Arduino Uno автоматтандырылған күн қорғаныс жүйесі: 9 қадам

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Жасалған өнім автокөліктерге арналған күн қорғанысының автоматты жүйесі болып табылады, ол толығымен автономды және температура мен жарық сенсорларымен басқарылады. Бұл жүйе көлікті көліктің терезесін жабуға мүмкіндік береді, егер машина белгілі бір температураға жеткенде және көліктен белгілі бір мөлшерде жарық өткенде. Көлік қосылып тұрғанда көлеңке жұмыс жасамайтындай етіп шекаралар орнатылды. Параметрлердің ешқайсысы орындалмаса да, көлеңкені көтергіңіз келсе, жүйеге қосқыш қосылды. Мысалы, егер бұл түн салқын болса және сіз көлігіңізді құпиялылық үшін жасырғыңыз келсе, көлеңкені көтеру үшін қосқышты басуға болады. Сіз жүйені толығымен өшіру үшін қосқышты өшіре аласыз.

Мәселе туралы мәлімдеме - «Көлік құралдары ыстықта қалса, көліктің ішкі температурасы өте ыңғайсыз болуы мүмкін, әсіресе көлікке қайта кіргенде немесе көлікте қалған жолаушылар үшін. Соқыр жүйенің болуы, сіздің көлігіңізде біреудің қарауын болдырмайтын қауіпсіздік құралы бола алады ». Автокөліктерге арналған жеңіл және қарапайым күн қорғанышы бар болса да, кейде қиындық туғызуы мүмкін және оны қоюды ұмытып кетуіңіз мүмкін. Автоматты күн қорғаныс жүйесімен сіз көлеңкелерді қолмен қоюдың қажеті жоқ немесе оларды қоюды ұмытпауыңыз керек, себебі ол қажет болғанда автоматты түрде көтеріледі.

Сурет көзі:

1 -қадам: Дизайн тұжырымдамасы процесі

Мен ақыр соңында көлікке біріктірілуі мүмкін дизайнды жасауды және қолдануды қалаймын. Бұл автокөлікке орнатылған функция болатынын білдіреді. Дегенмен, қазіргі уақытта оны терезе көлеңкелі жүйелер үшін де қолдануға болады. Дизайн құру процесі үшін бірнеше эскиздер мен идеялар жасалды, бірақ шешім матрицасын қолданғаннан кейін, қазір жасалған өнім конструкциялау туралы шешім қабылданды.

2 -қадам: Қолданылатын материалдар

Суреттер жобада қолданылатын нақты компоненттерден тұрады. Жобаның мәліметтер парағы қоса берілген құжатта. Барлық деректер парақтарын беру мүмкін емес. Бүкіл өнімді жасау үшін маған шамамен 146 доллар қажет болды.

Бөлшектер мен компоненттердің көпшілігі Amazon -дан немесе Lowe's деп аталатын үйді жақсарту дүкенінен келді.

Басқа қолданылатын құрылғылар:

Сымды тазартқыштар

Қысқыштар

Филлипс бұрағыш

Жалпақ бұрағыш

Көп метрлік

Ноутбук

Arduino бағдарламасы жүктелді

3 -қадам: Логика: ол қалай жұмыс істейді

Схема:

Компьютер немесе ноутбук арқылы Arduino бағдарламашысының коды Arduino Uno -ға жіберіледі, содан кейін ол кодты оқиды және командаларды орындайды. Arduino Uno -ға код жүктелгеннен кейін, Arduino Uno басқа қуат көзі жұмыс істей бастағанда, бағдарламаны жалғастыру үшін компьютерге қосылып тұрудың қажеті болмайды. Схемадағы H - көпірі 5 вольтты шығаруды қамтамасыз етеді, бұл Arduino Uno басқару үшін жеткілікті. Жүйені Arduino Uno қуат көзі ретінде компьютерсіз жұмыс істеуге мүмкіндік беру, бұл жүйені портативті етеді, бұл көлік құралында қолданғысы келсе қажет.

Arduino Uno -ға екі шектік қосқыш, температура сенсоры, жарық сенсоры, RBG светодиоды және H - көпірі қосылған.

THE RBG жарық диоды - бұл штанганың қайда орналасқанын көрсетеді. Триггер төменгі позицияда болғанда, төменгі шекті қосқыш іске қосылады, светодиод қызыл түспен жанады. Триггер екі шектік қосқыштың арасында болғанда жарық диодты көк түспен көрсетеді. Триггер жоғарғы шекті қосқышқа тиген кезде, жарық диоды қызғылт-қызыл түсті көрсетеді.

