Αυτόματη Πόρτα Κοτόπουλου - Ελεγχόμενη Arduino .: 10 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό το Instructable είναι για το σχεδιασμό μιας αυτόματης πόρτας κοτόπουλου με χειροκίνητα μεταβαλλόμενους χρόνους ανοίγματος και κλεισίματος. Η πόρτα μπορεί να ανοίξει ή να κλείσει εξ αποστάσεως ανά πάσα στιγμή.

Η πόρτα έχει σχεδιαστεί για να είναι αρθρωτή. το πλαίσιο, η πόρτα και ο ελεγκτής μπορούν να κατασκευαστούν και να δοκιμαστούν σε ένα μέρος μακριά από το κοτέτσι και στη συνέχεια να βιδωθούν απλά στο υπάρχον άνοιγμα του κοτέτσι.

Λειτουργεί με 9Vdc, ώστε να μπορεί να τροφοδοτείται από βύσμα ή μπαταρία και ηλιακό πάνελ για φόρτιση της μπαταρίας.

Χρησιμοποιεί μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα για να κλειδώσει την πόρτα κλειστή και να την κρατήσει στην ανοιχτή θέση.

Τα κυριότερα μέρη περιλαμβάνουν:

Arduino UNO 3.

Οθόνη LED 4 ψηφίων, 7 τμημάτων

Ενότητα RTC

Μονάδα RF

Ποτενσιόμετρα, Βοηθητικό μοτέρ, Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα 6V - 12V, Περιστροφικός κωδικοποιητής με κουμπί

Η πόρτα και το πλαίσιο της μπορούν να κατασκευαστούν από θραύσματα ξυλείας. Η πόρτα περιστρέφεται προς τα πάνω γύρω από μια ράβδο (βγαλμένη από έναν εκτυπωτή στη θήκη μου) και αντισταθμίζεται για να μειώσει τη ροπή που απαιτείται για την ανύψωση της πόρτας.

Τα εργαλεία για την κατασκευή του περιλαμβάνουν:

Η / Υ με Arduino IDE για τον προγραμματισμό του Arduino, Σφυρί, Είδε, Συγκολλητικό σίδερο, Συρματοκόπτης, Τρυπάνι, Κατσαβίδι.

Έφτιαξα αυτήν την αυτόματη πόρτα κοτόπουλου για να μου σώσει τη διπλή καθημερινή εργασία του ανοίγματος και του κλεισίματος της πόρτας το πρωί και το βράδυ. Τα κοτόπουλα είναι μεγάλοι προμηθευτές αυγών, κοπριάς και ψυχαγωγίας, αλλά το να ξυπνάς νωρίς για να τους αφήσεις να βγουν έξω από το κοτέτσι - ειδικά το Χειμώνα - ήταν βαρετός. Και μετά βεβαιώθηκα ότι ήμουν σπίτι εγκαίρως για να τους κλείσω, μου περιόρισε πραγματικά την ελευθερία να επιστρέψω σπίτι αργά.

Τα κοτόπουλα ακολουθούν μια καθημερινή ρουτίνα να επιστρέφουν σε ένα κοτέτσι γύρω από το ηλιοβασίλεμα και να ξυπνούν γύρω από την ανατολή. Οι ώρες που μπαινοβγαίνουν δεν είναι ακριβείς και επηρεάζονται από τον καιρό της ημέρας και το φως του περιβάλλοντος. Εάν ένα κοτόπουλο είναι πολύ αργά για να μπει μετά το κλείσιμο της πόρτας, η πόρτα μπορεί να ανοίξει από απόσταση και να κλείσει. Η πόρτα μπορεί να κλείσει κατά τη διάρκεια της ημέρας, εάν ο ιδιοκτήτης χρειαστεί να σταματήσει την είσοδο των κοτόπουλων.

