Arduino Uno ავტომატური მზისგან დამცავი სისტემა: 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

შექმნილი პროდუქტი ავტომატური მზისგან დამცავი სისტემაა მანქანებისთვის, ის სრულად ავტონომიურია და კონტროლდება ტემპერატურისა და სინათლის სენსორებით. ეს სისტემა საშუალებას მისცემს ჩრდილს უბრალოდ დაფაროს მანქანის ფანჯარა, როდესაც მანქანა მიაღწევს გარკვეულ ტემპერატურას და როდესაც მანქანაში გადის გარკვეული რაოდენობის შუქი. საზღვრები ისე იყო დადგენილი, რომ ჩრდილი არ იმუშავებდა, როდესაც მანქანა ჩართულია. სისტემას დაემატა გადამრთველი იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ გსურთ ჩრდილის აწევა, მიუხედავად იმისა, რომ არცერთი პარამეტრი არ დაკმაყოფილდა. მაგალითად, თუ ეს იყო მაგარი ღამე და თქვენ გინდათ რომ თქვენი მანქანა დაცული იყოს კონფიდენციალურობით, თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ დააჭიროთ გადამრთველს ჩრდილის ასამაღლებლად. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამორთოთ სისტემა მთლიანად გამორთვისთვის.

პრობლემის განცხადება -”როდესაც ავტომობილები სიცხეშია დარჩენილი, ავტომობილის შიდა ტემპერატურა შეიძლება იყოს ძალიან არასასიამოვნო, განსაკუთრებით საკუთარი თავისთვის მანქანაში დაბრუნებისას ან მანქანაში დარჩენილი მგზავრებისთვის. ბრმა სისტემის ქონა ასევე შეიძლება იყოს უსაფრთხოების მოწყობილობა, რათა თავიდან აიცილოთ ვინმემ თქვენი ავტომობილის შიგნით ნახვა.” მიუხედავად იმისა, რომ მანქანებისთვის არის მზისგან დამცავი შუქები, რომელთა დაყენებაც ადვილი და მარტივია, ის ზოგჯერ პრობლემებს იწვევს და შეიძლება დაგავიწყდეთ მისი დაყენება. მზისგან დამცავი შუშის სისტემით, თქვენ არ დაგჭირდებათ ჩრდილების ხელით დაყენება ან გახსოვდეთ მათი დაყენება, რადგან ის ავტომატურად გაიზრდება საჭიროების შემთხვევაში.

სურათის წყარო:

ნაბიჯი 1: დიზაინის კონცეფციის პროცესი

მე მინდოდა მარტივი დიზაინი და გამოყენება, რომელიც საბოლოოდ შეიძლებოდა ინტეგრირებულიყო მანქანაში. ეს ნიშნავს, რომ ეს უკვე დაყენებული ფუნქცია იქნება მანქანისთვის. თუმცა, როგორც გაკეთებულია, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფანჯრის ჩრდილის სისტემებისთვისაც. დიზაინის შექმნის პროცესში რამდენიმე ესკიზი და იდეა გაკეთდა, მაგრამ გადაწყვეტილების მატრიცის გამოყენების შემდეგ, ახლა უკვე მიღებული პროდუქტი იყო კონსტრუქციის კონსტრუქცია.

ნაბიჯი 2: გამოყენებული მასალები

სურათები არის რეალური კომპონენტები პროექტში. პროექტის მონაცემების ფურცლები მოცემულია თანდართულ დოკუმენტში. ყველა მონაცემის ფურცელი არ შეიძლება იყოს მოწოდებული. მთლიანი პროდუქტის შექმნა 146 დოლარი დამიჯდა.

ნაწილები და კომპონენტები მოვიდა ამაზონიდან ან სახლის გაუმჯობესების მაღაზიიდან, სახელწოდებით Lowe's.

