Arduino Uno Automated Sunshade System: 9 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Produktet som er laget er et automatisk solskjermingssystem for kjøretøyer, det er helt autonomt og styres av temperatur- og lyssensorer. Dette systemet ville tillate en skygge å dekke vinduet på bilen når bilen nådde en viss temperatur og når en viss mengde lys ble ført gjennom bilen. Grenser ble satt slik at skyggen ikke skulle fungere når et kjøretøy er på. En bryter ble lagt til systemet i tilfelle du ønsket å heve skyggen, selv om ingen av parameterne var oppfylt. For eksempel, hvis det var en kul kveld og du ville at bilen din skulle dekkes for personvern, kan du bare trykke på bryteren for å heve skyggen. Du kan også slå av bryteren for å slå systemet helt av.

Problemformulering - “Når kjøretøyer blir stående ute i varmen, kan kjøretøyets innetemperatur bli svært ubehagelig, spesielt for deg selv når du setter bilen inn igjen eller for passasjerer som sitter igjen i bilen. Å ha et blindsystem kan også fungere som en sikkerhetsenhet for å forhindre at noen ser inne i bilen din.” Selv om det er solskjerminger for biler som er enkle og enkle å sette opp, kan det noen ganger være et problem, og du kan glemme å sette det opp. Med et automatisk solskjermingssystem trenger du ikke sette opp nyanser manuelt eller huske å sette dem opp, fordi det automatisk stiger når det er nødvendig.

Bildekilde:

Trinn 1: Design Concept Process

Jeg ønsket et enkelt å lage og bruke design som til slutt kunne integreres i et kjøretøy. Dette betyr at det ville være en allerede installert funksjon for kjøretøyet. Imidlertid kan den, som den er konstruert for øyeblikket, også brukes til vindusskjermsystemer. For designopprettingsprosessen ble det laget flere skisser og ideer, men etter å ha brukt en beslutningsmatrise var det nå laget produktet det bestemte konseptet å konstruere.

Trinn 2: Materialer som brukes

Bildene er av faktiske komponenter som ble brukt i prosjektet. Prosjektdatabladene er i vedlagte dokument. Ikke alle datablad kan leveres. Det kostet meg omtrent $ 146 å bygge hele produktet.

De fleste deler og komponenter kom fra Amazon eller en boligforbedringsbutikk kalt Lowe's.

Andre enheter som brukes:

Wire strippere

Tang

Phillips skrujern

Flat skrutrekker

Multimeter

Laptop

Arduino nedlastet program

Trinn 3: Logikk: Hvordan det fungerer

Kretsløp:

Gjennom en datamaskin eller bærbar datamaskin sendes kode fra Arduino -programmereren til Arduino Uno som deretter leser koden og håndhever kommandoene. Når koden er lastet opp til Arduino Uno, er det ikke nødvendig å være koblet til datamaskinen for å fortsette programmet så lenge Arduino Uno får en annen strømforsyning til å kjøre. H - broen i kretsen gir en effekt på 5 volt som er nok til å kontrollere Arduino Uno. La systemet fungere uten datamaskinen som strømforsyning for Arduino Uno, noe som gjør systemet bærbart, noe som er nødvendig hvis det skal brukes i et kjøretøy.

To grensebrytere, en temperatursensor, en lyssensor, en RBG -LED og en H - bro er koblet til Arduino Uno.

RBG -LED -en skal indikere hvor triggerstangen er plassert. Når avtrekkeren er i bunnposisjon og utløser den nedre grensebryteren, lyser LED -en rødt. Når utløseren er mellom begge grensebryterne, viser LED -en blå. Når avtrekkeren er øverst når den øvre grensebryteren, viser lysdioden en rosa-rød.

Grensebryterne er bryter for kretsen for å be systemet om å stoppe motorbevegelsen.

H - broen fungerer som et relé for motorrotasjonskontroll. det fungerer ved å slå på i par. den veksler strømmen gjennom motoren, som styrer spenningspolariteten slik at retningsendringer kan skje.

Et 12 Volt, 1,5 Amp batteri gir strøm til motoren. Batteriet er koblet til H - broen slik at motorens rotasjonsretning kan kontrolleres.

En manuell vippebryter er mellom batteriet og H - broen for å fungere som en av/ på -komponent for å simulere når bilen er på eller av. Når bryteren er på og indikerer at bilen er på, vil det ikke skje noen handling i det hele tatt. På den måten fungerer ikke skyggen når du kjører bilen. Når bryteren er slått av, og som om bilen er avstengt på samme måte, fungerer systemet og fungerer som det skal.

Temperatursensoren er keystone -komponenten for kretsen, hvis en temperatur på en angitt terskel ikke er oppfylt, vil det ikke bli utført noen handlinger selv om det blir lagt merke til lys. Hvis temperaturterskelen er oppfylt, kontrollerer koden lyssensorene.

Hvis parametrene for lys og temperatursensor er oppfylt, ber systemet motoren om å bevege seg.

