„Arduino Uno“automatinė skėčių sistema: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Sukurtas produktas yra automatinė skėčių nuo saulės sistema transporto priemonėms, ji yra visiškai autonomiška ir valdoma temperatūros ir šviesos jutiklių. Ši sistema leistų šešėliui tiesiog uždengti automobilio langą, kai automobilis pasiekia tam tikrą temperatūrą ir kai pro automobilį praleidžiamas tam tikras šviesos kiekis. Ribos buvo nustatytos taip, kad šešėlis neveiktų, kai transporto priemonė yra įjungta. Prie sistemos buvo pridėtas jungiklis, jei norite padidinti atspalvį, nors nė vienas iš parametrų nebuvo įvykdytas. Pavyzdžiui, jei buvo vėsi naktis ir norite, kad jūsų automobilis būtų apsaugotas nuo privatumo, galite tiesiog paspausti jungiklį, kad pakeltumėte atspalvį. Taip pat galite išjungti jungiklį, kad visiškai išjungtumėte sistemą.

Problemos teiginys - „Kai transporto priemonės paliekamos karštyje, automobilio salono temperatūra gali tapti labai nepatogi, ypač jam pačiam, kai vėl įvažiuojate į transporto priemonę, arba keleiviams, likusiems transporto priemonėje. Aklųjų sistemos turėjimas taip pat gali būti apsauginis įtaisas, neleidžiantis kam nors žiūrėti į jūsų automobilį. Nors automobiliams yra skėčių, kuriuos lengva ir paprasta uždėti, kartais tai gali sukelti problemų ir galite pamiršti juos uždėti. Naudodami automatinę skėčių nuo saulės sistemą, jums nereikės rankiniu būdu uždėti atspalvių arba nepamiršti jų uždėti, nes prireikus jis automatiškai pakils.

Vaizdo šaltinis:

1 žingsnis: dizaino koncepcijos procesas

Norėjau paprasto dizaino ir naudojimo dizaino, kurį galiausiai būtų galima integruoti į transporto priemonę. Tai reiškia, kad tai būtų jau įdiegta transporto priemonės funkcija. Tačiau, kaip ir dabar, jis gali būti naudojamas ir langų atspalvių sistemoms. Dizaino kūrimo procesui buvo pateikti keli eskizai ir idėjos, tačiau panaudojus sprendimo matricą, dabar sukurtas produktas buvo nuspręsta sukurti.

2 žingsnis: naudojamos medžiagos

Paveikslėliai yra tikri projekte naudojami komponentai. Projekto duomenų lapai yra pridedamame dokumente. Ne visus duomenų lapus buvo galima pateikti. Viso produkto sukūrimas man kainavo maždaug 146 USD.

Dauguma dalių ir komponentų buvo iš „Amazon“arba namų tobulinimo parduotuvės „Lowe's“.

Kiti naudojami prietaisai:

Vielos nuėmikliai

Replės

Phillips atsuktuvas

Plokščias atsuktuvas

Kelių metrų

Nešiojamas kompiuteris

Arduino atsisiųsti programą

3 žingsnis: logika: kaip tai veikia

Grandinės:

Per kompiuterį ar nešiojamąjį kompiuterį „Arduino“programuotojo kodas siunčiamas „Arduino Uno“, kuris nuskaito kodą ir vykdo komandas. Kai kodas bus įkeltas į „Arduino Uno“, nereikės palaikyti ryšio su kompiuteriu, kad galėtumėte tęsti programą, kol „Arduino Uno“gaus kitą maitinimo šaltinį. H -tiltas grandinėje suteikia 5 voltų išėjimą, kurio pakanka „Arduino Uno“valdymui. Leidžiama sistemai veikti be kompiuterio kaip „Arduino Uno“maitinimo šaltinio, todėl sistema yra nešiojama, o tai būtina, jei norite ją naudoti transporto priemonėje.

Prie „Arduino Uno“prijungti du ribiniai jungikliai, temperatūros jutiklis, šviesos jutiklis, RBG šviesos diodas ir „H -Bridge“.

Šviesos diodas RBG nurodo, kur yra gaiduko strypas. Kai gaidukas yra apatinėje padėtyje, įjungiantis apatinį ribinį jungiklį, šviesos diodas rodomas raudonai. Kai trigeris yra tarp abiejų galinių jungiklių, šviesos diodas šviečia mėlyna spalva. Kai gaidukas viršuje atsitrenkia į viršutinį ribinį jungiklį, šviesos diodas rodo rausvai raudoną spalvą.

