Arduino Uno -varjostin: 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Luotu tuote on automaattinen aurinkovarjojärjestelmä ajoneuvoille, se on täysin itsenäinen ja sitä ohjaavat lämpötila- ja valoanturit. Tämän järjestelmän avulla varjostin voisi yksinkertaisesti peittää auton ikkunan, kun auto saavuttaa tietyn lämpötilan ja kun tietty määrä valoa johdetaan auton läpi. Rajat on asetettu niin, että varjostin ei toimi, kun ajoneuvo on päällä. Järjestelmään lisättiin kytkin, jos haluat nostaa sävyä, vaikka kumpikaan parametreista ei täyty. Jos esimerkiksi yö oli viileä ja halusit auton peittävän yksityisyyttäsi, voit yksinkertaisesti painaa kytkintä varjostuksen nostamiseksi. Voit myös sammuttaa järjestelmän kokonaan kytkemällä virran pois päältä.

Ongelman selitys -”Kun ajoneuvot jätetään kuumuuden ulkopuolelle, ajoneuvon sisälämpötila voi muuttua erittäin epämukavaksi etenkin itsellesi, kun palaat ajoneuvoon tai ajoneuvoon jääneille matkustajille. Kaihtimen käyttäminen voi myös toimia turvalaitteena, joka estää ihmisiä katsomasta ajoneuvoasi. Vaikka autoissa on aurinkovarjoja, jotka on helppo ja yksinkertainen asentaa, se voi joskus olla vaikeaa ja saatat unohtaa sen asettamisen. Automaattisen aurinkovarjojärjestelmän ansiosta sinun ei tarvitse asettaa sävyjä manuaalisesti tai muistaa laittaa niitä ylös, koska se nousee automaattisesti tarvittaessa.

Kuvan lähde:

Vaihe 1: Suunnittelukonseptiprosessi

Halusin yksinkertaisen valmistaa ja käyttää muotoilua, joka voitaisiin lopulta integroida ajoneuvoon. Tämä tarkoittaa, että se olisi ajoneuvoon jo asennettu ominaisuus. Kuitenkin sellaisena kuin se on nyt rakennettu, sitä voitaisiin käyttää myös ikkunoiden varjostinjärjestelmissä. Suunnittelun luomisprosessia varten tehtiin useita luonnoksia ja ideoita, mutta päätösmatriisin käytön jälkeen nyt tehty tuote oli päätetty rakentaa.

Vaihe 2: Käytetyt materiaalit

Kuvat ovat todellisia komponentteja, joita projektissa on käytetty. Projektitiedot ovat liitteenä olevassa asiakirjassa. Kaikkia tietolomakkeita ei voitu toimittaa. Koko tuotteen rakentaminen maksoi minulle noin 146 dollaria.

Suurin osa osista ja komponenteista tuli Amazonista tai Lowe's -nimisestä sisustuskaupasta.

Muut käytetyt laitteet:

Langanpoistimet

Pihdit

Ristipääruuvimeisseli

talttapäinen ruuvimeisseli

Monimittari

Kannettava tietokone

Arduino ladattu ohjelma

Vaihe 3: Logiikka: miten se toimii

Piiri:

Tietokoneen tai kannettavan tietokoneen kautta Arduino -ohjelmoijan koodi lähetetään Arduino Unolle, joka lukee sitten koodin ja suorittaa komennot. Kun koodi on ladattu Arduino Unoon, sinun ei tarvitse pysyä yhteydessä tietokoneeseen jatkaaksesi ohjelmaa niin kauan kuin Arduino Uno saa toisen virtalähteen toimimaan. Piirin H -silta antaa 5 voltin tehon, joka riittää Arduino Unon ohjaamiseen. Antaa järjestelmän toimia ilman tietokonetta Arduino Unon virtalähteenä, mikä tekee järjestelmästä kannettavan, mikä on välttämätöntä, jos sitä halutaan käyttää ajoneuvossa.

Arduino Unoon on kytketty kaksi rajakytkintä, lämpötila -anturi, valoanturi, RBG -LED ja H -silta.

RBG -LED osoittaa, missä liipaisussauva sijaitsee. Kun liipaisin on ala -asennossa ja käynnistää alarajakytkimen, LED palaa punaisena. Kun liipaisin on kummankin rajakytkimen välissä, LED palaa sinisenä. Kun liipaisin on yläosassa ja osuu ylärajakytkimeen, LED-valo näyttää vaaleanpunaiselta.