Fysisk komponent:

Et gir er festet til en 12V 200rpm giret likestrømsmotor. Giret driver en drivstang som roterer et kjede- og tannhjulsystem som styrer opp eller ned bevegelsen til en aluminiumsstang som er festet til kjedet. Metallstangen er koblet til skjermen, slik at den kan heves eller senkes avhengig av hva de nåværende kodeparametrene ber om at skyggen skal være på.

Trinn 4: Prosjektutvikling

Opprettelsesprosess:

Trinn 1) Bygg ramme

Trinn 2) Fest komponenter til rammen; inkluderer gir- og kjedesystemer, også rulleskjerm med låsestift fjernet

Jeg brukte tang for å ta endehetten av rulleskyggen for å fjerne låsepinnen. Hvis du ikke er forsiktig, vil fjærspenningen i rulleskyggen slappe av. Hvis det skjer, er det lett å spole på nytt. Bare hold rulleskyggen og vri den interne mekanismen til den er stram.

Trinn 3) Lag krets på brødbrettet - bruk jumperkabler for å koble riktig brødbrettstift til Arduino digital eller analog pin.

Trinn 4) Lag kode i Arduino

Trinn 5) Testkode; Se på utskriften på den serielle skjermen, hvis du gjør feil i koden.

Trinn 6) Fullfør prosjektet; Koden fungerer med opprettet krets og produktstruktur.

Mange forum og opplæringsvideoer ble brukt til å hjelpe meg med å lage prosjektet mitt.

Liste over referanser:

• 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…

Med prøving og feiling, forskning og tilleggshjelp fra kolleger pluss høyskoleprofessorer klarte jeg å lage mitt siste prosjekt.

Trinn 5: Opprettelsesprosess: Rammeverk

Produktet skulle konstrueres slik at det kunne lages med deler som var ganske enkle å få tak i.

Den fysiske rammen var laget av bare sedertre og skruer.

Rammen er 24 tommer lang og 18 tommer høy. det er omtrent en 1: 3 skala av en gjennomsnittlig kjøretøy frontrute i full størrelse.

Det fysiske produktet har to plastutstyr og kjedesett, to metallstenger og en rulleskygge.

Et gir er koblet til likestrømsmotoren, det roterer en metallstang som fungerer som en drivaksel som styrer kjedebevegelsen. Driverstangen ble lagt til for å få skyggen til å bevege seg jevnt.

Giret og kjeden lar en annen metallstang løfte og senke skyggen, og fungerer som en utløser for de to grensebryterne..

Rulleskjermen hadde opprinnelig en låsemekanisme i den da den ble kjøpt, og jeg tok den ut. Dette ga rulleskyggen muligheten til å trekkes opp og senkes ned uten å låse seg i en posisjon når løftebevegelsen stoppet.

Trinn 6: Oppsett av ledninger

Ledningene måtte være pent organisert og ledninger måtte skilles slik at det ikke oppstod noen forstyrrelser mellom ledningene. Ingen lodding ble utført under dette prosjektet.

En Ywrobot LDR lyssensor brukes som lysdetektor, det er en fotomotstand som er koblet til analog pin A3 på Arduino UNO

En DS18B20 temperatursensor brukes som en angitt temperaturparameter for prosjektet, den leses opp i Celsius og jeg konverterte den til å lese opp i Fahrenheit. DS18B20 kommuniserer over en 1-tråds buss. Et bibliotek må lastes ned og integreres i Arudino -kodeskissen, slik at DS18B20 kan brukes. Temperatursensoren er koblet til digital pin 2 på Arduino UNO

En RBG -LED brukes som en indikator for hvor skyggeposisjonen er. Rødt er når skyggen er helt opp eller helt ned, og er blå når den er i bevegelse. Rød pin på LED koblet til digital pin 4 på Arduino UNO. Blå pin på LED koblet til digital pin 3 på Arduino UNO

Mikro grensebrytere ble brukt som stopppunkter for skyggeposisjon og stoppet motorbevegelse. Grensebryter nederst koblet til digital pin 12 på Arduino UNO. Grensebryter øverst koblet til digital pin 11 på Arduino UNO. Begge ble satt til starttilstanden null når de ikke ble utløst/ trykket

En L298n Dual H-Bridge ble brukt til motorrotasjonskontroll. Måttes for å håndtere batteristrøm som ble levert. Strøm og jord fra 12V-batteriet er koblet til H-broen, som gir strøm til 12V 200rpm girmotoren. H-broen er koblet til Arduino UNO

12Volt 1,5A oppladbart batteri gir strøm til motoren

En 12Volt 0,6 A 200rpm børstet reversibel giret DC -motor ble brukt til dette prosjektet. Var for rask til å operere med full driftssyklus mens den ble kontrollert med Pulsbreddemodulering (PWM)