Шектік қосқыштар - бұл жүйеге қозғалтқыш қозғалысын тоқтату керектігін айтатын тізбектің ажыратқыштары.

H - көпір қозғалтқыштың айналуын басқаруға арналған реле қызметін атқарады. ол жұппен қосылу арқылы жұмыс істейді. ол қозғалтқыш арқылы ағымның ауысуын қамтамасыз етеді, ол бағыттың өзгеруіне мүмкіндік беретін кернеудің полярлығын басқарады.

12 вольтты, 1,5 амперлік аккумулятор қозғалтқышты қуатпен қамтамасыз етеді. Аккумулятор H көпіріне қосылған, осылайша қозғалтқыштың айналу бағытын басқаруға болады.

Батарея мен H көпірінің арасында қолмен қосқыш қосулы, ол қосулы немесе сөндірілген кезде модельдеу үшін қосу/ өшіру компоненті ретінде әрекет етеді. Көлік қосулы екенін көрсететін қосқыш қосылған кезде ешқандай әрекет болмайды. Осылайша көлікті басқарған кезде көлеңке жұмыс істемейді. Қосқыш өшірілген кезде, көлік дәл осылай сөніп қалғандай әрекет етіп, жүйе дұрыс жұмыс істейді.

Температура сенсоры тізбектің негізгі элементі болып табылады, егер температура белгіленген шекті мәнге сәйкес келмесе, жарық байқалмаса да ешқандай әрекет жасалмайды. Егер температура шегі орындалса, онда код жарық сенсорларын тексереді.

Егер жарық пен температура сенсорының параметрлері орындалса, жүйе қозғалтқыштың қозғалуын айтады.

Физикалық компонент:

Беріліс 12 В 200 айн / мин берілісті тұрақты ток қозғалтқышына бекітілген. Беріліс тізбекке бекітілген алюминий штанганың жоғары немесе төмен қозғалысын басқаратын тізбекті және жұлдызша жүйесін айналдыратын жүргізуші штанганы басқарады. Металл штанга көлеңкеге қосылады, бұл оны қолданыстағы код параметрлері көлеңкенің болуын талап ететініне байланысты көтеруге немесе төмендетуге мүмкіндік береді.

4 -қадам: Жобаны әзірлеу

Жасалу процесі:

1 -қадам) Frame құру

2 -қадам) Компоненттерді жақтауға бекітіңіз; редукторлар мен шынжырлы жүйелерді, сонымен қатар құлыптау штыры бар роликті көлеңкені қамтиды

Мен бекіткіш түйреуішті алып тастау үшін роликтің көлеңкесінен соңғы қақпақты алу үшін қысқыштарды қолдандым. Егер абай болмасаңыз, роликті көлеңкедегі серіппелі кернеу жойылады, егер бұл орын алса, оны қайта желдету оңай болады. Ролик көлеңкесін ұстаңыз және ішкі механизмді тығыз болғанша бұраңыз.

3 -қадам) Нан тақтасында схеманы жасаңыз - тиісті тақтаның түйреуішін Arduino сандық немесе аналогтық істікшеге жалғау үшін өтпелі сымдарды қолданыңыз.

4 -қадам) Arduino -да код жасаңыз

5 -қадам) Тест коды; Егер кодқа түзетулер енгізілсе, сериялық монитордағы басып шығаруды қараңыз.

6 -қадам) Жобаны аяқтау; Код құрылған схемамен және өнім құрылымымен жұмыс істейді.

Менің жобамды жасауға көмектесу үшін көптеген форумдар мен оқулық бейнелер қолданылды.

Әдебиеттер тізімі:

• 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…

Сынақ пен қателік, зерттеу және әріптестердің қосымша көмегі мен колледж профессорларының көмегімен мен соңғы жобамды құра алдым.

5 -қадам: Жасалу процесі: негіздеме

Өнім бөлшектермен оңай алынатын етіп жасалуы керек еді.

Физикалық жақтау тек балқарағай ағашынан және бұрандалардан жасалған.

Жақтаудың ұзындығы 24 дюйм және биіктігі 18 дюйм. бұл шамамен 1: 3 масштабтағы толық көлемді автокөліктің алдыңғы әйнегі.

Физикалық өнімде екі пластикалық берілістер мен тізбектер жиынтығы, екі металл шыбық және роликті көлеңке бар.

Тұрақты ток қозғалтқышына редуктор қосылады, ол металл штанганы айналдырады, ол тізбектің қозғалысын басқаратын жетекші білік рөлін атқарады. Көлеңке біркелкі жылжуы үшін жүргізуші таяқшасы қосылды.

