Arduino Uno Avtomatik Günəşlik Sistem: 9 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Yaradılan məhsul, nəqliyyat vasitələri üçün avtomatik günəşdən qoruyan sistemdir, tam avtonomdur və temperatur və işıq sensorları ilə idarə olunur. Bu sistem, avtomobil müəyyən bir temperatura çatanda və avtomobildən müəyyən miqdarda işıq keçəndə avtomobilin pəncərəsini sadəcə bir kölgə ilə örtəcək. Sərhədlər nəqliyyat vasitəsi işləyərkən kölgənin işləməməsi üçün qoyulmuşdu. Parametrlərin heç biri yerinə yetirilməsə də kölgəni qaldırmaq istəsəniz sistemə bir keçid əlavə edildi. Məsələn, sərin bir gecə olsaydı və maşınınızın gizliliyini qorumaq istəsəniz, kölgəni qaldırmaq üçün açarı vura bilərsiniz. Sistemi tamamilə söndürmək üçün açarı da söndürə bilərsiniz.

Problemin ifadəsi - “İstilikdə nəqliyyat vasitələri buraxıldıqda, avtomobilin içindəki temperatur, xüsusən avtomobilə yenidən girərkən və ya avtomobildə qalan sərnişinlər üçün olduqca narahat ola bilər. Kor sistemə sahib olmaq, kiminsə avtomobilinizə baxmasını maneə törədən bir təhlükəsizlik cihazı kimi də xidmət edə bilər. Asan və sadə qoyulan avtomobillər üçün günəş şemaları olsa da, bəzən çətinliklər yarada bilər və onu taxmağı unuda bilərsiniz. Avtomatik bir günəşdən qoruyan sistemlə, kölgələri əl ilə qoymalı və ya qoymağı unutmayın, çünki lazım olduqda avtomatik olaraq qalxacaq.

Şəkil mənbəyi:

Addım 1: Dizayn konsepsiyası prosesi

Nəhayət bir avtomobilə inteqrasiya oluna biləcək bir dizayn hazırlamaq və istifadə etmək istədim. Bu, avtomobil üçün artıq quraşdırılmış bir xüsusiyyət olacağı deməkdir. Hal -hazırda qurulduğu kimi, bir pəncərə kölgə sistemləri üçün də istifadə edilə bilər. Dizayn yaratma prosesi üçün bir neçə eskiz və fikir hazırlandı, ancaq bir qərar matrisi istifadə edildikdən sonra indi hazırlanan məhsulun qurulmasına qərar verildi.

Addım 2: İstifadə olunan materiallar

Şəkillər layihədə istifadə olunan faktiki komponentlərdir. Layihə məlumat vərəqləri əlavə sənəddədir. Bütün məlumat vərəqələri verilə bilməz. Bütün məhsulu hazırlamaq mənə təxminən 146 dollara başa gəldi.

Əksər hissələr və komponentlər Amazondan və ya Lowe's adlı bir ev təkmilləşdirmə mağazasından gəldi.

İstifadə olunan digər qurğular:

Tel çıxarıcılar

Kəlbətinlər

Phillips tornavida

Düz başlı tornavida

Çox metrlik

Noutbuk

Arduino proqramı yükləndi

Addım 3: Məntiq: Necə Çalışır

Dövrə:

Bir kompüter və ya dizüstü kompüter vasitəsi ilə Arduino proqramçısının kodu Arduino Uno -ya göndərilir, sonra kodu oxuyur və əmrləri yerinə yetirir. Arduino Uno -ya kod yükləndikdən sonra, Arduino Uno fərqli bir enerji təchizatı aldığı müddətcə proqramı davam etdirmək üçün kompüterə bağlı qalmağa ehtiyac qalmayacaq. Dövrədəki H - Körpü, Arduino Uno idarə etmək üçün kifayət olan 5 voltluq bir çıxış təmin edir. Sistemin Arduino Uno üçün enerji təchizatı olaraq kompüter olmadan işləməsinə icazə verilməsi, sistemi avtomobildə istifadə etmək istədiyi təqdirdə lazım olan portativ hala gətirir.

Arduino Uno -ya iki məhdud keçid, bir temperatur sensoru, bir işıq sensoru, bir RBG LED və bir H - Körpü qoşulub.

THE RBG LED, tətik çubuğunun harada olduğunu göstərir. Tətik aşağı mövqedə olduqda, aşağı limit açarını işə salanda LED qırmızı rəngdə yanır. Tətik hər iki limit açarı arasında olduqda, LED mavi görünür. Tətik yuxarıda olduqda, üst limit açarına vuranda LED çəhrayı-qırmızı rəng göstərir.