Trinn 7: Prosjektdesigndata

Ikke mye eksperimentelle data, beregninger, grafer eller kurver var nødvendig for å utvikle prosjektet. Lyssensoren kan brukes til et stort lysstyrkeområde og temperatursensoren har et område fra -55 ° C til 155 ° C som mer enn rommer vårt temperaturområde. Selve skjermen er laget av vinylstoff og festet til en aluminiumsstang og et 12V batteri ble valgt fordi jeg ikke ønsket å ha problemer med strøm. En 12V motor ble valgt for å håndtere spenningen og strømmen som ble levert fra batteriet og basert på tidligere kunnskap om at den skulle være kraftig nok til å fungere under kreftene som ville bli påført. Beregninger ble gjort for å bekrefte at den faktisk kunne håndtere dreiemomentet som ville bli påført motorens 0,24 tommer aksel. Siden den eksakte typen aluminiumsstang var ukjent på grunn av bruk av personlige forsyninger, ble Aluminium 2024 brukt til beregninger. Diameteren på stangen er omtrent 0,25 tommer og lengden er 18 tommer. Ved hjelp av den elektroniske metallbutikkens vektkalkulator er vekten på stangen 0,0822 lb. Vinylstoffet som ble brukt ble kuttet fra et større stykke som veide 1,5 lb. Det firkantede stoffstykket som ble brukt, måler 12 tommer langt med 18 tommer bredt og er halvparten så stort som det originale stykket. Av denne grunn er vekten på stoffstykket vårt omtrent 0,75 lb. Den totale samlede vekten for stangen og stoffet er 0,8322 lb. Dreiemomentet på grunn av disse kombinerte belastningene virker i massens sentrum av stangen og ble beregnet ved å multiplisere totalvekt med akselen 0,24 tommer radius. Det totale dreiemomentet vil virke i midten av stangen med en verdi på 0,2 lb-in. Stangen er laget av ett materiale med jevn diameter og har en kjedestøtte i den ene enden og motorens aksel i den andre enden. Siden kjedestøtten og motorakselen er like store avstander fra midten av stangen, deles dreiemomentet på grunn av vekten av hver ende likt. Motorakselen trengte derfor å håndtere halvparten av dreiemomentet på grunn av vekt eller 0,1 lb-in. Likestrømsmotoren vår har et maksimalt dreiemoment på 0,87 lb-in ved 200 o / min, som mer enn rommer solskjermen og stangen, slik at motoren ble implementert slik at testing kunne begynne. Beregningene fikk meg til å innse at motoren ikke skulle fungere ved maksimale forhold, så arbeidssyklusen måtte reduseres fra 100 prosent. Driftssyklusen ble kalibrert ved prøving og feiling for å bestemme den ideelle hastigheten for både heving og senking av solskjermen.

Trinn 8: Arduino Sketch

For å programmere kode brukte jeg Arduino IDE. Last ned programmereren via nettstedet

Den er enkel å bruke hvis du aldri har brukt den før. Det er mange opplæringsvideoer på YouTube eller internett for å lære hvordan du koder et program i Arduino -programvare.

Jeg brukte en Arduino UNO mikrokontroller som maskinvare for prosjektet mitt. Den hadde akkurat nok digitale pin -innganger som jeg trengte.

Den vedlagte filen er koden min for prosjektet og seriell skjermutskrift. Som merkbart i dokumentet som viser utskriften, står det når skyggen er helt opp eller helt ned, og når du beveger deg opp eller ned.

For å få DS18B20 temperatursensoren brukbar ble et bibliotek kalt OneWire brukt. Dette biblioteket finnes under Skisse -fanen når Arduino -programmet er åpent.

For at koden skal fungere, må du kontrollere at riktig port og brett brukes når du laster opp koden, hvis ikke vil Arduino gi et FEIL og ikke fungere korrekt.

Trinn 9: Sluttprodukt

Jeg legger alle ledninger inne i esken for å beskytte dem mot å bli skadet eller fjernet, noe som gjør at kretsen muligens ikke fungerer.

Videoen viser alle mulige innstillinger for den automatiserte solskjermen. Skyggen går opp, deretter dekkes lyset for å få skyggen tilbake. Dette fungerer bare fordi temperaturterskelen er oppfylt, hvis temperaturen ikke var varm nok, ville skyggen ikke bevege seg i det hele tatt og ville holde seg nede i bunnen i hvilestilling. Temperaturen som kreves for at systemet skal fungere kan endres og justeres etter ønske. Vippebryteren i videoen skal demonstrere når kjøretøyet er slått på eller når du vil slutte å levere strøm til motoren.

Produktet er helt bærbart og autonomt. Det er designet for å være et element som er innebygd i et kjøretøy som et automatisk skyggesystem, men kan bruke dagens konstruksjon for utendørs skyggesystemer eller inne i et hus for vinduer.

For innendørs bruk kan produktet til slutt kobles til en hustermostat fysisk eller med en Bluetooth -tilpasning til kretsen og koden, noe som gjør det mulig å kontrollere produktet med en mobilapp. Dette er ikke den opprinnelige hensikten eller hvordan produktet er konstruert, bare en potensiell bruk av design.