Καθώς οι χρόνοι ανατολής και δύσης του ήλιου ποικίλλουν καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους και εξαρτώνται από το γεωγραφικό πλάτος, κάθε ελεγκτής πόρτας πρέπει να παρακολουθεί την ώρα της ημέρας, την ημέρα του έτους και να γνωρίζει το γεωγραφικό πλάτος της τοποθεσίας. Αυτή η απαίτηση μπορεί να συμπληρωθεί με λογισμικό ή με ένα suntracker, αλλά σε αυτό το σχέδιο χρησιμοποιεί χειροκίνητα ρυθμιζόμενες ρυθμίσεις χρόνου ανοίγματος και κλεισίματος για να είναι τα πράγματα πιο απλά.

Καθώς οι ώρες ανατολής και ρύθμισης αλλάζουν μόνο λίγα λεπτά από τη μια μέρα στην άλλη, οι ρυθμίσεις του χειριστηρίου πόρτας πρέπει να προσαρμοστούν μόνο μία φορά την εβδομάδα.

Όταν ένας ιδιοκτήτης έχει την αίσθηση της ρουτίνας κοτόπουλου, μπορεί εύκολα να προσαρμόσει τους χρόνους ανοίγματος και κλεισίματος.

Η ώρα έναρξης μπορεί να ρυθμιστεί από τις 3 το πρωί έως τις 9 το πρωί και η ώρα κλεισίματος από τις 3 το απόγευμα έως τις 9 το βράδυ. Αυτοί οι χρόνοι ταιριάζουν σε γεωγραφικά πλάτη από 12 έως 42 μοίρες από τον ισημερινό (Ντάργουιν έως Χόμπαρτ στην Αυστραλία) και καλύπτουν τις μεγαλύτερες και συντομότερες ημέρες του έτους. Το

Ουσιαστικά το χειριστήριο της πόρτας είναι ένα ρολόι με δύο συναγερμούς με δυνατότητα ρύθμισης χειροκίνητου χειριστηρίου.

Βήμα 1: Πλαίσιο και περιστρεφόμενη πόρτα

Το πλαίσιο είναι κατασκευασμένο για να ασφαλίζεται πάνω από το υπάρχον άνοιγμα κοτέτσι. Η πόρτα περιστρέφεται προς τα πάνω σαν γκαραζόπορτα. Αυτός ο σχεδιασμός έχει το πλεονέκτημα έναντι των αυτόματων θυρών που γλιστρούν προς τα πάνω ή προς τα πλάγια για κοτέτσια όπου η οροφή έχει κλίση πάνω από την υπάρχουσα πόρτα ή το υπάρχον άνοιγμα είναι δίπλα σε έναν τοίχο.

1. Αφαιρέστε την υπάρχουσα πόρτα.

2. Επιλέξτε ένα μέγεθος πλαισίου που ταιριάζει στο υπάρχον άνοιγμα. Δύο διαστάσεις του πλαισίου είναι σημαντικές - το ύψος του πλαισίου και το πλάτος της ξυλείας. Η πόρτα περιστρέφεται από έναν οριζόντιο άξονα και το μήκος από τον άξονα στο πλαίσιο ("D" στο διάγραμμα) είναι το ίδιο με το πλάτος της ξυλείας. Αυτό σημαίνει ότι όταν η πόρτα είναι ανοιχτή, το τμήμα της πόρτας πάνω από τον άξονα δεν παρεμβαίνει στον τοίχο του κοτέτσι.

3. Επιλέξτε ένα υλικό για το πλαίσιο που είναι ανθεκτικό και ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες. Χρησιμοποίησα κόκκινο κόμμι το οποίο αποδείχθηκε ανθεκτικό αλλά βαρύ. Το πεύκο σε εξωτερικούς χώρους θα ήταν ευκολότερο να συνεργαστείτε.

4. Η ίδια η πόρτα πρέπει να είναι ελαφριά, άκαμπτη και ανθεκτική στις καιρικές συνθήκες.

Βήμα 2: Μεγέθυνση Pivot Rod και Swing Door

Οι διαστάσεις της πόρτας περιστροφής πρέπει να είναι τέτοιες ώστε το πλάτος της πόρτας να ταιριάζει στις εσωτερικές άκρες του πλαισίου. Το ύψος της πόρτας είναι μικρότερο από το εσωτερικό του ύψους του πλαισίου.