გამოყენებული სხვა მოწყობილობები:

მავთულის სტრიპტიზატორები

ფანქარი

ფილიპსის ხრახნიანი

ბრტყელი თავსახვევი

მრავალმეტრიანი

Ლეპტოპი

Arduino გადმოწერილი პროგრამა

ნაბიჯი 3: ლოგიკა: როგორ მუშაობს

სქემა:

კომპიუტერის ან ლეპტოპის საშუალებით, Arduino პროგრამისტის კოდი იგზავნება Arduino Uno– ში, რომელიც კითხულობს კოდს და ასრულებს ბრძანებებს. მას შემდეგ რაც კოდი აიტვირთება Arduino Uno– ში, არ იქნება საჭირო კომპიუტერთან დაკავშირება პროგრამის გასაგრძელებლად, სანამ Arduino Uno მიიღებს სხვა კვების ბლოკს გასაშვებად. H - ხიდი მიკროსქემში იძლევა 5 ვოლტის გამომუშავებას, რაც საკმარისია Arduino Uno– ს გასაკონტროლებლად. ნება მიეცით სისტემას იმუშაოს კომპიუტერის გარეშე, როგორც Arduino Uno– ს კვების წყარო, რაც გახდის სისტემას პორტატულ, რაც აუცილებელია ავტომობილის გამოყენების სურვილის შემთხვევაში.

ორი ლიმიტის გადამრთველი, ტემპერატურის სენსორი, სინათლის სენსორი, RBG LED და H - Bridge დაკავშირებულია Arduino Uno– სთან.

RBG LED არის იმის მითითება, თუ სად მდებარეობს ტრიგერის ჯოხი. როდესაც ტრიგერი ქვედა პოზიციაშია, იწვევს ქვედა ზღვრის გადამრთველს, LED აჩვენებს წითელს. როდესაც ტრიგერი ორივე ლიმიტურ გადამრთველს შორისაა, LED აჩვენებს ლურჯს. როდესაც გამომწვევი არის ზედა დარტყმა ზედა ზღვარზე შეცვლა LED აჩვენებს ვარდისფერი წითელი.

ლიმიტის გადამრთველები არის ჩამრთველი გადამრთველები წრედისთვის, რომელიც ეუბნება სისტემას შეწყვიტოს ძრავის მოძრაობა.

H - ხიდი მოქმედებს როგორც საავტომობილო ბრუნვის კონტროლის სარელეო. მუშაობს წყვილებში ჩართვით. ის ცვლის ძრავის მიმდინარე დინებას, რომელიც აკონტროლებს ძაბვის პოლარობას, რაც იძლევა მიმართულების შეცვლის საშუალებას.

ძაბვის სიმძლავრეს უზრუნველყოფს 12 ვოლტიანი, 1.5 ამპერიანი ბატარეა. ბატარეა უკავშირდება H - ხიდს ისე, რომ ძრავის ბრუნვის მიმართულება იყოს კონტროლირებადი.

მექანიკური გადამრთველი არის ბატარეასა და H - ხიდს შორის, რათა იმოქმედოს როგორც ჩართვა/ გამორთვის კომპონენტი მანქანის მოდული ან გამორთვის სიმულაციისთვის. როდესაც გადამრთველი ჩართულია, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ მანქანა ჩართულია, არანაირი მოქმედება არ მოხდება. ამ გზით თქვენი ავტომობილის მართვისას ჩრდილი არ იმუშავებს. როდესაც გადამრთველი გამორთულია, იქცევიან ისე, თითქოს მანქანა ანალოგიურად იყოს გამორთული, მაშინ სისტემა იმუშავებს და გამართულად იმუშავებს.

ტემპერატურის სენსორი არის სქემის მთავარი კომპონენტი, თუ მითითებული ბარიერის ტემპერატურა არ დაკმაყოფილდება, მაშინ არანაირი მოქმედება არ მოხდება მაშინაც კი, თუ სინათლე შეინიშნება. თუ ტემპერატურის ბარიერი დაკმაყოფილებულია, მაშინ კოდი ამოწმებს სინათლის სენსორებს.

თუ სინათლისა და ტემპერატურის სენსორის პარამეტრები დაკმაყოფილებულია, სისტემა ეუბნება ძრავას გადაადგილებას.

