Arduino Uno Otomatik Güneşlik Sistemi: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Oluşturulan ürün, araçlar için otomatik güneşlik sistemidir, tamamen otonomdur ve sıcaklık ve ışık sensörleri ile kontrol edilir. Bu sistem, araba belirli bir sıcaklığa ulaştığında ve arabadan belirli bir miktarda ışık geçtiğinde, bir gölgenin arabanın camını basitçe kapatmasına izin verecekti. Sınırlar, bir araç açıkken gölgenin çalışmaması için belirlendi. Parametrelerin hiçbiri karşılanmasa bile gölgeyi yükseltmek istemeniz durumunda sisteme bir anahtar eklendi. Örneğin, serin bir geceydi ve arabanızın mahremiyetini korumak istiyorsanız, gölgeyi yükseltmek için düğmeye basmanız yeterlidir. Sistemi tamamen kapatmak için anahtarı da kapatabilirsiniz.

Sorun bildirimi – “Araçlar sıcakta bırakıldığında, aracın iç sıcaklığı, özellikle araca yeniden girerken veya araçta bırakılan yolcular için son derece rahatsız edici hale gelebilir. Panjur sistemine sahip olmak, aracınızın içini görmenizi önlemek için bir güvenlik cihazı görevi de görebilir.” Arabalar için montajı kolay ve basit güneşlikler olsa da bazen uğraştırabilir ve takmayı unutabilirsiniz. Otomatik bir güneşlik sistemi ile, gerektiğinde otomatik olarak yükseleceğinden, güneşlikleri manuel olarak takmanız veya takmayı hatırlamanız gerekmez.

Resim Kaynağı:

Adım 1: Tasarım Konsepti Süreci

Sonunda bir araca entegre edilebilecek, yapması ve kullanması basit bir tasarım istedim. Bu, araç için önceden yüklenmiş bir özellik olacağı anlamına gelir. Ancak, şu anda yapıldığı gibi, bir pencere gölgelik sistemleri için de kullanılabilir. Tasarım oluşturma süreci için birkaç eskiz ve fikir yapıldı, ancak bir karar matrisi kullanıldıktan sonra, şimdi yapılan ürün, inşa edilmesine karar verilen konsept oldu.

Adım 2: Kullanılan Malzemeler

Resimler projede kullanılan gerçek bileşenlere aittir. Proje Veri Sayfaları ekteki belgededir. Tüm veri sayfaları sağlanamadı. Tüm ürünü inşa etmek bana kabaca 146 dolara mal oldu.

Çoğu parça ve bileşen Amazon'dan veya Lowe's adlı bir ev geliştirme mağazasından geldi.

Kullanılan diğer cihazlar:

Tel striptizci

pense

Yıldız tornavida

düz tornavida

çok metre

dizüstü bilgisayar

Arduino indirilen program

3. Adım: Mantık: Nasıl Çalışır?

devre:

Bir bilgisayar veya dizüstü bilgisayar aracılığıyla, Arduino programlayıcısından gelen kod, Arduino Uno'ya gönderilir ve daha sonra kodu okur ve komutları uygular. Arduino Uno'ya kod yüklendikten sonra, Arduino Uno'nun çalışması için farklı bir güç kaynağı aldığı sürece programı sürdürmek için bilgisayara bağlı kalmaya gerek kalmayacaktır. Devredeki H - Bridge, Arduino Uno'yu kontrol etmek için yeterli olan 5 voltluk bir çıkış sağlar. Arduino Uno için güç kaynağı olarak sistemin bilgisayarsız çalışmasına izin vermek, bir araçta kullanılmak istendiğinde gerekli olan sistemi taşınabilir hale getirmek.

Arduino Uno'ya iki limit anahtarı, bir sıcaklık sensörü, bir ışık sensörü, bir RBG LED ve bir H - Köprü bağlanır.

RBG LED'i, tetik çubuğunun nerede olduğunu göstermek içindir. Tetik, alt limit anahtarını tetikleyen alt konumdayken, LED kırmızı yanar. Tetik, her iki limit anahtarı arasında olduğunda LED mavi renkte yanar. Tetik en üstteyken üst limit anahtarına basıldığında LED pembemsi-kırmızı yanar.

Limit anahtarları, devrenin sisteme motor hareketini durdurmasını söylemesi için kesme anahtarlarıdır.

