 euro.

W końcu zużyłem wszystkie 10 metrów, jeden na zasłonę o szerokości 3 m (więc potrzebowałem ok. 6 metrów tego pasa), a drugi na mniejsze okno, zasłonę o szerokości 1,7 m, więc wykorzystałem kolejną 3,4 m

Aby uzyskać dokładną długość paska, musisz zamontować rig silnika i rig drugiej osi w żądanych miejscach na ścianie. Owiń pasek z wystarczającym napięciem wokół kół i odetnij pasek.

W 4 aluminiowych listwach o wymiarach 0,2x1,5x2 cm wywierć otwory 3 mm. Zaciśnij dwa paski jeden na drugim i wywierć trzy otwory (aby otwory były ładnie wyrównane, aby później przełożyć śruby). Dwie dziurki na krawędziach/końcach i jedna gdzieś pośrodku, ale upewnij się, że pasek może poruszać się między dwoma otworami. Ma to na celu przymocowanie jednego zestawu pasków do pasa na jednym końcu kurtyny, a pozostałe dwa paski aluminiowe służą do przymocowania/zaciśnięcia dwóch końców pasa razem za pomocą małego kawałka pasa o długości 1,5 cm (Zobacz zdjęcia).

To połączenie służy zatem dwóm celom, łączy końce pasa w pętlę i działa jako jedno z dwóch mocowań do zasłon. Mocno dokręć nakrętki na tym klipsie, aby pas był wystarczająco mocny, aby pociągnąć i popchnąć zasłonę. Siła nie jest aż tak duża, najwyżej 2 do 3 kg (chyba, że coś jest nie tak ?!).

Drugiego zacisku nie należy jeszcze dokręcać, ponieważ położenie tego zacisku należy później dostosować do drugiej zasłony.

Gdy pasek jest gotowy, owinąć go wokół koła pasowego i koła osi i mocno napiąć pasek za pomocą regulowanej osi / aluminiowej taśmy na jednym końcu.

Nie przypinaj jeszcze zasłon do klipsów, musisz wszystko przetestować i wyregulować, zanim będziesz mógł przymocować zasłony.

Klips, który nie jest połączeniem „pętlowym”, powinien więc nadal być „przesuwany”.

Krok 5: Arduino, kontroler silnika i płyta interfejsu

Arduino, kontroler silnika i płytka interfejsu.

Aby uzyskać modułowość, użyłem małej płytki interfejsu (PCB), aby stworzyć niezbędne złącza i rezystory do podciągania i dzielnika LDR, a następnie połączyć z żeńskimi złączami wszystkie przewody złącza RJ45 i przełącznika ręcznego nadpisywania.

W końcu płyta interfejsu jest może słabym punktem w całości i może była niepotrzebna, a bezpośrednie połączenia były może lepsze i łatwiejsze.

Alokacja pinów na Arduino jest następująca;

// rozmieszczenie pinów:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Drukowanie seryjne

// 2 - dioda zielona

// 3 - dioda czerwona

// 4, 5 - sterownik silnika L298n

// 6, 7 - GRATIS

// 8 - Kontaktron górny - zamknij(d)

// 9 - kontaktron dolny - otwarty(ed)

// 10 - Przełącznik ręczny otwarty

// 11 - Ręczne zamknięcie przełącznika

// 12 - GRATIS

// 13 - miga dioda ożywiona (zewnętrzna żółta)

Podłącz wszystkie przewody do płytki interfejsu za pomocą przewodów Arduino (męsko-żeńskich) zgodnie z powyższymi alokacjami pinów.

Przylutuj 3 diody z anodą (długa nóżka) + rezystor do pinów 2, 3 i 13 Arduino, a katody do masy.

Użyłem:

Pin 2 do zielonego, wskazujący otwarcie kurtyny. (lewa kurtyna w lewo widziana z przodu)

Pin 3 do czerwonego, wskazujący zamknięcie kurtyny. (lewa zasłona w prawo widziana z przodu)

Pin 13 do żółtego dla żywego mrugania (jednak już tego nie używałem, ponieważ migająca dioda w ciemności może być denerwująca, ale jest do użycia?, z drugiej strony zaprogramowałem diodę tak, aby nie była naprawdę używana, użycie wskazania CIEMNY lub JASNY do migania tylko w ciągu dnia, jest również łatwo możliwe).