Редуктор мен тізбек басқа металл штанганың көлеңкені көтеруге және түсіруге мүмкіндік береді және екі шектік қосқыш үшін триггер қызметін атқарады..

Роликті көлеңкеде бастапқыда құлыптау механизмі болған, мен оны алып тастадым. Бұл роликті көлеңкеге көтеру қозғалысы тоқтағаннан кейін қалыпқа бекітпестен жоғары көтеруге және төмендетуге мүмкіндік берді.

6-қадам: сымдарды орнату

Сымдарды ұқыпты ұйымдастырып, сымдар арасында кедергі болмауы үшін сымдарды ажырату қажет болды. Бұл жоба кезінде дәнекерлеу жұмыстары жүргізілмеген.

Ywrobot LDR жарық сенсоры жарық детекторы ретінде пайдаланылады, бұл Arduino UNO-дағы A3 аналогтық түйреуге қосылған фото-резистор

DS18B20 температура сенсоры жобаның белгіленген температура параметрі ретінде пайдаланылады, ол Цельсий бойынша оқылады, мен оны Фаренгейт бойынша оқуға айналдырдым. DS18B20 1 сымды автобус арқылы байланысады. Кітапхана DS18B20 пайдалану үшін Arudino кодының эскизіне жүктеліп, біріктірілуі керек. Температура сенсоры Arduino UNO цифрлық түйреуішіне 2 қосылған

Көлеңке орналасуы үшін индикатор ретінде RBG жарық диоды қолданылады. Қызыл - көлеңке толығымен жоғары немесе толық төмендегенде, ал жылжымалы күйде - көк. Ардуино UNO цифрлық түйреуіш 4 -ке қосылған жарықдиодты қызыл түйреуіш. Ардуино UNO цифрлық түйреуішіне жалғанған светодиодтағы көк түйреуіш 3

Микро шекті қосқыштар көлеңке орналасуы мен қозғалтқыш қозғалысын тоқтату нүктелері ретінде пайдаланылды. Ардуино UNO цифрлық штыры 12 -ге қосылған төменгі жақтағы шектік қосқыш. Ардуино UNO цифрлық түйреуішіне қосылған жоғарғы жақтағы Limit Switch. Екеуі де іске қосылмағанда/ басылмағанда нөлдік бастапқы күйге қойылды

Қозғалтқыштың айналуын басқару үшін L298n қос H-көпірі пайдаланылды. 12В аккумулятордың қуаты мен жері 12 В 200 айн / мин редукторлы қозғалтқышты қамтамасыз ететін H-Bridge-ге қосылады. H-көпірі Arduino UNO-ға қосылған

12 Вольт 1,5А қайта зарядталатын батарея қозғалтқышты қуатпен қамтамасыз етеді

Бұл жоба үшін 12 Вольт 0,6 А 200 айн / мин щеткалы қайтымды редукторлы тұрақты ток қозғалтқышы пайдаланылды. Импульстік ені модуляциясымен (PWM) бақылау кезінде толық жұмыс циклінде жұмыс істеу тым жылдам болды