ფიზიკური კომპეტენცია:

გადაცემათა კოლოფი მიმაგრებულია 12V 200rpm გადაცემათა კოლოფის DC ძრავაზე. გადაცემათა კოლოფი მართავს მძღოლის ჯოხს, რომელიც ბრუნავს ჯაჭვსა და ჯაჭვს, რომელიც აკონტროლებს ალუმინის ჯოხის ზემოთ ან ქვემოთ მოძრაობას, რომელიც ჯაჭვზეა დამაგრებული. ლითონის ღერო დაკავშირებულია ჩრდილთან, რაც საშუალებას აძლევს მას აიწიოს ან დაიწიოს იმისდა მიხედვით, თუ რა კოდის პარამეტრები ითხოვს ჩრდილს.

ნაბიჯი 4: პროექტის შემუშავება

შექმნის პროცესი:

ნაბიჯი 1) ჩარჩოს შექმნა

ნაბიჯი 2) მიამაგრეთ კომპონენტები ჩარჩოზე; მოიცავს გადაცემათა კოლოფის და ჯაჭვის სისტემებს, ასევე როლიკერის ჩრდილს საკეტი პინით ამოღებული

მე გამოვიყენე pliers მიიღოს end-cap off როლიკებით ჩრდილში ამოიღონ საკეტი pin. თუ ფრთხილად არ ხართ, როლიკერის ჩრდილში გაზაფხულის დაძაბულობა განტვირთავს, თუ ეს მოხდება, ადვილია ხელახლა ქარი. უბრალოდ დაიჭირეთ როლიკერის ჩრდილი და გადაატრიალეთ შიდა მექანიზმი მჭიდროდ.

ნაბიჯი 3) გააკეთეთ წრე პურის დაფაზე - გამოიყენეთ ჯუმბერის მავთულები, რომ დააკავშიროთ პურის დაფის შესაბამისი პუნქტი Arduino ციფრულ ან ანალოგიურ პინთან.

ნაბიჯი 4) შექმენით კოდი არდუინოში

ნაბიჯი 5) სატესტო კოდი; შეხედეთ ამობეჭდვას სერიულ მონიტორზე, თუ საკითხები კოდის კორექტირებას ახდენს.

ნაბიჯი 6) პროექტის დასრულება; კოდი მუშაობს შექმნილი სქემით და პროდუქტის სტრუქტურით.

მრავალი ფორუმი და სასწავლო ვიდეო იქნა გამოყენებული, რათა დამეხმარა ჩემი პროექტის შექმნაში.

წყაროების სია:

• 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…

ცდისა და შეცდომის, კვლევისა და კოლეგების დამატებითი დახმარების გარდა, კოლეჯის პროფესორებმა შევძელი შემექმნა ჩემი საბოლოო პროექტი.

ნაბიჯი 5: შექმნის პროცესი: ჩარჩო

პროდუქტი უნდა აშენებულიყო ისე, რომ მისი დამზადება საკმაოდ ადვილი იყო.

ფიზიკური ჩარჩო დამზადებული იყო მხოლოდ კედარის ხისგან და ხრახნებისაგან.

ჩარჩოს სიგრძე 24 ინჩია და სიმაღლე 18 ინჩი. ეს არის უხეშად 1: 3 მასშტაბის საშუალო ზომის ავტომობილის საქარე მინა.

ფიზიკურ პროდუქტს აქვს ორი პლასტიკური მექანიზმი და ჯაჭვის ნაკრები, ორი ლითონის ღერო და როლიკერი.

გადაცემათა კოლოფი უკავშირდება DC ძრავას, ის ბრუნავს ლითონის ღეროს, რომელიც მოქმედებს როგორც მძღოლის ლილვი, რომელიც აკონტროლებს ჯაჭვის მოძრაობას. მძღოლის ჯოხი დაემატა, რომ ჩრდილი თანაბრად მოძრაობდეს.