Rajakytkimet ovat piirin katkaisukytkimiä, jotka kehottavat järjestelmää pysäyttämään moottorin liikkeen.

H -silta toimii releenä moottorin pyörimissäädölle. se toimii kytkemällä parit päälle. se vuorottelee moottorin läpi kulkevaa virtaa, joka ohjaa jännitteen napaisuutta ja mahdollistaa suunnanmuutoksen.

12 voltin 1,5 ampeerin akku antaa moottorille virran. Akku on kytketty H -siltaan siten, että moottorin pyörimissuuntaa voidaan ohjata.

Manuaalinen vaihtokytkin on akun ja H -sillan välissä, ja se toimii On/ Off -osana, joka simuloi auton ollessa päällä tai pois päältä. Kun kytkin on päällä, mikä osoittaa, että ajoneuvo on päällä, mitään ei tapahdu. Tällä tavalla varjostin ei toimi autoa ajaessasi. Kun kytkin on pois päältä ja toimii samalla tavalla kuin ajoneuvo on sammutettu, järjestelmä toimii ja toimii kunnolla.

Lämpötila -anturi on piirin keystone -komponentti, jos asetetun kynnysarvon lämpötila ei täyty, mitään ei tehdä, vaikka valoa havaittaisiin. Jos lämpötilaraja saavutetaan, koodi tarkistaa valoanturit.

Jos valo- ja lämpötila -anturiparametrit täyttyvät, järjestelmä kehottaa moottoria liikkumaan.

Fyysinen osaaminen:

Vaihde on kiinnitetty 12 V 200 rpm: n tasavirtamoottoriin. Vaihde käyttää vetotankoa, joka pyörii ketjua ja ketjupyörää, joka ohjaa ketjuun kiinnitetyn alumiinitanon ylös- tai alaspäin suuntautuvaa liikettä. Metallitanko on liitetty varjostimeen, jolloin sitä voidaan nostaa tai laskea sen mukaan, mitä nykyiset koodiparametrit vaativat varjon olevan.

Vaihe 4: Hankkeen kehittäminen

Luomisprosessi:

Vaihe 1) Rakenna kehys

Vaihe 2) Kiinnitä komponentit runkoon; sisältää hammaspyörä- ja ketjujärjestelmät, myös rullavarjostimen, jossa lukitustappi on poistettu

Käytin pihtejä irrottaaksesi päätykannen rullan varjosta irrottaaksesi lukitustapin. Jos et ole varovainen, rullan varjossa oleva jousikireys kelautuu, jos näin tapahtuu, se on helppo kelata uudelleen. Pidä vain rullan varjosta ja kierrä sisäistä mekanismia tiukkaan.

Vaihe 3) Tee piiri leipälevylle - käytä hyppyjohtoja liittääksesi oikean leipälevyn tapin Arduino digitaaliseen tai analogiseen nastaan.

Vaihe 4) Luo koodi Arduinossa

Vaihe 5) Testikoodi; Katso tulostusta sarjamonitorista, jos ongelmat korjaavat koodia.

Vaihe 6) Viimeistele projekti; Koodi toimii luodun piirin ja tuoterakenteen kanssa.

Monia foorumeita ja opetusvideoita käytettiin projektin luomisessa.

Luettelo viitteistä:

• 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…

Yritysten ja erehdysten, tutkimuksen ja kollegoiden sekä yliopiston professoreiden lisäapun avulla pystyin luomaan lopullisen projektini.

Vaihe 5: Luomisprosessi: Kehys

Tuote piti rakentaa siten, että se voitaisiin valmistaa osista, jotka oli helppo hankkia.

Fyysinen runko oli valmistettu vain setripuusta ja ruuveista.

Runko on 24 tuumaa pitkä ja 18 tuumaa pitkä. se on suunnilleen 1: 3 -mittakaava täysikokoisesta ajoneuvon tuulilasista.

Fyysisessä tuotteessa on kaksi muovivaihteistoa ja ketjusarjaa, kaksi metallitankoa ja rullavarjostin.

Vaihde on kytketty tasavirtamoottoriin, se pyörii metallitankoa, joka toimii vetoakselina, joka ohjaa ketjun liikettä. Ohjaussauva lisättiin, jotta varjo liikkuisi tasaisesti.