H - Köprü, motor dönüş kontrolü için bir röle görevi görür. çiftler halinde açarak çalışır. voltaj polaritesini kontrol ederek yön değişikliğinin gerçekleşmesine izin veren motordaki akım akışını değiştirir.

12 Volt, 1,5 Amperlik bir pil motora güç sağlar. Akü, motorun dönüş yönünün kontrol edilebilmesi için H - köprüsüne bağlanmıştır.

Araba açık veya kapalıyken simüle etmek için bir Açma/Kapama bileşeni olarak işlev görmek için akü ve H köprüsü arasında manuel bir geçiş anahtarı bulunur. Aracın açık olduğunu belirten şalter açıkken hiçbir işlem yapılmayacaktır. Bu şekilde aracınızı sürerken gölge çalışmaz. Switch kapalıyken, araç aynı şekilde kapalıymış gibi davranarak sistem düzgün çalışacak ve çalışacaktır.

Sıcaklık sensörü devrenin temel bileşenidir, ayarlanan bir eşiğin sıcaklığı karşılanmazsa, ışık fark edilse bile herhangi bir işlem yapılmayacaktır. Sıcaklık eşiği karşılanırsa, kod ışık sensörlerini kontrol eder.

Işık ve sıcaklık sensörü parametreleri karşılanırsa sistem motora hareket etmesini söyler.

Fiziksel Bileşen:

12V 200rpm dişli DC motora bir dişli bağlanmıştır. Dişli, zincire bağlı bir alüminyum çubuğun yukarı veya aşağı hareketini kontrol eden bir zinciri ve zincir dişlisini döndüren bir tahrik çubuğunu tahrik eder. Metal çubuk, gölgeye bağlanır ve mevcut kod parametrelerinin gölgede olmasını talep ettiği şeye bağlı olarak yükseltilmesine veya indirilmesine izin verir.

Adım 4: Proje Geliştirme

Oluşturma Süreci:

Adım 1) Çerçeve Oluşturun

Adım 2) Bileşenleri çerçeveye takın; dişli ve zincir sistemlerini içerir, ayrıca kilitleme pimi çıkarılmış stor perde

Kilitleme pimini çıkarmak için stor perdenin uç kapağını çıkarmak için pense kullandım. Dikkat edilmezse, stordaki yay gerginliği gevşeyecektir, bu olursa tekrar sarmak kolaydır. Sadece stor perdeyi tutun ve iç mekanizmayı sıkılaşana kadar çevirin.

Adım 3) Devre tahtası üzerinde devre yapın - uygun devre tahtası pinini Arduino dijital veya Analog pinine bağlamak için jumper kabloları kullanın.

Adım 4) Arduino'da kod oluşturun

Adım 5) Test kodu; Sorunlar kodda düzeltmeler yapıyorsa, seri monitördeki çıktıya bakın.

Adım 6) Projeyi bitirin; Kod, oluşturulan devre ve ürün yapısı ile çalışır.

Projemi oluşturmama yardımcı olmak için birçok Forum ve eğitim videosu kullanıldı.

Referans listesi:

• 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.energytechnicsolutions.com/Radiant-B…

Deneme yanılma, araştırma ve meslektaşlarımın yanı sıra üniversite profesörlerinin ek yardımı ile son projemi oluşturabildim.

Adım 5: Oluşturma Süreci: Çerçeve

Ürün, elde edilmesi oldukça kolay parçalarla yapılabilecek şekilde inşa edilecekti.

Fiziksel çerçeve sadece sedir ağacı ve vidalardan yapılmıştır.

Çerçeve 24 inç uzunluğunda ve 18 inç yüksekliğindedir. kabaca tam boyutlu ortalama bir araç ön camının 1: 3 ölçeğidir.

Fiziksel üründe iki plastik dişli ve zincir takımı, iki metal çubuk ve bir stor perde bulunur.

DC motora bir dişli bağlanmıştır, zincir hareketini kontrol eden bir tahrik mili görevi gören metal bir çubuğu döndürür. Gölgenin eşit şekilde hareket etmesi için sürücü çubuğu eklendi.

Dişli ve zincir, farklı bir metal çubuğun gölgeliği kaldırmasına ve indirmesine izin verir ve iki limit anahtarı için tetik görevi görür..