1. Βρείτε μια ράβδο διαμέτρου περίπου 5 mm (1/4 ίντσας) και μήκους ίσου με το πλάτος του πλαισίου. Χρησιμοποίησα τη ράβδο από έναν αποσυναρμολογημένο εκτυπωτή, αλλά η ράβδος με σπείρωμα θα ήταν αρκετή. Μια άλλη πηγή ράβδων είναι από μεταλλικά ράφια στεγνώματος ρούχων. Μια ράβδος μπορεί να κοπεί με κοπτικό μπουλονιού ή πριόνι. Ξύστε την επίστρωση από το μέταλλο με μια λεπίδα.

2. Κόψτε δύο αυλακώσεις στο πλαίσιο σε μήκος "D" (στο διάγραμμα στο προηγούμενο βήμα) από το επάνω άνοιγμα του πλαισίου και το βάθος της διαμέτρου της ράβδου περιστροφής.

3. Βρείτε έναν μεντεσέ του οποίου η διάμετρος του πείρου είναι η ίδια ή ελαφρώς μεγαλύτερη από τη ράβδο περιστροφής. Χτυπήστε τον πείρο με ένα σφυρί και μια κεντρική γροθιά. Εάν δεν έχετε κεντρική γροθιά, χρησιμοποιήστε ένα μεγάλο καρφί ή παρόμοια καρφίτσα.

Κατά λάθος, ο άξονας του ράβδου εκτυπωτή που χρησιμοποίησα ήταν μια τέλεια εφαρμογή για τον πρώτο μεντεσέ που βγήκε από το junk box μου.

4. Τα βάρη του κάτω τμήματος της πόρτας περιστροφής κάτω από τον άξονα περιστροφής και του άνω τμήματος πάνω από τον άξονα περιστροφής πρέπει να είναι παρόμοια για να απομακρύνουν την πίεση από τον σερβοκινητήρα που ανοίγει την πόρτα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με μερικά βαριά μπουλόνια και παξιμάδια που τρυπήθηκαν στο επάνω τμήμα της πόρτας.

Βήμα 3: Σερβοκινητήρας και όπλα ανύψωσης

Χρησιμοποίησα έναν σερβοκινητήρα MR-996. Έχει ροπή: 9,4 kgf · cm (4,8 V), ή 11 kgf · cm (7,2 V). Αυτό σημαίνει ότι για μια πόρτα 20 εκατοστών κάτω από τον άξονα, ο κινητήρας θα μπορούσε να σηκώσει 11kg/20 = 550g στα 7,2V.

Με αντίθετο σταθμισμένο τμήμα πάνω από τη ράβδο περιστροφής, η πόρτα μπορεί να είναι βαρύτερη ή/και μεγαλύτερη. Χρησιμοποίησα δύο μεγάλα παξιμάδια και μπουλόνια ως αντίβαρα, που φαίνονται στις εικόνες.

Το σερβο συνοδεύεται από πλαστικό βραχίονα που ταιριάζει στον άξονα εξόδου του σερβο. Κόψτε τη μία πλευρά αυτού του βραχίονα με ένα κοφτερό μαχαίρι ή κόπτες σύρματος.

2. Ο βραχίονας ανύψωσης είναι κατασκευασμένος από δύο μήκη αλουμινίου, ο άνω βραχίονας είναι ένας βραχίονας L, ο κάτω βραχίονας ένα επίπεδο κομμάτι αλουμινίου.

Τα συνημμένα διαγράμματα δείχνουν τον τρόπο υπολογισμού των διαστάσεων κάθε βραχίονα. Οι διαστάσεις που προκύπτουν βασίζονται στο πλάτος του πλαισίου, "d" και στη θέση του σημείου ανύψωσης που είναι τοποθετημένη στην πόρτα.

Ο άνω βραχίονας έχει εγκοπές έτσι ώστε ο βραχίονας να καθαρίζει τον σερβοκινητήρα όταν σηκώνει την πόρτα.

Βήμα 4: Κλειδώστε την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και την υποστήριξη ανοιχτής πόρτας

1. Μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα τοποθετημένη στο πλαίσιο εξυπηρετεί δύο σκοπούς:

α) κλειδώστε την πόρτα όταν είναι κλειστή, και

β) αποτρέψτε το κλείσιμο της πόρτας μόλις ανοίξει.

Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα οδηγείται μέσω FET από μια έξοδο του ελεγκτή. Ανασύρεται για μερικά δευτερόλεπτα ενώ η πόρτα βρίσκεται στο στάδιο του ανοίγματος ή του κλεισίματος.

2. Ασφαλίστε ένα κομμάτι ξυλείας όπως φαίνεται στη φωτογραφία. Θα είναι μικρότερο από το πλάτος του πλαισίου και θα τοποθετηθεί ακριβώς κάτω από τη ράβδο περιστροφής.

Βήμα 5: Ο ελεγκτής

1. Χρησιμοποίησα ένα Arduino Uno 3 ως βάση του χειριστηρίου. Υπάρχουν συνολικά 17 ακίδες εισόδου και εξόδου.

2. Ο ελεγκτής διατηρεί το χρόνο μέσω ενός ελεγκτή I2C RTC με εφεδρική μπαταρία. Θα ήταν προτιμότερο να έχετε μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία για να εξοικονομήσετε την προσπάθεια ανοίγματος του κοντέρ κάθε χρόνο για να αλλάξετε την μπαταρία του RTC. Η ώρα ρυθμίζεται μέσω περιστροφικού χειριστηρίου και εμφανίζεται σε 4ψήφιο LED 7 τμημάτων. Κάποιος θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μια οθόνη LCD και να εμφανίσει περισσότερες πληροφορίες, όπως τον αριθμό των φορών που άνοιξε και έκλεισε η πόρτα.

3. Οι χρόνοι ανοίγματος και κλεισίματος ρυθμίζονται με γραμμικά ποτενσιόμετρα 10k ohm. Θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω τον περιστροφικό κωδικοποιητή και την οθόνη LED για να ρυθμίσω τους χρόνους ανοίγματος/κλεισίματος, αλλά αποφάσισα ότι θα ήταν απλούστερο για τον χρήστη να μπορεί να περπατήσει και να δει τις ώρες από τον πίνακα από απόσταση. Οι καιροί πρέπει να αλλάζουν μόνο κάθε εβδομάδα περίπου.

4. Ένας ασύρματος προσαρμογέας RF (https://www.adafruit.com/product/1097) για τη δυνατότητα χειροκίνητου ανοίγματος και κλεισίματος από απόσταση. Κλειδί url url:

5. Το κουτί που επέλεξα για να στεγάσει το χειριστήριο ήταν στη μικρή πλευρά, οπότε έπρεπε να προσθέσω ένα μικρότερο κουτί σε αυτό για να χωρέσει τον απομακρυσμένο δέκτη.

6. Επισυνάπτεται το διάγραμμα σκλήρυνσης.

Βήμα 6: Κωδικός

Ο κώδικας περιστρέφεται και εκτελεί τα ακόλουθα:

1. σαρώνει την κατάσταση των διακοπτών του πίνακα, 2. διαβάζει το RTC και μετατρέπει την ώρα σε λεπτά της ημέρας (0 σε 1440).

3. διαβάζει τα δύο αναλογικά ποτενσιόμετρα και μετατρέπεται σε ακέραιους χρόνους ανοίγματος και κλεισίματος. Για καλύτερη ανάλυση των ρυθμίσεων ώρας, οι ανοιχτοί χρόνοι κλεισίματος περιορίζονται μεταξύ 3 π.μ.-9 μ.μ. και 3 μ.μ.-9 μ. Αντίστοιχα.

4. διαβάζει την είσοδο RF για να διαπιστώσει εάν πατηθεί το κουμπί τηλεχειριστηρίου.

5. συγκρίνει την τρέχουσα ώρα με την ώρα ανοίγματος και κλεισίματος και διαβάζει τη λειτουργία για να καθορίσει το άνοιγμα ή το κλείσιμο της πόρτας.