Ribiniai jungikliai yra grandinės išjungikliai, nurodantys sistemai sustabdyti variklio judėjimą.

H -tiltas veikia kaip variklio sukimosi valdymo relė. jis veikia įjungus poromis. jis keičia srovės srautą per variklį, kuris kontroliuoja įtampos poliškumą, leidžiantį keisti kryptį.

12 voltų, 1,5 amperų baterija maitina variklį. Akumuliatorius prijungtas prie H tilto, kad būtų galima valdyti variklio sukimosi kryptį.

Rankinis perjungimo jungiklis yra tarp akumuliatoriaus ir H tilto, kad veiktų kaip įjungimo/ išjungimo komponentas, imituojantis, kai automobilis įjungtas arba išjungtas. Kai įjungtas jungiklis, rodantis, kad automobilis įjungtas, jokių veiksmų nebus. Tokiu būdu vairuodami automobilį šešėlis neveiks. Kai jungiklis yra išjungtas ir veikia taip, lyg transporto priemonė būtų išjungta, sistema veiks ir veiks tinkamai.

Temperatūros jutiklis yra pagrindinė grandinės sudedamoji dalis, jei nustatytos ribos temperatūra nesilaikoma, net ir pastebėjus šviesą, nebus imtasi jokių veiksmų. Jei temperatūra pasiekiama, kodas tikrina šviesos jutiklius.

Jei šviesos ir temperatūros jutiklių parametrai atitinka, sistema nurodo varikliui judėti.

Fizinė kompensacija:

Pavarų dėžė pritvirtinta prie 12 V 200 aps./min pavarų nuolatinės srovės variklio. Krumpliaračio pavara varo vairą, sukantį grandinę ir žvaigždutės sistemą, valdančią prie grandinės pritvirtinto aliuminio strypo judėjimą aukštyn arba žemyn. Metalinis strypas yra prijungtas prie šešėlio, todėl jį galima pakelti arba nuleisti priklausomai nuo to, kokie dabartiniai kodo parametrai reikalauja atspalvio.

4 žingsnis: projekto kūrimas

Sukūrimo procesas:

1 žingsnis: Sukurkite rėmą

2 žingsnis: pritvirtinkite komponentus prie rėmo; apima krumpliaračio ir grandinės sistemas, taip pat ritininį šešėlį su nuimtu fiksavimo kaiščiu

Aš naudoju reples, kad nuimčiau galinį dangtelį nuo ritinėlio šešėlio, kad pašalinčiau fiksavimo kaištį. Jei nebūsite atsargūs, spyruoklės įtempimas ritininiame šešėlyje atsiskleis, jei taip atsitiks, jį lengva suvynioti. Tiesiog laikykite volelio šešėlį ir pasukite vidinį mechanizmą, kol jis bus tvirtas.

3 žingsnis) Sukurkite grandinę ant duonos lentos - naudokite trumpiklius, kad prijungtumėte tinkamą duonos lentos kaištį prie „Arduino“skaitmeninio arba analoginio kaiščio.

4 veiksmas) Sukurkite kodą „Arduino“

5 žingsnis) Bandymo kodas; Pažvelkite į spaudinį serijiniame monitoriuje, jei problemos ištaiso kodą.

6 žingsnis) Užbaikite projektą; Kodas veikia su sukurta grandine ir produkto struktūra.

Kuriant savo projektą buvo panaudota daug forumų ir mokomųjų vaizdo įrašų.

Literatūros sąrašas:

• 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…

Su bandymais ir klaidomis, tyrimais ir papildoma kolegų bei kolegijos profesorių pagalba galėjau sukurti savo galutinį projektą.

5 žingsnis: kūrimo procesas: sistema

Produktas turėjo būti pagamintas taip, kad jį būtų galima pagaminti iš dalių, kurias būtų gana lengva gauti.

Fizinis rėmas buvo pagamintas tik iš kedro medienos ir varžtų.

Rėmas yra 24 colių ilgio ir 18 colių aukščio. tai yra maždaug 1: 3 viso dydžio vidutinio automobilio priekinio stiklo skalė.

Fiziniame gaminyje yra du plastikiniai krumpliaračių ir grandinių rinkiniai, du metaliniai strypai ir ritininis šešėlis.

Pavarų dėžė yra prijungta prie nuolatinės srovės variklio, ji sukasi metaliniu strypu, kuris veikia kaip variklio velenas, valdantis grandinės judėjimą. Vairuotojo strypas buvo pridėtas, kad atspalvis judėtų tolygiai.

Pavaros ir grandinė leidžia kitam metaliniam strypui pakelti ir nuleisti šešėlį ir veikia kaip dviejų galinių jungiklių paleidiklis..