გადაცემათა კოლოფი და ჯაჭვი საშუალებას აძლევს სხვადასხვა ლითონის ღეროს აწიოს და შეამციროს ჩრდილი და მოქმედებს როგორც გამშვები ორი ლიმიტის გადამრთველისთვის. რა

როლიკერის ჩრდილს თავდაპირველად ჰქონდა ჩამკეტი მექანიზმი ყიდვისას და ამოვიღე. ამან როლიკერის ჩრდილს მისცა შესაძლებლობა ამოწევისა და დაწევისაკენ ქვემოთ, ისე რომ არ დაიხუროს პოზიცია მას შემდეგ რაც ლიფტინგის მოძრაობა შეწყდა.

ნაბიჯი 6: გაყვანილობის დაყენება

გაყვანილობა უნდა იყოს მოწესრიგებული და მავთულები უნდა იყოს გამოყოფილი ისე, რომ მავთულებს შორის ჩარევა არ მოხდეს. ამ პროექტის განმავლობაში შედუღება არ განხორციელებულა.

Ywrobot LDR სინათლის სენსორი გამოიყენება როგორც სინათლის დეტექტორი, ეს არის ფოტო-რეზისტორი, რომელიც დაკავშირებულია ანალოგურ პინთან A3 Arduino UNO– ზე

DS18B20 ტემპერატურის სენსორი გამოიყენება როგორც განსაზღვრული ტემპერატურის პარამეტრი პროექტისთვის, ის იკითხება ცელსიუსით და მე გადავიყვანე ფარენჰეიტში წასაკითხად. DS18B20 ურთიერთობს 1 მავთულის ავტობუსით. ბიბლიოთეკა უნდა იყოს გადმოწერილი და ინტეგრირებული არუდინოს კოდის ესკიზში, რათა DS18B20 გამოიყენოს. ტემპერატურის სენსორი უკავშირდება ციფრულ პინ 2 – ს Arduino UNO– ზე

RBG LED გამოიყენება როგორც ინდიკატორი, თუ სად არის ჩრდილის პოზიცია. წითელი არის მაშინ, როდესაც ჩრდილი სრულად მაღლა ან სრულად ქვემოთაა და ლურჯია, როდესაც მოძრავ მდგომარეობაშია. წითელი პინი LED- ზე, რომელიც დაკავშირებულია ციფრულ პინ 4 -თან Arduino UNO– ზე. ლურჯი პინი LED- ზე, რომელიც დაკავშირებულია ციფრულ პინ 3 -თან Arduino UNO– ზე

მიკრო ლიმიტის გადამრთველები გამოიყენებოდა, როგორც ჩრდილის პოზიციის გაჩერების წერტილები და აჩერებდა საავტომობილო მოძრაობას. Limit Switch ბოლოში დაკავშირებულია ციფრულ პინ 12 -თან Arduino UNO– ზე. ლიმიტის გადამრთველი ზევით, რომელიც დაკავშირებულია ციფრულ პინ 11 -თან Arduino UNO– ზე. ორივე დაყენებული იყო ნულის საწყის მდგომარეობაში, როდესაც არ გააქტიურებულა/ არ იყო დაჭერილი

L298n Dual H-Bridge გამოიყენებოდა საავტომობილო ბრუნვის კონტროლისთვის. საჭირო იყო ბატარეის ამპერაჟის დამუშავება. სიმძლავრე და დამუხტვა 12 ვ ბატარეიდან უკავშირდება H- ხიდს, რომელიც უზრუნველყოფს ენერგიას 12V 200rpm გადაცემათა კოლოფზე. H ხიდი უკავშირდება Arduino UNO– ს

12Volt 1.5A დატენვის ბატარეა უზრუნველყოფს ძრავის სიმძლავრეს

12Volt 0.6 A 200rpm დავარცხნილი შექცევადი გადაცემათა კოლოფი გამოიყენებოდა ამ პროექტისათვის. ძალიან სწრაფი იყო სრული მოვალეობის შესრულებისათვის პულსის სიგანის მოდულაციით (PWM) კონტროლის ქვეშ