Limit açarları, sistemin motor hərəkətini dayandırmasını söyləmək üçün dövrənin kəsmə açarlarıdır.

H - Körpü, mühərrikin fırlanmasını idarə etmək üçün bir röle rolunu oynayır. cüt -cüt açaraq işləyir. istiqamət dəyişikliyinin meydana gəlməsinə imkan verən gərginlik polaritesini idarə edən mühərrikdəki cərəyanı dəyişir.

12 Volt, 1.5 Amperlik batareya mühərriki gücləndirir. Batareya H - körpüsünə bağlıdır ki, motorun fırlanma istiqamətini idarə edə biləsiniz.

Batareya ilə H - körpü arasında əl ilə keçid açarı var ki, avtomobil açıldıqda və ya sönəndə simulyasiya etmək üçün On/ Off komponenti kimi çıxış edir. Vasitənin açıq olduğunu göstərən açar açıldıqda heç bir hərəkət olmayacaq. Beləliklə, avtomobil idarə edərkən kölgə işləməyəcəkdir. Anahtar söndürüldükdə, avtomobil eyni şəkildə sönmüş kimi davranırsa, sistem düzgün işləyəcək və işləyəcək.

Temperatur sensoru dövrə üçün əsas elementdir, əgər müəyyən edilmiş bir eşik temperaturu yerinə yetirilmirsə, işıq görsənsə də heç bir hərəkət edilməyəcəkdir. İstilik eşiği yerinə yetirildikdə, kod işıq sensorlarını yoxlayır.

İşıq və temperatur sensoru parametrləri yerinə yetirilərsə, sistem motora hərəkət etməsini bildirir.

Fiziki tərkib:

Bir dişli 12V 200 rpm dişli DC motoruna bağlanır. Ötürücü, zəncirə bərkidilmiş alüminium çubuğun yuxarı və ya aşağı hərəkətini idarə edən zənciri və dişli sistemini döndərən bir sürücü çubuğunu idarə edir. Metal çubuq, kölgəyə bağlıdır, bu da mövcud kod parametrlərinin kölgənin olmasını istəməsindən asılı olaraq qaldırılmasına və ya endirilməsinə imkan verir.

Addım 4: Layihənin İnkişafı

Yaradılma prosesi:

Addım 1) Çərçivə qurun

Addım 2) Komponentləri çərçivəyə yapışdırın; dişli və zəncir sistemləri, həmçinin kilidləmə pimi çıxarılan roller kölgəsi daxildir

Kilidləmə pinini çıxarmaq üçün rulonun kölgəsindən uç qapağını çıxarmaq üçün kəlbətinlərdən istifadə etdim. Diqqətlə yanaşmasanız, silindrli yay gərginliyi aradan qalxacaq, əgər bu baş verərsə, yenidən külək çəkmək asandır. Yalnız roller kölgəsini tutun və daxili mexanizmi sıx olana qədər bükün.

Addım 3) Çörək taxtasında dövrə düzəldin - Arduino rəqəmsal və ya Analog pininə uyğun çörək taxtası pinini bağlamaq üçün tullanan tellərdən istifadə edin.

Addım 4) Arduinoda kod yaradın

Addım 5) Test kodu; Kodda düzəlişlər edərsə, serial monitorda çapa baxın.

Addım 6) Layihəni bitirmək; Kod yaradılmış sxem və məhsul quruluşu ilə işləyir.

Layihəmi yaratmağım üçün bir çox Forum və dərs videolarından istifadə edildi.

İstinadlar siyahısı:

• 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…

Sınaq və səhv, araşdırma və həmkarlarımdan əlavə universitet müəllimlərinin köməyi ilə son layihəmi yarada bildim.

Addım 5: Yaradılma Prosesi: Çərçivə

Məhsul, əldə edilməsi olduqca asan olan hissələrdən hazırlanacaq şəkildə qurulmalı idi.

Fiziki çərçivə yalnız sidr ağacından və vintlərdən hazırlanmışdır.

Çərçivənin uzunluğu 24 düym və hündürlüyü 18 düymdür. təxminən 1: 3 ölçülü tam ölçülü bir avtomobilin ön şüşəsidir.

Fiziki məhsulda iki plastik dişli və zəncir dəsti, iki metal çubuq və bir roller kölgəsi var.

Bir dişli DC motoruna bağlıdır, zəncirin hərəkətini idarə edən bir sürücü şaftı rolunu oynayan bir metal çubuğu döndərir. Kölgənin bərabər hərəkət etməsi üçün sürücü çubuğu əlavə edildi.

Ötürücü və zəncir, fərqli bir metal çubuğun kölgəni qaldırmasına və endirməsinə imkan verir və iki limit açarı üçün tətik rolunu oynayır..