Rulono šešėlis iš pradžių turėjo fiksavimo mechanizmą, kai jį nusipirkau, ir aš jį išėmiau. Tai suteikė volelio šešėliui galimybę būti pakeltam ir nuleistam žemyn, neužsifiksavus padėtyje, kai kėlimo judesys sustojo.

6 žingsnis: laidų sąranka

Laidai turėjo būti tvarkingai sutvarkyti ir laidai atskirti taip, kad tarp laidų nebūtų trukdžių. Šio projekto metu litavimas nebuvo atliktas.

„Ywrobot LDR“šviesos jutiklis naudojamas kaip šviesos detektorius, tai yra fotorezistorius, prijungtas prie „Arduino UNO“analoginio kaiščio A3

DS18B20 temperatūros jutiklis naudojamas kaip nustatytas temperatūros parametras projektui, jis nuskaitomas Celsijaus laipsniu, o aš jį perskaičiau į Fahrenheitą. DS18B20 palaiko ryšį per 1 laidų magistralę. Biblioteką reikia atsisiųsti ir integruoti į Arudino kodo eskizą, kad būtų galima naudoti DS18B20. Temperatūros jutiklis prijungtas prie „Arduino UNO“2 skaitmeninio kaiščio

RBG šviesos diodas naudojamas kaip indikatorius, nurodantis šešėlio padėtį. Raudona spalva yra tada, kai atspalvis yra visiškai aukštyn arba visiškai žemyn, ir mėlyna, kai yra judanti. Raudonas kaištis ant šviesos diodo prijungtas prie 4 skaitmeninio kaiščio „Arduino UNO“. Mėlynas kaištis ant šviesos diodo, prijungtas prie „Arduino UNO“3 skaitmeninio kaiščio

Mikro ribotuvai buvo naudojami kaip sustojimo taškai šešėlio padėčiai ir variklio judėjimui sustabdyti. Ribinis jungiklis apačioje prijungtas prie „Arduino UNO“skaitmeninio kaiščio 12. Ribinis jungiklis viršuje prijungtas prie „Arduino UNO“skaitmeninio kaiščio 11. Abu buvo nustatyti į pradinę nulinę būseną, kai jie nebuvo suaktyvinti/ paspausti

Variklio sukimosi valdymui buvo naudojamas „L298n Dual H-Bridge“. Reikėjo valdyti tiekiamą akumuliatoriaus srovę. 12 V baterijos maitinimas ir įžeminimas yra prijungti prie „H-Bridge“, kuris maitina 12 V 200 aps./min. „H-Bridge“yra prijungtas prie „Arduino UNO“

Įkraunama 12 voltų 1,5 A baterija suteikia varikliui energijos

Šiam projektui buvo naudojamas 12 voltų 0,6 A 200 aps / min šepečiu apverčiamas pavarų dėžės nuolatinės srovės variklis. Buvo per greitas, kad veiktų visu darbo ciklu, o būtų valdomas naudojant impulsų pločio moduliaciją (PWM)