ნაბიჯი 7: პროექტის დიზაინის მონაცემები

პროექტის განსახორციელებლად არ იყო საჭირო ბევრი ექსპერიმენტული მონაცემი, გამოთვლები, გრაფიკები ან მოსახვევები. სინათლის სენსორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიკაშკაშის დიდი დიაპაზონისთვის და ტემპერატურის სენსორს აქვს დიაპაზონი -55 ° C– დან 155 ° C– მდე, რაც უფრო მეტად შეესაბამება ჩვენს ტემპერატურულ დიაპაზონს. თავად ჩრდილი დამზადებულია ვინილის ქსოვილისგან და მიმაგრებულია ალუმინის ჯოხზე და 12V ბატარეა შეირჩა, რადგან არ მინდოდა ძალაუფლების პრობლემა მქონოდა. 12 ვ ძრავა შეირჩა იმისათვის, რომ გაუმკლავდეს ბატარეიდან მოწოდებულ ძაბვას და დენს და წინა ცოდნის საფუძველზე, რომ ის უნდა იყოს საკმარისად მძლავრი, რათა იმუშაოს იმ ძალების მიმართ, რომლებიც გამოყენებული იქნება. გამოთვლები გაკეთდა იმის დასადასტურებლად, რომ მას ნამდვილად შეეძლო გაეტარებინა ბრუნვის მომენტი, რომელიც გამოყენებული იქნებოდა ძრავის 0.24 ინჩიან შახტზე. ვინაიდან ალუმინის ჯოხის ზუსტი ტიპი უცნობი იყო პირადი მარაგის გამოყენების გამო, გამოთვლებისთვის გამოიყენეს ალუმინი 2024. ჯოხის დიამეტრი დაახლოებით 0.25 ინჩია და სიგრძე 18 ინჩი. ონლაინ ლითონის მაღაზიის წონის კალკულატორის გამოყენებით, ჯოხის წონაა 0,0822 ფუნტი. გამოყენებული ვინილის ქსოვილი მოჭრილი იყო უფრო დიდი ნაჭერიდან, რომელსაც იწონიდა 1,5 ფუნტი. ქსოვილის კვადრატული ნაჭერი გამოიყენება 12 სიგრძით, 18 ინჩის სიგანით და ნახევარი ზომისაა. ორიგინალური ნაჭერი. ამ მიზეზით, ჩვენი ქსოვილის წონაა დაახლოებით 0.75 ფუნტი. ჯოხისა და ქსოვილის საერთო წონაა 0.8322 ფუნტი. ბრუნვის მომენტი ამ კომბინირებული დატვირთვების გამო მოქმედებს ღეროს მასის ცენტრში და გამოითვლება გამრავლებით მთლიანი წონა შახტის 0,24 ინჩის რადიუსით. მთლიანი ბრუნვის მომენტი იმოქმედებს ღეროს ცენტრში, რომლის ღირებულებაა 0.2 ფუნტი. ჯოხი დამზადებულია ერთი მასალისგან, ერთიანი დიამეტრით და აქვს ჯაჭვის საყრდენი ერთ ბოლოზე და ძრავის ლილვი მეორე ბოლოში. მას შემდეგ, რაც ჯაჭვის საყრდენი და ძრავის ლილვი თანაბარი მანძილია ღეროს ცენტრიდან, წონის გამო ბრუნვის მომენტი თანაბრად ნაწილდება თითოეულ ბოლოში. ამრიგად, ძრავის ლილვს სჭირდებოდა ბრუნვის ნახევრის დამუშავება წონის გამო. ჩვენს DC ძრავას აქვს მაქსიმალური ბრუნვის სიჩქარე 0.87 lb-in 200 rpm– ზე, რაც უფრო მეტს დაიტევს მზის შუქზე და ჯოხზე, ასე რომ ძრავა განხორციელდა ტესტირების დასაწყებად. გათვლებით დავრწმუნდი, რომ ძრავა არ უნდა მუშაობდეს მაქსიმალურ პირობებში, ამიტომ სამუშაო ციკლი 100 პროცენტიდან უნდა შემცირდეს. მოვალეობების ციკლი დაკალიბრდა ცდით და შეცდომით, რათა დადგინდეს იდეალური სიჩქარე მზის ჩრდილის ასამაღლებლად და დასაწევად.