Η προσθήκη χειροκίνητου διακόπτη ανοίγματος και κλεισίματος περιπλέκει τον σχεδιασμό του λογισμικού στο ότι το σύστημα χρειαζόταν για εναλλαγή μεταξύ των λειτουργιών «χειροκίνητου» και «αυτόματου, δηλαδή χρονομετρημένου». Το έλυσα χωρίς να προσθέσω άλλο διακόπτη «λειτουργίας», κάνοντας τον χρήστη να πατήσει δύο φορές το διακόπτη ανοίγματος ή κλεισίματος για να επιστρέψει στην αυτόματη λειτουργία.

Ένα μόνο πάτημα του κουμπιού ανοίγματος ή κλεισίματος μεταφέρει το χειριστήριο σε χειροκίνητη λειτουργία. Υπάρχει η πιθανότητα εάν η πόρτα ανοίξει μετά το πέρας του χρόνου, ίσως για να αφήσει ένα κοτόπουλο αργά στο κοτέτσι, ο χρήστης να ξεχάσει να επαναφέρει την πόρτα στην αυτόματη λειτουργία. Έτσι, η χειροκίνητη λειτουργία σηματοδοτείται από την οθόνη LED που δείχνει "Άνοιγμα" ή "Κλείσιμο" ως υπενθύμιση.

Βιβλιοθήκες οθόνης LED που πήρα από:

Βήμα 7: Λίστα μερών ελεγκτή

Arduino Uno 34-Digit 7-Segment Module

Σερβοκινητήρας MG 996R

1k Ohm resitor

FET: FQP30N06L.

2 ποτενσιόμετρα 10 xOhm (χρόνοι ρύθμισης ανοίγματος/κλεισίματος)

Περιστροφικός κωδικοποιητής με ενσωματωμένο κουμπί

Σύρμα βραχυκυκλωτήρα

Μετατροπέας 1A DC-DC: για Servo και ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα

1 x διακόπτης εναλλαγής SPDT (επιλογέας ρύθμισης ώρας/λεπτού)

1 x SPDT center off στιγμιαία-off-στιγμιαία (για χειροκίνητο άνοιγμα/κλείσιμο)

1 x κέντρο SPDT απενεργοποιημένο (για κενό/προβολή ώρας/επιλογέα ρύθμισης ώρας)

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα: Push Pull 6-12V 10MM Stroke

Adafruit Simple RF M4 Receiver - 315MHz Momentary Type

Τηλεχειριστήριο RF Keyfob 2 -Button - 315MHz

Κουτί

Βήμα 8: Τροφοδοσία και ηλιακό πάνελ & μέγεθος μπαταρίας

1. Παρόλο που το Arduino μπορεί να τρέξει από 12Vdc, κάτι τέτοιο θα έκανε τον ενσωματωμένο γραμμικό ρυθμιστή να λειτουργεί ζεστά. Το σερβο λειτουργεί καλύτερα σε υψηλότερη τάση (<7,2V), οπότε συμβιβασμός ήταν να τρέξουμε το σύστημα των 9Vdc και να χρησιμοποιήσουμε έναν μεταφορέα DC-DC για να τροφοδοτήσουμε το ηλεκτρομαγνητικό σωλήνα και το σερβο στα 6V. Υποθέτω ότι ο μετατροπέας DC-DC θα μπορούσε να εξαλειφθεί και το Arduino, ο σερβοκινητήρας και η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα να λειτουργούν με την ίδια παροχή 6V (1A). Συνιστάται ένας πυκνωτής 100uF για να φιλτράρετε το Arduino από το σερβο και την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

2. Ο ελεγκτής που έφτιαξα τράβηξε ένα ρεύμα ηρεμίας περίπου 200mA. Όταν η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και το σερβο ήταν σε λειτουργία, η τρέχουσα κλήρωση ήταν περίπου 1Α.

Η οθόνη LED μπορεί να σβήσει με έναν διακόπτη για εξοικονόμηση ενέργειας στην μπαταρία.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η πόρτα χρειάστηκε περίπου 7 δευτερόλεπτα για να ανοίξει ή να κλείσει και οι λειτουργίες ανοίγματος και κλεισίματος πραγματοποιήθηκαν μόνο δύο φορές την ημέρα, η 1Α στην εκτίμηση της ημερήσιας κατανάλωσης ενέργειας παραμελήθηκε.