Właściwie to wszystko poszło w trakcie tworzenia tego sterownika. Pomysł czerwonego i zielonego leda pojawił się później, a użycie żółtego stało się mniej ważne.

Krok 6: Złóż wszystko razem

Zbudowałem obudowę. Koperta, która na zewnątrz jest CASE115x90x55MM, w środku była nieco mniejsza (107x85x52, Wywierć otwory 5 mm na diody LED, otwór 6 mm na przełącznik, otwór 6 mm na przewód złącza/kabel sieciowy oraz otwory na złącze zasilania Arduino i złącze USB (co jest łatwe do programowania/aktualizacji Arduino)

Przylutuj też dwa przewody ze złącza zasilania Arduino do sterownika silnika. Arduino jest zasilane przez to zewnętrzne złącze zasilania, podobnie jak sterownik silnika.

Umieść Arduino, sterownik silnika i płytkę drukowaną w obudowie i podłącz wszystkie przewody (diody LED z rezystorami 220 omów, przełącznik z rezystorami podciągającymi, a także poprowadź kabel ethernetowy przez otwór do płytki drukowanej i podłącz do nagłówków.

Przymocuj platformę silnikową do ściany po lewej stronie okna, drugie koło osiowe po prawej stronie okna, załóż pasek wokół kół pasowych, podłącz kabel Ethernet do złącza RJ45 na platformie silnikowej, włącz zasilanie Arduino na początku tylko z USB.

Prześlij program/oprogramowanie układowe "curtain-2.ino" i przetestuj wartości diod LED i kontaktrony oraz ręczne przełączanie za pośrednictwem wyjścia monitora Arduino IDE Serial. Szczególna ostrożność przy pierwszych testach, w zależności od sposobu podłączenia silnika do sterownika silnika, silnik powinien obracać się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby zamknąć zasłonę, i zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aby otworzyć. Jeśli to nie jest prawidłowe, możesz albo skrzyżować przewody na sterowniku silnika lub na płytce drukowanej, albo przeprogramować funkcje „motor_open()” i „motor_close()”, aby działały odwrotnie. zgodnie ze wskazówkami zegara).

Magnesy do kontaktronów należy umieścić w odpowiednich strategicznych miejscach. Gdy klips do zasłony po prawej stronie znajduje się we właściwym miejscu (a więc również daleko po prawej, gdy zasłona jest otwarta), wówczas klips do zasłony lewej znajduje się daleko po lewej stronie (kurtyna otwarta) i magnes dla dolnego kontaktronu powinien znajdować się bardzo blisko po lewej stronie klipsa dla lewej kurtyny (patrz także wideo i zdjęcia).

Magnes do górnego kontaktronu powinien wtedy znajdować się na górze pasa pośrodku okna (ponownie, gdy zasłona jest otwarta). Zdjęcia i wideo sprawią, że będzie to jasne.

Magnes górny przesunie się w lewo (w kierunku platformy silnikowej) podczas zamykania kurtyny i powinien aktywować kontaktron, gdy kurtyny spotkają się w środku (pozycja zamknięta) Jeśli kontaktron zostanie aktywowany za późno, masz (duży) problem. Silnik będzie próbował ściągnąć zasłony, ale już są, więc pasek się zablokuje lub ześlizgnie, albo silnik zgaśnie, ciągnąc duży prąd. Tak więc strojenie jest bardzo ważne i dotyczy to oczywiście również pozycji zamknięcia. Ale tak czy inaczej, dostrojenie tego nie zabrało tak wiele czasu i wysiłku, naprawdę.. Przyklejanie/przyklejanie magnesów na górze i na dole paska musi być precyzyjne, z opcją przesuwania kontaktronów na platformie silnikowej, masz marginesy, aby dostroić go w sam raz: zobacz ten film na ostateczny test

Pierwszy film w tym udostępnionym albumie to test paska i przełączniki odczytu:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Aby to przetestować, możesz użyć ręcznego nadpisywania przełącznika.

Zakrywanie/odkrywanie LDR umożliwia symulację ciemności i światła.

Gdy klipsy na pasku zatrzymają się we właściwych miejscach, możesz przypiąć zasłony do klipsów i cieszyć się automatycznym zamykaniem i otwieraniem zasłon:-)