Roller kölgəsi əvvəlcə satın alındıqda bir kilidləmə mexanizminə sahib idi və mən onu çıxartdım. Bu, silindr kölgəsinə qaldırma hərəkəti dayandıqdan sonra bir mövqedə kilidlənmədən yuxarı çəkilmək və endirilmək imkanı verdi.

Addım 6: Kabel qurulması

Kablolar səliqəli şəkildə təşkil edilməli və tellər arasında heç bir müdaxilə baş verməməsi üçün tellər ayrılmalıdır. Bu layihə zamanı heç bir lehimləmə aparılmadı.

İşıq detektoru olaraq Ywrobot LDR İşıq Sensoru istifadə olunur, bu, Arduino UNO-da A3 analog pininə qoşulmuş bir foto-rezistordur

DS18B20 Temperatur Sensoru layihə üçün müəyyən edilmiş bir temperatur parametri olaraq istifadə olunur, Selsi ilə oxunur və mən onu Fahrenheitdə oxumağa çevirdim. DS18B20, 1 telli bir avtobus üzərində əlaqə qurur. DS18B20 istifadə etmək üçün bir kitabxana yüklənməli və Arudino kod eskizinə inteqrasiya olunmalıdır. Temperatur sensoru Arduino UNO -dakı rəqəmsal pin 2 -yə bağlıdır

RBG LED, kölgə mövqeyinin harada olduğunu göstərici olaraq istifadə olunur. Qırmızı, kölgə tamamilə yuxarı və ya tamamilə aşağı düşdüyü zaman, hərəkət edən vəziyyətdə isə mavi olur. Arduino UNO -da rəqəmsal pin 4 -ə qoşulmuş LED -də qırmızı pin. Arduino UNO -dakı rəqəmsal pin 3 -ə bağlı LED -də mavi pin

Mikro limit açarları kölgə mövqeyi üçün dayanma nöqtəsi olaraq istifadə edildi və motor hərəkətini dayandırdı. Arduino UNO üzərindəki rəqəmsal pin 12 -ə bağlı olan altdakı Limit Switch. Üst hissədəki Limit Switch, Arduino UNO -da rəqəmsal pin 11 -ə bağlıdır. Hər ikisi də tetiklenmediğinde/ basılmadığında sıfırın başlanğıc vəziyyətinə qoyuldu

Mühərrikin fırlanmasına nəzarət etmək üçün L298n Dual H-Bridge istifadə olunurdu. 12V akkumulyatordan olan güc və torpaq, 12V 200rpm dişli mühərrik üçün güc verən H-Bridge-ə bağlıdır. H-körpüsü Arduino UNO ilə əlaqəlidir

12Volt 1.5A təkrar doldurulan batareya, mühərriki gücləndirir

Bu layihə üçün 12 Volt 0,6 A 200 rpm fırçalanmış geri dönən dişli DC Motor istifadə edilmişdir. Pulse Width Modulation (PWM) ilə idarə olunarkən tam vəzifə dövrəsində çalışmaq çox sürətli idi