Μπορεί να τρέξει από ένα βύσμα 1Α 9V, αλλά το πακέτο ρεύματος και βύσματος θα πρέπει να προστατευτεί από τις καιρικές συνθήκες.

3. Η ημερήσια κατανάλωση ενέργειας υπολογίζεται ως 24h x 200mA = 4800mAh. Μια μπαταρία μολύβδου 7Ah με ηλιακό πάνελ 20W θα αρκεί για αυτονομία μίας ημέρας σε περιοχές με ετήσιο μέσο όρο 5 ωρών ηλιοθεραπείας. Αλλά με περισσότερες μπαταρίες και μεγαλύτερο πάνελ, θα υπήρχαν περισσότερες ημέρες αυτονομίας.

Χρησιμοποίησα την ακόλουθη ηλεκτρονική αριθμομηχανή για να εκτιμήσω το μέγεθος της μπαταρίας και του πίνακα:

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

Βήμα 9: Οδηγίες λειτουργίας χρήστη

Η πόρτα λειτουργεί είτε σε αυτόματη είτε σε χειροκίνητη λειτουργία.

Αυτόματη λειτουργία σημαίνει ότι η πόρτα ανοίγει ή κλείνει σύμφωνα με τις ρυθμίσεις ώρας ανοίγματος ή κλεισίματος. Η αυτόματη λειτουργία σηματοδοτείται με κενή οθόνη όταν ο διακόπτης οθόνης έχει οριστεί σε "Κενό". Όταν η λειτουργία αλλάξει από χειροκίνητη σε Αυτόματη, η λέξη 'AUTO' θα αναβοσβήνει για 200mS.

Η πόρτα μεταβαίνει σε χειροκίνητη λειτουργία κάθε φορά που ενεργοποιείται το τηλεχειριστήριο ή το κουμπί στο χειριστήριο. Η χειροκίνητη λειτουργία σηματοδοτείται όταν η οθόνη εμφανίζει "OPEn" ή "CLSd" με τον διακόπτη οθόνης να έχει οριστεί σε "Blank".

Στη χειροκίνητη λειτουργία, οι ρυθμίσεις χρόνου ανοίγματος/κλεισίματος αγνοούνται. Εναπόκειται στον χρήστη να θυμηθεί να κλείσει την πόρτα εάν άνοιξε χειροκίνητα ή να ανοίξει την πόρτα εάν ήταν κλειστή χειροκίνητα ή να επανέλθει στην Αυτόματη λειτουργία.

Για να επιστρέψετε στην Αυτόματη λειτουργία, ο χρήστης πρέπει να πατήσει το κουμπί Κλείσιμο για δεύτερη φορά εάν η πόρτα είναι ήδη κλειστή ή το κουμπί Άνοιγμα μια δεύτερη φορά εάν η πόρτα είναι ήδη κλειστή.

Η πόρτα ξεκινά σε Αυτόματη λειτουργία στην αρχή της ημέρας (12:00 π.μ.).

Βήμα 10: Καμπάνες και σφυρίγματα

Ορισμένες μελλοντικές βελτιώσεις θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν:

Ασύρματο κουδούνι πόρτας για σήμα όταν ανοίγει/κλείνει η πόρτα

"Συναγερμός κόλλησης" εάν το σύστημα τραβήξει το ρεύμα ίσο με την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και το σερβο για περισσότερο από 10 δευτερόλεπτα.

Bluetooth και εφαρμογή για τη διαμόρφωση του ελεγκτή.

Άνοιγμα και κλείσιμο ελεγχόμενου Διαδικτύου.

Αντικαταστήστε την οθόνη LED με LCD για να εμφανίσετε περισσότερες πληροφορίες.

Καταργήστε τα ποτενσιόμετρα ρύθμισης χρόνου ανοίγματος/κλεισίματος και χρησιμοποιήστε έναν διακόπτη εναλλαγής και τον υπάρχοντα περιστροφικό διακόπτη για να ρυθμίσετε τους χρόνους ανοίγματος/κλεισίματος.