Stor perde satın alındığında aslında içinde bir kilitleme mekanizması vardı ve ben onu çıkardım. Bu, stor perdeye, kaldırma hareketi durduğunda bir konuma kilitlenmeden yukarı çekilip indirilebilme yeteneği verdi.

Adım 6: Kablolama Kurulumu

Kablolar düzgün bir şekilde organize edilmeli ve teller arasında herhangi bir parazit oluşmaması için teller ayrılmalıdır. Bu proje sırasında lehimleme yapılmamıştır.

Işık dedektörü olarak bir Ywrobot LDR Işık Sensörü kullanılır, Arduino UNO'daki analog pin A3'e bağlı bir foto-dirençtir

DS18B20 Sıcaklık Sensörü proje için set sıcaklık parametresi olarak kullanılmış, Celsius'ta okuyor ve ben onu Fahrenheit'te okumaya dönüştürdüm. DS18B20, 1 Kablolu bir veri yolu üzerinden iletişim kurar. DS18B20'nin kullanılabilmesi için bir Kitaplık indirilmeli ve Arudino kod taslağına entegre edilmelidir. Sıcaklık sensörü Arduino UNO'daki dijital pin 2'ye bağlanır

Gölge konumunun nerede olduğunu gösteren bir gösterge olarak bir RBG LED'i kullanılır. Kırmızı, gölge tamamen yukarı veya tamamen aşağı olduğunda ve hareket halindeyken mavidir. Arduino UNO'daki dijital pim 4'e bağlı LED üzerindeki kırmızı pim. Arduino UNO'daki dijital pim 3'e bağlı LED üzerindeki mavi pim

Gölge konumu ve durmuş motor hareketi için durdurma noktaları olarak mikro limit anahtarları kullanılmıştır. Arduino UNO'daki dijital pin 12'ye bağlı alt kısımdaki Limit Anahtarı. Arduino UNO'daki dijital pin 11'e bağlı üst kısımdaki Limit Anahtarı. Her ikisi de tetiklenmediğinde/basılmadığında sıfır başlangıç durumuna ayarlandı

Motor dönüş kontrolü için bir L298n Çift H-Bridge kullanıldı. Sağlanan pil amperinin işlenmesi için gerekliydi. 12V aküden gelen güç ve toprak, 12V 200rpm dişli motora güç sağlayan H-Bridge'e bağlanır. H-Bridge, Arduino UNO'ya bağlanır

12Volt 1.5A şarj edilebilir pil, motora güç sağlar

Bu proje için 12Volt 0.6 A 200rpm fırçalı ters çevrilebilir dişli DC Motor kullanılmıştır. Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM) ile kontrol edilirken tam görev döngüsünde çalışmak için çok hızlıydı

Adım 7: Proje Tasarım Verileri

Projeyi geliştirmek için çok fazla deneysel veriye, hesaplamalara, grafiklere veya eğrilere ihtiyaç yoktu. Işık sensörü geniş bir parlaklık aralığı için kullanılabilir ve sıcaklık sensörü -55 °C ile 155 °C arasında bir aralığa sahiptir, bu da bizim sıcaklık aralığımızı fazlasıyla karşılar. Gölgenin kendisi vinil kumaştan yapılmış ve bir alüminyum çubuğa bağlanmış ve güçle ilgili bir sorun yaşamak istemediğim için 12V pil seçildi. Aküden sağlanan voltaj ve akımın üstesinden gelebilmek için ve uygulanacak kuvvetler altında çalışacak kadar güçlü olması gerektiği konusunda önceki bilgilere dayanarak 12V motor seçilmiştir. Motorun 0.24 inç şaftına uygulanacak torku gerçekten kaldırabileceğini doğrulamak için hesaplamalar yapıldı. Alüminyum çubuğun tam türü, kişisel sarf malzemelerinin kullanılması nedeniyle bilinmediğinden, hesaplamalar için Alüminyum 2024 kullanılmıştır. Çubuğun çapı yaklaşık 0.25 inç ve uzunluğu 18 inçtir. Çevrimiçi metal mağaza ağırlık hesaplayıcısını kullanarak çubuğun ağırlığı 0,0822 lb'dir. Kullanılan vinil kumaş 1,5 libre ağırlığındaki daha büyük bir parçadan kesilmiştir. Kullanılan kare kumaş parçası 12 inç uzunluğunda ve 18 inç genişliğindedir ve yarı boyutundadır. orijinal parça. Bu nedenle kumaş parçamızın ağırlığı yaklaşık 0,75 lb'dir. Çubuk ve kumaş için toplam birleşik ağırlık 0,8322 lb'dir. Bu birleşik yüklerden kaynaklanan tork, çubuğun kütle merkezinde hareket eder ve çarpılarak hesaplanmıştır. milin 0.24 inç yarıçapı ile toplam ağırlık. Toplam tork, 0,2 lb-inç değerinde çubuğun merkezinde hareket edecektir. Çubuk, aynı çapta bir malzemeden yapılmıştır ve bir ucunda zincir desteği ve diğer ucunda motor şaftı bulunur. Zincir desteği ve motor mili, çubuğun merkezinden eşit uzaklıkta olduğundan, ağırlıktan kaynaklanan tork her iki uç tarafından eşit olarak paylaşılır. Bu nedenle motor milinin ağırlık veya 0,1 lb-inç nedeniyle torkun yarısını işlemesi gerekiyordu. DC motorumuz, 200 rpm'de maksimum 0,87 lb-in torka sahiptir ve bu, güneşliği ve çubuğu barındırmaktan daha fazlasını sağlayacaktır, böylece motor, testin başlayabilmesi için uygulandı. Hesaplamalar, motorun maksimum koşullarda çalışmaması gerektiğini, böylece görev döngüsünün yüzde 100'den düşürülmesi gerektiğini anlamamı sağladı. Görev döngüsü, güneşliği hem kaldırma hem de indirme için ideal hızı belirlemek için deneme yanılma yoluyla kalibre edildi.