Vaihteen ja ketjun avulla eri metallitanko voi nostaa ja laskea varjoa ja toimii kahden rajakytkimen liipaisimena..

Rullavarjossa oli alun perin lukitusmekanismi ostettaessa ja otin sen ulos. Tämä antoi rullan varjolle mahdollisuuden vetää ylös ja laskea alas lukitsematta asentoon, kun nostoliike pysähtyi.

Vaihe 6: Johdotuksen asennus

Johdotukset on järjestettävä siististi ja johdot on erotettava toisistaan niin, ettei johtojen välillä ole häiriöitä. Tämän projektin aikana ei tehty juottamista.

Ywrobot LDR -valoanturia käytetään valonilmaisimena, se on valovastus, joka on kytketty Arduino UNO: n analogiseen nastaan A3

DS18B20 -lämpötila -anturia käytetään projektin lämpötila -parametrina, se luetaan Celsius -asteina ja muutin sen Fahrenheit -asteiseksi. DS18B20 kommunikoi 1-johdinväylän kautta. Kirjasto on ladattava ja integroitava Arudino -koodiluonnokseen, jotta DS18B20 voidaan käyttää. Lämpötila -anturi on kytketty Arduino UNO: n digitaaliseen nastaan 2

RBG -LEDiä käytetään osoittamaan, missä varjostin on. Punainen on silloin, kun sävy on kokonaan ylös tai kokonaan alas, ja sininen on liikkuvassa tilassa. Punainen nasta LEDissä, joka on kytketty Arduino UNO: n digitaaliseen nastaan 4. Sininen nasta LEDissä liitetty Arduino UNO: n digitaaliseen nastaan 3

Mikrorajakytkimiä käytettiin pysäytyskohtina varjostimen asennossa ja moottorin liikkeen pysäyttämisessä. Rajakytkin alareunassa kytketty digitaaliseen nastaan 12 Arduino UNO: ssa. Rajakytkin yläosassa kytketty Arduino UNO: n digitaaliseen nastaan 11. Molemmat asetettiin nollaan, kun niitä ei käynnistetty/ painettu

L298n Dual H-Bridge -laitetta käytettiin moottorin pyörimissäätöön, ja sitä tarvittiin käytettävän akun virrankulutuksen käsittelyyn. 12 V: n akun virta ja maadoitus on kytketty H-siltaan, joka tuottaa virtaa 12 V: n 200 rpm: n vaihteistomoottorille. H-silta on yhdistetty Arduino UNO: hon

Ladattava 12 voltin 1,5 A: n akku antaa moottorille virran

Tässä projektissa käytettiin 12 voltin 0,6 A 200 r / min harjattua, vaihdettavaa vaihdemoottoria. Oli liian nopea toimimaan täydellä käyttöjaksolla, kun sitä hallittiin pulssileveysmodulaatiolla (PWM)

Vaihe 7: Projektisuunnittelutiedot

Projektin kehittämiseen ei tarvittu paljon kokeellisia tietoja, laskelmia, kaavioita tai käyrää. Valoanturia voidaan käyttää suurella kirkkausalueella, ja lämpötila -anturin lämpötila -alue on -55 ° C -155 ° C, mikä vastaa enemmän kuin lämpötila -alueemme. Itse sävy on valmistettu vinyylikankaasta ja kiinnitetty alumiinitankoon, ja 12 V: n akku valittiin, koska en halunnut olla virtaongelma. 12 V: n moottori valittiin käsittelemään akusta syötettyä jännitettä ja virtaa ja perustuen aiempaan tietoon, että sen pitäisi olla riittävän tehokas toimimaan kohdistuvien voimien alla. Laskelmilla varmistettiin, että se todella pystyy käsittelemään moottorin 0,24 tuuman akseliin kohdistuvaa vääntömomenttia. Koska alumiinitankojen tarkka tyyppi oli tuntematon henkilökohtaisten tarvikkeiden käytön vuoksi, laskelmissa käytettiin alumiinia 2024. Tangon halkaisija on noin 0,25 tuumaa ja pituus 18 tuumaa. Verkkokaupan painolaskimen avulla tangon paino on 0,0822 paunaa. Käytetty vinyylikangas leikattiin suuremmasta kappaleesta, joka painaa 1,5 paunaa. Käytetty neliönmuotoinen kangaskappale on pituudeltaan 12 x 18 tuumaa leveä ja puolet alkuperäinen pala. Tästä syystä kangaskappaleemme paino on noin 0,75 paunaa. Tangon ja kankaan yhteenlaskettu kokonaispaino on 0,8322 paunaa. Näiden yhdistettyjen kuormien aiheuttama vääntömomentti vaikuttaa tangon massan keskipisteeseen ja se laskettiin kertomalla kokonaispaino akselin 0,24 tuuman säteellä. Kokonaisvääntömomentti toimii tangon keskellä, jonka arvo on 0,2 lb-in. Tanko on valmistettu yhdestä materiaalista, jonka halkaisija on tasainen, ja sen toisessa päässä on ketjutuki ja toisessa päässä moottorin akseli. Koska ketjutuki ja moottorin akseli ovat yhtä kaukana tangon keskipisteestä, painosta johtuva vääntömomentti jaetaan molemmille päille tasaisesti. Siksi moottorin akselin oli kestettävä puolet vääntömomentista painon tai.1 lb-in. Tasavirtamoottorimme suurin vääntömomentti on 0,87 lb-in 200 rpm, mikä sopii enemmän kuin aurinkosuojaan ja tankoon, joten moottori otettiin käyttöön testauksen aloittamiseksi. Laskelmat saivat minut ymmärtämään, että moottorin ei pitäisi toimia suurimmissa olosuhteissa, joten käyttöjaksoa olisi lyhennettävä 100 prosentista. Käyttöjakso kalibroitiin kokeilemalla ja määrittämällä ihanteellinen nopeus aurinkosuojan nostamiseen ja laskemiseen.