ნაბიჯი 8: არდუინოს ესკიზი

პროგრამის კოდისთვის გამოვიყენე Arduino IDE. ჩამოტვირთეთ პროგრამისტი ვებსაიტის საშუალებით

მისი გამოყენება მარტივია, თუ აქამდე არასოდეს გისარგებლიათ. ბევრი სასწავლო ვიდეოა YouTube- ზე ან ინტერნეტში, რომ ისწავლონ პროგრამის კოდირება Arduino პროგრამულ უზრუნველყოფაში.

მე გამოვიყენე Arduino UNO მიკროკონტროლი, როგორც აპარატურა ჩემი პროექტისთვის. მას ჰქონდა საკმარისი ციფრული პინი, რომელიც მჭირდებოდა.

თანდართული ფაილი არის ჩემი კოდი პროექტისთვის და სერიული მონიტორის ამობეჭდვა. როგორც შესამჩნევია დოკუმენტში, რომელიც აჩვენებს ამობეჭდვას, ის აცხადებს, როდესაც ჩრდილში არის ბოლომდე ან მთლიანად ქვემოთ და როდესაც მოძრაობს ზემოთ ან ქვემოთ.

DS18B20 ტემპერატურის სენსორის გამოსაყენებლად გამოყენებულ იქნა ბიბლიოთეკა სახელწოდებით OneWire. ეს ბიბლიოთეკა ნაპოვნია Sketch ჩანართზე, როდესაც Arduino პროგრამა ღიაა.

კოდის მუშაობისთვის დარწმუნდით, რომ სწორი პორტი და დაფა გამოიყენება კოდის ატვირთვისას, თუ არა Arduino იძლევა შეცდომას და არ იმუშავებს სწორად.

ნაბიჯი 9: საბოლოო პროდუქტი

ყუთში ჩავდე ყველა გაყვანილობა, რომ დავიცვა ისინი დაზიანებისგან ან ამოღებისგან, რამაც შესაძლოა წრე არ იმუშაოს.

ვიდეო აჩვენებს ავტომატური მზისგან დამცავი შუშის ყველა შესაძლო პარამეტრს. ჩრდილი მაღლა იწევს, შემდეგ სინათლე იფარება, რათა ჩრდილი უკან დააბრუნოს. ეს მუშაობს მხოლოდ იმიტომ, რომ ტემპერატურის ბარიერი დაკმაყოფილებულია, თუ ტემპერატურა არ იყო საკმარისად თბილი ჩრდილი საერთოდ არ გადაადგილდებოდა და დარჩებოდა ძირში დასვენების მდგომარეობაში. სისტემის მუშაობისთვის საჭირო ტემპერატურა შეიძლება შეიცვალოს და მორგდეს სურვილისამებრ. ვიდეოში გადართვის გადამრთველი არის იმის დემონსტრირება, როდის ჩართულია ავტომობილი ან როდესაც სურს შეწყვიტოს ძრავის ენერგიის მიწოდება.

პროდუქტი არის სრულიად პორტატული და ავტონომიური. ის შექმნილია იმისთვის, რომ იყოს მანქანაში ჩამონტაჟებული, როგორც დაჩრდილვის ავტომატური სისტემა, მაგრამ შეუძლია გამოიყენოს მიმდინარე კონსტრუქცია გარე დაჩრდილვის სისტემებისთვის ან სახლის შიგნით ფანჯრებისთვის.

შიდა გამოყენებისთვის, პროდუქტი შეიძლება საბოლოოდ დაუკავშირდეს სახლის თერმოსტატს ფიზიკურად ან ჩართული იყოს წრედში და კოდში Bluetooth- ით, რაც შესაძლებელს გახდის პროდუქტის გაკონტროლებას მობილური აპლიკაციით. ეს არ არის ორიგინალური განზრახვა ან როგორ არის აგებული პროდუქტი, ეს მხოლოდ დიზაინის პოტენციური გამოყენებაა.