Adım 8: Arduino Kroki

Kodu programlamak için Arduino IDE kullandım. Programlayıcıyı https://www.arduino.cc/ web sitesinden indirin

Daha önce hiç kullanmadıysanız kullanımı kolaydır. Arduino yazılımında bir programın nasıl kodlanacağını öğrenmek için YouTube'da veya internette birçok eğitim videosu var.

Projem için donanım olarak bir Arduino UNO mikrodenetleyici kullandım. İhtiyacım olan yeterli dijital pin girişi vardı.

Ekli dosya benim proje kodum ve seri monitör çıktısıdır. Çıktıyı görüntüleyen belgede de görüldüğü gibi, gölgenin ne zaman tamamen yukarı veya tamamen aşağı olduğunu ve ne zaman yukarı veya aşağı hareket ettiğini belirtir.

DS18B20 sıcaklık sensörünün kullanılabilir olması için OneWire adlı bir Kitaplık kullanıldı. Bu kütüphane Arduino programı açıkken Sketch sekmesinin altında bulunur.

Kodun çalışması için, kodu yüklerken doğru Bağlantı Noktası ve Kartın kullanıldığından emin olun, aksi takdirde Arduino bir HATA verir ve düzgün çalışmaz.

Adım 9: Nihai Ürün

Devrenin muhtemelen çalışmamasına neden olacak şekilde hasar görmelerini veya sökülmelerini önlemek için tüm kabloları kutunun içine koydum.

Video, otomatik güneşlik için tüm olası ayarları gösterir. Gölge açılır, ardından gölgeyi geri getirmek için ışık kapatılır. Bu, yalnızca sıcaklık eşiği karşılandığı için çalışır, sıcaklık yeterince sıcak değilse gölge hiç hareket etmez ve dinlenme pozisyonunda altta kalır. Sistemin çalışması için gerekli sıcaklık istenildiği gibi değiştirilebilir ve ayarlanabilir. Videodaki geçiş anahtarı, aracın ne zaman açıldığını veya motora güç sağlamayı durdurmak istediğinizi göstermek içindir.

Ürün tamamen taşınabilir ve otonomdur. Otomatik gölgeleme sistemi olarak bir araca entegre edilmiş bir öğe olarak tasarlanmıştır, ancak mevcut yapıyı dış mekan gölgeleme sistemleri veya bir evin içinde pencereler için kullanabilir.

İç mekan kullanımı için, ürün nihayetinde bir ev termostatına fiziksel olarak veya devreye ve koda bir Bluetooth uyarlaması ile bağlanabilir ve bu da ürünün bir mobil uygulama ile kontrol edilmesini mümkün kılar. Bu, orijinal amaç veya ürünün nasıl oluşturulduğu değil, yalnızca tasarımın potansiyel kullanımıdır.