Addım 7: Layihə Dizayn Məlumatları

Layihəni inkişaf etdirmək üçün çoxlu təcrübi məlumatlara, hesablamalara, qrafiklərə və əyrilərə ehtiyac yox idi. İşıq sensoru böyük bir parlaqlıq aralığında istifadə edilə bilər və temperatur sensoru -55 ° C ilə 155 ° C arasında bir aralığa malikdir ki, bu da temperatur aralığımıza uyğun gəlir. Kölgənin özü vinil parçadan hazırlanmışdır və alüminium çubuğa bağlanmışdır və güclə bağlı problem yaşamaq istəmədiyim üçün 12V batareya seçilmişdir. Batareyadan alınan gərginliyi və cərəyanı idarə etmək üçün 12V mühərrik seçildi və tətbiq ediləcək qüvvələr altında çalışmaq üçün kifayət qədər güclü olması barədə əvvəlki məlumatlara əsaslanaraq. Mühərrikin 0,24 düymlük şaftına tətbiq ediləcək torku idarə edə biləcəyini təsdiqləmək üçün hesablamalar aparılmışdır. Şəxsi təchizat istifadə edildiyinə görə Alüminium çubuğun dəqiq növü məlum olmadığı üçün hesablamalar üçün Alüminium 2024 istifadə edilmişdir. Çubuğun diametri təxminən 0,25 düym və uzunluğu 18 düymdür. Onlayn metal mağaza çəki kalkulyatorundan istifadə edərək çubuğun çəkisi 0,0822 lb -dir. İstifadə olunan vinil parça 1,5 lb ağırlığında olan daha böyük bir parçadan kəsilmişdir. İstifadə olunan kvadrat parça parça 12 ölçüdə 18 düym enində və ölçüsünün yarısı qədərdir. orijinal parça. Bu səbəbdən parça parçamızın çəkisi təxminən 0.75 lb -dir. Çubuq və parça üçün ümumi birləşdirilmiş çəki 0.8322 lb -dir. Bu birləşdirilmiş yüklər səbəbiylə fırlanan tork çubuğun kütləsinin mərkəzində hərəkət edir və onu vuraraq hesablanır. milin 0,24 düymlük radiusu ilə ümumi çəki. Ümumi tork, çubuğun mərkəzində 0,2 lb-in dəyərində hərəkət edəcək. Çubuq vahid diametrli bir materialdan hazırlanmışdır və bir ucunda zəncir dəstəyi, digər ucunda isə motor şaftı vardır. Zəncir dəstəyi və motor şaftı çubuğun mərkəzindən bərabər məsafədə yerləşdiyindən, çəkiyə görə tork hər bir ucla bərabər bölünür. Bu səbəbdən motor şaftının çəkisi və ya 1 lb-in səbəbindən torkun yarısını idarə etməsi lazım idi. DC motorumuz, 200 rpm-də 0.87 lb-in maksimum fırlanma anına malikdir ki, bu da günəş işığı və çubuğu yerləşdirməkdən daha çox olacaq, buna görə də mühərrik sınaqlara başlaya bilər. Hesablamalar, motorun maksimum şəraitdə işləməməsi lazım olduğunu başa düşdü, buna görə də iş dövrü yüzdə 100 -dən endirilməlidir. Günəş kölgəsini qaldırmaq və endirmək üçün ideal sürəti təyin etmək üçün sınaq dövrü sınaq və səhvlə kalibr edildi.

Addım 8: Arduino Sketch

Kodu kodlaşdırmaq üçün Arduino IDE -dən istifadə etdim. Proqramçını https://www.arduino.cc/ saytından yükləyin.

Daha əvvəl heç istifadə etməmisinizsə istifadə etmək asandır. YouTube və ya İnternetdə Arduino proqramında bir proqramın kodlaşdırılmasını öyrənmək üçün bir çox dərs videoları var.

Layihəm üçün hardware olaraq Arduino UNO mikro nəzarətçisindən istifadə etdim. Mənə lazım olan kifayət qədər rəqəmsal pin girişi var idi.

Əlavə edilmiş fayl layihə və serial monitorun çapı üçün mənim kodumdur. Çapı əks etdirən sənəddə göründüyü kimi, kölgə tamamilə yuxarı və ya tamamilə aşağı olduqda və yuxarı və ya aşağı hərəkət edərkən bildirir.

DS18B20 temperatur sensörünün istifadəsi üçün OneWire adlı bir kitabxana istifadə edildi. Bu kitabxana, Arduino proqramı açıq olduqda Sketch sekmesinde tapılır.

Kodun işləməsi üçün kodu yükləyərkən düzgün Port və Board istifadə olunduğundan əmin olun, yoxsa Arduino bir HATA verəcək və düzgün işləməyəcək.

Addım 9: Son məhsul

Bütün naqilləri zədələnməmək və ya dövrənin işləməməsinə səbəb olmaq üçün çıxarmaq üçün qutunun içərisinə qoydum.

Videoda avtomatlaşdırılmış günəş kölgəsi üçün bütün mümkün parametrlər göstərilir. Kölgə yuxarı qalxır, sonra kölgəni aşağı salmaq üçün işıq örtülür. Bu, yalnız temperatur həddinə çatdığına görə işləyir, əgər temperatur kifayət qədər isti olmasaydı, kölgə heç hərəkət etməzdi və dibində istirahət vəziyyətində qalırdı. Sistemin işləməsi üçün lazım olan temperatur istədiyi kimi dəyişdirilə və tənzimlənə bilər. Videodakı keçid açarı, avtomobilin nə vaxt açıldığını və ya motora enerji verilməsini dayandırmaq istədiyini göstərmək üçündür.

Məhsul tamamilə portativ və avtonomdur. Avtomatik bir gölgelendirme sistemi olaraq bir avtomobilə qurulmuş, ancaq açıq gölgelendirme sistemləri üçün və ya bir evin içərisində pəncərələr üçün istifadə edilə bilən bir maddə olaraq hazırlanmışdır.

Daxili istifadə üçün, məhsul nəticədə bir ev termostatına fiziki olaraq və ya dövrəyə və koda Bluetooth uyğunlaşması ilə qoşula bilər ki, bu da məhsulu mobil tətbiq ilə idarə etməyə imkan verir. Bu, orijinal niyyət və ya məhsulun necə qurulduğu deyil, yalnız potensial dizayndan istifadədir.