7 -қадам: Жобаның дизайны туралы мәліметтер

Жобаны әзірлеу үшін эксперименттік мәліметтер, есептеулер, графиктер немесе қисықтар қажет емес. Жарық сенсоры жарықтықтың үлкен диапазоны үшін қолданылуы мүмкін, ал температура сенсоры -55 ° C -тан 155 ° C -қа дейінгі диапазонға ие, бұл біздің температуралық диапазонға сәйкес келеді. Көлеңкенің өзі винил матадан жасалған және алюминий штангаға бекітілген, ал 12 В аккумуляторы таңдалды, себебі мен қуат мәселесін шешкім келмеді. Батареядан келетін кернеу мен токты басқару үшін 12 В қозғалтқышы таңдалды және ол қолданылатын күштерде жұмыс істеуге жеткілікті қуатты болуы керек екендігі туралы бұрыннан білді. Қозғалтқыштың 0,24 дюймдік білігіне қолданылатын крутящийді басқара алатынын растау үшін есептеулер жүргізілді. Алюминий таяқшасының нақты түрі жеке жабдықтарды қолдануына байланысты белгісіз болғандықтан, есептеулер үшін алюминий 2024 қолданылды. Шыбықтың диаметрі шамамен 0,25 дюйм, ал ұзындығы 18 дюйм. Интернеттегі металл дүкенінің салмақ калькуляторын қолдана отырып, штанганың салмағы 0,0822 фунт құрайды. Қолданылатын винил мата салмағы 1,5 фунт болатын үлкенірек бөліктен кесілген. Матаның төртбұрышты бөлігінің ұзындығы 12 дюйм, ені 18 дюйм және өлшемінің жартысына тең түпнұсқа бөлігі. Осы себепті біздің матаның салмағы шамамен 0,75 фунт құрайды. Штанганың және матаның жалпы жиынтық салмағы 0,8322 фунт құрайды. Осы біріктірілген жүктемелерге байланысты айналдыру моменті өзек массасының центрінде әрекет етеді және оны көбейту арқылы есептеледі. біліктің 0,24 дюймдік радиусындағы жалпы салмағы. Жалпы момент 0,2 фунт-дюйм болатын штанганың ортасында әрекет етеді. Шыбық біркелкі диаметрлі бір материалдан жасалған және бір шетінде тізбек тірегі болса, екінші ұшында қозғалтқыш білігі бар. Тізбек тірегі мен қозғалтқыш білігі өзектің ортасынан бірдей қашықтықта болғандықтан, салмаққа байланысты айналу моменті әр ұшымен тең бөлінеді. Қозғалтқыштың білігі салмаққа немесе. Біздің тұрақты ток қозғалтқышында айналу жиілігі 200 айн / мин 0,87 фунт болатын максималды айналдыру моменті бар, ол моторды тестілеуді бастау үшін іске қосылды. Есептеулер мотор максималды жағдайда жұмыс істемеуі керек екенін түсінді, сондықтан жұмыс циклын 100 пайыздан төмендетуге тура келеді. Күн көлеңкесін көтеру мен түсірудің мінсіз жылдамдығын анықтау үшін жұмыс циклі сынақ және қателік арқылы калибрленді.

8 -қадам: Ардуино эскизі

Кодты бағдарламалау үшін мен Arduino IDE қолдандым. Бағдарламашыны https://www.arduino.cc/ сайты арқылы жүктеп алыңыз.

Егер сіз бұрын ешқашан қолданбаған болсаңыз, оны пайдалану оңай. YouTube -те немесе интернетте Arduino бағдарламалық жасақтамасында бағдарламаны кодтауды үйренуге арналған көптеген оқулықтар бар.

Мен өз жобамның аппараттық құралы ретінде Arduino UNO микроконтроллерін қолдандым. Онда маған қажет цифрлық пин кірістері жеткілікті болды.

Қосылған файл-бұл жоба мен сериялық мониторды басып шығару коды. Басып шығаруды көрсететін құжатта көлеңке толығымен жоғары немесе толық төмендегенде және жоғары немесе төмен жылжытылған кезде көрсетіледі.

DS18B20 температура сенсорын қолдану үшін OneWire деп аталатын кітапхана пайдаланылды. Бұл кітапхана Arduino бағдарламасы ашылғанда эскиз қойындысында орналасқан.

Код жұмыс істеуі үшін кодты жүктеу кезінде дұрыс порт пен тақтаның қолданылғанына көз жеткізіңіз, егер олай болмаса, Arduino қате береді және дұрыс жұмыс істемейді.

9 -қадам: соңғы өнім

Мен барлық сымдарды қораптың ішіне кіргіздім, оларды зақымданудан немесе тізбектің жұмыс істемеуіне әкеліп соқтырудан қорғау үшін.

Бейнеде автоматтандырылған күн қорғанысының барлық мүмкін параметрлері көрсетілген. Көлеңке көтеріледі, содан кейін көлеңкені төмендету үшін жарық жабылады. Бұл температура шегі орындалғандықтан ғана жұмыс істейді, егер температура жеткілікті жылы болмаса, көлеңке мүлдем қозғалмайды және төменгі жағында демалыс күйінде қалады. Жүйенің жұмыс істеуі үшін қажетті температураны қалауыңызша өзгертуге және реттеуге болады. Бейнедегі ауыстырып қосқыш көлік қосулы кезде немесе қозғалтқышты қуатпен қамтамасыз етуді тоқтатқысы келген кезде көрсетеді.

Өнім толығымен портативті және автономды. Бұл көлік құралына автоматты көлеңкелеу жүйесі ретінде салынған, бірақ сыртқы көлеңкелі жүйелер үшін немесе үйдің терезелері үшін қазіргі құрылысты қолдана алатын элемент ретінде жасалған.

Үйде қолдану үшін өнім ақыр соңында үй термостатына физикалық түрде қосылуы мүмкін немесе Bluetooth -дың схемаға және кодқа бейімделуі арқылы өнімді мобильді қосымша арқылы басқаруға мүмкіндік береді. Бұл түпнұсқа ниет немесе өнімнің қалай жасалғаны емес, тек дизайнды ықтимал қолдану.