Vaihe 8: Arduino -luonnos

Koodin ohjelmointiin käytin Arduino IDE: tä. Lataa ohjelmoija verkkosivuston kautta

Se on helppokäyttöinen, jos et ole koskaan käyttänyt sitä aikaisemmin. YouTubessa tai Internetissä on monia opetusvideoita, joiden avulla opit ohjelmoimaan ohjelman Arduino -ohjelmistolla.

Käytin projektissani laitteistona Arduinon UNO -mikrokontrolleria. Siinä oli juuri tarpeeksi digitaalisia nastatuloja, joita tarvitsin.

Liitteenä oleva tiedosto on koodini projektille ja sarjamonitorin tulostukselle. Tulosteen näyttävässä asiakirjassa huomaa, että varjo on kokonaan ylös tai kokonaan alas ja kun siirrytään ylös tai alas.

Jotta DS18B20 -lämpötila -anturi olisi käyttökelpoinen, käytettiin OneWire -nimistä kirjastoa. Tämä kirjasto löytyy Luonnos -välilehdestä, kun Arduino -ohjelma on auki.

Jotta koodi toimisi, varmista, että oikeaa porttia ja korttia käytetään koodin lataamisessa, jos ei, Arduino antaa VIRHEEN eikä toimi oikein.

Vaihe 9: Lopputuote

Laitoin kaikki johdot laatikon sisälle suojaamaan niitä vaurioitumiselta tai poistamiselta, mikä aiheuttaa sen, että piiri ei ehkä toimi.

Videossa näkyvät kaikki automaattisen aurinkosuojan asetukset. Varjo nousee, sitten valo peitetään, jotta varjo saadaan takaisin alas. Tämä toimii vain siksi, että lämpötilaraja on saavutettu, jos lämpötila ei ole tarpeeksi lämmin, varjo ei liiku ollenkaan ja pysyy alhaalla alhaalla lepoasennossa. Järjestelmän toiminnan edellyttämää lämpötilaa voidaan muuttaa ja säätää halutulla tavalla. Videon kytkin on osoitus siitä, milloin ajoneuvo on kytketty päälle tai kun se haluaa lopettaa moottorin virransyötön.

Tuote on täysin kannettava ja itsenäinen. Se on suunniteltu esineeksi, joka on rakennettu ajoneuvoon automaattisena varjostusjärjestelmänä, mutta voi käyttää nykyistä rakennetta ulkovarjojärjestelmissä tai talon sisällä ikkunoita varten.

Sisäkäyttöön tuote voitaisiin lopulta liittää talon termostaattiin fyysisesti tai Bluetooth -sovituksella piiriin ja koodiin, mikä mahdollistaa tuotteen ohjaamisen mobiilisovelluksella. Tämä ei ole alkuperäinen tarkoitus tai tapa, jolla tuote on rakennettu, vain mahdollinen suunnittelun käyttö.