7 žingsnis: projekto projektavimo duomenys

Norint sukurti projektą, nereikėjo daug eksperimentinių duomenų, skaičiavimų, grafikų ar kreivių. Šviesos jutiklis gali būti naudojamas dideliam ryškumo diapazonui, o temperatūros jutiklis yra nuo -55 ° C iki 155 ° C, o tai daugiau nei atitinka mūsų temperatūros diapazoną. Pats atspalvis yra pagamintas iš vinilo audinio ir pritvirtintas prie aliuminio strypo, o 12 V baterija buvo pasirinkta, nes nenorėjau turėti problemų su galia. 12 V variklis buvo pasirinktas siekiant valdyti įtampą ir srovę, tiekiamą iš akumuliatoriaus, ir remiantis ankstesnėmis žiniomis, kad jis turėtų būti pakankamai galingas, kad veiktų veikiant joms. Buvo atlikti skaičiavimai, siekiant patvirtinti, kad jis tikrai gali valdyti sukimo momentą, kuris būtų taikomas variklio 0,24 colio velenui. Kadangi tikslus aliuminio strypo tipas nebuvo žinomas dėl asmeninių reikmenų naudojimo, skaičiavimams buvo naudojamas „Aluminium 2024“. Strypo skersmuo yra apie 0,25 colio, o ilgis - 18 colių. Naudojant internetinę metalo parduotuvės svorio skaičiuoklę, strypo svoris yra 0,0822 svarai. Naudotas vinilo audinys buvo supjaustytas iš didesnio gabalo, sveriančio 1,5 svaro. Naudojamas kvadratinis audinio gabalas yra 12 metrų ilgio ir 18 colių pločio ir yra pusė dydžio originalus gabalas. Dėl šios priežasties mūsų audinio gabalo svoris yra maždaug 0,75 svaro. Bendras strypo ir audinio svoris yra 0,8322 svarai. Sukimo momentas dėl šių bendrų apkrovų veikia strypo masės centre ir buvo apskaičiuotas padauginus bendras svoris 0,24 colio veleno spinduliu. Bendras sukimo momentas veikia strypo centre, kurio vertė yra 0,2 lb-in. Strypas pagamintas iš vienos medžiagos, kurio skersmuo yra vienodas, o viename gale yra grandininė atrama, o kitame - variklio velenas. Kadangi grandinės atrama ir variklio velenas yra vienodais atstumais nuo strypo centro, sukimo momentas dėl svorio paskirstomas kiekvienam galui vienodai. Todėl variklio velenas turėjo valdyti pusę sukimo momento dėl svorio arba.1 lb-in. Mūsų nuolatinės srovės variklio maksimalus sukimo momentas yra 0,87 lb-in esant 200 aps./min., Kuris daugiau nei pritaikys skėčius nuo saulės ir strypą, todėl variklis buvo įdiegtas, kad būtų galima pradėti bandymus. Skaičiavimai leido man suprasti, kad variklis neturėtų veikti maksimaliomis sąlygomis, todėl darbo ciklą teks sumažinti nuo 100 proc. Darbo ciklas buvo sukalibruotas bandymų ir klaidų būdu, siekiant nustatyti idealų greitį saulės šešėliui pakelti ir nuleisti.

8 žingsnis: „Arduino“eskizas

Norėdami užprogramuoti kodą, naudoju „Arduino IDE“. Atsisiųskite programuotoją iš svetainės

Tai paprasta naudoti, jei niekada to nenaudojote. „YouTube“ar internete yra daug mokomųjų vaizdo įrašų, skirtų išmokti koduoti programą naudojant „Arduino“programinę įrangą.

Savo projektui aš naudojau „Arduino UNO“mikrovaldiklį. Jame buvo pakankamai skaitmeninių kaiščių įėjimų, kurių man reikėjo.

Pridėtas failas yra mano projekto kodas ir serijinio monitoriaus spausdinimas. Kaip pastebima dokumente, kuriame rodoma išspausdinta medžiaga, nurodoma, kada atspalvis yra iki galo arba visiškai žemyn, ir kai juda aukštyn arba žemyn.

Norint naudoti DS18B20 temperatūros jutiklį, buvo naudojama biblioteka „OneWire“. Ši biblioteka yra skirtuke Eskizas, kai yra atidaryta „Arduino“programa.

Kad kodas veiktų, įsitikinkite, kad įkeliant kodą naudojamas tinkamas prievadas ir lenta, jei ne, „Arduino“pateiks KLAIDĄ ir neveiks tinkamai.

9 žingsnis: galutinis produktas

Aš įdėjau visus laidus į dėžę, kad apsaugotų juos nuo pažeidimų ar pašalinimo, todėl grandinė gali neveikti.

Vaizdo įraše rodomi visi galimi automatinio skėčio nustatymai. Šešėlis kyla aukštyn, tada šviesa yra uždengta, kad atspalvis vėl nusileistų. Tai veikia tik todėl, kad buvo pasiekta temperatūros riba, jei temperatūra nebuvo pakankamai šilta, atspalvis visiškai nejudėtų ir liktų apačioje ramybės būsenoje. Sistemos veikimui reikalingą temperatūrą galima keisti ir reguliuoti pagal pageidavimą. Vaizdo įraše esantis perjungimo jungiklis parodo, kada transporto priemonė yra įjungta arba kai jis nori nustoti tiekti variklį.

Produktas yra visiškai nešiojamas ir autonomiškas. Jis suprojektuotas kaip elementas, įmontuotas transporto priemonėje kaip automatinė šešėliavimo sistema, tačiau gali būti naudojama dabartinė konstrukcija lauko šešėliavimo sistemoms arba namo viduje langams.

Naudojimui patalpose produktas galiausiai gali būti fiziškai prijungtas prie namų termostato arba naudojant „Bluetooth“adapterį prie grandinės ir kodo, kad būtų galima valdyti gaminį naudojant programą mobiliesiems. Tai nėra pirminis ketinimas ar gaminio konstrukcija, tik galimas dizaino panaudojimas.